淺談停冷預熱方式的改進

蔣昊君

【摘 要】停冷系統(tǒng)是重要的反應堆輔助系統(tǒng)，既執(zhí)行冷卻、輸送換料水等常規(guī)功能，也執(zhí)行低壓安注等安全功能。停冷預熱是每次換料大修的常規(guī)操作，但是比較難達到理想的預熱效果，本文探討停冷預熱方式的改進，希望能夠更好的保護設備，使設備處于良好的狀態(tài)。

【關鍵詞】停堆冷卻系統(tǒng)；停冷熱交換器；預熱

1 停堆冷卻系統(tǒng)簡介

1.1 系統(tǒng)組成

停冷系統(tǒng)由二個并列的系列組成。每個系列單獨完成所承擔的任務。每個系列由一臺停冷泵，一臺停冷交換器和相連的管道閥門、儀表組成。

停冷泵的吸入水源可分別來自反應堆冷卻劑系統(tǒng)熱段、換料水箱和安全殼地坑，停冷泵將水送至熱交換器，在那里可由停冷熱交換器殼側(cè)流過的設冷水加以冷卻。停冷熱交換器有一條旁路管。通過停冷熱交換器出口閥和旁路閥，可調(diào)節(jié)通過熱交換器的流量。停冷熱交換器在噴淋再循環(huán)工況時，由安全殼噴淋系統(tǒng)使用。

停冷泵出口另有一路可流向高壓安注系統(tǒng)。它的作用是在安注再循環(huán)工況時，停冷泵擔任高壓安注泵的前置泵，以滿足高壓安注泵的吸入壓頭要求。

停冷系統(tǒng)的出口管與反應堆冷卻劑系統(tǒng)熱段，冷段均相連，以實現(xiàn)分別向冷端和熱端注射。

在停冷泵系統(tǒng)出口管上另有一路大流量試驗管線，主要在大流量試驗和換料水池排水時使用。

去化容系統(tǒng)下泄管線的低壓下泄通道也接在停冷泵的出口管上，而凈化后的回水管則在泵入口管上。

1.2 系統(tǒng)功能

1.2.1 基本功能

（1）余熱排出

在反應堆正常冷停堆的第二階段（4B階段），停堆冷卻系統(tǒng)以可控的速率導出反應堆的余熱和反應堆冷卻劑系統(tǒng)的顯熱，使反應堆冷卻劑的溫度降到冷停堆溫度或換料停堆溫度，并保持這個溫度到反應堆重新啟動。

（2）輸送換料水

在更換燃料期間，停堆冷卻系統(tǒng)將換料水箱中的含硼水輸送到換料水池。換料結束后，再將換料水池中的含硼水送回到換料水箱。

（3）啟、停堆時循環(huán)凈化反應堆冷卻劑

在啟、停堆期間，本系統(tǒng)能持續(xù)循環(huán)反應堆冷卻劑，并提供低壓下泄到化學和容積控制系統(tǒng)。通過化容系統(tǒng)的凈化床將反應堆冷卻劑進行凈化，直至本系統(tǒng)退出運行。

1.2.2 安全功能

停堆冷卻系統(tǒng)是一個專設安全設施。其功能為：

在主蒸汽管破裂情況下，使反應堆冷停堆。

在反應堆失水事故時，本系統(tǒng)作為低壓安全注射系統(tǒng)。

在反應堆冷停堆時（水實體階段），本系統(tǒng)通過其入口安全閥為主系統(tǒng)提供超壓保護。

在長時間的失水事故中，停冷熱交換器提供給安全殼噴淋系統(tǒng)使用，冷卻再循環(huán)地坑水。

系統(tǒng)設有二只安全閥，對本系統(tǒng)提供超壓保護，閥門整定值為45kgf/cm2。

2 停冷預熱的重要性

2.1 停冷熱交換器簡介

本文主要介紹停冷熱交換器的預熱方法，因此先介紹一下停冷熱交換器。停冷卻熱交換器是停冷系統(tǒng)的主要設備之一。其主要功能是在反應堆冷停堆的第二階段提供一種導出堆芯剩余發(fā)熱和冷卻電站的能力。從Ⅰ、Ⅱ環(huán)路熱段來的堆冷卻劑由停堆冷卻泵送至停冷熱交換器，將熱量傳給設備冷卻水，冷卻后的堆冷卻劑再返回Ⅰ、Ⅱ環(huán)路冷段，流經(jīng)堆芯吸收余熱后再進入停冷熱交換器冷卻，形成循環(huán)回路，不斷使主系統(tǒng)降溫。

停冷熱交換器為核安全2級壓力容器，抗地震I類設備。每臺熱交換器導出50%的堆芯余熱。熱交換器殼側(cè)設計壓力為0.98Mpa，實際工作壓力為0.83MPa；管側(cè)設計壓力為3.92MPa，實際工作壓力約為2.94Mpa；最高工作溫度殼側(cè)為100℃，管側(cè)180℃。工作介質(zhì)，殼側(cè)是設冷水，管側(cè)是含硼水或含0.75%NaOH的硼水，殼側(cè)設計流量405m3/h，管側(cè)設計流量450m3/h。

2.2 停冷泵軸密封簡介

在導流體、泵蓋和葉輪上，分別裝有更換的密封環(huán)，密封環(huán)用較小的徑向間隙以減小泄漏量。軸封由于泵進出口壓力高，軸向力大，故采用平衡型機械密封。機械密封由靜環(huán)、崐動環(huán)、推環(huán)、彈簧座、O型圈等組成。動環(huán)采用石墨浸銻、靜環(huán)用SiC，密封環(huán)泄漏的水，通過動、靜環(huán)徑向密封，軸向由O型圈密封，泄漏的介質(zhì)由引漏管引漏。

2.3 停冷預熱的重要性

停冷系統(tǒng)流過的流體為帶放射性的主冷卻劑，若由于投停冷時，預熱不充分，對停冷熱交換器和停冷泵軸密封處造成較大的熱沖擊，導致主冷卻劑外漏，造成不必要的放射性污染，對現(xiàn)場值班員人身安全造成巨大威脅，同時可能影響大修的總體劑量控制。停冷系統(tǒng)作為專設安全設施，若出現(xiàn)泄漏等缺陷，需要檢修，將導致電站無法升模式，影響大修進度。

2.4 曾經(jīng)出現(xiàn)過的相關缺陷

我廠曾多次出現(xiàn)過相關缺陷，下面列舉部分：

（1）停冷熱交換器A一次側(cè)法蘭處有漏水

（2）停冷泵B S08-01B軸法蘭連接處滲漏

（3）停冷泵A托架與泵蓋密封處有泄漏

3 停冷預熱的改進方法

3.1 停冷系統(tǒng)現(xiàn)有預熱方式介紹

3.1.1 停冷系統(tǒng)流程見圖

3.1.2 現(xiàn)有預熱方式

我廠現(xiàn)有的停冷系統(tǒng)預熱方式（來自停堆冷卻系統(tǒng)運行規(guī)程）：

3.1.3 現(xiàn)有預熱方式存在的問題

由于V08-08和V08-09調(diào)節(jié)性能不好，不能精確的調(diào)整冷卻流量和旁路流量，很難控制預熱速率，無法滿足停冷熱交換器入口溫度上升速率≤50℃/h的要求。停冷預熱達不到預期的效果，對設備造成較大的熱沖擊，可能導致主冷卻劑通過停冷交換器法蘭處和停冷泵軸密封處泄漏，造成放射性污染。

3.2 C-2調(diào)試期間停冷預熱方法介紹

下面介紹一下在參加C-2（巴基斯坦恰?，敽穗姀S二號機組）調(diào)試期間采用的停冷系統(tǒng)預熱方式，此方法取得了較好的效果。

首先介紹一下秦山一廠320MW機組與C-2的停冷系統(tǒng)的區(qū)別：C-2的RHRS系統(tǒng)的SRH-V12閥無自保持功能，可以在主控室手動控制其開度，手/自動方式切換均在主控制完成；我廠的V08-12閥由于有自保持功能，因此只有全開/全關兩個位置，該閥有“就地”和“主控”兩種控制方式，切換開關設置在就地。系統(tǒng)的其它的運行方式和參數(shù)基本一致。

具體的預熱方式如下所述：

（1）將停冷泵小流量回流閥置手動打開，啟動停冷泵，確認運行正常。

（2）熱交換器旁路閥（08閥）保持一定開度，09閥保持關閉，冷段注入閥04閥打開，注意控制停冷泵出口流量。由于停冷熱交換器的設冷水流量為405m3/h左右，冷卻能力很強，且SRH-V34閥與停冷泵的運行有聯(lián)鎖，泵啟動就開該閥，因此可以認為該階段經(jīng)小流量回來的基本上是“冷水”，該股冷水與來自主系統(tǒng)熱段的“熱水”（約180℃）混合后，分為兩路：一路經(jīng)旁路閥進入主系統(tǒng)冷段；另一路經(jīng)停冷熱交換器冷卻后，經(jīng)小流量回流至停冷泵入口。這樣可以通過控制這兩股水的流量變化，達到逐步預熱的目的。

（3）逐漸開大08閥，使回流的冷水流量逐漸減少，熱交換器入口逐漸升溫。當08閥的開度無法繼續(xù)開大（防止停冷泵超流量）時，逐漸關小12閥，在12閥完全關閉之前，開出09閥，保持一定開度，保證有足夠流量的熱水流經(jīng)停冷熱交換器，這樣停冷熱交換器預熱就完成了。如果沒有這部分熱水流量，停冷熱交換器入口溫度會迅速下降，前功盡棄。

3.3 我廠停冷系統(tǒng)預熱可以采用的方法

我廠雖然與C-2的停冷系統(tǒng)略有區(qū)別，但是仍然可以借鑒C-2的停冷預熱方法。具體過程如下：

（1）V08-12切“就地”控制，確認小流量回流閥為開，啟動停冷泵，確認泵運行正常。此時V08-08閥、V08-04閥和V08-09閥均關閉。

（2）開V08-04閥，微開V08-08閥，確認停冷熱交換器入口溫度逐漸上升，閥門開度以保證停冷熱交換器入口溫度保持適宜的上升趨勢為依據(jù)，這樣便開始預熱停冷熱交換器及旁路管線。觀察停冷熱交換器入口溫度上升趨勢，若趨勢變緩或者停止，則繼續(xù)開大V08-08閥，以保證預熱速率，通過這種方式至少可以將停冷熱交換器入口溫度預熱到130℃，并且易于控制。再視實際情況決定是否打開V08-09閥（若僅依靠開大08閥，到后期停冷熱交換器入口溫度無法再上升時，就需要將V08-09閥開出一定開度，確保預熱的最后階段能繼續(xù)進行）。整個預熱過程中要注意控制停冷泵出口流量不要超過450m3/h。

（3）停冷熱交換器預熱完成后，將V08-12閥切“主控”，確認其自動關閉，然后通過控制V08-08和V08-09閥的開度來控制主系統(tǒng)的降溫速率。

4 總結和展望

運行人員作為核電廠的主人，始終將安全放在第一位，通過不斷地完善運行操作、細化運行規(guī)程，減少人因失誤，來確保電廠的安全；同時也保證了效益、保護了人員、設備的安全。

【參考文獻】

[1]秦山核電廠最終安全分析報告.

[2]停堆冷卻系統(tǒng)運行規(guī)程.

[3]秦山核電廠停堆冷卻系統(tǒng)設計說明書.

[4]秦山核電廠一回路系統(tǒng)流程圖.

[責任編輯：朱麗娜]