馬磊

摘 要

針對秦二廠3、4#機組ASG系統(tǒng)汽動泵蒸汽管線上疏水管道出現(xiàn)的疏水不暢、溫度過高、管道穿孔腐蝕及堵塞嚴重、地坑排水設(shè)備頻繁故障、冷卻效果差引起的廠房蒸汽彌漫等問題，分析出了管路布置及管道選材不合理、冷卻水中氯素物質(zhì)的影響及疏水器選型和布置不滿足要求等根本原因，并通過采取疏水管路獨立布置、冷卻水注入口移位、管道正確選材、改善加氯方式和疏水器換型及重新布置等措施取得了明顯的效果;又進一步探索從增加地坑泵及地坑的體積、驗證RPE地坑泵可用性的定期試驗來優(yōu)化完善ASG這個專設(shè)安全系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定備用，為后續(xù)該系統(tǒng)的進一步改造和優(yōu)化提供了可靠客觀的參考和有力的保障。

關(guān)鍵詞

疏水;穿孔;地坑;蒸汽;汽水分離器

中圖分類號： TM623 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.052

0 前言

秦二廠3/4ASG系統(tǒng)（輔助給水系統(tǒng)）的汽動泵處于熱備用或啟動期間，其蒸汽管線上都會有疏水，可由于其疏水管道的選型及現(xiàn)場安裝布置不合理，導(dǎo)致疏水不暢和疏水溫度過高，從而帶來三個嚴重的問題：疏水不暢，將導(dǎo)致蒸汽消耗量大，影響機組的效率并加速下游管線的腐蝕;蒸汽含水分大品質(zhì)差，工作效率低，導(dǎo)致汽動泵啟動較慢甚至不啟動;疏水溫度高，下游接收地坑的設(shè)備損壞頻繁，處理起來費時費力，導(dǎo)致房間被淹，蒸汽彌漫廠房，水分進入GB溝和電纜層，加速電纜的老化，也是誘發(fā)GB溝環(huán)境潮濕的原因之一。

1 系統(tǒng)原疏水方式出現(xiàn)的問題及后果

1.1 管道三通位置頻繁出現(xiàn)穿孔

分離器下游疏水管與SEP直接注入冷卻水連接三通處頻繁出現(xiàn)穿孔，共達24次;三通處穿孔后果嚴重，高溫水或蒸汽噴出有燙傷人員的風(fēng)險，地面積水極易影響房間內(nèi)運行的風(fēng)機，水汽沿著通道進入電纜層及GB溝內(nèi)，增大GB溝的空氣濕度，使電纜長毛老化，減少使用壽命。

1.2 疏水管道堵塞

機組自商運以來，分離器下游疏水管道的堵塞問題達4次;若疏水管道堵塞導(dǎo)致疏水不暢，將影響汽動泵蒸汽透平的汽源的工作效率，勢必造成汽動泵啟動過慢甚至嚴重時不可用，從而導(dǎo)致機組后撤退防。

1.3 SEO坑重要設(shè)備頻繁損壞

疏水下游地坑泵、液位開關(guān)和電源線等重要設(shè)備頻繁故障損壞，總計達21次;若地坑因此滿溢，則中控室就觸發(fā)污水管網(wǎng)滿溢報警，不利于操縱員對整個系統(tǒng)報警的監(jiān)測;況且坑較深且溫度高（高達71℃），不易及時采取臨時措施以及后續(xù)問題的處理。

1.4 廠房蒸汽彌漫影響電纜壽命

分離器所在房間及地坑所在區(qū)域的房間空氣濕度大，在地坑重要設(shè)備故障而滿溢期間，濕度更大，更有甚者整個區(qū)域蒸汽彌漫。這部分水分沿著管廊和走道，蔓延至LX廠房-1樓的電纜層以及通過孔洞到達GB溝，造成電纜層及GB溝區(qū)域環(huán)境潮濕，水分大，電纜表面長毛，加速老化，嚴重影響其使用壽命。

2 分析原疏水方式來查找原因

2.1 原疏水方式概述

汽動泵蒸汽管線的三個點的疏水管路均經(jīng)過標準的疏水器PU加旁路閥的方式并聯(lián)匯集至汽水分離器的上游，經(jīng)汽水分離后乏汽通過消音器排向大氣，而其下游疏水與直接注入的冷卻用SEP飲用水匯集;汽動泵啟動后，做功后的乏汽管路上還有一個疏水點，四個點的輸水管線過于集中。

2.2 SEP水直接注入來冷卻高溫疏水，效果不佳

查看現(xiàn)場的管道布置，發(fā)現(xiàn)分離器的下游疏水管在貼近地面處有一長約50cm的水平管段且管徑為73.0mm，然后向上延伸50cm穿墻而過，而冷卻用水SEP在該延伸管段采用直接注入方式。由于此處管徑小，管段向上延伸，SEP管網(wǎng)壓力（0.4Mpa）低、溫度高（夏季最高33℃），加上現(xiàn)場管道布置曲折復(fù)雜所導(dǎo)致的介質(zhì)流速小，采用直接注入的方式，攪渾冷卻效果差。

2.3 管材材質(zhì)選擇不合理

SEP管材為鍍鋅鋼管，俗稱20#鋼，閥門為鑄鐵，管內(nèi)流通的介質(zhì)SEP水含有氯離子（Cl-），兩者反應(yīng)發(fā)生點蝕并析出腐蝕產(chǎn)物，4Fe（OH）3沉積在坑口形成多坑的蘑菇狀殼層。隨著腐蝕的形成，點蝕以自催化過程不斷發(fā)展下去，加上重力的影響，使蝕坑不斷向深處發(fā)展直至飾穿。

2.4 SEP水中成分的影響

秦二廠的SEP飲用水系統(tǒng)水源中含有可溶性的鈣（Ca2+）、鎂（Mg2+）等離子，會與高溫疏水（約91℃）中溶解的CO2反應(yīng)，形成難溶的固態(tài)物CaCO3、MgCO3和Mg（OH）2，再加上點蝕過程中析出的Fe（OH）3，日積月累附著在管道內(nèi)壁極易造成管道堵塞。

2.5 疏水器的現(xiàn)場安裝不滿足要求

根據(jù)核電廠飽和蒸汽疏水要求，其相關(guān)管線上的疏水器需采用倒吊桶形蒸汽專用疏水器，且為了防止在疏水的同時蒸汽發(fā)生外漏，疏水器的出口安裝高度需高于疏水器本體，以便于形成U型水封達到密封蒸汽的作用;可現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)蒸汽管線有5個疏水器不滿足，其中2個無足夠疏水高度差;顯然這是造成疏水不暢、蒸汽排氣口蒸汽量大和管線有熱沖擊的根本問題。

3 根據(jù)分析對原疏水方式進行改造

3.1 將各疏水管分開布置分別引入SEO和RPE坑

為了防止共模堵塞效應(yīng)，將分離器的下游疏水管、ASG汽動泵蒸汽透平的乏汽管道疏水管各自分開，獨立布置分四路分別引入SEO和RPE坑。

3.2 正常工況下的SEP冷卻水注入口移位

正常工況下，為了改善直接注入冷卻效果不佳的缺點，在分離器下游這兩路疏水管靠近SEO坑附近新增加兩路獨立的SEP冷卻水。這樣注入的冷卻水流速快，與高溫疏水匯合后也注入SEO坑中。由于管道布置簡單暢通，疏水管道注入口深入坑內(nèi)約60cm（坑總深約1m），流出的冷卻水直接注入坑底后向上流動，流過坑內(nèi)靜止的水，這樣的攪渾效果好，冷卻效果亦佳。

3.3 管道重新選

為了避免SEP管材即20#鋼與SEP水中有害離子（Cl-）發(fā)生點蝕穿孔，將原冷卻水管及新增加的兩路SEP冷卻水管全部更換為耐腐蝕的不銹鋼，新增加的四路疏水管也為耐腐蝕的不銹鋼材質(zhì)。

3.4 改善加氯方式

現(xiàn)在水廠的加氯是將NaClO一次性加入水中，這樣可能造成局部過濃、局部又缺乏的情況。優(yōu)化方式為持續(xù)加氯，保證每段SEP水管中都保持均勻相當?shù)穆攘俊?/p>

3.5 按要求將疏水器重新安裝

按照核電廠飽和蒸汽的疏水要求，偏安全考慮將5個疏水器更換為疏水量更大的800kgh的倒吊桶型專用蒸汽疏水器，且均滿足其安裝要求，即出口高于疏水器本體以形成水封來密封蒸汽。

4 對改造后疏水方式的進一步探索

4.1 SEO坑各增加一臺泵

截至目前，SEO坑都只有1臺排水泵，電源均取自8LKP母線。這將導(dǎo)致以下問題：一旦這臺泵故障，電氣廠房負二樓就會被淹掉，需要緊急辦理TSD加臨時泵;當8LKP母線或上游8LGIB母線停役時，需要進行再供電或加臨時泵。

這兩種問題的常用對策就是緊急辦理TSD進行再供電并加裝臨時泵。首先，無疑增加了TSD的辦理數(shù)量;其次，費時費力還影響美觀，并且臨時排水管線穿過廠房門還影響廠房邊界的完整性。建議8SEO001/003PS各增加一臺正式泵，電源取自8LKI母線，可以互為備用，即可滿足冗余原則又可解決上述問題。

4.2 增加SEO坑的體積

目前SEO坑泵8SEO001/003PO的啟泵定值為0.6m，停泵定值為0.3m，泵每啟停一次排走的水量僅為：V排=1m×1m×（0.6-0.3）m=0.3m3;建議將地坑的長×寬×高由原來的1m×1m×1m擴大為4m×2m×1m，泵的啟停定值不變，這樣排水體積可0.3噸增加到2.4噸。

4.3 增加RPE坑的體積

若發(fā)生RPE地坑設(shè)備故障，導(dǎo)致無法排水，為防止RPE地坑溢流，建議適當增大其體積，將地坑的長×寬×高由原來的1m×1m×1m擴大為3m×2m×1m，泵的啟停定值不變，這樣排水體積由0.3噸增加到1.8噸。這樣即使發(fā)生泵故障，也可暫存大量的疏水。

4.4 增加驗證RPE地坑泵可用性的定期試驗

建議增加驗證RPE地坑泵可用性的定期試驗，有兩個方案：方案一，就近從分離器下游疏水管的SEP冷卻水管上單獨增加一路到RPE坑的管路并加隔離閥，試驗要點是打開該閥，向RPE坑放水，達到該泵的啟動定值后關(guān)閥，觀察泵可以正常啟停，穩(wěn)妥起見該閥平時采用運行隔離控制——關(guān)閉上鎖;方案二，在執(zhí)行汽動泵啟動的定期試驗前，將下游疏水由正常狀態(tài)切至事故狀態(tài)，靠汽動泵運行時的大量疏水來驗證RPE地坑泵的可用性。方案一操作簡單，方案二可以全面地驗證該地坑泵及事故疏水管路的可用性。

5 結(jié)論

本文針對ASG系統(tǒng)汽動泵蒸汽管線上出現(xiàn)疏水問題及冷卻效果差引起的廠房蒸汽彌漫和排氣口冒大量蒸汽等問題，通過現(xiàn)象查找根本原因，并通過采取疏水管路獨立布置、冷卻水注入口移位、正確選材、改善加氯方式和疏水器換型及重新布置等措施取得了一定的效果;通過采集數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)地坑水溫度由63.3℃下降到45.2℃，降低18℃，表明效果顯著;進一步的探索從增加SEO坑和RPE坑的體積、增加一臺SEO地坑泵作為冗余備用、增加驗證RPE地坑泵可用性的定期試驗來優(yōu)化完善ASG這個專設(shè)安全系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定備用，為后續(xù)系統(tǒng)的進一步改造和優(yōu)化提供了可靠客觀的參考和有力的保障。

參考文獻

[1]曹志文，等.秦二廠三、四號機組中級運行培訓(xùn)教材.2014年2月.

[2]秦山核電二期擴建工程ASG系統(tǒng)系統(tǒng)手冊.核工業(yè)第二研究設(shè)計院，2008年1月.

[3]黃桂橋，等，我國金屬材料水環(huán)境腐蝕類型及其評定.2010年4月.

[4]張維.秦山第二核電廠SEP管道腐蝕與防護研究.