蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)蒸汽管道凝水影響分析

張玉龍+賴建永+任云+曹思民+劉文靜

【摘 要】田灣核電站擴(kuò)建工程5、6號(hào)機(jī)組新增了蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)（PRS）作為嚴(yán)重事故預(yù)防與緩解措施，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)的管道與主蒸汽管道相連，在應(yīng)急余熱排出冷卻器入口處設(shè)置了一個(gè)U型水封，水封前的蒸汽管道敷設(shè)保溫層，水封及下游部分管道不敷設(shè)保溫層。機(jī)組運(yùn)行期間，蒸汽在水封處冷凝，以避免蒸汽進(jìn)入冷卻器，從而減少蒸汽的熱量損失。但考慮到保溫層的散熱，長(zhǎng)期運(yùn)行期間會(huì)有少量的蒸汽冷凝成水，如果這部分水回流到主蒸汽管道中，則會(huì)增大汽輪機(jī)入口的蒸汽濕度。本文計(jì)算分析了PRS系統(tǒng)蒸汽管道產(chǎn)生的凝結(jié)水，并評(píng)價(jià)了其對(duì)蒸汽發(fā)生器含濕量的影響。

【關(guān)鍵詞】田灣核電站擴(kuò)建工程5、6號(hào)機(jī)組；二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)（PRS）；蒸汽發(fā)生器；含濕量

0 前言

蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)（PRS）為壓水堆核電廠嚴(yán)重事故預(yù)防與緩解措施，在發(fā)生全廠斷電事故疊加輔助給水系統(tǒng)汽動(dòng)泵系列失效事故，和全部喪失給水事故工況下，在不超過(guò)冷卻劑壓力邊界設(shè)計(jì)條件的前提下，通過(guò)蒸汽發(fā)生器以非能動(dòng)的方式導(dǎo)出堆芯衰變熱及反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)各設(shè)備的顯熱至環(huán)境最終熱阱，實(shí)現(xiàn)事故后的緩解作用。

每個(gè)環(huán)路的蒸汽發(fā)生器二次側(cè)都設(shè)置一個(gè)非能動(dòng)冷卻系列。每個(gè)系列包括一臺(tái)應(yīng)急余熱排出冷卻器以及必要的閥門、管道和儀表。三個(gè)系列共用一臺(tái)冷凝水箱。對(duì)于每個(gè)PRS系列（以1號(hào)系列為例，流程示意圖見(jiàn)圖1），蒸汽管線在安全殼外與主蒸汽管道相連，蒸汽管線上設(shè)置一臺(tái)常開(kāi)的隔離閥（PRS101VV）。蒸汽管線的另一端在經(jīng)過(guò)一個(gè)U形水封后連接應(yīng)急余熱排出冷卻器入口封頭的接管嘴，應(yīng)急余熱排出冷卻器布置在冷凝水箱底部，要求在整個(gè)機(jī)組運(yùn)行期間（包括PRS投入運(yùn)行期間），該冷卻器都浸泡在水中，不允許裸露。冷凝水管道連接應(yīng)急余熱排出冷卻器下封頭接管嘴，并在管道上設(shè)置兩臺(tái)并聯(lián)的隔離閥。冷凝水管線的另一端貫穿安全殼后接入輔助給水管道止回閥，通過(guò)輔助給水管道返回蒸汽發(fā)生器二次側(cè)。

1 問(wèn)題簡(jiǎn)述

田灣核電站擴(kuò)建工程5、6號(hào)機(jī)組新增了蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)（PRS）作為嚴(yán)重事故預(yù)防與緩解措施，二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)的管道與主蒸汽管道相連，在應(yīng)急余熱排出冷卻器入口處設(shè)置了一個(gè)U型水封，水封前的蒸汽管道敷設(shè)保溫層，水封及下游部分管道不敷設(shè)保溫層。機(jī)組運(yùn)行期間，蒸汽在水封處冷凝，以避免蒸汽進(jìn)入冷卻器，從而減少蒸汽的熱量損失。但考慮到保溫層的散熱，長(zhǎng)期運(yùn)行期間會(huì)有少量的蒸汽冷凝成水，如果這部分水回流到主蒸汽管道中，則會(huì)增大汽輪機(jī)入口的蒸汽濕度。由于布置原因，田灣核電站擴(kuò)建工程5、6號(hào)機(jī)組二次側(cè)非能動(dòng)冷卻器布置在停堆用更衣室廠房（ET）頂部，導(dǎo)致PRS系統(tǒng)蒸汽管道較長(zhǎng)，且大部分管道暴露在廠房外部的大氣環(huán)境中。考慮到田灣廠址冬天的氣溫較低，PRS系統(tǒng)蒸汽管道由于散熱而導(dǎo)致管道中的飽和蒸汽凝結(jié)成水；由于汽輪機(jī)對(duì)入口蒸汽的含濕量有嚴(yán)格要求，因此有必要對(duì)PRS系統(tǒng)蒸汽管道中的凝結(jié)水進(jìn)行計(jì)算，評(píng)估其是否對(duì)汽輪機(jī)入口蒸汽的含濕量有影響。

2 計(jì)算

2.1 基本假設(shè)

假設(shè)U型水封、應(yīng)急余熱排出冷卻器及下游管道與環(huán)境處于熱平衡狀態(tài)，無(wú)散熱，僅考慮二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)U型水封前蒸汽管道保溫層表面散熱全部用作蒸汽冷凝，并假設(shè)所有冷凝水全部進(jìn)入主蒸汽流。

2.2 計(jì)算輸入

3 結(jié)論

蒸汽發(fā)生器出口蒸汽含濕量設(shè)計(jì)要求為≤0.25%，而根據(jù)以往M310機(jī)組的調(diào)試數(shù)據(jù)，該蒸汽發(fā)生器的實(shí)際出口蒸汽含濕量約為0.1%，故蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)（PRS）蒸汽管道由于管道散熱而產(chǎn)生的濕度增加（0.003%）對(duì)汽輪機(jī)的影響可以忽略不計(jì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]國(guó)核安發(fā)[2012]98號(hào) 福島事故后核電廠改進(jìn)行動(dòng)通用技術(shù)要求（試行），2012[S].

[責(zé)任編輯：湯靜]