核电厂凝汽器泄漏的探讨.docx

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核电厂凝汽器泄漏的探讨

核电厂凝汽器泄漏的探讨

　　【摘要】凝汽器作为核电厂生产运行的重要设备之一，直接阻碍汽轮机组运行的经济性和靠得住性。

运行进程中，凝汽器的泄漏会对机组的正常稳固运行造成重大的阻碍，严峻情形下会致使停机停堆情形的发生。

本文对凝汽器泄漏的缘故、凝汽器泄漏的危害和阻碍、凝汽器泄漏的发觉进行了重点分析，而且提出了凝汽器泄漏的解决方式和预防方法。

中国论文网/8/

　　【关键词】核电厂；凝汽器；泄漏

　　AnalysisofCondenserLeakageInNuclearPowerPlants

　　CHENYong

　　（CNNPNuclearPowerOperationsManagementCo.，Ltd.，HaiyanZhejiang314300，China）

　　【Abstract】Asoneofthemostimportantequipmentsintheproductionandoperationofnuclearpowerplant，thecondenserhasadirectimpactontheeconomyandreliabilityofthewholeunitoperation.Duringoperation，theleakageofcondensercanhaveasignificanteffectonthestabilityoftheoperationunit，whichmightleadtotheoccurrenceoftheshutdown.Thispaperfocusedonthecausesofthecondenserleakage，theinfluenceandharmofcondenserleakage，thecorrespondingdiscoveryandpreventivemeasureswereaddressed.

　　【Keywords】Nuclearpowerplant；Condenser；Leakage

　　0引言

　　当前，我国核电事业处于蓬勃展中，安全对于核电厂的生产运行至关重要，而目前核电厂的发展方向都朝着更安全、单机容量更大的方向发展，且大多数每天都承担着基本负荷，所以保证核电厂的各项工作、设备完好稳定运行这对核电厂的经济效益是十分可观的。

凝汽器作为使低压缸的排汽通过冷却水的冷却而凝结成水并保持真空的重要辅助设备，对于核电厂正常运行发电起着至关重要的作用。

但是，凝汽器在经过长时间运行后，会因为各种原因造成冷却管损坏而发生泄漏，从而引起了设备停运，延误了时间，造成了巨大的经济损失（表1）。

凝汽器的泄漏将会直接影响凝结水的水质，增加凝结水精处理系统的负担，进而影响蒸汽发生器（SG）和汽轮机的使用寿命，所以发现、处理和防止凝汽器的泄漏是非常重要的。

　　本文对凝汽器泄漏的原因、凝汽器泄漏的危害和影响、凝汽器泄漏的发现进行了重点分析，并且提出了凝汽器泄漏的解决方法和预防措施。

　　表1秦山二期凝汽器泄漏事件

　　1凝汽器的结构

　　秦山二期扩建机组的凝汽器主要由接颈、壳体、热井、水室、排汽接管和接纳汽机旁路的12个减温减压器组成，3台凝汽器（壳体）之间由汽平衡管和水平衡管连通。

凝汽器在汽端和电机端的壳体上各设1只本体疏水扩容器（或称背包）。

每个凝汽器壳体下部有4个大支撑座和4个小支撑座，每个凝汽器中心设有一个死点座，运行时以死点为中心向四周自由膨胀。

（循环）冷却水由进口（前）水室的入口进入凝汽器，与低压缸排汽进行热交换后，从出口（后）水室流出。

　　图1凝汽器的结构

　　2核电厂凝汽器泄漏的原因分析

　　冷凝器冷却管破裂

　　机械撞击

　　汽轮机在安装或者对低压缸检修时，在安全措施执行不到位的情况下，很容易将一些物品、工具、零部件等掉落砸伤或者砸穿冷却钛管，从而造成钛管的损伤或者凝汽器的泄漏。

　　硬物划伤

　　核电站多建在海边，目的就是为了能用海水作为冷却水。

而海水中必然含有大量的贝壳石块和海藻等杂质，当经过装有一、二次滤网的循环水系统中，大部分的杂质会被过滤从而未进入钛冷却管内，通过加氯手段，其中的藻类生物也基本被杀死。

但是仍有相当部分的贝壳、泥沙石进入到凝汽器中，卡在钛管管口的锋利的贝壳及砂石在连续大力的水流冲击下，产生较强的振动和位移，从而划穿钛管（壁厚仅为）。

　　抗冲击区钛管厚度不够

　　凝汽器最上面一、二层的钛管承受大量的蒸汽冲击，设计上我们称之为抗冲击区，通常此区域的钛管厚度要厚一些，当我们的设计厚度不够或者经过长时间的热冲击时，则就会容易造成损害泄漏。

　　管堵材质选择不当

　　堵头选材的错误、使用膨胀性能和耐腐蚀性能不好的管堵（黄铜堵、腊木、膨胀不锈钢螺栓堵等、堵头的加工尺寸不合适、堵头松动、脱落、腐蚀、老化等都会使凝汽器钛管产生泄漏。

　　冷却管和管板胀管处密封不严

　　凝汽器冷却管和管板的连接形式是影响凝汽器水密性的主要因素，从冷却管和管板连接的角度出发考虑，为了设计出无泄漏的凝汽器，主要从以下两个方面研究考虑：

一方面，提高连接强度和密封性从而提高连接接头的可靠性，改进其连接形式，采用封焊连接形式。

另一方面，采用双管板结构，双管板结构的采用可有效彻底隔离冷却水和蒸汽空间，因为在双管板的中间空间充有压力较高的除盐水，可有效阻止水室内的冷却水通过管口泄漏。

这样，即使连接接头发生了泄漏，冷却水也不至于漏入到凝汽器蒸汽空间中去。

此外，同时可通过除盐水水位的变化，从而判断出具体是哪块管板发生泄漏，以便及时进行检修。

　　对于秦山二期3/4号机组而言，当发现凝汽器海水泄漏时，可以通过对蒸汽发生器、凝汽器、1/6凝汽器的水质分析来确认在线表的结果，确定是否有海水泄漏。

一般凝泵出口钠离子、氯离子大于5ppb，凝汽器热阱发生海水泄漏的那一列中钠离子、氯离子会大于30ppb，则认为有海水泄漏较大。

通过机组有关参数及水质分析结果可以估算海水泄漏率。

以CEX泵出口母管水质来估算泄漏率：

　　泄漏率F=CX×QCEX/CCRF

　　其中：

CX=凝结水中某物质浓度（钠或氯离子）

　　QCEX=凝结水流量

　　CCRF=CRF海水中某物质浓度（钠或氯离子）

　　在2015年3月份开始秦山二期发生的凝汽器钛管泄漏中，其中，4月8日出现泄漏，钠含量峰值为，凝结水流量2400t/h，CRF海水中钠含量约3072ppm，从而计算得出峰值时海水泄漏率为h，根据判断，化学人员建议实施查漏工作，经电厂领导和各部门讨论后确定立即实施查漏方案。

　　5凝汽器泄漏后的处理

　　凝汽器钛管海水泄漏对二回路的水质有着非常大的影响，根据二回路水体积和凝结水流量可以估算满功率运行时海水泄漏污染整个给水系统并到达蒸汽发生器所需的时间：

　　T=系统水量/凝结水流量≈800t/（2400t/h）=20min。

　　因此，对于核电厂而言，当通过阳离子和电导率等分析确定海水已经漏入到凝汽器后，对于及时的查漏处理显得尤为关键，及时处理可有效避免停机停堆情况的发生。

我们通常采用以下步骤来进行处理，首先

（1）确认发生泄漏事故后，尽可能快的速度将凝结水经ATE阳床和混床进行全流量处理。

（2）SG排污水的水质根据技术规范的要求，当水质处于四区时，则根据要求进行降负荷到30%的功率。

降低功率导致进入SG的给水流量降低，而APG的排污流量不变，则可降低蒸发器内部的杂质的浓缩倍数，减缓水质的恶化趋势。

（3）在增加ATE处理流量的同时，及时确认凝泵出口的Na+、电导率及SG排污的电导率及Na+是否有上升趋势，如上升则基本判断为凝汽器的钛管泄漏。

如果凝汽器管板与钛管胀管处泄漏，凝汽器热阱取样的电导率则伴随有上升趋势。

（4）在凝汽器钛管确认泄漏后，立即对凝汽器热阱进行逐个取样分析，尽快确认泄漏点所对应的凝汽器（A测或B测），并及时进行隔离。

（5）在隔离初步判断的凝汽器之后，立即检查凝泵出口母管Na+，凝泵出口母管的电导率的变化趋势，若这些指标在下降则表明隔离基本正确；若保持不变则隔离错误，需要恢复隔离的列，并重新判断凝汽器泄漏点所在列重复上述操作。

　　凝汽器查漏的方法多种多样，表4为核电厂常用的凝汽器查漏方法，在日常的泄漏事件中往往也采用复合型查漏方式进行查找，在2015年3月份秦山二期发生的凝汽器钛管泄漏就采用了先对整体钛管进行了氦检漏试验（图4），确定凝汽器钛管存在泄漏，接着采用薄膜法进行查漏（图5），发现了一根钛管存在着明显泄漏，然后采用单管氦查漏法对疑似破损钛管进行确认，确认完毕后对凝汽器泄漏钛管进行了堵管操作（图6），最终再次进行整体氦查漏，确认泄漏已消除。

　　6如何避免凝汽器泄漏

　　改变腐蚀环境

（1）在使用海水作为冷却剂的过程中，往往带着许多藻类在其中，而附有藻类的钛和钛合金在使用一段时间后，其会产生极强缝隙腐蚀，所以我们尽量避免藻类物质生长在钛管上，通常我们采用加入次氯酸钠的方法消除藻类对钛管的影响。

（2）严格按照相关的标准控制凝结水、给水水质，同时，密切监视相关水质检测结果，时刻发现问题。

　　改变腐蚀主体的耐腐蚀性

（1）采用粉刷防腐漆或者防腐涂料等手段加强耐腐蚀性。

（2）不断研究创新发现更加新型的耐腐蚀材料的换热器。

　　规范安装，加强监督管理

（1）物体高空坠落砸伤钛管的损伤，在日常的工作中，要严格制定相关程序，防止使用的工具、零部件和相关材料由于管理使用不当落到凝汽器钛管上，从而对凝汽器钛管造成损伤。

（2）海水中的贝壳类硬物、泥沙石等是造成凝汽器钛管划伤的主要原因，为防止这些物体进入到凝汽器钛管，可考虑在凝汽器钛管的入口处安装塑料套管或者二次滤网。

　　（3）在凝汽器钛管检修时，采用探伤等手段对钛管进行检查，将发现有缺陷的钛管在未泄漏之前就采用管堵进行封闭，并且在汽侧凝结水查找是否有漏点遗漏，将缺陷风险降低至最低。

　　（4）凝汽器钛管较薄，强烈的震动易造成断裂。

因为磨损和震动都有造成泄漏的可能，所以检修及查漏时应该尽量避免强烈震动的发生。

　　（5）在无氧以及弱酸性溶液的情况下，钛不易因为形成钝化膜而使其电位变负，因此停机时凝汽器应该放水并吹干，从而保证钛管处于富氧状态下停用。

　　7结论

　　本文首先通过对冷凝器冷却管破裂及冷却管和管板胀管处密封不严对核电厂凝汽器泄漏的原因进行了分析；接着从凝汽器泄漏对热力系统的影响、对热力系统设备产生的危害、对核电厂机组运行的影响和对核电厂WANO化学指标的影响四个方面分析了凝汽器泄漏的危害和影响；同时，阐述了通过电导率与某些元素的离子浓度来判定凝汽器泄漏的状况以及发生凝汽器泄漏后的处理步骤；最后，通过如何改变腐蚀环境、改变腐蚀主体的耐腐蚀、规范安装，加强监督管理三个方面提出了凝汽器泄漏的预防措施。

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