| 标题 | 核电厂液体二氧化碳贮罐压力高报警处理分析 |
| 范文 | 吴升国 王再根 王建 摘要：从核电厂液体二氧化碳贮罐的结构出发，分析压力高的可能原因，提出几种解决方法并选择出最优处理方式，提高了设备的可靠性，降低了运行人员的工作量。 关键词：核电厂；二氧化碳；压力 1背景 核电厂机组日常运行期间，液体二氧化碳贮罐系统频繁触发压力高报警，大约7～8个小时出现一次，需要运行人员手动开启排气阀进行泄压消除报警，增加了运行人员的工作量。如果在此期间，运行人员未及时对贮罐进行泄压，将导致贮罐压力继续升高安全阀动作，如果安全阀未能正常动作，甚至导致贮罐超压损坏。 2液体二氧化碳贮罐的作用 液体二氧化碳贮罐的作用是用于长期贮存液态二氧化碳，以供大修期间发电机需要置换氢气前用二氧化碳排除空气或反之充满空气时用二氧化碳排出氢气，防止氢气和空气混合产生爆炸性气体。 3主要部件和运行参数 液体二氧化碳贮罐设备的主要部件包括内容器、外壳。内容器是由一圆柱形筒体与两椭圆形封头组成的，主要用来贮存液体二氧化碳。外壳是由一圆柱形筒体与两蝶形封头组成的，与内容器共同组成一密闭空间，在密闭空间填加绝缘材料珠光砂并抽真空，保证绝热效果，这样可以确保低温持续的时间长。该贮罐还设置有一套增压系统，当液体二氧化碳贮罐用来排放液体或气体时，正常操作压力范围由增压系统所设定的压力来控制。增压系统添加到二氧化碳贮罐上，其型号尺寸由用气量而定。增压系统就是让液体从贮罐底部排出并通过加热把液体汽化成气体，然后气体又回到贮罐的顶部，使得贮罐压力上升。所有增压系统都配置有压力开关以自动控制流入增压器内的液体的流动。液体可能截留在两个阀门之间的管线内，故在管线内设置有安全释放阀。液体二氧化碳贮罐容积为10m3，设计压力2.32MPa，工作压力2.0MPa，压力高报警值215MPa，工作温度35℃。 4贮罐压力升高的原因分析 通过对贮罐结构的分析，可能存在以下几种情况导致压力升高：1）贮罐充装过量；2）贮罐用气量较小，贮罐本身自蒸发；3）贮罐增压系统工作不正常，压力开关或调节器被调得太高，或者增压装置不能关闭；4）真空度不足，导致热量输入过大；5）贮罐长期不使用，液体二氧化碳吸收外界的热量蒸发导致压力升高。 第一种可能主要在贮罐的充装过程中产生，如果充装过量，可以通过排放的方式泄压，不会再导致日常运行期间压力升高的可能，可以排除该原因。第二种原因属于二氧化碳液体的正常蒸发，这种现象导致的压力升高较慢，需要长期的积累才会导致贮罐压力升高，不会导致压力高报警频繁触发，可以排除。如果在正常的真空度下，第五种情况导致压力上升的情况应该也是较为缓慢的，与当前压力高报警频繁触发情况不符合，也可以排除。 下面重點分析第三种和第四种情况。 增压系统由一个加热器704RE和背压调节阀753VG组成。在贮罐由于用气导致压力下降的情况下，当压力低于正常值时，背压调节阀753VG动作，液体二氧化碳经过加热器加热后汽化使贮罐压力升高，当压力到达正常值后753VG关闭，保证贮罐不会超压。如果背压调节阀753VG设定值调节得过高或者存在内漏情况导致关闭不严，会导致贮罐的液体不断地进入增压回路加热气化，贮罐顶部气空间压力逐渐升高超过正常值产生报警。 为了降低贮罐的吸热，在贮罐的夹层中除了填加绝缘材料珠光砂之外，还对该夹层进行抽真空，以最大程度降低单位时间贮罐吸收的热量。该保温层的真空度正常值≤2Pa，当夹层真空超过66.66Pa时，应该启动真空泵对贮罐抽真空到1.33～2Pa。在真空度满足要求的情况下，贮罐的日蒸发率≤0035MPa，正常情况下4～5天才会出现一次压力高报警。显然，夹层的真空如果不满足要求，贮罐的吸热量大于其设计的值，贮罐的日蒸发率将比正常值高，导致贮罐压力上升较快。 5分析处理的策略 根据上述分析，贮罐压力高报警频发触发的主要原因可能有两个原因：增压系统运行异常或者贮罐夹层真空度不足。通过之前的检修排查，目前已基本排除了增压系统运行异常这种可能，增压系统的背压调节阀753VG设定值正确，且在该阀门关闭的情况下能够保证阀门的密封性。最终，定位出导致报警频发的原因是真空度不满足要求，导致贮罐吸热量大，蒸发率大于设计值。 为了解决贮罐真空度不足吸收热量大导致压力升高过快的问题，根据贮罐的结构情况分析，主要有三个思路：一个是将夹层真空度随时保持在尽量低的程度；一个是及时泄压，在报警产生前降低压力，最后一个是将吸收的热量排除掉，不要让热量存在在贮罐中导致液体二氧化碳气化。为此，考虑了以下几种方法：1）增加夹层抽真空的频率，提高绝热层的真空度，降低贮罐的吸热量，使得贮罐吸热导致的压力升高在设备的设计范围之内；2）增加贮罐降压背压调节阀，并将调节阀的压力开关定值设定成略小于报警值，及时将过多的气体排放到大气，避免压力升高到报警值导致报警触发；3）增加冷却系统，吸收贮罐从外界吸收的热量，并与增压回路配合，稳定贮罐压力。 由于系统没有自带的抽真空系统，如果要保证贮罐夹层的真空符合设计值，需要频繁对系统进行抽真空，这种情况下要频繁协调设备和人员，进行工作准备和安排工作窗口，成本较高，且该方法也只能减少热量的吸收而无法避免热量的吸收，只能降低压力高报警出现的频率，最终还是会出现压力低报警，需要人为操作泄压。第二种方法通过增加一个背压阀的方式进行自动泄压，此方式只要增加一个阀门，成本较小，但是每次泄压会导致二氧化碳储量的减少，降低经济性，并且可能导致窒息气体不可控外泄，存在人员窒息的安全风险。而如果采用增加冷却系统的方法，在贮罐内设置冷却线圈和冷凝机，定期将贮罐吸收的热量排除，冷凝贮罐的气体，可根本解决系统压力上升的问题，如果吸收热量过多导致压力下降，可以通过增压回路增压的方式使压力回升到正常值。 综上，采用增加冷却系统的方法是最优的解决方法，其与增压回路配合，可以完美地稳定贮罐的压力。 6结语 通过对核电厂液体二氧化碳贮罐压力高报警的可能原因分析，提出了几种解决办法，并从成本、安全以及运行维护方面对几种方法的优劣进行分析，选择出最优的处理方案，提高了设备的可靠运行，减少了运行人员的日常工作量。 |
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