对凝汽器钛管泄漏的认识

朱昌荣 梁 波 陈 洋 叶鸣钧 刘 君

（中核核电运行管理有限公司 二厂，浙江 海盐 314300）

1 系统简介

1.1 凝汽器主要功能

1）接收汽轮机的排汽，将其冷凝为水；

2）通过凝汽器将排汽冷凝，使汽轮机排汽端获得高度真空，从而使它们能发出较高功率，提高其经济性；

3）在汽轮发电机大量甩负荷或机组紧急跳闸时,本系统能接受GCT-C（旁路排放）系统的排放蒸汽(GCT-C总容量为额定主蒸汽流量的85%),使一、二回路不致因负荷不匹配而超温超压，避免紧急停堆；

4）在排汽冷凝之后,可将凝结水除气,其功能符合热交换协会(HEI)标准要求。此外,还可将凝结水过滤、净化；

5）为电站提供适当和必要的凝结水储存量；

6）可将凝结水从凝汽器热井经ABP（低压加热器）系统输送至除氧器。从SER（常规岛除盐水）系统接受汽机热力系统运行所需的补给水。

1.2 次要功能

1）接受大部分热力系统的疏水；

2）为ASG（辅助给水）系统水箱提供凝结水；

3）为凝汽器水幕保护装置供水；

4）为APG（蒸汽发生器排污）再生热交换器提供冷却水；

5）为三个疏水扩容器提供减温水；

6）为CAR（汽机排气口喷淋）系统提供降温用凝结水；

7）为凝结从GCT-C（旁路排放）系统进入凝汽器的排汽提供降温水；

8）凝结水泵提供自密封水。

1.3 凝汽器结构特点

图1 凝汽器结构示意图

秦山二期的凝汽器是由上海电站辅机厂制造的，其型号为N-35400-1,是一种三壳体、单流程、对分表面式的凝汽器；凝汽器主要由壳体、管板、管束、中间隔板、热水井、淋水盘除氧装置等设备组成。每个凝汽器由汽平衡管和水平衡管相通，在外端两个凝汽器壳体的外侧各附有一保本体疏水扩容箱，凝汽器的支承方式为刚性支承，在每个凝汽器的底部用四个大支墩、四个小支墩和四个临时支墩支撑。

1.3.1 管板

管板将凝汽器壳体分割为蒸汽凝结区和循环水进出入区；中间隔板用于管束的支持和定位。在凝汽器管束中部设有凝水淋水盘，以除去凝水中的氧气；凝汽器下部安装有热井，用于凝结水的收集，热水井下部接有凝泵引水口，由凝泵将凝结水输送到除氧器。在凝汽器上部与汽轮机缸体间采用弹性连接，吸收热膨胀，同时又设有橡胶密封装置，正常运行中充入凝结水，防止漏入空气。在接颈处还装有水幕保护，防止低压缸未级叶片过热。

1.3.2 接颈

为钢板焊接结构，内部用支撑管支撑，且留有LP1、LP2组合式低加安装空间；在每个接颈的内部设有LP1-LP3低加抽汽管及水幕保护装置，外侧安装有四只减温减压装置（整套凝汽器共12只）,以接受来自GCT-C的排汽。

1.3.3 壳体

凝汽器的壳体，为钢板焊接结构；管板为钛钢复合板[5mmTa2+35mm碳钢]，其钢板侧采用焊接的方式将管板固定在壳体上，并用较薄的钢板作为挠性过渡，以以补偿冷却管和壳体间的热胀差；冷却水管为钛管[ф25×0.7×13082]，中间由多个隔板支撑，并使管子与隔板紧密接触，以改善管子的振动，钛管与管板采用胀接+密封焊的连接方式。

1.3.4 凝结水集水槽

由于管束的布置较合理，在管束中间没有设凝结水收集盘，而在管束的下端设有凝结水收集槽。

1.3.5 热井

热井在壳体的下方，设计有足够的空间，使流经管束下部的部分蒸汽进入该空间，加热管束底部的凝结水，防止凝结水产生过冷的现象。

1.3.6 水室

水室由圆弧形曲面碳钢板焊接而成，圆弧形线的水室保证了冷却水流动的良好性能，水室外侧有供检修人员进出用的快开式的人孔门，水室内侧壁上有检修用的相当数量的U型拉手。水室内侧有橡胶涂层，在人孔门上有锌板，来作阴极保护，用两种方式保证了水室不受海水腐蚀。

1.3.7 排汽接管

凝汽器的其余部分都是刚性的，为了补偿汽轮机低压缸及凝汽器的热膨胀，在排汽接管上设有膨胀节；在排汽接管的外侧设有水封来保证凝汽器的严密性。

1.3.8 平衡管

每二只壳体之间在接颈处分别采用两根汽平衡管，在三个热井间设凝结水平衡管。

2 凝汽器（二回路）水质要求

2.1 pH

对于无铜—氨处理，蒸汽发生器正常运行给水必须保证pH为9.6-9.8（25℃），排污水必须保证 pH 为≥8.9（25℃）。

2.2 O2

给水 O2＜0.005mg/kg；

当功率＞40%RP，抽取的凝结水 O2＜0.010mg/kg；

当功率＜40%RP，抽取的凝结水 O2＜0.020mg/kg；

如果有一个数值被超过，则必须查明原因，并避免吸入空气。

2.3 蒸汽发生器排污水的Na-阳离子电导率

1）如图2，正常功率运行期间排污水的Na-阳离子电导率关系，共分五个区域：

1区 正常功率运行范围；

2区 正常功率运行的允许范围；

3区 功率运行限定在一周以内；

4区 功率运行限定在100小时以内（30%功率）；

5区 立即停堆。

图2 排污水中Na含量和λ+所决定运行区域图

测量的数值在5个区中的1个区内确定运行点。

如果化学参数恶化，结合3和4区构成最低限值，限定运行的延续时间，要求如下：

——降低机组负荷（在4区内）以限制污染，如果需要，对凝汽器进行维修。

——或者机组停运和蒸汽发生器供水由辅助给水系统供给予。

如果污染继续恶化，在五区要求以最大速率立即降低机组负荷直到热停堆或热备用。只有在蒸汽发生器排污水特性返回2区后，才允许停止降负荷或提升功率。

限值的目的在于尽快探明并消除蒸汽发生器污染的原因,以便限制进入系统的腐蚀性元素的数量。该图表以阳离子电导率为横坐标，以钠离子的含量为纵坐标。阳离子电导率的测量可确定是否因生水进入凝汽器造成的强酸强碱盐含量(特别是Cl-)；钠的测量显示了与强酸有关的，并以游离苛性钠(碱)形式存在的钠总量。

当机组正常运行时，依靠凝结水精处理系统(ATE)随机组同步运行来保证二回路水质。凝结水精处理时通过将全流量的凝结水精处理系统设置在主凝结水系统的旁流位置上来实现的。具体地说，就是将凝结水精处理装置的进水从凝结水泵出口母管接出，净凝结水泵位于精处理装置出水母管上，后者将经精处理后的凝结水送回到更后的主凝结水管中去。其系统流程为前置阳床+混床串联，即利用前置阳床除去氧化铁，铜等管道系统中的腐蚀产物以及凝结水中的阳离子；利用混床树脂的工作交换容量进一步除去凝结水中的微量盐份以及前置阳床漏过的离子状杂质,满足蒸汽发生器对水质的要求.在凝汽器突然发生较大泄漏事故时，凝结水精处理系统的运行还可为应付紧急停机提供足够的停机时间。

3 凝汽器查漏的重要性

为防止放射性裂变产物释放到环境，核电厂设有三道屏障：燃料包壳、一回路系统和安全壳（包括废物处理系统），水化学主要影响前两道屏障。而二回路水质对属于第二道屏障的蒸汽发生器的完整性有重大影响。目前世界上运行的近500座核电站里，由于二回路水质控制不善引起的耗蚀、点蚀、凹陷和晶间腐蚀等严重问题导致许多核电站的蒸汽发生器失效，因此，我们对二次侧的水质必须要求很严。而二回路一旦凝汽器的钛管有泄漏，海水就会漏入二回路，由于海水里含有较多的盐分，它们将对蒸汽发生器产生严重危害。一旦发生蒸汽发生器传热管泄漏，将导致一回路有放射性的水泄漏到二回路，将第三道屏障（安全壳）旁通，从而可能污染环境。而当前机组运行时化学监测得出结果二回路水质较差，所以现在ATE（凝结水精处理系统）全流量投入，即使如此，水质仍不理想，阳离子电导率还大于2%，这样也无法满足技术规范对SG（蒸汽发生器）水质的要求。

4 查漏方法

4.1 烟雾法查漏

凝汽器一侧隔离之后，将凝汽器出水口水室管板清理干净，为增加进水侧破损钛管处负压而便于被维修人员检测出漏点，将其回水侧钛管出口用保鲜膜全部密封，然后维修人员在循环水进水侧对5800根钛管及其胀口逐一用烟雾进行检测，在汽侧真空的作用下，如果钛管泄漏，则会产生吸力，把烟吸入钛管，从而查出漏点，再进行堵管或补焊处理。

4.2 水位查漏法

首先在入口水室侧管板上标上记号后，慢慢升水位，当达到第一个刻度时，利用阀门调节水位，使水位稳住在此刻度一段时间。然后通知化学人员测汽侧凝结水电导率。若电导率不变，继续升水位，按刻度顺序直至人孔处高度。适用于粗查漏点。

4.3 弹性拉伸膜查漏法

铺膜之前清理干净管板并用喷壶向管板上洒点水，然后平整铺上薄膜，薄膜和管板即紧密的粘合。把进出口水室的管板都贴上弹性拉伸膜，如果有钛管泄漏，管子里的气压在凝汽器汽侧真空的作用下很快降低，管口的薄膜就会被外界大气压向管子里压，当管子内达到一定负压后，薄膜就会被压破。

4.4 氦气查漏法

对灌水不能查到的部分用氦气查漏法，如汽轮机本体及其进汽管线。

5 凝汽器钛管泄漏查漏导则

5.1 现象

（1）凝泵出口母管阳电导高报警SIT 100 AA（红色）出现；

（2）高加出水总管氧电导高SIT102AA(黄色)出现；

（3）KIT趋势显示APG的电导（或）和钠离子浓度升高，水质恶化。

5.2 处理过程

5.2.1 若KIT中APG的取样中的钠离子（或）和电导率在上升则立即加大ATE的处理流量到全流量处理。

一般ATE全流量处理能确保ATE出口母管的水质满足要求，越早投入ATE全流量处理越能控制住水质的恶化趋势，这个投入时间的长短对扼制蒸发器的水质恶化趋势至关重要。一般发生泄漏后若机组处于满功率并且ATE处理流量低则在很短时间之内APG的水质指标就会以非常快的速度上升，很快将进入4区，甚至5区，这些脏水进入蒸发器后则只能通过APG排出，因此APG的水质好转的速度非常缓慢，在下降过程中一般不建降低ATE流量，否则将出现一个更高的高峰。

（1）应先确认有两台ATE泵运行，否则立即启动第二台泵，一台泵的流量可增加达到1800T/H。若ATE值班室中无法起泵可在现场用试验盒起泵，泵出口阀门也可以在现场开启。

（2）应确认现场有四列床运行，否则立即到现场将投入的床增加到四列。每台除盐床的流量可达到700T/H，若当时有两列的话可先增加到1400 T/H。

5.2.2 S.G.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。

低的给水流量可以降低蒸发器中的浓缩倍数，APG排污水的水质的恶化以及恶化后的好转速度要比功率高时快。机组一旦停运，主给水不循环，则二回路系统中的脏水则必须通过二回路的大循环才能处理干净。

5.2.3 在增加ATE处理流量的同时，迅速派人到二回路取样间确认凝泵出口的Na+，电导率以及S.G.（蒸汽发生器）排污的电导率及Na+是否有上升趋势，并且凝汽器热井取样的电导率是否有上升，如有上升趋势，则基本判断为凝汽器的钛管有泄漏。

5.2.4 通知化学人员对凝汽器进行取样，进行判断哪侧凝汽器有漏。

5.2.5 迅速派人到MX-7.2M连续监视凝汽器6个单元的电导率变化趋势，如有异常变化则通知主控隔离该侧凝汽器。隔离时只要关闭CVI（抽真空系统）泵对应的吸气阀门和两侧的电动隔离阀即可。

注意：隔离凝汽器时，不能将同一凝汽器的两侧同时隔离，同一台泵也不能隔离两侧凝汽器，以防止循泵流量过小而导致损坏

5.2.6 如果六侧凝汽器均没有明显的变化，则进行SIT（取样系统）取样方式的调整，先隔离热井靠海水出口侧的取样阀，只对热井的靠海水入口侧进行取样，监视电导率的变化，如有明显变化，则通知主控隔离该侧凝汽器

5.2.7 如果海水入口侧的电导率没有明显差别，则先开启靠海水出口侧的阀门，隔离靠海水进口侧的取样阀，观察电导是否有明显的变化，如有则通知主控隔离该侧凝汽器

5.2.8 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隔离基本正确。否则需要考虑对该侧的凝汽器的海水进行排水，排水的快慢直接影响到S.G.水质的恢复时间，排水之后再观察凝泵出口母管Na+，凝泵出口母管的电导率的变化趋势，若下降则隔离基本正确。若保持不变则隔离错误，需要恢复隔离的列，重新判断隔离。一般不建议通过降低ATE流量来判断隔离是否正确，因为一旦ATE流量下降而漏点依然存在的话将导致APG（蒸汽发生器排污系统）的水质指标又一个恶化高峰，而且峰顶更高，很可能进入5区，这里的特点为脏水进去容易而要净化出来非常苦难。

注意：在隔离之后不能通过APG的水质是否好转来判断隔离是否正确，而应该通过CEX（凝结水抽取系统）泵出口母管的水质变化趋势和化学人员的手动取样分析结果作为隔离是否正确的依据，因为ATE全流量运行之后即使没有将漏点隔离水质也会趋于好转，但是CEX泵出口的水没有经过ATE的处理，这里的水质指标才能作为隔离是否正确的标志。

5.3 人员通知

在上述现象的同时应立即通知运行领导和化学人员，请他们立即到场。

6 事件分析

6.1 事件经过

2005年2月8日中午11：30化学人员接到主控指令，告知2号机组（核取样系统）REN081、082、010MG数据上升较快，同时主控室出现SIT100AA报警，化学人员判断凝汽器发生海水泄漏，要求立即投运ATE全流量净化，同时立即安排化学人员到现场取样确认。由于在ATE全流量处理前漏入的海水直接进入SG，经过浓缩，导致SG水质短时间恶化，水质达到技术规范4区。经过取样确认凝汽器B2发生钛管泄漏，通过ATE全流量净化和隔离B2侧海水后水质好转。经过机械人员查漏、堵管，与2月10日解除B2海水隔离，恢复运行。

6.2 处理过程

6.2.1 在此之间，由于S.G.的水质已经进入到五区，开始进行降功率运行，目标是350MWe。ATE的流量已经加大（由于ATE004 PO在电脑中启动之后，其出口阀没有开启，最后就地开启阀门之后，再启泵，因此ATE的净化流量加大的有点缓慢）。在投入C1之后，进行隔离B1，在隔离B1之后，约半小时后除B1以外的电导率开始下降包括凝泵出口的Na+也开始下降，但是B1的电导率却上升。根据此现象判断为B1有泄漏。

6.2.2 包括S.G.Na+,电导率也开始下降，因此确定B1有漏，决定对B1进行排水，并进行开启B1的水室人孔。在14：30开启人孔。S.G.的水质进一步好转，等到2月8日的22：00水质已经基本进入二区，降低流量到 600T/H，维持运行约两小时，在准备进行升功率之前，在2月9日的0：20 S.G.的Na+，电导率又开始迅速恶化，迅速进入到四区，立即加大ATE的净化流量到2400T/H。

6.2.3 在对该现象进行分析之后，认为漏点还是存在，可能是B1/C1都漏，因此决定停止2CRF 002 PO（循环水系统），用于终止钛管的泄漏。但是在停泵之后，S.G.的水质虽然有所好转，但是分析认为可能是ATE的进化功能导致的结果，此时B1的电导率在5.0左右，为验证漏点是否隔离，降低ATE的流量，在降低ATE的流量之后的半小时，S.G.的水质迅速进入到五区。此时经过分析B1的水质很差（其他五个凝汽器的电导率都差不多），是不正常现象，如果是B1漏，在海水排空之后，其电导率应该是好的，水质差则意味着有海水进入到B1,因此认为可能是B2泄漏导致的B1的水质变差，为验证该想法的正确性，要求化学对SIT的取样方式进行调整，即对单侧热井海水进口侧进行取样。

6.2.4 在化学隔离SIT的海水出口侧的取样阀后，显示的在热井的海水进口侧的电导率B1为11us/cm左右B2也为11us/cm左右，在B1海水排空的情况下，B1的脏水是由B2内的水质引起，因此决定启动2CRF 002 PO，封闭B1的水室人孔。在2月 9日 03：15启动 2CRF 002 PO，05：00 投入凝汽器 B1,在 07：00 隔离 B2 开始排水，14：00S.G.的水质进入二区。14：30降低ATE的流量到600t/h，水质稳定在二区，半小时后开始升功率到620MW,到2月10日13：00查漏结束，共堵漏3根管道。投入后水质没有变化。

6.3 事件总结

6.3.1 一般ATE全流量处理能确保ATE出口母管的水质满足要求，越早投入ATE全流量处理越能控制住水质的恶化趋势，这个投入时间的长短对扼制蒸发器的水质恶化趋势至关重要。一般发生泄漏后若机组处于满功率并且ATE处理流量低则在很短时间之内APG的水质指标就会以非常快的速度上升，很快将进入4区，甚至5区，这些脏水进入蒸发器后则只能通过APG排出，因此APG的水质好转的速度非常缓慢，在下降过程中一般不建降低ATE流量，否则将出现一个更高的高峰。

6.3.2 低的给水流量可以降低蒸发器中的浓缩倍数，APG排污水的水质的恶化以及恶化后的好转速度要比功率高时快。机组一旦停运，主给水不循环，则二回路系统中的脏水则必须通过二回路的大循环才能处理干净。

6.3.3 本次使用的水位查漏法具有独创性，减轻了现场查漏的工作量，弹性拉伸膜的应用更是发挥了重大作用，此次查漏的成功得益于试验方法的科学性。

6.3.4 秦山地区杭州湾的泥沙问题，加上进口的这批钛管曾经发生较大的质量问题，钛管破损可能是秦山二期今后不可避免的常见故障。

6.3.5 由于机组停机停堆等对凝汽器冲击也较大，可能钛管薄弱处在此时易发生破口，也可能原来被泥沙堵住的小孔经过冲击后扩大或者重新裸露出来。因此，操纵员应关注SG水质变化及化学相关报警，发现异常及时通知化学人员。

6.3.6 本次海水泄漏出现三次SG水质较差，都与ATE没有全流量运行直接相关。因此在启动阶段，主给水投运后就应该及时投运ATE系统，并且随着并网、升功率逐步提高处理流量。

6.3.7 在主控室没有凝汽器热阱检漏装置报警信号，仅有CEX泵出口阳电导率报警信号是不够的。此次事件显示只有凝汽器泄漏相对较大时，CEX泵出口阳电导率才会超过0.3us/cm的限值报警，这样延误了ATE投全流量处理的时间，从而影响SG水质。

7 结束语

凝汽器在机组运行设备中起着至关重要的作用，直接影响着机组的安全稳定运行。通过在机组实际运行中对凝汽器的认识，对运行过程中出现的事例进行分析、总结，不断优化凝汽器的运行。通过这次的总结，希望能够给机组在以后的实际运行过程带来一些帮助，同时也能够为学习凝汽器知识的员工提供一些帮助。这次总结还有很多不足之处，也希望各位能够积极批评、指正，共同学习、共同进步，让我们更好地掌握凝汽器的知识，为机组安全稳定运行做贡献。

［1］秦山二厂凝汽器设备说明书[S].秦山二厂（内部资料）.

［2］凝汽器系统手册[S].秦山二厂（内部资料）.

［3］秦山二厂常规岛事故处理大纲[S].秦山二厂（内部资料）.