9ASG除氧器的运行

2019-03-25陈立夫

科技视界 2019年2期

陈立夫

【摘要】9ASG除氧器能为REA和ASG水箱提供除盐除氧水，虽然不是核安全相关设備，但是其可用性却是与核安全密切相关的。本文从9ASG除氧器的组成和功能出发，简要介绍了其包含的主要设备、供水水源及其供水方式。同时，通过阐述和分析9ASG除氧器的工作原理、工艺流程及其运行的5个工况（停运、升温、除氧、生产、氮气覆盖），使读者能够更充分的了解9ASG除氧器的运行方式，加之以9ASG除氧器的脱扣信号及其定值、历年主要技改项目、作者个人日常操作经验等，分析并总结出9ASG除氧器日常运行5个工况认为需要关注的事项，尤其是在启动除氧器向ASG/REA水箱制水前、制水期间、以及后续切换等操作的注意事项。

【关键字】除氧器;技术改造;运行工况;制水;脱扣信号

中图分类号： TM623 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）02-0181-005

【Abstract】9ASG deaerator for REA and ASG provide the desalting deaerator water tank， although not the nuclear safety related equipment， but its availability is closely related with the nuclear safety. This article from the composition and function of 9ASG of the deaerator， briefly introduces its main equipment， including water supply and water supply mode. At the same time， through the elaboration and analysis of 5 working principle， 9ASG deaerator process and its operation （outage， temperature， oxygen， production， nitrogen coverage）， so that readers can more fully understand 9ASG deaerator operation mode， in addition to the 9ASG deaerator release signal and its value， the main technical improvement the project， author's daily operating experience， analysis and summing up of the daily operation of 9ASG deaerator 5 conditions that matters need attention， especially the note in the deaerator water tank to start ASG/REA water before， during， and subsequent water switch operation.

【Key words】Deaerator; Technological transformation; Water preparation; The tripping signal

1 除氧装置的功能

利用除氧器装置可向辅助给水系统（ASG）和反应堆硼水补给系统的水箱（REA）提供除盐除氧水。如果热停堆时间超过2小时，辅助给水箱的正常贮水量不能满足要求，此时，可由除氧装置向辅助给水箱补水，以保证有足够的水带走一回路热量。另外，在电站启动之前，该装置还能对硼水补给水系统的贮水箱进行初次充水。除氧装置能使蒸汽发生器辅助给水中溶解氧的含量保持在0.1ppm以下。

2 除氧装置的组成

两台机组共用一套除氧装置，它布置在一号机组的常规岛厂房。

这项设备包括一套除氧装置，其中有：

（1）两台除氧器给水泵（9ASG005PO/006PO）用于泵送除氧水。一台运行时，另一台泵备用。此外，006PO还用于对ASG水箱的水进行再处理。9ASG005PO由一号机组从配电盘LLA供电，9ASG006PO由二号机组从配电盘LLA供电。柴油发电机作为泵的应急电源。如果是在运行中失去LLA电源，则005PO，006PO所属的启动接触器仍保持接通状态，泵停运，一直持续到柴油发电机提供的应急电源使电源恢复。

（2）一台除氧器（9ASG001DZ）;

（3）一台再生热交换器（9ASG001EX）;

（4）一台冷凝水冷却器（9ASG001RF）;

（5）一台非再生热交换器（9ASG002RF）。

3 除氧器水源和供水方式

3.1 ASG水箱的正常补给和充水

辅助给水箱优先使用另一机组或本机组（如果本机组正在运行的话）的凝结水抽取系统（CEX）的凝结水进行充水或补水，也可使用除氧器系统进行充水或补水时，这时使用的是PH=9的经除氧器除氧的SER水。

3.2 ASG水箱的再处理

如果目的是给水箱本身除氧，那么除氧装置的系统在线是006PO从水箱取水至除氧器，005PO从除氧器送水至水箱，否则循环除氧信号无法发出。

3.3 REA贮水箱的补给

除氧器除了保证ASG系统专用功能以外，还在初始充水操作时向9REA001BA和9REA002BA供应给水。当出现故障时，它还能从SED系统利用PH=7未除气的水来补充贮水箱。但在为REA水箱供水前，应优先对ASG水箱供水。在除氧装置处理PH=9的除盐水时，如果硼水补给水箱进口管线的双重隔离阀9ASG173VD与REA134VD或REA135VD未关闭，则除氧器装置控制台上的报警装置报警，以防止硼水补给系统被PH=9的除盐水污染。

4 除氧器工作原理

电厂中采用的除氧器是一种物理除氧方法。其简单除氧原理如下：

4.1 道尔顿（Dalton）分压定律：

混合气体全压力等于各组成气体分压力之和。对除氧器而言：

Pd=Ps+Pa

其中：Pd，Ps，Pa分别为除氧器混合气体总压力，蒸汽分压力，空气分压力。

给水定压加热时，随着水的蒸发过程不断加强，水面上的水的分压力逐步加大，相应其它气体的分压将不断减小。当把水加热到饱和温度时，水蒸气的分压力实际上就等于水面上的全压力，其它气体的分压力就会趋于零，从而创造了将水中溶解的气体全部除去的条件。

4.2 亨利（Herry）定律：

该定律指出：在一容器中，当溶于水中的气体与自水中逸出的气体处于动态平衡时，单位体积水中气体的溶解量和水面上该气体的分压力成正比。

如果水面上某气体的实际分压力低于水中溶解气体所对应的平衡状态压力，则该气体就会在不平衡压差ΔP作用下自水中离析出来。直到达到平衡状态为止。反之，将会发生该气体继续溶于水中的过程。如果能使水面上某气体的实际分压力为零，在不平衡压差作用下就可把该气体从水中完全除掉，这就是物理除氧方法的基本原理。

5 除氧器工艺流程及工况说明

5.1 流程简介

手动启动带灯转压开关（801TPL）除氧器装置便自动投入运行。

需除氧的除盐水在5℃和40℃之间的温度进入热交换器001EX。它离开热交换器的温度在88.5℃和96℃之间。它被送到除氧器001DZ的顶部，喷成雾状。

依靠控制器（023RG）保持除氧器内的水位不变。控制器调整需要除氧的水的进口流量（003MN和153VD）。

依靠一个调节加热蒸汽流量的压力调节器（003RG）保持除氧器的绝对压力1.2bar不变（043MP和443VV）。除氧器内的不凝结气体和一部分水蒸汽，从排汽管线排走。

经过除氧后的105℃水由泵005PO或006PO进行收集，通过再生热交换器冷却后排向辅助给水箱或硼水水箱。热交换器將水冷却到温度最高为50℃。

加热需除氧的水所需的热量由SVA辅助蒸汽供应。辅助蒸汽在除氧器换热管束内凝结。SVA凝结水收集在凝结水贮存箱002BA内，并由冷凝水冷却器001RF冷却。

通过冷凝水冷却器出口的控制阀444VL来调节冷凝水的排出量（013RG），从而使冷凝水贮存箱002BA中的水维持在一定水位。

RG的工作原理可参见附录一。

5.2 工况说明

5.2.1 工况“0”：正常运行和紧急停运

工况“0”是两个生产信号之间的短期正常停运工况，系统完全隔离，所有自动操作阀门关闭。三通阀160VD处于再循环位置。工况“0”也是当生产时发生故障或失去气源或电源时的紧急停运工况。

5.2.2 工况“1”：升温

生产信号会使由工况“0”向工况“l”过渡。除氧器在空气覆盖下充水到正常水位，这一工况的目的是让蒸汽进入管束使水升温。为了使除氧器与大气相通，开启阀门210VV（启动放气）。然后再开启阀门166VD、170VD、442VV、206VV、207VV和445VL，两台水泵005PO和006PO中一台投入运行另一台保持备用状态。

为了获得均匀的加热，进行这种操作时使水经过泵和三通阀160VD再循环。

除氧器内的气体中空气含量较高。当温度较低时空气分压较大。为了在尽量短的时间内使空气升温和使除氧器放气，开启阀门210VV，并利用控制机构使蒸汽入口控制阀443VV全开。

根据探头006MT的探测，当除氧器内的温度达到80℃左右时，重新建立起正常的流动工况。那时系统进入工况“2”。

5.2.3 工况“2”：系统水除氧

当除氧器顶部压力到达0.12MPa时，流量控制器驱动阀门443VV。那时水温达到它的额定温度105℃，但仍没有完全除氧。于是水必须进行约5次左右的再循环，使含氧量降到0.01ppm以下。此外，在除氧器内还需要有一股蒸汽流来稀释和扫除不凝结物料，流量约为900kgha的蒸汽通过106DI向大气排放。由于系统的容积小于3m3，一个循环至多持续3分钟。

把温度从80℃升高到105℃所需的时间给定后，整个操作持续17分钟。

5.2.4 工况“3”：生产

除氧水的出口阀169VD开启。阀门160VD逐渐由“再循环”位置转为“生产”位置。流量根椐160VD的开度而不同。

阀门160VD的操作时间约为10分钟，在50%阀门开度处设有一只开关，它控制210VV的关闭。210VV约在5分钟后关闭。

这种缓慢的操作是必要的，可以避免加热蒸汽流量的迅速变动，它在系统的惯性作用下会造成除氧器内压力的变动（尤其是形成真空因而使空气进入的危险）。阀门160VD在生产位置上有一只行程限位开关，它能关闭再循环阀170VD。

投入运行时生产顺序持续时间约为30分钟。

5.2.5 工况“4”：氮气覆盖顺序

管束的蒸汽侧处于氮气覆盖之下，以保证长期停运时有最佳的保养条件。初始工况总是工况“0”。当蒸汽压力已降到0.15MPa时，由运行人员在控制台上给出这个信号。

氮气进口阀212VZ开启，在管束中产生0.3MPa的绝对总压力（氮气+蒸汽）。这个压力由减压阀211VZ进行控制。

当到达这一压力时，运行人员关闭阀门212VZ，系统回到工况‘‘0”。

6 9ASG001DZ脱扣信号及定值

另外还有以下脱扣信号：

（1）9REA阀位故障，防止用SER水给REA水箱补水

（2）1/2ASG补水阀113/115 VD关闭

（3）005/006PO泵操作不一致：防止除气器启动而没有泵运行（有延时2S）;循环除氧时005PO未启动而006 PO启动

7 主要技改项目

1）在再生热交换器9ASG001EX下游增加一非再生热交换器9ASG002RF，冷却水采用1SES冷冻水冷却。

变更原因：

（1）在大修期间，如对ASG 001 BA进行放空或对水箱顶部的安全阀、呼吸阀进行解体检修后，再对ASG 001 BA进行制水时，氧含量很难合格，只能采取置换的方式，一般需要置换3遍才能合格，需要浪费大量的除盐除氧水。每箱水大约为700M3.

（2）在功率运行时如1/2ASG 001 BA氧含量不合格时，如需要对1/2ASG 001 BA进行循环除氧。但由于该除氧器没有非再生热交换器，容易导致ASG 001 BA的水箱温度超过50度，将导致辅助给水箱不可用，退防时间为7小时。一般也只能采取置换的方式进行除氧，将导致很大的浪费。

（3）当ASG 001 BA的水箱温度超过50度后，由于ASG系统没有其他的冷却功能，只能采取置换的方式，而且水箱温度很难降低，需要浪费大量除盐除氧水。

2）将9ASG 010 SP目前的定值修改为：正常值为0.4Mpa，低定值为0.25Mpa

变更原因：

（1）9ASG 010 SP现场安装位置紧靠后面隔离阀。除气器启动时，隔离阀突然开启时的卸压，极易造成辅助蒸汽压力低自动跳闸。而此时辅助蒸汽压力并不低，只是瞬时的现象

（2）改到当前值后还可以保证除气效果。除气器自动跳闸还有更直观的跳闸信号：除气器压力低。两个保护间应该说是有冗余功能。

（3）增加一个9ASG除氧器取样点即9ASG707VD用于自循环阶段的取样

变更原因：

9ASG除氧器原设计取样点为9ASG710VD，因安装时把此管线出口连接在封闭的疏水管上，故取不到样，在调试期间改9ASG734VD为取样点。但不管是9ASG710VD还是9ASG734VD，均只能监测往REA或ASG水箱进水过程中的水质，而在除氧器启动自循环阶段，其水質是否合格，是否允许向REA或ASG水箱供水因取不到有代表性的样品而不可知，这样就有可能使溶解氧含量不合格的水进入REA或ASG水箱。因此建议增加一个9ASG除氧器取样点即9ASG707VD用于自循环阶段的取样。

4）9ASG除气器脱扣指令的逻辑改造

变更原因：

将9ASG除气器目前的脱扣指令全部解除，建议对脱扣指令修改如下：

删除以下指令：

①阀门不一致性210VV

②阀门不一致性445VL

③阀门不一致性207VV

④阀门不一致性166VD

⑤阀门不一致性442VV

⑥阀门不一致性170VD

⑦阀门不一致性169VD

⑧阀门不一致性206VV

增加两个指令：

（1）除氧器最大压力来自68页第6张

（2）002 BA高液位来自68页第5张

修改一个指令：

（1）将除氧器在生产位置，1或2ASG水箱高水位，改为“1或2 ASG水箱高高水位”。

这样改造的理由：

（1）阀门限位经常故障，导致除气器不可用

（2）其余的跳闸信号已能反映出以上阀门状态的错误。

除氧器高，低液位信号可以反映166VD、153VD的故障。

002BA高液位反映445VL故障。

流量可以反映170VD故障，169VD故障。

压力高低反映210VV、206/207VV、442VV的故障。

5）在9ASG006PO的停运信号回路中串联无循环除氧信号

变更原因：

9ASG 006 PO在循环除氧时无法启动，原因是一直有停运信号（启动信号是正常制水和循环除氧，停运信号是正常制水停运）。而按照实际运行工艺流程，在循环除氧时，正常制水是停运的，这就造成了循环除氧与现在设计逻辑图明显不一致（启动信号仍旧为正常制水和循环除氧，如果没有正常制水启动信号则9ASG 006 PO停运，造成该泵在循环除氧时无法启动）。

6）由于9ASG除氧器冷源单一，增加冷却水源SEP，用于当1SRI停运时，冷却9ASG001RF。

8 日常运行经验反馈

（1）除氧器启动前需给除氧器补水到液位大概为1250mm，通过用804TO手动开启166VD，手动控制153VD（023RG）开度补水至该水位然后恢复，如果除氧器水位过高则通过开启9ASG200VD排水。

（2）在除氧器启动过程中，应尽量避免液位和温度两个参数同时进行调节，由于液位下降补水过程中进入除氧器的是冷水，势必会导致除氧器的温度下降，一边在加热，一边在进冷水，这样就陷入死循环了，容易导致在除氧器程序规定时间内达不到要求的温度而产生脱扣信号。

（3）由于REA水箱水质和ASG水箱水质要求不一样，在启动除氧器之前的在线期间要避免开错阀门，9ASG150VD对应的是由SER来的PH=9的水，符合ASG水箱的供水要求，9ASG151VD对应的是由SED来的PH=7的水，符合REA水箱的供水要求。

（4）在使用除氧器向REA制水前，由于上次制水有可能是到ASG水箱且制水间隔时间太长，管道残水可能氧含量也不达标，为了防止管道残水进入REA水箱导致REA水箱水质不合格，需要先制水到ASG水箱30分钟，在30分钟过后，为保证平稳切换，避免流量和液位波动导致除氧器脱扣，最好用三人带对讲机进行切换。一人在801AR上观察流量，另两人操作9ASG172VD（慢慢关）和9ASG173VD（慢慢开），直至172VD全关，而173VD的开度使去REA水箱的流量保持在切换前的值，切换期间尽量保证流量变化小。

（5）9ASG006PO电源日常运行期间放在试验位置，使其电源二次回路接通，此时若005PO跳闸故障导致除氧器跳闸则006PO收到备用启动指令，但由于此时该泵在试验位置，无法启动，所以由流量低延时20S跳除氧器，同时发出006PO停止指令，复位006PO备用指令，在下一次再启动除氧器时保证除氧器程序的正常进行，就可以重新再启动除氧器了。

（6）有的时候制水开始时，RG上出现CPU.F报警红灯亮，RG上的所有操作都无法进行，这时候就需要及时汇报主控，让维修人员进行复位插件消除报警才可以进行操作。

（7）当使用9ASG006PO为ASG水箱打循环的时候，由于9ASG006PO出口阀门9ASG159VD有内漏，导致9ASG除氧器液位上涨，出现高液位报警，需要手动进行排水，2007年曾提出技改建议在9ASG001DZ的再循环管线上增加手动隔离阀，目前技改仍未实施。

（8）由于1ASG950VL和2ASG950VL两个机组CEX水补水阀门位置较近，大修期间在执行用CEX水为ASG水箱补水时，很容易开错阀门，导致氧含量不合格的水進入ASG水箱，使得ASG水箱不得不进行换水或者循环除氧操作。现在大修期间专门有一个运行隔离将大修机组的补水阀门关闭上锁来避免这种情况发生。

9 结束语

综上所述可以看出，9ASG除氧器虽然不是核安全相关设备，但是其可用性却是与核安全相关的，所以这就要求我们务必全面理解和掌握9ASG除氧器的各项知识，希望通过本文能够帮读者了解9ASG除氧器日常运行的状况、出现的问题及其解决方法。另外通过本文也可看出目前9ASG除氧器还有一些亟待解决的问题，希望在不久的将来这些问题都能一一解决掉，以保证9ASG除氧器在需要它投入运行时能发挥其应有的作用。

由于本人水平有限，真诚地希望大家对本文的不足和错误之处提出宝贵的意见和指导。

【参考文献】

[1]黄鹄，核电厂中级运行，2008-12.

[2]陈洋，C9ASG001辅助给水系统典型操作票，2011-10-28.

[3]于涛，秦山二厂1、2号机组ASG系统手册，2005-05.

[4]秦山二厂1、2号机组大修及日常主要技术改造.

附录1

9ASG003RG原理说明

液位实测值（9ASG043MP）与整定值进行比较，高于整定值关闭9ASG443VV，低于整定值开启9ASG443VV，液位整定值只有RG在自动状态下才可调节，9ASG013RG和9ASG023RG原理也相同

附录2

9ASG801AR上的报警灯和按钮

801TL 除氧系统启动/停运