核电厂凝汽器泄漏的探究[1]

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核电厂凝汽器泄漏的探究
陈勇 （中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300）
【摘 要】凝汽器作为核电厂生产运行的重要设备之一，直接影响汽轮机组运行的经济性和可靠性。 运行过程中，凝汽器的泄漏会对机组的 正常稳定运行造成重大的影响，严重情况下会导致停机停堆情况的发生。 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。
秦山二期 3/4 号机组凝汽器的壳体设有 4 组冷却管束 ，管 子 两 端 胀接在复合管板上， 在前后管板间设有多块隔板以支托冷却管束，并 使管子和管板紧密接触，以改善管子的震动，避开共振。 在前、后管板 内侧下方，设有检漏用收集装置，测量凝结水的含盐量，从而可以确定 管子的破裂区域。 壳体的两端用焊接方式将管板固定在壳体上，并用 较薄的钢板作为扰性过渡，用于补偿冷却管和壳体间的热膨胀差。
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。 2.1.4 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
图 2 凝汽器泄漏后的连锁反应图
火力 期望
发电 值
－
－－
<0.2 0.15 －
－
－
机组
(无铜 限值 9.0～9.5 ≤20 ≤7
<0.2 0.20 <5
－
<15
系统)
表 3 压水堆核电站二回路和火力发电机组主要化学参数对比（二）
机组类型
蒸汽发生器排污水或锅炉炉水
阳电导率 μs/cm
钠离子 ppb 氯离子 ppb 硫酸根 ppb
【关键词】核电厂；凝汽器；泄漏 Analysis of Condenser Leakage In Nuclear Power Plants CHEN Yong
（CNNP Nuclear Power Operations Management Co., Ltd., Haiyan Zhejiang 314300, China ） 【Abstract】As one of the most important equipments in the production and operation of nuclear power plant, the condenser has a direct impact on the economy and reliability of the whole unit operation. During operation, the leakage of condenser can have a significant effect on the stability of the operation unit, which might lead to the occurrence of the shutdown. This paper focused on the causes of the condenser leakage, the influence and harm of condenser leakage, the corresponding discovery and preventive measures were addressed. 【Key words】Nuclear power plant; Condenser; Leakage
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 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。
给水
凝结水精处理混床出水
机组
pH 值
铁 ppb
溶解氧 阳电导率 ppb μs/cmFra bibliotek电导 率
μs/cm
钠离 子 ppb
氯离 子 ppb
硫酸 根 ppb
秦山 第二
期望 值
9.5～9.8
<3
<3
核电
厂 限值 9.1～10.0 <10 <5
<0.1 <0.06 <0.02 <0.02 <0.05 <0.2 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1
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。
凝汽器钛管一般采用胀管法， 通过采用胀管器扩大管口直径，使 管子与端头管板紧密接触。 在机组的运行中，这种先进的工艺方法能 够保持连接处具有高度的严密性，并且在胀管后再用氩弧焊的方法使 管端与管板焊接在一起，进一步提高管口的强度和严密性。 但是在制 造、使用和维护等原因不可避免会产生个别钛管管端与管板焊接部位 有缺陷，造成凝汽器微漏。
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落、腐蚀、老化等都会使凝汽器钛管产生泄漏。 2.2 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。
秦山第二
期望值
<0.3
<0.8
作者简介：陈勇（1983.04—），男，汉族，陕西汉中人，2006 年毕业于西安交通大学核工程与核技术专业，中核核电运行管理有限公司任运行四处隔离经理 ，核反 应堆高级操纵员，工程师，主要从事核反应堆运行工作。
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漏，进行堵管处理。
2002-05 查漏发现 1C1 有漏，堵管处理。
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
2.1 冷凝器冷却管破裂 2.1.1 机械撞击
电厂
日期
事件描述
秦山二期 3 号机组
2015-03
凝汽器的 1 根钛管发生泄漏， 导致蒸汽发生器排污 水钠离子含量出现间歇性上升和回落现象， 凝结水 系统的钠表和阳电导率也出现类似趋势， 后经堵管 处理，解除海水隔离，恢复运行。
图 1 凝汽器的结构 2 核电厂凝汽器泄漏的原因分析
秦山二期 2 号机组
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。 2.1.2 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 0.5mm）。 2.1.3 抗冲击区钛管厚度不够
3 凝汽器泄漏的危害和影响
3.1 凝汽器泄漏对热力系统的影响 凝汽器泄漏是核电厂汽水品质不合格的主要原因。 图 1 为凝汽式
发电厂汽水循环系统图，从图 1 可以看出，凝汽器的泄漏会使整个热 力系统的水质都发生变化。 图 2 为凝汽器泄漏后的连锁反应图，从图 2 可以进一步清晰的看到，凝汽器的泄漏将使整个热力系统的水质都 处于不合格的范围内。
2CEX 阳电导率 1.7μs/cm ，2B2 处阳电导率达 6μs/cm， 2005-02 2CEX 钠离子含量达 40ppb。 查漏发现 2B2 有漏 ，进
行堵管处理。
2CEX 阳电导率 2.4μs/cm，钠离子含量 91ppb。 查漏发 2004-03
现 2C1 有漏，进行堵管处理。
1CEX 阳电导率 0.9μs/cm ，1B2 处阳电导率达 2.7μs/cm， 2003-10 1CEX 钠 离 子 含 量 最 高 达 11ppb。 查 漏 发 现 1B2 有