（三门核电有限公司 浙江三门 317112）
摘要：三门核电厂气体系统包括氮气、氢气和二氧化碳三个子系统，为电厂热力设备保养及氮气覆盖提供低压氮气，为安注箱和反应堆冷却剂疏水箱提供高压氮气，为发电机提供二氧化碳和低压氢气，为化学和容积控制系统加氢单元提供高压氢气。本文介绍了电厂气体系统的组成及其运行，对运行中出现的缺陷加以描述和分析，并给出运行人员的响应方案。
关键词：电厂气体系统；组成；运行；运行人员响应；
the power plant gas system including nitrogen，hydrogen and carbon dioxide three subsystems which provide low pressure nitrogen for power equipment maintenance and nitrogen coverage，provide high pressure nitrogen for Accumulator and reactor coolant drain tank，provide carbon dioxide and low-voltage hydrogen for generator，provide high-pressure hydrogen to the hydrogenation unit of chemical and volume control system.This paper introduces the composition and operation of the gas system in power plant，describes and analyzes the defects in operation，and gives the response scheme for the operators.
1.系统组成
三门核电气体系统（PGS）由氮气、氢气和二氧化碳三个子系统组成。电厂气体系统包括2个独立的大型液化气体储存设施和1个大型压缩气体储存设施。每个设施各自都有独立的供气管网，分别为电厂各类用户供应氮气、氢气和二氧化碳气体。本系统边界只包括供气管网直接连接的设备，其他气体，如氧气、甲烷、乙炔、氩气，采用小型独立容器供应，不通过PGS系统提供。
1）氢气子系统
氢气子系统分为低压氢气系统、氢气升压站、高压氢气系统和氢气管线泄漏采样系统。
低压氢气系统主要设备位于低压氢气站，一期工程两台机组公用一个厂房。每台机组主要由2台低压氢气平板拖车和相关管道阀门组成。
高压氢气系统主要设备位于高压氢气站内，由4支高压氢气瓶和切换阀组构成。机组正常运行期间2支高压氢气瓶投运，另外2支高压氢气瓶处于备用状态。当投运的高压氢气瓶压力低于设定值时，切换阀组自动切换至备用高压氢气瓶，并在主控室发出报警，提醒运行人员更换高压氢气瓶。
氢气升压站主要由氢气升压泵和汇流排组成，用于将低压氢气站内的低压氢气灌装至高压氢气瓶内。
氢气管线泄漏采样系统主要由氢气检测仪和防暴采样泵组成，用于高、低压氢气管网氢气泄漏监测和报警。
2）氮气子系统
氮气子系统位于气体厂房内，是一个标准的工业用液化气储存系统，包括1个液氮储存罐、2台空气式低压汽化器、2台水浴式低压汽化器、1台液氮泵、1台高压汽化器、2个高压氮气储罐。
3）二氧化碳子系统
二氧化碳子系统主要设备位于气体厂房内，是一个标准的工业用液化气储存系统，包括一个水平放置的高压低温液态二氧化碳储存罐、灌注回路、水浴式汽化器和供气管网。水浴式汽化器将液态二氧化碳转化为气态，供气管网压力由压力控制阀控制，供气压力为0.69MPa。二氧化碳子系统用于发电机充氢前的气体置换。系统简图如图一：
2.系统运行
电厂正常运行期间，PGS氮气子系统液氮储罐中的液氮经两级汽化器加热气化之后，经过压力控制阀供给低压用户使用。另外，液氮储罐中的液氮经由液氮泵及高压汽化器升压之后，存储至高压氮气瓶中，供给高压用户使用。
对于氢气子系统，氢气拖车中的氢气经过减压阀直接供给至发电机氢气和二氧化碳系统。另外，氢气拖车中的氢气经氢气升压站升压后，灌装至高压氢气瓶中，再由运行人员将高压氢气瓶搬送至高压氢气站，通过高压氢气站内的减压阀组，供应至化学和容积控制系统中的加氢单元。
二氧化碳子系统的用户只有发电机氢气和二氧化碳系统，储罐中的液态二氧化碳经过水浴式气化器气化后，供应至发电机氢气和二氧化碳系统。
3.系统缺陷及应对措施
自移交调试及生产以来，PGS系统在运行中也出现了部分缺陷，这些缺陷主要集中在二氧化碳子系统和氮气子系统。
1、二氧化碳汽化器入口气动隔离阀V431因汽化器出口温度TE013低于22℃而无法开启。
根据系统的逻辑设计，当TE013的温度小于等于22℃时，V431将会自动关闭；在V431关闭的状态下，TE012的温度低于1℃时，启动汽化器电加热器，TE012的温度高于20℃时，停运汽化器电加热器。
于是就可能出现这样的情况：当环境温度较低（如冬天），系统又较长时间停运，TE013处的温度低于22℃。那么，因系统停运而之前处于关闭状态的V431将无法开启，进而导致系统无法正常启动。
为响应这种情况，运行人员可以寻求系统工程师的支持，调低TE013关闭V431的定值，使V431能开启，然后启动汽化器电加热器，待温度上升至能保持V431开启之后，再将定值恢复。
2、氮气子系统和二氧化碳子系统水浴式汽化器的加热器无法停运。
根据系统的逻辑设定，在V431开启的情况下，当TE013的温度低于46℃时，汽化器电加热器将启动；而停运汽化器电加热器的信号有二：1）TE013温度高于60℃；2）在V431关闭的情况下，TE012的温度高于20℃。
在这样的逻辑设定情况下，如果V431开启，而下游用户无用气需求，TE013处管道内气体处于滞留状态，温度趋于与环境温度相同（低于60℃），那么汽化器电加热器将无法自动停运。
对此，可以为温度元件TE012增加温度高联锁，温度高于此值时，自动停运汽化器电加热器。
从运行的角度来说，由于二氧化碳子系统的用户只有发电机，在其无用气需求时，应避免长时间开启V431。另外，出现该情况时，可以开启温度元件TE012下游的二氧化碳出口排放阀V439，使温度元件处管道内的气体流动，TE012处温度升高，从而停运汽化器电加热器。作为应急响应，也可以手动断开汽化器电加热器空开，直接停运电加热器。
氮气子系统汽化器的配置和逻辑设定与二氧化碳子系统类似，不再赘述。
4.总结
电厂气体系统能为电厂提供设计所需的氮气、氢气和二氧化碳气体，针对调试期间出现的二氧化碳汽化器入口阀无法正常开启、二氧化碳和氮气子系统水浴式汽化器电加热器无法停运等问题，本文提出了相应的解决方案，为今后运行提供参考。
参考文献：
[1]顾军，AP1000核电厂系统与设备[M]，原子能出版社，2010，4
论文作者:李永发
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
标签：氢气论文; 汽化器论文; 子系统论文; 氮气论文; 系统论文; 高压论文; 气体论文; 《电力设备》2017年第5期论文;