核电厂压空干燥塔出口露点异常分析及解决方法
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核电站压缩空气系统是核电外围系统的重要组成部分，虽然不不执行核安全功能，但是依然在核电生产运行过程中担任着十分重要的角色。随着核电运行技术不断成熟化，核电厂压空系统的故障诊断和运行维护技术面临着新的需求和挑战，对运行人员人员故障分析和快速响应提出了更高的要求。此外，由于核电站运行的特殊性，压空系统干燥器运行异常会导致压缩空气湿度过大，引发关键气动阀门运行异常影响核电厂的稳定性和安全性。如何快速的识别故障，解决问题，提高运行响应能力，成为当前的热点和难点，本文我们就干燥塔在运行过程中常见露点异常现象进行探讨。 1、压缩空气系统 1.1 压缩空气系统整体介绍 秦山核电二期扩建机组的压缩空气生产系统（SAP）包括ZC厂房内的主空气压缩机和干燥器、核岛电气厂房内的应急空气压缩机和干燥机以及安装在BOP管廊（GB沟）内的压缩空气生产系统管网。压缩空气生产系统的功能是生产核电站所有动力设施所需要的压缩空气。如果SAP系统的主空气压缩机失效，则安装在电气厂房内的应急空气压缩机能接替工作，并提供必要的仪表用压缩空气。 三台完全相同的主压缩机，并联布置。大气经主压缩机压缩后，汇集到压缩空气储存罐，然后经除油过滤器除油除液后，进入无热再生空气干燥机，再经除尘过滤器除尘后，输出到一根公共集气管，然后分别通入10 m3的压缩空气缓冲罐，分配至公用压空以及仪用压空两个管网。 1.2 无热吸附式干燥器运行原理 除油空气过滤器安装在干燥机上游，除去压缩机出口压缩空气中可能会有的油，水，气溶胶和因此形成的雾滴，收集起来由自动排放阀排出。 除尘空气过滤器安装在干燥机下游，以除去可能因干燥剂磨损而形成的粉末。 无热再生空气干燥器时根据变压吸附的原理，采用逆流无热再生的方法，双塔切换，一塔吸附，另一塔再生，相互交替工作。利用压力越高，吸附剂吸附的水蒸气量越多的特性，使吸附剂在压力下吸附，并利用吸附的热效应，使吸附剂获得吸附热。然后，将已干燥空气的一部分，通过节流、减压引接到待再生的干燥塔内，有效地利用该塔吸附剂床层中仍保留的吸附热，对吸附剂所吸收的水份进行脱附干燥而完成再生，达到无热再生的目的。如图1所示： 图1 无热再生空气干燥器流程图 双列无热再生式干燥机一列再生，一列干燥，每10分钟为一循环周期，其中干燥5分钟，再生4分20秒，升压30秒，降压10秒钟。再生塔压力应小于0.22。升降压，换塔和再生由PLC控制，通过电磁阀控制，再生气流由出口单向阀控制，流量由手动调节阀来控制，约15%的气流用于再生，再生压力一般为4.5 Kg/cm2，控制气路最低压力为2.8 Kg/cm2。干燥机剂选用A级活性氧化铝 。 通过再生流量调节阀和再生压力表的调节，大约15%的出口干燥空气被用来再生干燥剂。干燥空气进入再生塔后膨胀，突然压力降至大气压力，使含水干燥剂得以再生，干燥空气流经再生塔，带走干燥剂颗粒上的水份。 秦二厂压空干燥塔总共有3列，与主压空机无一一对应关系。 2、故障现象以及处理过程 2.1事件背景以及时序 2023年9月24日开始，5SAP403ZR运行时露点变差。如图2所示 2023年10月16日，主控频繁闪发5SAP903AA，现场查看5SAP403ZR露点频繁在-32℃至-23℃波动（此时5SAP402ZR运行，出口露点-76℃）。 2023年10月17日，更换了5SAP403MZ露点仪探头，排除了仪表故障； 2023年10月17日，调整5SAP403MZ露点仪取样流量，仪表波动仍在； 2023年10月17日，由5SAP402ZR切换到5SAP403ZR运行，发现其出口露点最低下降到-30℃左右（5SAP402ZR运行时露点为-76℃）； 2023年10月18日，保持5SAP403ZR运行，保持观察； 2023年10月19日，调整再生流量阀5SAP307VA（初始：阀杆与管道夹角49度，调整后：阀杆与管道夹角65度），观察露点变化。 图2 5SAP403CR 露点情况时序 2.2 故障原因分析 为了尽快处理露点仪频繁波动的问题，保证核电厂压空系统安全运行，综合分析干燥器具体运行情况，可以得出，影响露点的原因大致有以下几个方面： 1、 干燥器露点仪故障 首先的思路是排除露点仪的本身的问题，2023年10月17日，更换了5SAP403MZ露点仪探头，5SAP403MZ露点数值和之前相比变化不大，之后配合仪控人员调整5SAP403MZ露点仪取样流量， 5SAP403MZ 出口露点波动仍然存在，中控报警仍然频繁闪发，所以首先可以初步排除露点仪5SAP403MZ本身的故障。 2、入口电动阀关闭不严 正常运行情况下，备用干燥器入口电动阀处于关闭状态，当进行干燥器进行切换操作时打开入口电动阀，启动干燥塔。此次故障现象出现在备用的3号干燥塔，如果入口电动阀5SAP433VA关闭不严，未经干燥的压缩空气就会进入干燥塔内部，导致露点出现异常波动。为了验证这种可能性，将3号干燥塔的出口手动隔离阀5SAP435VA已经干燥器充压阀5SAP312VA关闭，并开启干燥器排污阀5SAP310VA进行泄压到0.4MPa，如图3所示，观察十分钟后，干燥塔压力保持稳定，确认5SAP433VA阀门不漏。 图3 干燥塔泄压流程 3、5SAP403ZR前后过滤器堵塞或积水 如果干燥器前后的除尘，除油以及精过滤器堵塞或者积水，将会导致干燥塔内湿度持续增加，在运行过程中，通流流量小，干燥塔干燥效果不佳，长时间运行甚至会使干燥剂过早失效，在实际现场布置中，干燥塔前的压缩空气湿度较大，所以403ZE积水的概率相对较高，另外该过滤器底部通过电磁阀自动排水，电磁阀前端有一个细过滤器406FF，通过强制开启438VA进行排水，有少量水汽排出，进一步检查发现406FF存在一定的堵塞导致排水不畅的现象，清理后重新投运，露点并没有明显的改善。另外打开403FI以及403FL底部排水阀均无水排出，所以5SAP403ZR前后过滤器堵塞有积水原因被排除。 2.3 故障处理过程 重新打开干燥塔出口阀，关闭充压阀，观察到干燥塔入口压力维持在0.4Mpa，出口压力恢复到0.88Mpa，5SAP403MZ波动现象消失，露点温度很快下降到-40℃，并缓慢降低。观察趋势后发现5SAP403ZR出口露点波动随压缩机加卸载状态变化而变化，当压空机卸载时5SAP403MZ露点变差，报警触发，当压空机加载时5SAP403MZ露点变好，报警消失，如图4所示。 图4 干燥塔露点随压缩机加卸载状态变化情况 当403ZR处于备用时，其他干燥塔运行，当主压缩机加载时，干燥器出口压力高，此时露点仪取样压空来自于出口管线，露点会降低；当主压缩机卸载时，干燥器出口压力会下降，此时露点仪取样压空来自于5SAP403ZR干燥塔，此时的压空是经过A塔，露点因此升高。此时5SAP403ZE相当于一个缓冲罐，所以5SAP403ZR露点会随着压空机加卸载变化形成周期性波动。具体处理过程如下： 2023年10月22日，工作负责人反馈5 SAP 406 FF（5 SAP 403 ZE排污过滤器）其有较多残渣，进行清理。 2023年11月1日，隔离5 SAP 403 ZR，更换干燥剂； 2023年11月3日，5 SAP 403 ZR干燥剂更换完成进行再鉴定，出口露点-28℃。重新隔离，检查5 SAP 301/302 VA，检查逆止阀5 SAP 993 VA，发现其阀芯有少量脏污。 2023年11月4日，重新对5 SAP 403 ZR进行再鉴定，运行一段时候后，露点下降到-61.4℃，将5 SAP 403 ZR切换到5 SAP 402 ZR运行，观察5 SAP 403 ZR出口露点，发现露点稳定在-73.6℃，波动消除。 3、结语 对于核电站来说，压空干燥器是一个十分重要的设备，干燥塔露点异常，作为运行人员应该及时排查，确定原因，避免关键气动阀门运行异常影响核电厂的稳定性和安全性，在平时工作中，应关注干燥剂性能，以及过滤器脏污堵塞情况，另外也要关注主压空机出口压缩空气排水情况，本文就机组实际缺陷提供了分析和解决思路，以寻求更合理高效的解决实际工作中的问题。
