PRS系统蒸汽管道隔离阀冷凝计算分析

【摘 要】蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统（PRS）用以应对全厂断电叠加辅助给水系统失效的工况。PRS系统利用高处的冷凝水箱将蒸汽发生器的余热带出，最终通过冷凝水箱中水的蒸发将热量带入大气中。在机组正常运行期间，PRS系统蒸汽管线隔离阀前为高温高压水蒸气，阀后为低温低压的空气。若将PRS蒸汽管线隔离法机组运行期间，蒸汽在蒸汽管道隔离阀阀瓣处冷凝成水，如果这部分水回流到主蒸汽管道中，则会增大汽轮机入口的蒸汽湿度。本文计算分析了PRS系统蒸汽管道产生的凝结水，并评价了其对蒸汽发生器含湿量的影响。

【关键词】田湾核电厂5、6号机组；二次侧非能动冷却系统（PRS）；蒸汽隔离阀；冷凝

0 前言

田湾核电厂5&6号机组核电机型为M310改进机型，其在传统M310机组的基础上新增了许多自行研制的系统。蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统（PRS）便是为了提高核电厂安全性新增的系统。

PRS系统的设计是为了在发生全厂断电事故叠加辅助给水系统汽动泵系列失效事故，和全部丧失给水事故工况下，作为压水堆核电厂严重事故预防与缓解措施。在发生全厂断电及辅助给水气动泵失效后，蒸汽发生器丧失了所有的由能动方式提供的给水。为了避免由于堆芯衰变热无法及时导出而导致的堆芯损毁，因此需要采用非能动的方式将堆芯热量带出。

PRS系统设计初期，蒸汽管线隔离阀拟采用常开设置。通过现场布置反馈，由于发现PRS蒸汽管线非常长，且该段管道承受着高温高压，若PRS系统蒸汽管线与主蒸汽管线之间的隔离阀常开，会对核电厂的安全运行造成影响，因此考虑将蒸汽隔离阀的状态变换为常关。图1给出了PRS系统蒸汽管道隔离阀常关情况下系统流程图。

PRS系统的主要组成不封为应急余热排出冷却器、阀门、管道和测量仪表。事故发生后，蒸汽发生器内产生的蒸汽通过与PRS系统蒸汽管线相连的主蒸汽管道进入PRS系统。PRS蒸汽管线上设置一台常关的电动隔离阀PRS101VV。事故发生后，蒸汽管线隔离阀打开，蒸汽在经过一个U形水封后进入应急余热排出冷却器，通过壁面换热将热量传递给冷凝水箱。蒸汽通过应急余热冷却器后冷凝为水，进入PRS系统凝水管道。PRS系统凝水管线隔离阀在PRS系统投入运行后开启，PRS系统凝水沿凝水管线PRS0103后经过电动隔离阀PRS102/103VL，最终回流至蒸汽发生器，实现通过PRS系统对蒸汽发生器换热的整个循环。

1 问题简述

田湾核电站扩建工程5、6号机组新增了蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统（PRS）作为严重事故预防与缓解措施，二次侧非能动冷却系统的蒸汽隔离阀上游管道与主蒸汽管道相B，压力与温度应与主蒸汽系统一致，压力为6.89MPa.g，温度为283℃。蒸汽管道隔离阀下游温度为环境温度，蒸汽管道中的蒸汽将通过隔离阀冷凝为水。冷凝水将进入主蒸汽管道，最终进入汽轮机。由于汽轮机对入口蒸汽的含湿量有严格要求，因此有必要对PRS系统蒸汽隔离阀上游蒸汽管道中的凝结水进行计算，评估其是否对汽轮机入口蒸汽的含湿量有影响。

2 计算

2.1 基本假设

3 结论

PRS系统蒸汽管线隔离阀状态设置为常关时，蒸汽通过阀瓣对外散热，导致其冷凝为水。将蒸汽冷凝考虑为蒸汽发生器出口蒸汽湿度的增加，则蒸汽发生器出口的湿度增加了0.00256%。根据蒸汽发生器的设计要求，以及核电厂的运行要求，蒸汽发生器出口蒸汽含湿量应≤0.25%。根据其他M310机组的调试数据，蒸汽发生器的实际出口蒸汽含湿量约为0.1%。因此PRS系统蒸汽管线隔离阀常关，对汽轮机的影响可以忽略不计。

【参考文献】

[1]张玉龙，赖建永，任云，曹思民，刘文静.蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统蒸汽管道凝水影响分析[J].科技视界，2016（13）：143.