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方家山核电机组废气处理系统的运行控制优化初探

高汉兴

摘   要：核电机组废气处理系统直接关系到废气的排放，对核电机组废气处理系统的运行控制进行有效优化，可以实现更好的远程操作，有效地降低潜在的剂量辐射，满足辐射防护最优化的原则。本文介绍了方家山核电机组废气处理系统的工艺流程和运行方式，通过对该系统的技术特点的分析以及参考其他核电机组同类系统运行方式，提出了对现在废气处理系统运行控制方式的优化可能。
关键词：废气  运行控制  KSN  优化
中图分类号：TM623.8                             文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0115-02
在方家山核电机组调试中，因废气处理系统就地控制柜9TEG0014AR无法按期到场，为了不耽误系统调试工期，经对系统资料分析判断，确定了相关功能通过KSN上位机临时控制的方案，完成了TEG系统相关设备的功能试验。本文结合此次临时控制方案的实施及应用效果，参考秦山310MW机组、恰希玛2号机组的废气处理系统远程控制经验，通过对方家山废气处理系统（TEG）系统功能、运行方式等几个方面的阐述，以期为以后TEG运行控制的优化可行性提供参考。
1  废气处理系统概述
1.1 废气处理系统功能及流程
按照气体废物中的含氢量，废气处理系统分为含氢废气和含氧废气两个子系统。
（1）含氢废气主要是由氢气、氮气和反应堆冷却剂中产生的放射性惰性气体和碘等组成。
废气由核岛疏水排气系统（RPE）收集，并将气体导入缓冲罐9TEG001BA的入口管道，在入口管道上旁接氧分析仪，以检测含氢废气中的氧气浓度。缓冲罐内的气体引至两台并联的废气压缩机（1TEG001CO和2TEG002CO）的入口，经压缩机压缩后通过压缩气体冷却器（1TEG001RF或2TEG002RF）以降低气体温度送至衰变箱，當所含放射性核素含量已低于可接受的限值时，排至DVN系统。
（2）含氧废气主要为含有少量放射性碘及其同位素的空气。
RPE总管收集的废气通过电加热器降低含氧废气中的相对湿度，经碘吸附器处理后由两台并联的排气风机（1TEG001ZV和2TEG002ZV）排入DVN系统。
1.2 方家山废气处理系统的运行及控制
1.2.1 废气处理系统的运行
含氢废气子系统为间断运行。正常运行时，废气压缩机根据缓冲罐压力的变化，自动进行启动或停止运行。含氢废气排放时，由其中一个或两个并联安装的气动控制排放阀控制排放。
含氧废气子系统为连续运行，两台风机互为备用，电加热器维持含氧废气的湿度与其对应的风机一起运行。
1.2.2 废气处理系统的控制
废气处理系统（TEG）由就地控制盘和核辅助厂房三废处理控制系统（KSN）控制系统控制，电站计算机和控制系统（KIC）上设有“TEG故障”报警显示和控制含氢废气排放的紧急停止选择开关。
在KSN系统的操纵员站只能监视TEG系统的运行状态和报警功能。
2  废气处理系统运行控制优化可行性分析
2.1 废气处理系统运行控制优化诱因
如图1KSN系统结构，在KSN操作员站，废液处理系统（TEU），硼回收系统（TEP）均可通过操纵员站实现远程控制，而废气处理系统的含氢、含氧子系统可以完成监控功能，但不能进行设备控制，这给运行人员带来很大的不便。
2.2 TEG运行控制优化方案
TEG就地设置的仪控参数通过就地控制柜9TEG001AR转接（功能1）传送至KSN机柜执行信号处理，经KSN处理后的信号再传至9TEG001AR执行相应的参数显示、报警信号指示及操作命令（功能2），完成相应系统就地运行操作。
在KSN上位机可以实现就地控制柜9TEG001AR相关控制及显示功能，主要涉及以下3个方面。
其一，需加端接箱将设计中经9TEG001AR柜内端接的现场信号量排送到KSN相关机柜1KSN902AR、2KSN902AR、9KSN904AR实现对接。
其二，9TEG001AR就地盘柜上的报警指示、切换开关、信号指示、工艺流程监控等，需在KSN上位机新增两幅工艺画面实现。
其三，为防止在现场信号端接时引入误发信号，需在KSN机柜内做好安措在端接完成并校验正常后再恢复安措。
上述问题通过“废气处理系统手册11.5章”资料、参考M310同类电站就地控制盘柜控制方式以及协同KSN供货承包商技术人员可以解决。
2.3 TEG运行控制优化方案实施
按照3.2所述TEG优化方案，9TEG01AR相关的27个现场信号量在KSN机柜上端接，同时根据9TEG001AR的盘面布置图，在KSN上建立了两幅TEG远程控制画面。
通过该临时控制方案，完成了TEG系统相关预试验。经使用验证，TEG系统状态监视、设备启停操作、信号报警等功能均能通过KSN操纵员站便捷、正常的实现。
3  TEG系统运行控制优化的良好反馈
3.1 优化TEG控制方式可以提高系统运行稳定性和设备安全性
TEG含氢子系统属热备用，间断运行。在废气的接收和压缩输送通过废气缓冲罐压力变化联锁两台隔膜式压缩机（1TEG001CO，2TEG002CO）自动启停运行，以现在TEG 控制方式，KSN的TEG工艺画面能监视压缩机运行状态。
但是，压缩机发生联锁失效故障或缓冲罐“压力高高”、“压力低低”信号发出报警时，压缩机不会自动停运，需由运行人员手动停止。
如果运行人员不在9TEG001AR控制柜现场或通过KSN远程监控发现异常再至现场干预，可能导致压缩机膜片破裂故障，而经过优化的废气系统KSN远程控制方式，则可发挥DCS控制系统实时、准确、快速的特点，及时响应，避免相关风险。
3.2 优化TEG控制方式可经DCS软硬件资源完善系统运行的可靠性和经济性
例如，在KSN上初版TEG工艺画面上并没有体现1TEG001ZV，2TEG002ZV的对应出口阀1TEG055VA，2TEG056VA，在系统运行中，两个阀门的状态直接关系到对应设备的正常运行，所以，通过与仪控支持人员交流，增加了1TEG055VA，2TEG056VA的状态显示。
由此可见，通过DCS软硬件资源可以便捷，快速地完成系統运行生产中反馈的各类技术变更。
3.3 优化TEG控制方式可以实现操作人员辐射防护最优化
从厂房布置来看，9TEG001AR就地控制箱距离高放含氢废气收集和排放管线、废气衰变箱均较近，而在执行如废气排放之类的操作时，运行人员需长时间在9TEG001AR上调节排放流量，存在增加的剂量辐射水平的可能。通过废气系统控制方式的优化，废气系统很多运行操作都在远程KSN操纵员站完成，降低潜在的剂量辐射，满足辐射防护最优化原则。
4  结语
在RCC-P中TEG系统控制原则没有明确的要求，对比秦山310MW机组及恰希玛2#机组，虽机组堆型不同，但废气处理系统的功能、流程及设备功能基本一致，其废气处理远程控制已是成熟的运行方式，方家山废气处理系统由就地控制优化为远程KSN控制，从技术上分析是可行的，当然，改变系统的控制方式，还需各方专家更详尽的技术论证。
参考文献
[1] 王纯，张殿印.环境工程技术手册：废气处理工程技术手册[M]. 北京：化学工业出版社，2013.
[2] 张翔.废气处理系统调试研究[J].科技视界，2018（32）：256-258.
[3] 李永国，王龙江，史英霞，等.核电站滞留床用活性炭的性能研究和选择[J].辐射防护，2018，38（2）：148-154.

-全文完-