摘要：在核电厂中，空调系统是保证核电厂安全运行的重要系统，空调系统运行中冷凝水排水不畅，可能影响到核电厂工艺使用功能及工艺设备的安全。文章重点对核电站空调机组冷凝水排水不畅问题原因展开分析及处理。
关键词：核电站空调机组；冷凝水；排水不畅；问题；处理措施
核电站安全壳通风冷却系统采用组合式空气空调机组，对核电站安全壳内设备区域的空气进行置换和冷却。空调机组由冷却盘管、冷冻水供应部分、风机和冷凝水排水系统组成。空调机组在正常运行工况下，多个机组存在冷凝水排水不畅的情况，导致冷凝水在空调机组内底板上聚积，溢出到厂房内和机组电机部分，严重情况下会导致设备锈蚀和损坏。
一、电气厂房空调系统简介
电气厂房布置在核辅助厂房旁边，为核系统各厂房服务，没有直接对外的外围护结构，室内热负荷主要是设备负荷，散热量比较固定。电气厂房空调系统用于电气厂房内各房间的降温通风，以保证各功能房间的温湿度满足设备运行和人员长期停留的需要，电气厂房空调系统根据工艺需求，室内空气不循环，空调系统采用直流式全空气系统，另根据各房间功能不同，在温湿度需求高的房间设有二级冷却盘管系统。第一级冷却盘管007RF，服务于电气房间，同时作为第二级冷却盘管的预处理设备用；第二级冷却盘管008RF，服务于更衣室。另外，为了控制更衣室的温湿度，另设有电加热器001RS。空调系统设有温湿度控制系统，冷却盘管007RF设有温度传感器101MT，通过温度传感器控制冷水管上电动三通阀001VD的开度来控制空调出风温度；冷却盘管008RF设有温度传感器102MT，通过温度传感器控制冷水管上电动三通阀002VD的开度来控制空调出风温度；另设有温湿度传感器103MT、101MZ，通过温湿度控制更衣室电加热器001RS的运行。各传感器设定值为：101MT—30℃，102MT—20℃，103MT—25℃，101MZ—70%。
二、核电站空调机组冷凝水排水系统分析
空调机组内风机将室内空气经空调进风口吸入，经冷却盘管表冷器之后，温度低于露点温度，便有冷凝水产生，冷凝水聚积在积水盘内，经排水管线排出，空调机组示意如图1所示。
图1 空调机组示意
核电站内空调机组排水系统需经过排水管线最终排入到核电站废水收集系统，由于废水收集系统内收集多种不同性质的疏水，为防止废水收集系统内的废气通过排水管道返回至设备区，影响空气品质，在排入废水收集系统之前会设置1个“Ｕ”型水封；为了监测冷却水的流量，在Ｕ型水封的出口一侧设置了一个流量计。空调机组内由于冷却盘管在机组内处于负压区域，因此设计单位根据设计规范为空调机组增加了1个Ｕ型水封用来保持负压。空调机组的排水系统将上述两部分设备连接，再根据设备实际安装位置现场布置。两部分设备均按照设计规范进行设计，理论上满足设计要求。然而在空调机组投运时，发现该排水系统无法排出冷却盘管上产生的冷凝水。为了便于表述该排水系统，如图2所示，管线１与空调机组底板相连，废水排出系统和空调机组设备在管线４和５之前通过焊接连接。由图2可知空调机组排水系统由2个Ｕ水封，分别由管线2、管线3、管线4和管线6、管线7、管线8组成。根据目前空调机组排水不畅的现象，排除下游管道堵塞的情况下，可能主要有以下几个方面原因导致排水不畅：①空调机组排水系统内水封设计不合理，导致冷凝水渗漏；②空调机组和排水点的落差无法克服整个管道阻力；③空调机组运行过程中冷凝水产生过多，超过排水管线的排放能力。
拆开管线4和管线5连接处，接上透明软管，机组正常投运，排水正常。测量空调机组内负压约２００Ｐａ，水封设计值需满足Ｈ＝２００／１０＋５０＝７０（ｍｍ），实际测量水封高度为１００ｍｍ，满足设计要求。拆开水封管线２、管线３、管线４，用临时透明软管连接，机组正常投运，排水正常。综合以上实际验证情况，考虑到现场空调机组运行环境条件，可将机组水封下游管线４和管线５直之间切除，增加接水盘，下游排水管道接至接水盘即可满足排水需求。或者采用新型浮球式空调凝结水水封也可作为解决当前排水问题的方法；若不考虑增加设备的方法，需对目前现有排水系统冷凝水排水不畅原因进行分析并给出解决方案。
图2 管线布置示意
三、排水不畅原因分析及应对措施分析
水封建立初期，流体挤压出管道内空气阶段，在竖直管线６内会产生空气聚集，水封底部管线３和管线７充满液体，导致管线６内的气体无法排出，形成气塞，管线１和管线５之间的高度差，不足以产生足够的压力推动水封管线７内的流体，因此造成空调机组内冷凝水无法排出。
因此为实现良好排水可采取以下措施：（1）增加空调机组积水盘底部与排水点落差。由于现场空调机组标高已确定，因此只有降低管道７、管道８、管道９的位置。（2）改变现场管线布置或管径，减小管道流动损失。查看现场布置情况，管道布置线路复杂，弯头太多，建议减小弯头数量，优化弯曲半径，减小流动局部损失；增加下游管道直径与空调机组排水管道一致，减少管道变径，减小流动沿程阻力损失；增加连接管线坡度布置，增强排水能力。（3）调整空调机组运行环境条件。改变机组工况，调整风量，调整冷却水流量，减少冷凝水排出量。（4）由于双Ｕ型水封的存在，管道３、管道７优先满水，导致管道４、管道５、管道６之间存在大量气体聚集，无法排出，形成气塞进而导致无法顺利排水。根据以上分析，若根据现场实际必须保留双Ｕ型水封时，可以在管道４、管道５、管道６之间增加排气阀，在机组启动阶段打开排气阀，当有凝结水排出时排气阀自动关闭，管道内空气排出，整个排水管道内充满液体，即可顺利排水。综上，根据空调机组现场的实际布置情况和下游系统设计要求，对排水管线布置优化。
总之，为解决空调机组排水不畅问题，可以取消或破坏空调机组自带水封
，只采用下游Ｕ型水封密，调整下游流量计的布置形式，同时增加Ｕ型水封入口坡度和出口坡度。取消空调机组自带水封虽然可以加快排水，但目前该方法也存在缺陷：冷凝水排水管道设计应考虑到冷凝水杂质冲洗，而当前这种修改缺少排污装置。同时Ｕ型水封应具备良好的水力能力，不易堵塞和蒸发，可以适当的在空调机组的排水口增加滤网，减少冷凝水中的固体杂质。空调机组排水问题广泛存在，也有相应的技术规范，各设备均按照规范设计，均满足设计要求，而在设备间耦合为排水系统时出现水封叠加，导致无法执行其排水功能的情况。因此对该类型设备排水系统设计时，需综合考虑实际排水需求，优化现场管道布置形式，减少管道阻力，增加排水能力。
参考文献：
[1]刘超，彭永森，王军民.核电厂暖通空调系统室外空气计算参数选取的对比研究[J].暖通空调，2019，49（02）
[2]尹合民.核电暖通空调系统风管施工现场制作技术[J].居舍，2017（23）
论文作者:赵青,钱冬亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/18
标签：机组论文; 管线论文; 空调论文; 管道论文; 水封论文; 冷凝水论文; 不畅论文; 《基层建设》2019年第24期论文;