田灣核電站控制區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

蔣宜

摘要：通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在核電站是一個較為龐大的輔助系統(tǒng)，這主要是由核電站的性質(zhì)所決定的。核電站因其特殊性決定了核電廠控制區(qū)域，特別是核島廠房必須要有良好的密封性能，這些大量的密封廠房內(nèi)還必須要有適合工作人員的工作和維持各種設(shè)備正常運行的環(huán)境，因此造成了核電廠通風(fēng)系統(tǒng)種類較多，系統(tǒng)龐大的特點。本文對田灣核電站控制區(qū)主通風(fēng)系統(tǒng)、事故應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)、各廠房的自有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：核電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

中圖分類號：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0125-02

田灣核電站的控制區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，包括反應(yīng)堆廠房，核輔助廠房，核安全廠房，核燃料廠房和核服務(wù)廠房等五大廠房，也是田灣核電站系統(tǒng)最復(fù)雜和龐大的通風(fēng)系統(tǒng)。這些通風(fēng)系統(tǒng)可粗略的分為主通風(fēng)系統(tǒng)、事故應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)和各廠房的自有通風(fēng)系統(tǒng)。

1控制區(qū)的主通風(fēng)系統(tǒng)

控制區(qū)的主通風(fēng)系統(tǒng)是田灣核電站最大的通風(fēng)系統(tǒng)，他服務(wù)范圍包含了整個控制區(qū)區(qū)域，保證控制區(qū)廠房溫度的同時，也保證了空氣的流向和凈化。

控制區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)通過包容措施（屏蔽或適當(dāng)?shù)膲翰睿┮呀?jīng)空氣凈化過濾措施來控制工作環(huán)境的氣載放射性污染，以便使職業(yè)受照人員的照射量和放射性核素吸入量保持在“合理可行盡量低”的水平，并確保不超過相應(yīng)的限值。與此同時，提供一定的通風(fēng)換氣次數(shù)，控制廠房的溫濕度在設(shè)計范圍內(nèi)，以保證人員的舒適性以及廠房構(gòu)筑物和設(shè)備功能不受損壞。

正常情況下，主通風(fēng)系統(tǒng)靠擁有兩臺離心式風(fēng)機的主送風(fēng)系統(tǒng)（KLE10）將戶外新風(fēng)經(jīng)過兩級過濾后送到五大廠房，并且由主排風(fēng)系統(tǒng)（KLE30）和安全殼負(fù)壓系統(tǒng)（KLD10）一起維持五大廠房的空氣流通并保證控制區(qū)各廠房相對于室外環(huán)境的微負(fù)壓。

田灣核電站控制區(qū)根據(jù)平均劑量率大小將控制區(qū)廠房的房間分為了：紅、橙、黃、藍(lán)、綠五個子區(qū)，KLE10將室外過濾后的新風(fēng)送到核輔助廠房、核安全廠房、核燃料廠房和核服務(wù)廠房的非污染房間和走廊（綠區(qū)），并且非污染房間同時設(shè)置主排風(fēng)系統(tǒng)（KLE20），在紅、橙、黃、藍(lán)區(qū)的房間里只設(shè)置KLE20，送風(fēng)通過設(shè)置在房間和走廊隔墻上的余壓閥進(jìn)入，當(dāng)排風(fēng)系統(tǒng)啟動后，房間形成負(fù)壓，當(dāng)走廊壓力大于房間壓力50Pa時閥門機械力自動打開，走廊新風(fēng)進(jìn)入房間，當(dāng)小于50Pa時閥門機械力關(guān)閉，保證了氣體的單向流動，即保證氣流由低污染區(qū)向高污染區(qū)流動。

反應(yīng)堆廠房的送風(fēng)依然由KLE10送給新風(fēng)，但不同的是，排風(fēng)由帶有過濾裝置的KLD10完成，以保證排放到環(huán)境中的空氣達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

各個廠房的溫度由送往KLE10的熱水供應(yīng)系統(tǒng)（SBL）或冷凍水系統(tǒng)（QKM）根據(jù)環(huán)境來維持廠房送風(fēng)溫度在設(shè)計范圍內(nèi)。

2事故應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)

在某些房間輻射水平超標(biāo)或事故工況下，田灣核電站有一套完善的應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)可以維持廠房的氣載污染物不會釋放到環(huán)境中去。

2.1 主排風(fēng)系統(tǒng)

主排風(fēng)系統(tǒng)（KLE20）為不設(shè)過濾器的排風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)運行在不通過過濾裝置、直接把風(fēng)排向大氣的工況。此時，兩組帶有碘吸附器和氣溶膠過濾器的排風(fēng)系統(tǒng)（KLE30）處于備用狀態(tài)。

當(dāng)KLE20的四組排風(fēng)母管上的任意一個母管的放射性碘或氣溶膠超過閾值報警時，該組排放母管所轄房間的排放自動由系統(tǒng)KLE20轉(zhuǎn)向系統(tǒng)KLE30，與此同時系統(tǒng)KLE20的流量減少，流量降低的值就等于該組房間的排風(fēng)量，KLE30系統(tǒng)風(fēng)機流量則相應(yīng)增加了該組房間的排風(fēng)量。

當(dāng)兩組房間內(nèi)同時發(fā)生放射性報警時，為了凈化空氣，除了KLE30系統(tǒng)的過濾裝置之外，反應(yīng)堆廠房維修-應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)（KLD20）不處于凈化安全殼內(nèi)空氣的狀態(tài)，可以利用KLD20系統(tǒng)的過濾裝置，以保證房間的進(jìn)排風(fēng)量平衡并且排到環(huán)境中的空氣符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

除此之外，為防止一些高放水箱泄漏導(dǎo)致的環(huán)境污染，KLE20還可以根據(jù)房間地坑的水位信號或水槽信號，將排風(fēng)從1KLE20系統(tǒng)自動切換到1KLE30系統(tǒng)，防止放射性釋放到環(huán)境中去。

2.2 反應(yīng)堆廠房（UJA）通風(fēng)

在正常運行時為了使人員能夠進(jìn)入反應(yīng)堆廠房或者在事故工況下反應(yīng)堆廠房的通風(fēng)，設(shè)置了反應(yīng)堆廠房維修-應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)（KLD20）。

為了在功率運行時人員能夠進(jìn)入反應(yīng)堆大廳和主泵電機間，設(shè)計了KLD20系統(tǒng)定期工作于“功率運行時自循環(huán)”工況，以便凈化這些房間的空氣。系統(tǒng)運行時間（在人員進(jìn)入安全殼前不多于10h）由放射性儀表的示數(shù)和控制區(qū)房間空氣污染允許水平?jīng)Q定。為了提高KLD20系統(tǒng)在“功率運行時自循環(huán)”工況工作的可靠性，還設(shè)計了將KLE30系統(tǒng)的一個風(fēng)機做為備用風(fēng)機。當(dāng)KLD20的風(fēng)機不可用，且KLE30系統(tǒng)不運行時可以投運KLE30風(fēng)機。

當(dāng)機組進(jìn)入大修和事故后工況時KLD20系統(tǒng)有兩種工況：自循環(huán)工況和送排風(fēng)工況。在機組進(jìn)入大修前，KLD20運行在自循環(huán)工況，通過KLD20自帶的過濾器以24000m3/h的流量凈化反應(yīng)堆廠房（UJA）內(nèi)的空氣，當(dāng)空氣凈化水平達(dá)到輻射防護(hù)人員要求時，操縱員將系統(tǒng)切換到送排風(fēng)工況。此時，排風(fēng)由KLD20的過濾器旁路以50000m3/h直接排向大氣，外界空氣經(jīng)過KLD20的空調(diào)機處理后向安全殼內(nèi)所有標(biāo)高房間和蒸汽發(fā)生器間的空氣管網(wǎng)供氣。排氣風(fēng)管的放射性連續(xù)監(jiān)測，當(dāng)放射性超標(biāo)或燃料組件墜落時維修人員必須撤離。送風(fēng)系統(tǒng)停運，排風(fēng)系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)至“自循環(huán)”工況，凈化空氣。

2.3 安全殼環(huán)形空間和核安全廠房（UKD）的通風(fēng)

當(dāng)出現(xiàn)安全殼壓力大于0.129MPa信號時，安全殼環(huán)形空間和核安全廠房（UKD）正常送排風(fēng)的截止閥關(guān)閉，安全殼環(huán)形空間及安全廠房應(yīng)急負(fù)壓系統(tǒng)（KLC11/41）自動啟動，保證核安全廠房的負(fù)壓為20Pa，環(huán)形空間的負(fù)壓為100～400Pa，從環(huán)廊空間和安全廠房排出的空氣經(jīng)過過濾器、排風(fēng)管，通過煙囪排入大氣。

為保證安全殼環(huán)形空間的各種測量儀表能正常工作，還設(shè)置了安全系列儀控探測器應(yīng)急冷卻系統(tǒng)（KLC10～40），當(dāng)設(shè)計事故時，系統(tǒng)運行于循環(huán)狀態(tài)：取自房間的空氣，進(jìn)入空氣冷卻器被冷卻后再被送回到房間。空調(diào)機組根據(jù)房間溫度自動啟停，以保證所轄房間的溫度。

2.4 發(fā)生地震時機組狀態(tài)正常的工況下（OBE狀態(tài)）

因變頻器不抗震，田灣核電站在設(shè)計時對主排風(fēng)系統(tǒng)（KLE20/KLE30）風(fēng)機同時配備了抗震等級為1級的電器旁路柜。該工況存在以下三種情況。

（1）地震發(fā)生前主排風(fēng)系統(tǒng)不需要凈化，帶過濾的主排風(fēng)系統(tǒng)KLE30未投運。此時若發(fā)生地震，主送、排風(fēng)系統(tǒng)（KLE10/KLE20）100%運行，KLE20變頻器自動停運，電機由電氣旁路柜供電。

（2）地震發(fā)生前，有兩路排風(fēng)系統(tǒng)需要凈化，帶過濾的主排風(fēng)系統(tǒng)100%風(fēng)量運行（帶兩臺過濾機組），KLE20系統(tǒng)50%風(fēng)量運行。此時若發(fā)生地震，主送風(fēng)系統(tǒng)（KLE10）保持100%運行，地震信號自動停運KLE20和KLE30風(fēng)機的變頻器，轉(zhuǎn)由電器旁路柜供電，KLE20和KLE30系統(tǒng)100%風(fēng)量運行。

（3）地震發(fā)生前，有一路排風(fēng)系統(tǒng)需要凈化，KLE30系統(tǒng)50%風(fēng)量帶一臺過濾機組運行，KLE20系統(tǒng)70%風(fēng)量運行。此時若發(fā)生地震，KLE30系統(tǒng)自動打開核輔助廠房的支路，以保證打開兩條支路保證過濾機組的流量，此時主送風(fēng)系統(tǒng)（KLE10）保持100%運行，自動停運KLE20和KLE30風(fēng)機的變頻器，轉(zhuǎn)由電器旁路柜供電，并同時投入KLD20過濾機組。

當(dāng)發(fā)生地震同時安全殼內(nèi)的壓力若升高，此時主送風(fēng)系統(tǒng)KLE10在80%風(fēng)量運行，保證核輔助廠房和核服務(wù)廠房的廠房負(fù)壓，此時，核安全廠房以及環(huán)形空間的送排風(fēng)被自動切除，應(yīng)急負(fù)壓系統(tǒng)（KLC11/41）啟動，保證核安全廠房和環(huán)形空間的負(fù)壓在設(shè)計范圍內(nèi)。

3各廠房的自有通風(fēng)系統(tǒng)

反應(yīng)堆廠房的通風(fēng)系統(tǒng)為相對獨立的反應(yīng)堆設(shè)備隔間循環(huán)冷卻系統(tǒng)（KLA），該系統(tǒng)分為七個子系統(tǒng)，按照區(qū)域分別對隔間進(jìn)行冷卻，在機組運行時，這些系統(tǒng)均要投用以維持各設(shè)備的工作環(huán)境，但在LOCA事故時（安全殼內(nèi)壓力達(dá)到0.129MPa時）系統(tǒng)停運。

3.1 反應(yīng)堆本體（堆坑）通風(fēng)系統(tǒng)（KLA10）

KLA10是為反應(yīng)堆的堆坑提供冷風(fēng)，用來冷卻反應(yīng)堆的壓力容器底部的生物屏蔽層和中子屏蔽層和反應(yīng)堆環(huán)路與壓力殼連接部分。該系統(tǒng)的送風(fēng)以防止反應(yīng)堆壓力容器外壁的高溫氣流直接傳到反應(yīng)堆的堆坑上，即防止反應(yīng)堆壓力容器的溫度過高使得堆坑的溫度超過所要求的溫度。

該系統(tǒng)由3套100%的通風(fēng)裝置（風(fēng)機）組成，每套裝置分別由不同通道的應(yīng)急供電系統(tǒng)供電。整個系統(tǒng)位于安全殼內(nèi)，并可以在主控室控制，空氣的狀態(tài)及其排出的空氣溫度在主控室內(nèi)均有顯示。

KLA10從KLA20（反應(yīng)堆空間及蒸汽發(fā)生器隔間通風(fēng)系統(tǒng)）壓力連接管處抽取空氣，經(jīng)過風(fēng)機壓送到反應(yīng)堆堆坑，送風(fēng)溫度不大于40℃，反應(yīng)堆本體的排出溫度不高于60℃。從母管出來分為兩路，一路直接進(jìn)入反應(yīng)堆壓力容器的底部，通過堆坑底部的屏蔽層后再由KLA10的吸入口循環(huán)使用；另一路則從反應(yīng)堆堆坑的側(cè)面送入，使得冷風(fēng)經(jīng)過壓力容器和堆坑的縫隙滲出，通過KLA20吸入，冷卻后再循環(huán)使用，從而 達(dá)到冷卻反應(yīng)堆堆坑溫度過高的目的。

3.2 反應(yīng)堆空間及蒸汽發(fā)生器隔間通風(fēng)系統(tǒng)（KLA20）

KLA20的功能是保持反應(yīng)堆空間和蒸汽發(fā)生器隔間的空氣溫度在所要求的限值內(nèi)。與KLA10一起承擔(dān)反應(yīng)堆本體和堆坑的冷卻功能。

KLA20的最大送風(fēng)溫度為40℃，冷卻水的最高溫度為33℃，系統(tǒng)所維持的蒸汽發(fā)生器隔間的溫度不超過60℃。

KLA20系統(tǒng)由4套通風(fēng)裝置組成，每套通風(fēng)裝置由其各自獨立的應(yīng)急供電系統(tǒng)供電，每套系統(tǒng)由一系列的隔離閥、風(fēng)機、空氣冷卻器以及逆止閥組成。蒸發(fā)器隔間被分為兩組，對于其中的每一組，一套通風(fēng)裝置投入運行；另一套通風(fēng)裝置備用。系統(tǒng)的啟停在主控制室控制，自動切換運行與備用的風(fēng)機。風(fēng)機的工作狀態(tài)、風(fēng)機出風(fēng)口的壓力、溫度以及蒸汽發(fā)生器隔間的壓力、溫度在主控制室都有指示信號。

3.3 控制棒的驅(qū)動機構(gòu)循環(huán)冷卻系統(tǒng)（KLA30）

KLA30用于冷卻控制棒的驅(qū)動機構(gòu)。 循環(huán)冷卻系統(tǒng)（KLA30）是由4臺風(fēng)機（每臺確保50%流量）組成——2臺工作，2臺備用。系統(tǒng)包括離心風(fēng)機，空氣冷卻器，截止閥和逆止閥。所有風(fēng)機的出口連接到一個通風(fēng)總管，通風(fēng)總管中的溫度為小于50℃的空氣被送去冷卻控制棒驅(qū)動機構(gòu)，然后從末端空氣導(dǎo)管返回到冷卻設(shè)備，往復(fù)循環(huán)。

3.4 安全殼內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)（KLA40）

KLA40的功能是：在進(jìn)行安全殼密封性和強度試驗時，用于平衡安全殼內(nèi)空氣的溫度。系統(tǒng)由兩臺風(fēng)機和相關(guān)的管道系統(tǒng)組成。

3.5 反應(yīng)堆冷卻劑泵電動機隔間冷卻系統(tǒng)（KLA50）

反應(yīng)堆冷卻劑泵電動機隔間冷卻系統(tǒng)（KLA50）的功能是用來維持4臺反應(yīng)堆冷卻劑泵電動機隔間的溫度在所要求的溫度限值內(nèi)，即不超過40℃。

該系統(tǒng)中的通風(fēng)裝置是由風(fēng)機和冷卻盤管組成的，冷卻盤管的冷源來自于設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（KAA系統(tǒng)），通過KAA系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)入冷卻盤管，將風(fēng)機所吸入的反應(yīng)堆冷卻劑泵（主泵）電動機隔間的高溫空氣通過盤管進(jìn)行冷卻，冷卻后再送回到隔間中，就這樣循環(huán)進(jìn)行，從而維持主泵電動機隔間的溫度在主泵電機運行條件要求的范圍內(nèi)。

該系統(tǒng)是由8套相同的通風(fēng)裝置組成，每個反應(yīng)堆冷卻劑泵（即：主泵）電機房間內(nèi)布置有2組，基本對稱布置，每個機組均可使整個隔間的空氣形成對流，該設(shè)備的電機是由正常供電系統(tǒng)供電。

3.6 安全殼空氣循環(huán)系統(tǒng)（KLA60）

KLA60）功能是用于保持安全殼內(nèi)的溫度不高于40℃。KLA60系統(tǒng)由相應(yīng)的正常運行可靠供電系統(tǒng)的母線供電。

安全殼空氣循環(huán)系統(tǒng)（KLA60）將40℃的熱空氣從安全殼上部被吸入系統(tǒng)風(fēng)機前的空氣冷卻器，經(jīng)空氣冷卻器后的冷空氣再由風(fēng)機送到安全殼工作區(qū)（所送空氣的最高溫度為37℃）。系統(tǒng)的送風(fēng)量是根據(jù)放置在安全殼內(nèi)設(shè)備的散熱量和保持空氣溫度在給定的范圍內(nèi)的條件確定的。在發(fā)生設(shè)計基準(zhǔn)事故時，系統(tǒng)也能保證給定的空氣參數(shù)。

系統(tǒng)KLA60由兩組通風(fēng)裝置組成，每組有50%的工作能力，在正常運行工況下，運行一組冷卻裝置，在風(fēng)機出口溫度高于37℃時，自動啟動第二組通風(fēng)機組。

3.7 穩(wěn)壓器間和蒸發(fā)器間空氣循環(huán)系統(tǒng)（KLA70）

KLA70的主要作用是降低穩(wěn)壓器間和蒸發(fā)器間的溫度，與KLA20聯(lián)合運行，控制穩(wěn)壓器隔間的溫度在60℃的范圍內(nèi)。

KLA70采用的是兩臺風(fēng)機和兩臺冷卻器組成的空氣冷卻系統(tǒng)，兩臺機組一用一備，設(shè)計為任意一臺機組運行，就可以承擔(dān)100%的工作能力。KLA70系統(tǒng)的冷源來自設(shè)備冷卻水KAA系統(tǒng)。

4結(jié)語

田灣核電站控制區(qū)的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)年的實際運行和一些改造，很好的完成了設(shè)計功能，保證了控制區(qū)的氣載污染物能控制在控制區(qū)范圍內(nèi)，保證了排放到大氣中的空氣遠(yuǎn)優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，為核電站安全、高效、綠色的運行提供了必要的輔助功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 反應(yīng)堆廠房安全殼負(fù)壓系統(tǒng)運行規(guī)程.

[2] 主通風(fēng)系統(tǒng)運行規(guī)程.

[3] 核電廠通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng).