某單堆布置核電機(jī)組部分子項(xiàng)優(yōu)化探討

曹 平 王 健 陳閩烽

(中國(guó)中原對(duì)外工程有限公司,北京 100191)

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某單堆布置核電機(jī)組部分子項(xiàng)優(yōu)化探討

通過對(duì)某新建單堆布置核電站常規(guī)島和BOP子項(xiàng)的氣體/蒸汽生產(chǎn)、儲(chǔ)存部分與同堆型雙堆布置核電機(jī)組進(jìn)行比較，探討了新建機(jī)組子項(xiàng)方案優(yōu)化的可能性，以降低設(shè)備采購(gòu)成本、減小子項(xiàng)建筑規(guī)模，達(dá)到節(jié)約新建機(jī)組成本的目的。

核電站，常規(guī)島，BOP子項(xiàng)，機(jī)組

0 引言

國(guó)內(nèi)核電站目前多為雙堆布置，常規(guī)島和BOP子項(xiàng)均按兩機(jī)組共用設(shè)計(jì)，以達(dá)到系統(tǒng)安全可靠、建設(shè)投資節(jié)省、節(jié)約場(chǎng)地面積等目的。但共用子項(xiàng)的規(guī)模和容量一般都大于單堆機(jī)組的需求，在新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期，對(duì)共用子項(xiàng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化顯得尤為必要。

國(guó)外某新建內(nèi)陸核電站規(guī)劃為單臺(tái)機(jī)組，本文選取同堆型的K核電站與新建核電機(jī)組作比較，對(duì)兩個(gè)項(xiàng)目的常規(guī)島和BOP子項(xiàng)的氣體/蒸汽生產(chǎn)、儲(chǔ)存部分進(jìn)行分析，探討新建機(jī)組子項(xiàng)優(yōu)化的可能性。

1 子項(xiàng)簡(jiǎn)介

新建內(nèi)陸核電站規(guī)劃為一臺(tái)1 000 MW的核電機(jī)組，位于巴基斯坦西北部C地區(qū)，瀕臨C運(yùn)河。K核電站為2×1 000 MW雙堆布置機(jī)組，位于巴基斯坦K市附近，瀕臨阿拉伯海。

兩個(gè)項(xiàng)目的常規(guī)島和BOP子項(xiàng)的氣體/蒸汽生產(chǎn)、儲(chǔ)存部分均包含如下五個(gè)子項(xiàng)，子項(xiàng)功能簡(jiǎn)介如下。

1.1 氫氣生產(chǎn)和貯存廠房

本子項(xiàng)的功能為生產(chǎn)、貯存和分配氫氣的技術(shù)性子項(xiàng)，為項(xiàng)目提供所需的全部氫氣，用以確保整個(gè)核電站的安全運(yùn)行。K項(xiàng)目的方案為：在制氫間內(nèi)用電解除鹽水的方法來生產(chǎn)氫氣，生產(chǎn)出來的氫氣經(jīng)干燥、純化處理后送至儲(chǔ)存區(qū)的中壓貯氫罐貯存。貯罐內(nèi)氫氣經(jīng)減壓裝置減壓后，通過分配系統(tǒng)的管網(wǎng)送至常規(guī)島和核島的氫氣用戶供其使用。

1.2 制氯站

本子項(xiàng)的功能為制取次氯酸鈉溶液，并為循環(huán)水泵房和取水頭部投加次氯酸鈉溶液，達(dá)到抑制海生物在海水管路上吸附滋生，保證管路和設(shè)備暢通的目的，從而保證凝汽器和熱交換器具有良好的傳熱性能。K項(xiàng)目為海水制氯站，通過電解海水產(chǎn)生次氯酸鈉溶液。

1.3 空氣壓縮機(jī)房

本子項(xiàng)的功能為生產(chǎn)兩臺(tái)核電機(jī)組所需的壓縮空氣，并將所生產(chǎn)的壓縮空氣供應(yīng)給公用壓縮空氣分配系統(tǒng)和儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)。

1.4 公共氣體貯存區(qū)

本子項(xiàng)的功能為低壓氮?dú)狻⒅袎旱獨(dú)饧岸趸細(xì)怏w生產(chǎn)、貯存和分配廠房，屬于核電站廠用氣體貯存和分配系統(tǒng)。

1.5 輔助鍋爐房

本子項(xiàng)的功能為在機(jī)組啟動(dòng)、停堆時(shí)，向輔助蒸汽系統(tǒng)提供合格的蒸汽，以供各輔助蒸汽用戶使用，分為輔助鍋爐房區(qū)和鍋爐燃油泵房及油罐區(qū)。

2 對(duì)比分析

由于新建機(jī)組為單堆布置，相對(duì)于雙堆機(jī)組，常規(guī)島和BOP子項(xiàng)生產(chǎn)、儲(chǔ)存所需的氣體和蒸汽用量可能會(huì)減少。下面將從設(shè)計(jì)方案、子項(xiàng)規(guī)模、運(yùn)行模式等方面，分別對(duì)以上五個(gè)子項(xiàng)進(jìn)行分析，探討新建機(jī)組優(yōu)化的可能性。

2.1 氫氣生產(chǎn)和貯存廠房

K項(xiàng)目為雙堆機(jī)組，本子項(xiàng)包含兩套水電解制氫裝置和一套氫氣分配裝置，以及三臺(tái)貯氫罐。氫氣耗用量和貯存量如下：

1)核島單臺(tái)核電機(jī)組運(yùn)行時(shí)的年氫氣消耗量：650 Nm3；

2)核島單臺(tái)核電機(jī)組按每年二次啟動(dòng)計(jì)的氫氣用量：140 Nm3；

3)常規(guī)島單臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組的一次充灌用氫量：810 Nm3；

4)常規(guī)島兩臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的30 d補(bǔ)氫量：1 200 Nm3；

5)常規(guī)島正常貯存量(一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組一次充灌量和兩臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行30 d補(bǔ)氫量)：2 100 Nm3；

新建項(xiàng)目只有一臺(tái)機(jī)組，制氫工藝與K項(xiàng)目相同。氫氣耗用量和貯存量估算如下：

1)核島單臺(tái)核電機(jī)組運(yùn)行時(shí)的年氫氣消耗量：650 Nm3；

2)核島單臺(tái)核電機(jī)組按每年二次啟動(dòng)計(jì)的氫氣用量：140 Nm3；

3)常規(guī)島單臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組的一次充灌用氫量：810 Nm3；

4)常規(guī)島單臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的30 d補(bǔ)氫量：600 Nm3；

5)常規(guī)島正常貯存量(一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組一次充灌量和一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行30 d補(bǔ)氫量)：1 500 Nm3。

從氫氣消耗量和儲(chǔ)存量比較，新建機(jī)組的制氫裝置生產(chǎn)能力和貯氫罐容量均可以適當(dāng)減小。因此，新建機(jī)組本子項(xiàng)的規(guī)模可以適當(dāng)優(yōu)化。

此外，根據(jù)國(guó)內(nèi)核電項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，部分核電站所需氫氣已采用外部采購(gòu)的方式。新建項(xiàng)目可以考慮取消氫氣生產(chǎn)子項(xiàng)，改從外部采購(gòu)氫氣，以達(dá)到降低建設(shè)成本和運(yùn)維費(fèi)用的目的。但核電站所需的氫氣對(duì)純度、最高供氣溫度、露點(diǎn)、含氧量、含氮量等特性有嚴(yán)格要求，國(guó)內(nèi)和國(guó)外的氫氣供貨市場(chǎng)不同，需結(jié)合新建機(jī)組廠址附近氫氣生產(chǎn)狀況來確定。

2.2 制氯站

K項(xiàng)目為海水制氯站，包含四臺(tái)海水泵(每臺(tái)機(jī)組兩臺(tái)，一用一備)，三臺(tái)自動(dòng)反沖洗過濾器(兩用一備)，兩臺(tái)次氯酸鈉貯罐，以及四臺(tái)電解槽組合四臺(tái)變壓整流裝置。

新建項(xiàng)目為濱河廠址，制氯工藝與K項(xiàng)目不同，考慮采取淡水加鹽制氯方案，詳見圖1。

因設(shè)計(jì)工藝不同，新建項(xiàng)目本子項(xiàng)的設(shè)計(jì)方案可能會(huì)有較大調(diào)整。

2.3 空氣壓縮機(jī)房

K項(xiàng)目的空氣壓縮機(jī)房容量按照雙堆機(jī)組設(shè)計(jì)，包含四臺(tái)水冷式無(wú)油空氣壓縮機(jī)組、四組干燥凈化裝置及兩個(gè)緩沖罐等配套設(shè)備。四臺(tái)空氣壓縮機(jī)并聯(lián)布置，兩用兩備。正常工況下，兩臺(tái)空壓機(jī)和相應(yīng)的輔助設(shè)備運(yùn)行，其余空壓機(jī)處于備用狀態(tài)。當(dāng)兩臺(tái)核電機(jī)組中的一臺(tái)停堆檢修，或進(jìn)行安全殼壓力和泄漏試驗(yàn)，其余核電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，四臺(tái)空壓機(jī)全部投入運(yùn)行，供應(yīng)壓縮空氣。如果壓縮空氣供氣壓力仍不足，則需啟動(dòng)設(shè)置在核島內(nèi)的應(yīng)急空壓機(jī)，以滿足電廠的儀表用氣。

新建項(xiàng)目只有一臺(tái)機(jī)組，空氣壓縮工藝與K項(xiàng)目相同。同時(shí)，因公用壓縮空氣和儀表用壓縮空氣的消耗量少于雙堆機(jī)組，空氣壓縮機(jī)組和干燥凈化裝置等配套設(shè)備的數(shù)量可適當(dāng)減少。因此，新建項(xiàng)目本子項(xiàng)可以適當(dāng)優(yōu)化。

2.4 公共氣體貯存區(qū)

K項(xiàng)目的公共氣體貯存區(qū)子項(xiàng)分為AG2和AG3兩個(gè)貯存區(qū)。AG2貯存區(qū)負(fù)責(zé)分配兩臺(tái)核電機(jī)組所需的低壓氮?dú)狻⒅袎旱獨(dú)夂鸵慌_(tái)機(jī)組汽輪機(jī)廠房所需的二氧化碳?xì)怏w。AG3貯存區(qū)負(fù)責(zé)分配另一臺(tái)機(jī)組汽輪機(jī)廠房所需的二氧化碳?xì)怏w。

新建項(xiàng)目只有一臺(tái)機(jī)組，公共氣體貯存方案與K項(xiàng)目相同。因此，可以取消AG3貯存區(qū)，設(shè)置AG2貯存區(qū)即可滿足要求，本子項(xiàng)可以適當(dāng)優(yōu)化。

2.5 輔助鍋爐房

K項(xiàng)目的輔助蒸汽用量按照雙堆機(jī)組設(shè)計(jì)，包含三臺(tái)30 t/h的雙燃料鍋爐(燃油+燃?xì)?及附屬設(shè)備。油罐區(qū)設(shè)置三臺(tái)200 m3的儲(chǔ)油罐，貯存可滿足三臺(tái)鍋爐連續(xù)3 d使用的燃油量。油泵房設(shè)置四臺(tái)供油泵(三用一備)和兩臺(tái)卸油泵(一用一備)。蒸汽負(fù)荷考慮了兩臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行、一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行一臺(tái)機(jī)組冷停、一臺(tái)機(jī)組冷啟一臺(tái)機(jī)組冷停、一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行一臺(tái)機(jī)組冷啟四種工況。

新建項(xiàng)目的輔助蒸汽系統(tǒng)生產(chǎn)方案與K項(xiàng)目相同。同時(shí)，新建機(jī)組僅需考慮單臺(tái)機(jī)組冷啟、冷停、運(yùn)行三種工況，輔助蒸汽用量將少于雙堆機(jī)組。因此，輔助鍋爐容量及數(shù)量均可以減少，配套的儲(chǔ)油罐、供油泵、卸油泵相應(yīng)減少。此外，新建項(xiàng)目廠址無(wú)燃?xì)夤?yīng)，輔助鍋爐選用燃油鍋爐即可，本子項(xiàng)可以適當(dāng)優(yōu)化。

3 結(jié)語(yǔ)

新建核電站與K項(xiàng)目的廠址不同，部分子項(xiàng)(如制氯站)的設(shè)計(jì)方案將做適應(yīng)性修改。采用單堆布置后，常規(guī)島和BOP子項(xiàng)(如氫氣生產(chǎn)和貯存廠房、空氣壓縮機(jī)房、公共氣體貯存區(qū)、輔助鍋爐房子項(xiàng))可以適當(dāng)優(yōu)化，以減少設(shè)備數(shù)量，降低設(shè)備采購(gòu)成本，減小子項(xiàng)建筑規(guī)模，達(dá)到節(jié)約新建機(jī)組成本的目的。以上探討將給新建核電項(xiàng)目子項(xiàng)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作提供參考，具體方案還需進(jìn)一步論證后再確定。

[1] GB/T 50294—1999,核電廠總平面及運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50177—2005,氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 50015—2010,建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] GB 50029—2014,壓縮空氣站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] GB 50041—2008,鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

On subitem optimization of nuclear power units allocated in some single heap

Cao Ping Wang Jian Chen Minfeng

(ChinaZhongyuanOverseasEngineeringCo.,Ltd,Beijing100191,China)

According to the comparison of the conventional island of some newly-built single heap nuclear station, gas production of BOP subitem, storage with the double-heap nuclear generator, and explores the possibility of the newly-built subitem scheme optimization, so as to lower the cost for the equipment purchase, reduce the architectural scale of the subitem, and achieve the money-saving of the new unit cost.

nuclear power station, conventional island, BOP subitem, unit

1009-6825(2017)09-0112-03

2017-01-17

曹 平(1984- )，男，工程師

曹 平 王 健 陳閩烽

(中國(guó)中原對(duì)外工程有限公司,北京 100191)

TM623

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