核電站冬季大修防凍策略研究

劉傳成+魏海濤

【摘 要】紅沿河核電站地處東北，冬季大修工作一定程度上破壞了防凍體系的完整性，給電站的安全帶來隱患。本文分析了冬季大修檢修活動對電站防凍體系的具體影響，并給出了應對措施。

【關鍵詞】核電站；冬季大修；防凍策略

中圖分類號： TV131 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）32-0049-002

【Abstract】The Hongyanhe Nuclear Power Station is located in the northeast. The overhaul work in winter undermines the integrity of the antifreeze system to a certain extent， posing hidden dangers to the safety of the power station. This paper analyzes the specific impact of winter overhaul maintenance activities on the antifreeze system， and gives the countermeasures.

【Key words】Nuclear power plant； Winter overhaul； Antifreeze strategy

0 概述

遼寧紅沿河核電站地處遼東半島西海岸，冬季溫度較低，極端最低氣溫可達-31.6℃，工程海域表層海水最低溫度可達-2.5℃。紅沿河核電站以嶺澳二期工程方案為參考設計而成，但所處環境溫度較嶺澳二期有明顯差異。尤其是過低的冬季溫度將對機組的安全穩定運行帶來影響，所以在機組設計、建設和投運階段都要考慮低溫對機組運行的影響。由于核電機組燃料燃耗原因以及面臨嚴峻的冬季發電形式，機組換料大修不可避免的要在冬季執行。冬季大修工作涉及防凍系統和設施，影響其正常工作，將對低溫防凍工作帶來更大挑戰。低溫防凍問題對于國內核電站來說是一個新的研究課題。

1 紅沿河核電站在低溫防凍方面的改造

紅沿河核電站在嶺澳二期技術方案的基礎上，設計中考慮了冬季低溫對電站的影響，分別對核島、常規島和BOP相關廠房以及電氣和儀表系統采取了相關的防凍措施。

核島廠房：包括反應堆、核輔助、連接、電氣等廠房。墻體和屋面加裝保溫材料，門窗加裝閉門器和密封條保證廠房完整性。

常規島：主要是汽輪機廠房。采用自然進風和機械進風相結合，屋頂采用風機機械排風方式，冬季采用散熱器與暖風機相結合的采暖方式保證廠房溫度。

廠區直埋管道：管道布置時埋設在冰凍線以下，確保極端低溫下介質不凍結，保證管道完整性。

泵站：降低取水口速度以利于冰水分離；在取水口設置導冰、攔冰設施，防止冰堵；利用熱水回流保證取水前池的溫度高于0℃。泵坑還設計了通風系統保證房間溫度，廊道內的管道全程包裹保溫材料。

電氣系統：相關設備盡量安裝在室內，并通過通風系統保證設備間的溫度。

儀表系統：儀表及測量管線采用先進的恒溫電伴熱方式。室內安裝的儀表采用儀表箱整體伴熱方式，室外儀表采用儀表保溫箱和伴熱帶纏繞的伴熱方式，從而確保儀表管線工作正常。

消防系統：通過深埋管道、采暖系統等方式保證系統功能正常。

通風系統：廠房內通風系統增設供熱設備，根據情況不同采用電或熱水為熱源，將其轉變為暖通系統，保證機組冬季正常運行和檢修時廠房內溫度。

2 冬季大修對低溫防凍工作的影響

核電站冬季大修期間，大部分系統停運使廠房失去自然散熱。另一方面，預防性檢修工作涵蓋了電氣盤停盤檢修和通風系統檢修等，這些檢修工作都將對低溫防凍工作帶來影響，威脅機組安全，所以冬季大修期間的低溫防凍工作尤為關鍵。對于核電站來說，首次大修涵蓋的維修工作相對更廣、數量更大。下面就列舉一下紅沿河首次大修中檢修活動對低溫防凍工作的影響。

（1）兩列電氣盤停盤檢修：通風系統風機、電動閥門、電加熱等由于失去動力電或控制電不可用，進而影響廠房溫度；影響儀表、管道電伴熱系統等正常工作。

（2）風暖系統檢修：風暖系統相關設備的檢修將導致通風系統的不可用，無法維持相應廠房溫度。

（3）人員流動：首次大修需要幾千名檢修工人參與，加之現場人員的巡視活動，大量的人員流動勢必會間歇性破壞廠房的完整性，影響廠房的溫度。

（4）設備工具運輸：檢修工具的運輸、部分設備檢修工作要在特定廠房開展，這些涉及開關廠房大門的檢修工作將對廠房溫度影響較大，如打開設備艙使反應堆廠房溫度降低；打開汽輪機廠房打大門使汽輪機廠房溫度降低。

（5）其他工作：如鋪設臨時貫穿廠房電纜，臨時沖洗用管道等影響廠房完整性工作，也不利于廠房的保溫。

從以上分析可以得出，冬季大修期間檢修工作最終將影響廠房的保溫，儀表、管道電伴熱等正常工作。所以低溫防凍工作的開展可以從廠房保溫和設備保溫兩方面入手，鑒于大部分系統都處于廠房內，所以廠房保溫尤為重要，設備保溫可以作為廠房保溫的補充和后備措施。下面從以上兩個方面對冬季大修低溫防凍措施進行詳細分析。

3 冬季大修低溫防凍措施

3.1 廠房保溫

3.1.1 廠區熱力管網檢修

熱水生產和分配系統（簡稱SES）系統為全場熱力管網，熱源可來自汽輪機中壓缸排汽抽汽、蒸汽轉換器系統、輔助鍋爐系統和廠區臨時鍋爐。在冬季通過熱水換熱器為電廠大部分廠房供暖，包括核輔助廠房、核燃料廠房、常規島及BOP廠房等。熱網一旦失效將影響以上廠房供暖，影響設備的正常運行，機組存在安全隱患。在紅沿河核電站就有SES管網破口導致核輔助廠房通風系統換熱器失去熱源，冷風使換熱器結冰，凍裂換熱管的經驗反饋。endprint

應對措施：冬季大修期間不安排導致熱網不可用的檢修工作，將相關預檢工作安排在停暖期間進行。在供暖前，完成系統的全面消缺、打壓和調試工作，為進入冬季正常供暖做好充分準備，保證機組冬季運行期間不因熱力管網故障影響機組安全。

3.1.2 電氣盤停盤檢修

紅沿河核電站的電氣盤分為A、B兩列，大修停盤例行策略為分列全停，停盤工作會使部分通風系統和房間電加熱器等不可用。

應對措施：

（1）鑒于停盤工作量大、涉及專業多，成立停盤專項組，停盤前做好充分的風險分析，評價對低溫防凍工作有影響的停盤工作，大修期間實施再供電。

（2）重要廠房或房間采用臨時供暖方式，如加裝散熱器。

（3）大修計劃優化停盤檢修邏輯，編制詳細的檢修計劃；專業增派檢修人員，盡量縮短停盤檢修時間。

3.1.3 通風系統檢修

紅沿河核電站與安全相關的設備布置在反應堆、燃料、核輔助、連接廠房的部分區域、電氣廠房管廊區域和重要廠用水泵站，相應廠房都設置了風暖系統，如核燃料廠房的通風系統DVK、重要廠用水泵站通風系統DWS等。紅沿河在法國CPY電站和EPR-FA3電站防凍設計的理念上，實施以下改造：

（1）核島通風系統增設供暖設備，根據情況不同采用電或熱水為熱源，保證冬季正常運行和檢修時廠房內溫度。

（2）對于參考電站的一些敞開式廠房，改為封閉廠房或采取封閉開孔的措施，并增設供熱設備。

（3）在一些低溫敏感的設備房間增加低溫報警。

（4）新風口采用防雨雪凍堵的措施。

冬季大修通風系統的檢修活動將導致相應風暖系統功能喪失，使廠房溫度降低，設備損壞概率極大。

應對措施：

（1）冬季大修期間對廠房門窗嚴格管控，重要廠房設置保安執勤，制定工具運輸計劃。

（2）對敏感房間加裝臨時供暖設備。

（3）大修計劃優化通風系統檢修計劃，如通風系統分列維修等。

（4）計劃中長期部門優化檢修項目窗口，涉及暖通系統安排在非供暖期進行。

3.1.4 人員進出和設備運輸

大修期間檢修活動多，檢修人員數量大，加之檢修設備和工具的運輸，將會間歇性破壞廠房的密封完整性，影響廠房的保溫。

應對措施：

（1）冬季大修前對廠房門窗進行普查，檢查門窗閉鎖器和密封條等完好，發現缺陷及時消除，確保廠房基礎完整性。

（2）重要廠房設置專職執勤，對廠房通行門進行管控，保證廠房門窗無非正常開啟情況。如反應堆廠房設置輻射防護人員24小時值守。

（3）對于像汽輪機和泵站廠房的大型門，維修涉及大件設備及檢修工具的運輸，大門短時間開啟可能就會使廠房降溫。這種大門，要采取加裝熱風幕、門斗或門簾等方式補充廠房的密封完整性；并且大修計劃部門編制大門開啟執行計劃，每日按計劃定時間段打開打門，紅沿河2號機冬季小修在此方面的良好實踐證明了其可實施性及有效性；另外涉及檢修工具運輸盡量在機組停運前運入相應廠房。

（4）安全殼設備艙門的開啟由大修計劃部門執行開關計劃，各執行部門要嚴格按照大修計劃開展工作，完成工具運輸后立即關閉。

3.1.5 其他檢修活動

針對應檢修活動要求導致的廠房臨時開口工作，采用在開口處加裝保溫材料等措施最大限度的保證廠房完整性。

3.2 設備保溫

紅沿河核電站大部分系統都在廠房內，如果以上廠房保溫有效，可以保證電廠絕大部分系統安全可靠。但有小部分設備處于露天布置，如主變、輔變和戶外的儀表等。這部分設備的保溫工作可以從設備保溫的角度進行。

針對戶外或半戶外設備，將設備保溫作為廠房保溫的補充手段。如主變的檢修，一是防止冷卻油結凍，二是要保證檢修人員合適的工作環境。可以通過搭建臨時保溫棚、加裝供暖內設的方式提升環境溫度，保證檢修順利進行。室外的系統管道，通過增加伴熱帶等方式保證環境溫度，避免介質結冰。廠房門窗附近的設備，即使廠房完整性及通風系統都保持完好，但仍然達不到要求溫度。對此可單獨考慮進行保溫處理，如加裝臨時供暖設備、管道加恒溫電伴熱或臨時排空等。

4 結論

本文以紅沿河核電站為研究對象，討論了冬季大修對低溫防凍工作的影響及應對措施。冬季大修低溫防凍工作的開展可以從廠房保溫和設備保溫兩方面入手，鑒于大部分系統都處于廠房內，廠房保溫尤為重要，設備保溫可以作為廠房保溫的補充手段。冬季低溫防凍工作對國內核電站來說是一個新的課題，冬季大修的低溫防凍工作需要從長期實踐中積累經驗、逐步完善，保證機組安全。

【參考文獻】

[1]駱邦其.紅沿河核電站與安全相關系統和設備的防凍研究報告.深圳中廣核工程設計有限公司，2007.

[2]郭巖.電伴熱技術在電廠的應用[J].哈爾濱職業技術學院學報，2007，3：88-89.

[3]徐毅偉.淺談寒冷地區核電廠冬季大修計劃管理優化[J].科技視界，2017.endprint