核電站柴油發(fā)電機(jī)廠房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

倪明波

（中國核電工程有限公司，中國 北京 100840）

0 引言

柴油發(fā)電機(jī)廠房承擔(dān)全廠失電后向選定負(fù)荷供電的功能，在事故工況和嚴(yán)重事故工況下，保證重要系統(tǒng)的供電。在全廠正常運(yùn)行工況下，柴油發(fā)電機(jī)組處在熱備用狀態(tài)下，以應(yīng)變突發(fā)狀況。當(dāng)全廠失電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)。在國內(nèi)已建的核電站每個(gè)核電機(jī)組設(shè)兩套柴油發(fā)電機(jī)組，互為備用，柴油發(fā)電機(jī)組及其相關(guān)的設(shè)備分別設(shè)置在獨(dú)立的柴油發(fā)電機(jī)廠房內(nèi)，在任何一臺停機(jī)進(jìn)行維護(hù)或檢修時(shí)，不影響另一臺的運(yùn)行，保證供電安全可靠。

每個(gè)柴油發(fā)電機(jī)廠房均設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)，保證柴油發(fā)電機(jī)組及其相關(guān)的設(shè)備在熱備用狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)下的環(huán)境條件。柴油發(fā)電機(jī)廠房包括主油罐間、輔助設(shè)備間、柴油發(fā)電機(jī)大廳、日用油罐間、電纜層、電氣控制間、通風(fēng)機(jī)房、樓梯及通道。根據(jù)各房間功能分設(shè)通風(fēng)子系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)介紹

根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)廠房功能要求，通風(fēng)系統(tǒng)分為三個(gè)子系統(tǒng)：

（1）柴油發(fā)電機(jī)大廳通風(fēng)子系統(tǒng)；

（2）電氣控制間通風(fēng)子系統(tǒng)；

（3）主油罐間、日用油罐間通風(fēng)子系統(tǒng)；

2 系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)功能

（1）排出柴油發(fā)電機(jī)組的輻射散熱量（柴油發(fā)電機(jī)組本體熱量由獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)冷卻）和電氣設(shè)備散熱量；

（2）保持人員和設(shè)備合適的環(huán)境溫度；

（3）保證人員的新風(fēng)量；

（4）保證柴油發(fā)電機(jī)組燃燒的空氣量。

通過排除柴油發(fā)電機(jī)組、電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量，保證環(huán)境溫度不超過最大值；當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組不運(yùn)行時(shí)，保證廠房最低環(huán)境溫度。

2.2 設(shè)備分級

柴油發(fā)電機(jī)大廳通風(fēng)子系統(tǒng)及電氣控制間通風(fēng)子系統(tǒng)為安全相關(guān)級、抗震I類，在經(jīng)受極限安全地震動(dòng)載荷作用下同時(shí)保證功能性和完整性。主油罐間、日用油罐間通風(fēng)子系統(tǒng)為非安全級、抗震I類,在經(jīng)受極限安全地震動(dòng)載荷作用下不保證功能性但應(yīng)能充分保證這些部件不會(huì)與其他安全級物項(xiàng)產(chǎn)生相互作用。

2.3 對系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)有關(guān)的要求

2.3.1 單一故障準(zhǔn)則

因?yàn)槊總€(gè)柴油發(fā)電機(jī)廠房獨(dú)立設(shè)計(jì)，互為備用，完全滿足單一故障準(zhǔn)則。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)工況下，每個(gè)房間沒有冗余設(shè)備，一列通風(fēng)系統(tǒng)故障對于執(zhí)行單一故障準(zhǔn)則的一臺柴油發(fā)電機(jī)組是相同的。例如每列柴油發(fā)電機(jī)組，房間有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，與其它系列沒有關(guān)系，一列失效不影響其它列。

2.3.2 內(nèi)部危害

內(nèi)部危害指柴油發(fā)電機(jī)廠房內(nèi)部包括：管道破裂、泄露；罐、泵、閥門破損；內(nèi)部飛射物；內(nèi)部爆炸；水淹；火災(zāi)等對通風(fēng)系統(tǒng)的影響，因系統(tǒng)允許一列失效，各廠房間實(shí)體隔離，所以通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)未采取特殊防護(hù)。主油罐間、柴油發(fā)電機(jī)大廳等房間屬于不同的防火分區(qū)，遵照《建筑防火規(guī)范》進(jìn)行詳細(xì)的防火邊界分析，據(jù)此布置風(fēng)管以及設(shè)置防火閥。主油罐間、日用油罐間的排風(fēng)機(jī)選用防爆風(fēng)機(jī)。

2.3.3 外部危害

外部危害指作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的外部自然事件和外部人為事件，柴油發(fā)電機(jī)廠房外部自然事件包括：地震、洪水、狂風(fēng)、龍卷風(fēng)、海嘯和極端氣象條件，外部人為事件包括：外部爆炸、飛機(jī)撞擊等。核電站在選址時(shí)已充分考慮了地震和海嘯，柴油機(jī)廠房高于控制水位以上，滿足外部水淹設(shè)計(jì)基準(zhǔn)防護(hù)的要求，在福島核電站事故后，更將通風(fēng)進(jìn)、排風(fēng)口設(shè)在9.20m以上。通風(fēng)設(shè)備及管道支架的設(shè)計(jì)為抗震I類，滿足地震情況下的系統(tǒng)要求。在通風(fēng)口部設(shè)有抗沖擊波閥門或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求的防護(hù)物。

3 系統(tǒng)相關(guān)條件

3.1 室內(nèi)環(huán)境條件

柴油發(fā)電機(jī)大廳、輔助設(shè)備間、主油罐間、日用油罐間：

最低溫度 +5°C，最高溫度 +50°C；

電氣控制間、電纜層：最低溫度 +10°C，最高溫度 +35°C；

樓梯及通道：最低溫度 +0°C，最高溫度 — 。

3.2 最小換氣次數(shù)

主油罐間、日用油罐間、電氣控制間、電纜層連續(xù)通風(fēng)換氣次數(shù)不小于0.5次/小時(shí)。

3.3 設(shè)備散熱量

柴油發(fā)電機(jī)廠房主要散熱設(shè)備為柴油發(fā)電機(jī)組，按照柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)分為熱備用狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)。電氣間主要散熱設(shè)備為電氣盤柜、儀控設(shè)備、電纜等，按夏季柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)的散熱量和冬季柴油發(fā)電機(jī)組不運(yùn)行的散熱量分別計(jì)算。保證廠房環(huán)境溫度不超過最大值、不低于最低溫度。

4 每列柴油發(fā)電機(jī)廠房通風(fēng)系統(tǒng)包括三個(gè)通風(fēng)子系統(tǒng)

4.1 柴油發(fā)電機(jī)大廳通風(fēng)子系統(tǒng)

新風(fēng)經(jīng)消聲器、過濾器后由2×50%送風(fēng)機(jī)送入柴油發(fā)電機(jī)大廳，2×50%排風(fēng)機(jī)將柴油發(fā)電機(jī)大廳的空氣經(jīng)消聲器排至室外，新風(fēng)口、排風(fēng)口處設(shè)置防爆波閥，減少外部危害的影響。送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)出口處設(shè)止回閥。

（1）全廠正常運(yùn)行工況下，柴油發(fā)電機(jī)不啟動(dòng)，預(yù)熱系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，所有送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)停運(yùn)，管道上的閥門關(guān)閉；當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)大廳溫度超過30℃，一組送、排風(fēng)機(jī)及相應(yīng)管道上的閥門開啟。

（2）柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)大廳溫度超過30℃，一組送、排風(fēng)機(jī)及相應(yīng)管道上的閥門開啟；當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)大廳溫度超過40℃，所有送、排風(fēng)機(jī)及相應(yīng)管道上的閥門開啟；當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)大廳溫度低于20℃，所有送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)停運(yùn)，管道上的閥門關(guān)閉。

4.2 電氣控制間通風(fēng)子系統(tǒng)

為了消除電氣控制間的余熱設(shè)置一臺空氣處理機(jī)組，新風(fēng)、回風(fēng)混合后經(jīng)初效過濾器、中效過濾器、表冷器、電加熱器、送風(fēng)機(jī)、消聲器送入電氣控制間、電纜層。新風(fēng)口、排風(fēng)口處設(shè)置防爆波閥，減少外部危害的影響。送風(fēng)機(jī)出口處設(shè)止回閥，進(jìn)出機(jī)房處設(shè)防火閥。

電氣控制間通風(fēng)子系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行；當(dāng)電氣控制間溫度升至30℃，表冷器開啟；當(dāng)電氣控制間溫度低于10℃，電加熱器開啟。

4.3 主油罐間、日用油罐間通風(fēng)子系統(tǒng)

主油罐間、日用油罐間的排風(fēng)經(jīng)防火閥、排風(fēng)機(jī)、止回閥排至室外。

（1）全廠正常運(yùn)行工況下，柴油發(fā)電機(jī)不啟動(dòng)時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行。

（2）柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，通風(fēng)系統(tǒng)停運(yùn)。排風(fēng)機(jī)未接應(yīng)急電源。

5 結(jié)論

核電站柴油發(fā)電機(jī)廠房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案在已建核電站的經(jīng)驗(yàn)反饋后多次完善，尤其在福島核電站事故后，更將外部危害及共因故障等逐一分析，加強(qiáng)系統(tǒng)和部件的可靠性，完全滿足系統(tǒng)功能要求，保證柴油發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

［1］柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)手冊[Z].

［2］柴油發(fā)電機(jī)廠房通風(fēng)系統(tǒng)手冊[Z].

［3］臺山核電廠柴油發(fā)電機(jī)廠房通風(fēng)系統(tǒng)手冊[Z].