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(lái)隱患。本文分析了冬季大修檢修活動(dòng)對(duì)電站防凍體系的具體影響，并給出了應(yīng)對(duì)措施。

【關(guān)鍵詞】核電站；冬季大修；防凍策略

中圖分類號(hào)： TV131 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(dá)-31.6℃，工程海域表層海水最低溫度可達(dá)-2.5℃。紅沿河核電站以嶺澳二期工程方案為參考設(shè)計(jì)而成，但所處環(huán)境溫度較嶺澳二期有明顯差異。尤其是過(guò)低的冬季溫度將對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)影響，所以在機(jī)組設(shè)計(jì)、建設(shè)和投運(yùn)階段都要考慮低溫對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響。由于核電機(jī)組燃料燃耗原因以及面臨嚴(yán)峻的冬季發(fā)電形式，機(jī)組換料大修不可避免的要在冬季執(zhí)行。冬季大修工作涉及防凍系統(tǒng)和設(shè)施，影響其正常工作，將對(duì)低溫防凍工作帶來(lái)更大挑戰(zhàn)。低溫防凍問題對(duì)于國(guó)內(nèi)核電站來(lái)說(shuō)是一個(gè)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(shù)方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)中考慮了冬季低溫對(duì)電站的影響，分別對(duì)核島、常規(guī)島和BOP相關(guān)廠房以及電氣和儀表系統(tǒng)采取了相關(guān)的防凍措施。

核島廠房：包括反應(yīng)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(guī)島：主要是汽輪機(jī)廠房。采用自然進(jìn)風(fēng)和機(jī)械進(jìn)風(fēng)相結(jié)合，屋頂采用風(fēng)機(jī)機(jī)械排風(fēng)方式，冬季采用散熱器與暖風(fēng)機(jī)相結(jié)合的采暖方式保證廠房溫度。

廠區(qū)直埋管道：管道布置時(shí)埋設(shè)在冰凍線以下，確保極端低溫下介質(zhì)不凍結(jié)，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(shè)置導(dǎo)冰、攔冰設(shè)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(shè)計(jì)了通風(fēng)系統(tǒng)保證房間溫度，廊道內(nèi)的管道全程包裹保溫材料。

電氣系統(tǒng)：相關(guān)設(shè)備盡量安裝在室內(nèi)，并通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)保證設(shè)備間的溫度。

儀表系統(tǒng)：儀表及測(cè)量管線采用先進(jìn)的恒溫電伴熱方式。室內(nèi)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(tǒng)：通過(guò)深埋管道、采暖系統(tǒng)等方式保證系統(tǒng)功能正常。

通風(fēng)系統(tǒng)：廠房?jī)?nèi)通風(fēng)系統(tǒng)增設(shè)供熱設(shè)備，根據(jù)情況不同采用電或熱水為熱源，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榕ㄏ到y(tǒng)，保證機(jī)組冬季正常運(yùn)行和檢修時(shí)廠房?jī)?nèi)溫度。

2 冬季大修對(duì)低溫防凍工作的影響

核電站冬季大修期間，大部分系統(tǒng)停運(yùn)使廠房失去自然散熱。另一方面，預(yù)防性檢修工作涵蓋了電氣盤停盤檢修和通風(fēng)系統(tǒng)檢修等，這些檢修工作都將對(duì)低溫防凍工作帶來(lái)影響，威脅機(jī)組安全，所以冬季大修期間的低溫防凍工作尤為關(guān)鍵。對(duì)于核電站來(lái)說(shuō)，首次大修涵蓋的維修工作相對(duì)更廣、數(shù)量更大。下面就列舉一下紅沿河首次大修中檢修活動(dòng)對(duì)低溫防凍工作的影響。

（1）兩列電氣盤停盤檢修：通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、電動(dòng)閥門、電加熱等由于失去動(dòng)力電或控制電不可用，進(jìn)而影響廠房溫度；影響儀表、管道電伴熱系統(tǒng)等正常工作。

（2）風(fēng)暖系統(tǒng)檢修：風(fēng)暖系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的檢修將導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)的不可用，無(wú)法維持相應(yīng)廠房溫度。

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

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

（5）其他工作：如鋪設(shè)臨時(shí)貫穿廠房電纜，臨時(shí)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(shè)備保溫兩方面入手，鑒于大部分系統(tǒng)都處于廠房?jī)?nèi)，所以廠房保溫尤為重要，設(shè)備保溫可以作為廠房保溫的補(bǔ)充和后備措施。下面從以上兩個(gè)方面對(duì)冬季大修低溫防凍措施進(jìn)行詳細(xì)分析。

3 冬季大修低溫防凍措施

3.1 廠房保溫

3.1.1 廠區(qū)熱力管網(wǎng)檢修

熱水生產(chǎn)和分配系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱SES）系統(tǒng)為全場(chǎng)熱力管網(wǎng)，熱源可來(lái)自汽輪機(jī)中壓缸排汽抽汽、蒸汽轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)、輔助鍋爐系統(tǒng)和廠區(qū)臨時(shí)鍋爐。在冬季通過(guò)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(guī)島及BOP廠房等。熱網(wǎng)一旦失效將影響以上廠房供暖，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，機(jī)組存在安全隱患。在紅沿河核電站就有SES管網(wǎng)破口導(dǎo)致核輔助廠房通風(fēng)系統(tǒng)換熱器失去熱源，冷風(fēng)使換熱器結(jié)冰，凍裂換熱管的經(jīng)驗(yàn)反饋。endprint

應(yīng)對(duì)措施：冬季大修期間不安排導(dǎo)致熱網(wǎng)不可用的檢修工作，將相關(guān)預(yù)檢工作安排在停暖期間進(jìn)行。在供暖前，完成系統(tǒng)的全面消缺、打壓和調(diào)試工作，為進(jìn)入冬季正常供暖做好充分準(zhǔn)備，保證機(jī)組冬季運(yùn)行期間不因熱力管網(wǎng)故障影響機(jī)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(huì)使部分通風(fēng)系統(tǒng)和房間電加熱器等不可用。

應(yīng)對(duì)措施：

（1）鑒于停盤工作量大、涉及專業(yè)多，成立停盤專項(xiàng)組，停盤前做好充分的風(fēng)險(xiǎn)分析，評(píng)價(jià)對(duì)低溫防凍工作有影響的停盤工作，大修期間實(shí)施再供電。

（2）重要廠房或房間采用臨時(shí)供暖方式，如加裝散熱器。

（3）大修計(jì)劃優(yōu)化停盤檢修邏輯，編制詳細(xì)的檢修計(jì)劃；專業(yè)增派檢修人員，盡量縮短停盤檢修時(shí)間。

3.1.3 通風(fēng)系統(tǒng)檢修

紅沿河核電站與安全相關(guān)的設(shè)備布置在反應(yīng)堆、燃料、核輔助、連接廠房的部分區(qū)域、電氣廠房管廊區(qū)域和重要廠用水泵站，相應(yīng)廠房都設(shè)置了風(fēng)暖系統(tǒng)，如核燃料廠房的通風(fēng)系統(tǒng)DVK、重要廠用水泵站通風(fēng)系統(tǒng)DWS等。紅沿河在法國(guó)CPY電站和EPR-FA3電站防凍設(shè)計(jì)的理念上，實(shí)施以下改造：

（1）核島通風(fēng)系統(tǒng)增設(shè)供暖設(shè)備，根據(jù)情況不同采用電或熱水為熱源，保證冬季正常運(yùn)行和檢修時(shí)廠房?jī)?nèi)溫度。

（2）對(duì)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(shè)供熱設(shè)備。

（3）在一些低溫敏感的設(shè)備房間增加低溫報(bào)警。

（4）新風(fēng)口采用防雨雪凍堵的措施。

冬季大修通風(fēng)系統(tǒng)的檢修活動(dòng)將導(dǎo)致相應(yīng)風(fēng)暖系統(tǒng)功能喪失，使廠房溫度降低，設(shè)備損壞概率極大。

應(yīng)對(duì)措施：

（1）冬季大修期間對(duì)廠房門窗嚴(yán)格管控，重要廠房設(shè)置保安執(zhí)勤，制定工具運(yùn)輸計(jì)劃。

（2）對(duì)敏感房間加裝臨時(shí)供暖設(shè)備。

（3）大修計(jì)劃優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)檢修計(jì)劃，如通風(fēng)系統(tǒng)分列維修等。

（4）計(jì)劃中長(zhǎng)期部門優(yōu)化檢修項(xiàng)目窗口，涉及暖通系統(tǒng)安排在非供暖期進(jìn)行。

3.1.4 人員進(jìn)出和設(shè)備運(yùn)輸

大修期間檢修活動(dòng)多，檢修人員數(shù)量大，加之檢修設(shè)備和工具的運(yùn)輸，將會(huì)間歇性破壞廠房的密封完整性，影響廠房的保溫。

應(yīng)對(duì)措施：

（1）冬季大修前對(duì)廠房門窗進(jìn)行普查，檢查門窗閉鎖器和密封條等完好，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)消除，確保廠房基礎(chǔ)完整性。

（2）重要廠房設(shè)置專職執(zhí)勤，對(duì)廠房通行門進(jìn)行管控，保證廠房門窗無(wú)非正常開啟情況。如反應(yīng)堆廠房設(shè)置輻射防護(hù)人員24小時(shí)值守。

（3）對(duì)于像汽輪機(jī)和泵站廠房的大型門，維修涉及大件設(shè)備及檢修工具的運(yùn)輸，大門短時(shí)間開啟可能就會(huì)使廠房降溫。這種大門，要采取加裝熱風(fēng)幕、門斗或門簾等方式補(bǔ)充廠房的密封完整性；并且大修計(jì)劃部門編制大門開啟執(zhí)行計(jì)劃，每日按計(jì)劃定時(shí)間段打開打門，紅沿河2號(hào)機(jī)冬季小修在此方面的良好實(shí)踐證明了其可實(shí)施性及有效性；另外涉及檢修工具運(yùn)輸盡量在機(jī)組停運(yùn)前運(yùn)入相應(yīng)廠房。

（4）安全殼設(shè)備艙門的開啟由大修計(jì)劃部門執(zhí)行開關(guān)計(jì)劃，各執(zhí)行部門要嚴(yán)格按照大修計(jì)劃開展工作，完成工具運(yùn)輸后立即關(guān)閉。

3.1.5 其他檢修活動(dòng)

針對(duì)應(yīng)檢修活動(dòng)要求導(dǎo)致的廠房臨時(shí)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(shè)備保溫

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

針對(duì)戶外或半戶外設(shè)備，將設(shè)備保溫作為廠房保溫的補(bǔ)充手段。如主變的檢修，一是防止冷卻油結(jié)凍，二是要保證檢修人員合適的工作環(huán)境?？梢酝ㄟ^(guò)搭建臨時(shí)保溫棚、加裝供暖內(nèi)設(shè)的方式提升環(huán)境溫度，保證檢修順利進(jìn)行。室外的系統(tǒng)管道，通過(guò)增加伴熱帶等方式保證環(huán)境溫度，避免介質(zhì)結(jié)冰。廠房門窗附近的設(shè)備，即使廠房完整性及通風(fēng)系統(tǒng)都保持完好，但仍然達(dá)不到要求溫度。對(duì)此可單獨(dú)考慮進(jìn)行保溫處理，如加裝臨時(shí)供暖設(shè)備、管道加恒溫電伴熱或臨時(shí)排空等。

4 結(jié)論

本文以紅沿河核電站為研究對(duì)象，討論了冬季大修對(duì)低溫防凍工作的影響及應(yīng)對(duì)措施。冬季大修低溫防凍工作的開展可以從廠房保溫和設(shè)備保溫兩方面入手，鑒于大部分系統(tǒng)都處于廠房?jī)?nèi)，廠房保溫尤為重要，設(shè)備保溫可以作為廠房保溫的補(bǔ)充手段。冬季低溫防凍工作對(duì)國(guó)內(nèi)核電站來(lái)說(shuō)是一個(gè)新的課題，冬季大修的低溫防凍工作需要從長(zhǎng)期實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)、逐步完善，保證機(jī)組安全。

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