黃德華

摘 要：隨著我國經(jīng)濟發(fā)展建設，社會化大生產(chǎn)不斷壯大，對電能的需求日益增加，核電能源需求量也越來越多，這也就對核電工業(yè)提出了更高的發(fā)展要求。為了確保核電廠運行的安全穩(wěn)定，則需要在各個環(huán)節(jié)上進行突破。汽輪機房是核電工業(yè)中不可缺少的重要組成部分，對核電運行的好壞直接起到影響與制約，其通風系統(tǒng)濕度和溫度非常關鍵，只有全面保證通風系統(tǒng)科學，才能推動核電工業(yè)發(fā)展。為了保證核電環(huán)境，需要對其運行狀態(tài)進行系統(tǒng)分析和評價，做好精細化CFD設計。文章主要通過對核電工業(yè)通風系統(tǒng)的描述，進一步提出CFD設計方法，確保核電風機廠房各個點溫度達到通風要求，確保核電廠高效穩(wěn)定運行。

關鍵詞：核電廠；汽輪機房；通風系統(tǒng)；精細化設計

中圖分類號：TM623.9 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0118-02

我國經(jīng)濟發(fā)展過程中，出現(xiàn)了各地不均的問題，而核電廠的發(fā)展，也呈現(xiàn)了不規(guī)則的區(qū)點分布，一般南部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的核電廠居多，對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展建設起到推動的作用，在核電廠發(fā)電的運行過程中，安全是第一準則，而影響運行安全穩(wěn)定的因素則是廠房溫度，溫度如果不符合運行標準，則會對發(fā)電安全產(chǎn)生巨大的影響與威脅，輕則出現(xiàn)設備的損壞，嚴重的還會導致人員傷亡。通常情況下，建設核電廠的時候，均會對通風環(huán)境進行充分考慮，通風設置主要是采取機械通風和自然通風兩種方式的結(jié)合，以此保證室內(nèi)溫度和濕度達到設備運行需要，核電廠房通風系統(tǒng)設計的好壞，直接決定了通風效果與設備運行安全，只有全面做好精細化設計，才能建設出現(xiàn)代核電廠，保證穩(wěn)定安全的發(fā)電需求。

1 核電廠通風系統(tǒng)概況

核電廠的運行非常復雜，應用設備量大，只有全面保證運行過程安全，才能實現(xiàn)全面生產(chǎn)，保證穩(wěn)定供電。為了全面實現(xiàn)安全生產(chǎn)，則需要在安全系數(shù)上提高標準要求，使核電廠能夠安全運行，核電運行安全系統(tǒng)至關重要，在所有的安全設計中，通風空調(diào)系統(tǒng)則起到重要的作用，能夠充分保證核電安全系統(tǒng)得到良好控制。隨著科技的發(fā)展與進步，核電通風系統(tǒng)已經(jīng)突破了傳統(tǒng)意義上的機械和自然通風概念，通過核電通風空調(diào)系統(tǒng)的安裝與使用，提高了安全運行系數(shù)，保證了運行的安全有效。空調(diào)系統(tǒng)具有強大的作用與功能，在全面實現(xiàn)室內(nèi)通風的情況下，還能夠提供周邊環(huán)境的熱能分析，實現(xiàn)智能化控制。通風系統(tǒng)安全分析非常關鍵，主要由設計依據(jù)和系統(tǒng)運行規(guī)律兩部分構(gòu)成。核電空調(diào)系統(tǒng)的良好運行，能夠全面保證核電廠廠房大環(huán)境，為核電穩(wěn)定運行提供良好空間，進一步改善室內(nèi)空氣污染條件，因為核電在運行過程中，存在較嚴重的放射，核電通風空調(diào)系統(tǒng)的使用，大大改變了惡劣生產(chǎn)環(huán)境，保證了各項參數(shù)的優(yōu)良，實現(xiàn)濕度、溫度健康指標，避免空氣中放射性物質(zhì)含量濃度的增加，保證了人員操作安全。

1.1 設計方案介紹

我國的核電廠多數(shù)集中在南方，根據(jù)當?shù)貧夂驕囟忍攸c，多是通過機械通風和自然通風相配合的方式，實現(xiàn)核電通風控制，兩種方式的有機結(jié)合，確保了核電運行安全與穩(wěn)定。通常情況下，機械通風是輔助通風方式，能夠起到良好的作用，特別是針對南方的高溫溫熱特點，核電廠運行中多是采取了機械通風方法。根據(jù)核電工廠實際運行情況，我們發(fā)現(xiàn)工廠采取的是自然通風方式，自然通風為豎井，工程地下1層和2層設有開放部分，機械通風以屋頂風機和地下一層為主，輸送風量為350000m3/h。為了保證通風效果，中間層同樣設有通風系統(tǒng)，這樣，就能保證了全面通風效果。核電工廠運行的時候，室內(nèi)整體溫度非常高，面臨夏季時節(jié)，平均最高溫度高達35℃以上，雨量大、晴天少，空氣濕度大，為了保證排風溫度，整體設置保持在40℃以下。

1.2 機組發(fā)熱量

核電廠是一個復雜的運行系統(tǒng)，汽輪機是最為重要的設備之一，通常情況下，汽輪機安裝在固定的汽輪機房里面，保證了各設備間的良好協(xié)調(diào)，汽輪機組是一個綜合性的系統(tǒng)，一般是由汽輪主機、輔助設備和通風管構(gòu)成。當前，核電廠通風機組總發(fā)熱量高于2274.15kW，基本能夠滿足通風需求。核電廠通風施工，一定的嚴格進行計算，保證通風系統(tǒng)進風量滿足整體需要，確保設備良好運行。整體通風量的把握，不能代表局部溫度變化情況，所以說，在充分反映廠房內(nèi)整體溫度和濕度的前提下，還需要對局部空間溫度合理控制，避免出現(xiàn)局部高溫現(xiàn)象。以往通風設計方案不能正確的傳達出局部溫度變化情況，只有全面進行通風系統(tǒng)設計優(yōu)化，才能保證通風科學有效。CFD法是目前核電廠普遍使用的設計方法，這種方法操作簡便，能夠在模擬環(huán)境下，體現(xiàn)出室內(nèi)環(huán)境情況，測試出室內(nèi)整體和局部溫度變動情況，使廠房溫度判斷更加合理科學，保證了核電廠運行的穩(wěn)定與安全。

2 模擬計算工況和結(jié)果

為了保證通風效果，需要通過多種設計方案進行優(yōu)化，保證核電廠室內(nèi)通風評價科學嚴謹，設定一個標準的溫度值，以標準值為參數(shù)，形成如下結(jié)果。

2.1 自然通風模擬

針對核電廠自身運行的狀況，可以采取自然通風的方式，這種方式對核電運行有較大影響，通常具有自然通風條件的廠房首選是自然通風設計。為了保證科學性，提取部分數(shù)據(jù)，可以在進行設計過程中，沿廠房方向全部敞開子空間進行通風，整體通風效果非常明顯，特別是與半封閉空間相對比，室內(nèi)空氣條件和濕度得到了大大的改善，充分滿足了核電運行需要。這種情況下，對地下空間并沒有改善，主要是地下2層空間具有更高的密閉性、設備熱量過大，如果設計優(yōu)良，還是可以進行自然通風的，也就是說，通過本次模擬試驗，設計時要盡量選擇自然通風的方法，更加科學有效，節(jié)省了投入，保證了效果。

2.2 模擬設計方法

針對本次設計，主要是采用了多種方案，從中優(yōu)選與對比，提取到了科學的數(shù)據(jù)。第一種工況形式取得了良好的效果，整體把排風溫度控制到≤35℃，充分實現(xiàn)了給水泵、冷卻水泵等相關設備的降溫處置，保證了通風量與速度，在模擬過程中，通過一定時段的循環(huán)風量控制，使整體室內(nèi)溫度有了把握，室內(nèi)濕度保持合理范圍，經(jīng)測算，室內(nèi)核輻射物質(zhì)出現(xiàn)了下降，總體空氣內(nèi)含量較低，對人體沒有大的影響，基本保持平衡狀態(tài)，使危害降到最低限度。另外一種情況也按照標準進行設計，工況明顯不如第一種好，雖然在設計過程中，充分考慮到溫度環(huán)境要求，滿足了基本設計要求，控制好了排風溫度，但是室內(nèi)設備溫度則較難掌控，因為長時間運行，使設備局部出現(xiàn)了溫度過高的情況。通過綜合評價和優(yōu)化，認為第一種方法非常符合實際需要，根據(jù)工況設計思路，對相鄰廠房之間的排柱進行了重新設計，打開排柱后，使整體廠房形成了自然通風，事實上，通過模擬試驗，我們能夠?qū)崿F(xiàn)標準要求，但這種標準只是停留在一定條件下的，在現(xiàn)實中有一些工況無法滿足自然通風，特別是受到惡劣環(huán)境影響大的，自然通風效果并不理想，為了保證通風需要，大多數(shù)采取機械通風的方式，以此輔助進行通風，確保設計合理的情況下，保證出風量具備針對性，幫助核電廠節(jié)省成本投入，增加經(jīng)濟效益。endprint

3 模擬結(jié)果分析與優(yōu)化

根據(jù)模擬試驗的結(jié)果，我們對各種數(shù)據(jù)進行了對比與分析，形成了不同的設計方案。

3.1 初步方案模擬結(jié)果

設計的方案不同，獲取的結(jié)果也存在差異，在實際操作中，一事實上要注重對各種方案的優(yōu)化，只有利用CFD設計方法合理優(yōu)化結(jié)果，才能保證最佳的通風設計效果，實現(xiàn)良好的效果。第一種情況下，主要存在的問題是地下2層局部設備溫度過高，為了解決這個問題，我們進行設計的時候，就需要在核電廠汽輪機房地下2層合適的地方，沿外風道向室內(nèi)進行送風，使風量大于6000m3/h。可以增加4臺風機，保證每臺風機送風量20000m3/h。要想達到最好的效果，還可以根據(jù)現(xiàn)場情況，在地下1層和地下2層增設新風管，出風口距離地面高度保持在1.5m，全面解決好地下2層封閉和通風差的問題，通過輔助送風的方式，進一步優(yōu)化設計理念。通過有效的優(yōu)化設計，地下2層溫度得到解決，超標的溫度也控制到合理范圍，減少了局部高溫，科學有效的保證了室內(nèi)通風環(huán)境的良好，控制了溫度及濕度。

3.2 優(yōu)化效果分析

CFD模擬不需要過于復雜的環(huán)境，更不需要設計場景，所有的過程與程序都在廠內(nèi)完成，通過CFD設計，保證核電廠室內(nèi)通風效果更加合理化。核電廠施工建設，必不可少的存在部分地下施工，由于通風不好，導致事故的出現(xiàn)較廣泛，所以只有全面設計好通風環(huán)境，才能減少工程事故，保證施工安全，針對地下廠房汽輪機通風系統(tǒng)室內(nèi)精細化設計是必要的環(huán)節(jié)。CFD軟件模擬計算室內(nèi)通風方案完全可行，在所有設計方案中具有良好的成長性，通過設計優(yōu)化，全面保證了汽輪機房通風優(yōu)化方案大范圍減少溫度在40℃以上保證溫度得到合理控制，有效改善核電廠施工室內(nèi)參數(shù)。為了保證設計的合理性，還能夠不斷根據(jù)實際情況進行修復，使原設計方案更加合理、精細，保證了效果。供貨商通過對管道發(fā)熱數(shù)據(jù)的提取，可以建立CFD數(shù)據(jù)模型，實時監(jiān)測，達到減小能耗的目標。

4 結(jié)束語

核電廠建設和使用全面推動了經(jīng)濟建設與發(fā)展，而進行設計的時候，通風空調(diào)系統(tǒng)是關鍵。可以說，核電施工過程較為危險，控制不力則會出現(xiàn)大量泄漏，威脅施工人員安全。施工通風則能全方位控制溫度、濕度，保證放射性污染物在安全范圍內(nèi)。只有全面精細化設計好通風系統(tǒng)，做好科學系統(tǒng)評估，明顯提高室內(nèi)溫濕條件，才能減少安全事故，保證供電任務順利完成。

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