□趙自奕 劉 偉 王維謙

一、概述

此型核電站應用的是第四代核電技術(shù)。其主要特點是在核電站運行時，新產(chǎn)生的核燃料多于消耗的核燃料，實現(xiàn)燃料增值，節(jié)約能源。此型核電站對燃料的利用率高達60%～70%，這對充分利用我國的鈾資源，促進核電持續(xù)發(fā)展，解決我國的后續(xù)能源供應問題具有重要意義。此型四代核電站與現(xiàn)有壓水堆核電站既有共同點又有不同點。共同點是廠房功能和類型大致相同。不同之處是廠房布置結(jié)構(gòu)和反應堆冷卻介質(zhì)不同。一般核電站所使用的冷卻介質(zhì)為輕水，而此型核電站所使用的冷卻介質(zhì)為液態(tài)金屬?，F(xiàn)有壓水堆核電站無專門的“核島制冷站廠房”。其設備冷卻水、冷凍水均設置于核島主廠房之中，為有關用戶提供相應冷源。但核島里面涉及的設備和管線繁多，將提供冷源系統(tǒng)設置于核島主廠房中會造成核島廠房面積增大，且冷源的獨立安全性存在隱患。因此將原有核島冷卻系統(tǒng)從核島主廠房中獨立出來，單獨設立核島制冷站(以下簡稱“Z廠房”)。Z廠房位于核島主廠房的西南側(cè)，其所提供的冷卻水和冷凍水通過廠區(qū)抗震管溝與綜合管溝，分別從核島蒸汽發(fā)生器廠房和1號電氣廠房(以下簡稱“E1廠房”)將相關水源送至核島，供有關用戶使用。廠房大致分布情況見圖1。

二、核島制冷站廠房的主要功能

Z廠房的主要功能是向核島主廠房的通風設備與散熱設備提供冷凍水和設備冷卻水。為滿足上述功能的需要Z廠房內(nèi)設置4個主工藝系統(tǒng)以及7個輔助系統(tǒng)。4個主工藝系統(tǒng)分別為：重要用戶冷凍水供應系統(tǒng)(QM)、非重要用戶冷凍水供應系統(tǒng)(QL)、設備冷卻水系統(tǒng)(KA)、重要廠用水系統(tǒng)(PA)。為保證上述主工藝系統(tǒng)的正常運行，配置的7個輔助系統(tǒng)分別為：核島滅火系統(tǒng)(SG)、除鹽水分配系統(tǒng)(GH)、消防水疏水匯集與清除系統(tǒng)(GM)、公用壓縮空氣分配系統(tǒng)(QE)、核島加藥(磷酸三鈉)系統(tǒng)(LD)、生活飲用水分配系統(tǒng)(GK)、儀用壓縮空氣分配系統(tǒng)(QF)。

三、核島制冷站廠房工藝系統(tǒng)設備及管道布置方案

(一)Z廠房整體結(jié)構(gòu)。Z廠房占地面積為1,575平米，26米高。共設有五層，其中地下一層，地上四層。各層主要房間情況如表1所示。

表1 各層主要房間分布情況

(二)Z廠房設備就位情況。Z廠房中目前共有重要工藝設備34臺，分別布置于各層各個房間中，具體設備所在房間如表2所示。

表2 設備所在房間分布情況

(三)Z廠房工藝管道布置設計。

1.-1層管道布置設計。Z廠房-1層主要布置進出廠房的管線。分別與UP廊道(重要廠用水廊道)、UY廊道(綜合廊道)、UB廊道(抗震廊道)、電纜溝相連接。

PA系統(tǒng)管道通過UP溝道將海水送入Z廠房，使海水通過換熱器與KA系統(tǒng)進行換熱。QM和KA系統(tǒng)管道通過UB溝道將重要冷凍水與設備冷凍水送入核島廠房，SG系統(tǒng)的消防水通過此廊道為Z廠房提供消防水。QL系統(tǒng)管道通過UY廊道將輔助冷凍水送入核島廠房，GH、QE、LD、GK、QF系統(tǒng)管道通過此溝道進入Z廠房。Z廠房的供電電纜是通過電纜溝進入Z廠房進行供電。

2.+1層管道布置設計。Z廠房+1層主要布置有與KA系統(tǒng)設冷水板換相連接的PA和KA管道，與QM系統(tǒng)冷凍機組相連接的QM和KA系統(tǒng)管道。

3.+2層管道布置設計。Z廠房+2層主要布置有與KA設冷水泵連接的KA管道。與QL冷凍機組連接的QL管道。

4.+3層管道布置設計。Z廠房+3層主要布置有與QM系統(tǒng)膨脹水箱相連接的QM、GH和LD管道，與QL分集水器、QL冷凍水循環(huán)泵、QL冷卻水循環(huán)泵相連接的QL管道。此層中Z16 103至105房間中的QL管道布置密集大口徑管道居多。

5.+4層管道布置設計。Z廠房+4層主要布置有與QL系統(tǒng)冷卻塔相連接的QL管道，與11Z21101至11Z21103房間中通風機組相連接的QM管道。

6.各層均有布置的系統(tǒng)管道。SG系統(tǒng)管道、GM系統(tǒng)管道、QE系統(tǒng)管道、GK系統(tǒng)管道、QF系統(tǒng)管道，在Z廠房中各層均有布置。SG系統(tǒng)為Z廠房提供消防用水，正在每層都設有多個消防栓。GM系統(tǒng)在每層的各個房間均設置有消防疏水地漏并配有相應的疏水管道，這些地漏均用于安排出個房間內(nèi)的地面積水。QE系統(tǒng)在每層的需供氣房間均設置有公用壓縮空氣供氣點，用于管道和維修的吹掃使用。GK系統(tǒng)為Z廠房中的洗眼器和清洗點提供用水。QF系統(tǒng)為Z廠房內(nèi)管路和設備上的儀表提供用氣。

四、Z廠房工藝系統(tǒng)管道和設備在布置過程中遇到的問題及解決方案

在Z廠房整體占地面積和房間結(jié)構(gòu)確定后，上游專業(yè)的用冷量增加了近3倍。這直接導致了原有房間中的設備體積增大。這些增大體積的設備主要有KA系統(tǒng)中的板式換熱器和設備冷卻水水泵、QM系統(tǒng)中的冷凍機組和冷凍水泵、QL系統(tǒng)中的冷凍機組和冷凍水泵。這些設備相對于原有體積平均增加了1.5至2倍。這樣的結(jié)果直接導致了廠房中管道布置和設備就位不能滿足設計要求?？刹捎靡韵路椒▉斫鉀Q上面出現(xiàn)的問題。

圖2 共用與非共用維修空間布置方案對比

(一)設備共用運行維修空間。在Z廠房中每一種設備都有檢修與維修空間要求。這些空間極大占用了寶貴的管道和支架的布置設計空間，通過共用檢修與維修空間的方法能夠充分利用有限的房間面積，并將更多的空間留給管道和支架的布置，具體的做法詳見圖2。從圖2陰影面積可以看出通過共用空間的方法，可以有效減少一倍以上的占地面積，使現(xiàn)有的管道布置設計更加的緊湊，在一定程度上也能減少管道的布置長度和使用支吊架的數(shù)量，縮減工程的造價。

圖3 操作、檢維修與通行共用空間

(二)設備檢修與維修空間借用通行空間。有些設備的操作空間和維修空間并不是一直需要被使用，只有在人員操作時才會被使用。這種情況可以將設備所需的操作與檢維修空間和人員平時通行空間合并。這樣可以給予設備連接的管道提供更大的直管段空間，用于布置限流孔板和測量裝置，這些對于管道支管道長度有一定要求的設備。具體的做法詳見圖3。

五、結(jié)語

Z廠房目前是國內(nèi)此型四代核電站獨有的創(chuàng)新設計。它將原本分散布置于核島廠房內(nèi)提供冷源的系統(tǒng)全部匯總于一個獨立的廠房內(nèi)。這種方式可以有效縮小核島廠房體積，同時可以將所用的冷源系統(tǒng)集中布置后實現(xiàn)緊湊化布置，提高廠房利用率節(jié)省施工建造費用。這種獨立的集中緊湊布置可以提高核島冷源的可靠性，便于日常的運行管理。