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核電廠自主化設計路線壓縮空氣生產系統方案研究

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-11-13  來源:中國銅業網  作者:[db:作者]
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  內蒙古科技與經濟核電廠自主化設計路線壓縮空氣生產系統方案研究于洪賓(深圳中廣核工程設計有限公司,廣東深圳518172)方案。采用對比分析的方法,研究自主化設計路線與壓水堆核電站對壓縮空氣的不同需求。結果表明,在自主化設計路線下,可考慮不設置應急空壓機。

  運行,核島儀表用壓縮空氣系統提供安全相關的壓縮空氣,這些壓縮空氣由安全級的貯氣罐供給。此外,對安全重要的驅動裝置所需的壓縮空氣由其專用的備用儲氣罐來保證。

  CPR機組壓縮空氣生產系統簡CPR機組與自主化設計路線對壓縮空氣需求和要求的對比分析工藝系統對壓縮空氣功能需求的對比分析壓縮空氣生產系統(SAP)是核電廠必不可少的一個公用系統,提供全廠儀表用壓縮空氣(SAR)和公用壓縮空氣(SAT)。目前國內的壓水堆核電站(CPR機組)均按照法國900MWe壓水堆核電站系統設計和建造規則(RCC―P)的要求設置了輔助空壓機,滿足機組的可用性要求。在自主化設計路線下,隨著工藝系統的優化,對壓縮空氣的需求也發生了很大的變化,有必要從各方面對壓縮空氣生產系統的設計方案進行分析和研究,尤其是應急空壓機設置的必要性分析,以期達到合理配置壓縮空氣生產系統的目的。

  1CPR機組壓縮空氣生產系統介紹CPR機組廠區空壓機廠房的空氣壓縮機提供全廠所需要的壓縮空氣,另外對應每臺核電機組應急壓縮空氣生產系統中,設置2臺應急空氣壓縮機組,為儀表用壓縮空氣分配系統提供后備氣源,壓縮空氣生產系統如所示。每臺應急空壓機的供電由一路低壓電源提供,該電源由一個系列的柴油發電機作為備用電源。為了達到冷停堆所需要的系統自主化設計路線安全相關系統對儀表用壓縮空氣的用氣需求系統名稱正常運行工況下對壓縮空氣的要求安全事故工況下對壓縮空氣的要求儀表用壓縮空氣失效對系統運行的影響對應急壓縮空氣的需求安統壓用組系用的機關表氣雙R相儀空需cp全對縮氣設備冷卻水系統正常運行時保持常開,只要未觸發RRI波動箱低低液位信號,均不需要執行隔離動作。

  若發生失氣故障后,事故進一步發展,需要該閥門執行隔離動作后,則需要壓縮空氣生產系統為閥門提供執行一次關閉操作所需的用氣,通過設置就地壓空儲罐可滿足操作要求。執行完隔離操作后,RRI系統的核輔助廠房用戶DER等被隔離,喪失冷卻,暖通系統通過DEL執行廠房散熱和保溫功能。此后若根據事故處理,需要重新開啟對核輔助廠房用戶重新建立冷卻,可通過現場手動開啟,不再需要壓縮空氣系統支持。

  若發生壓縮空氣生產系統不可用導致的失氣事故,閥門維持原位即可,對系統運行無影響。

  對應急壓空無需求。

  CPR機組,此閥門采用電動閥門。

  水量制統給流控系在正常運行時,調節閥需保持開啟,此時需要壓縮空氣持續供應。

  安全事故工況下,不需要ARE系統運行,閥門可保持關閉。安全功能由ASG系統保證,啟動ASG系統不需要壓縮空氣供氣。

  在壓縮空氣生產系統失效的情況下,需向ARE系統提供應急壓縮空氣,否則有可能導致停堆。

  對應急壓空無需求,應急壓空作為備用氣源,提高機組可用率。

  同自主化設計路線。

  表1工藝系統對儀表用壓縮空氣的需求分析廠輔助工藝系統設計工作。

  總體文件對壓縮空氣系統的可用性要求總體文件名稱CPR機組自主化設計路線單故障準則的應用不適用。

  可用性。

  儀表用壓縮空氣的分配系統對核電計和建造規則(RCC―P)機組的運行是必不可少的。因此,每合核電機組中的壓縮空氣生產系統出了裝有1合主壓縮機外,還裝有2合獨立的輔助壓縮機,它們由柴油發電機組應急供電(每個系列1合)。此外,對安全重要的驅動裝置所需的壓縮空氣由其專用的備用儲氣罐來不適用保證。

  核電廠可用率指標頂層分解結果對于壓縮空氣生產系統分配的不可用小時數為0.00h.注:①本表列出了對現有電廠不可用率不適用有重要影響的系統清單;②若系統引起的不可用時間小于等于表中分配值,可用率可以滿足八CPR1000+核電廠強迫不可用的持續時間<5天/年的目標值;③頂層分解結果對于系統設計是一個指導性的分配指標,并不是最終設計目標。

  不適用壓縮空氣生產及分配系統屬于影響核電廠可用率的關鍵系統。

  表2壓縮空氣系統的可用性分析由于篇幅限制,此處僅對自主化設計路線有儀表用壓縮空氣需求的安全相關系統進行分析(見表1),主要包括4個方面:①正常運行工況下工藝系統對壓縮空氣的要求;②安全事故工況下工藝系統對壓縮空氣的要求;③儀表用壓縮空氣失效對工藝系統運行的影響;④工藝系統對應急壓縮空氣的需求。

  從表1的分析可得:①CPR機組設置應急壓縮空氣生產系統的目的是為了提高機組整體可用率,安全相關功能是通過儲氣罐來實現的;②自主化設計路線對應急壓縮空氣系統沒有功能要求,僅八RE系統為了提高機組整體可用率,要求提供備用氣源。

  不同設計路線對壓縮空氣系統可用性總體要求的對比分析由于篇幅限制,僅以最具代表性的總體文件為基礎,對壓縮空氣系統的可用性進行對比分析(見表從表2的分析可得:①RCC―P明確要求設置獨立的輔助空壓機,滿足機組可用性要求;對安全重要的驅動裝置所需的壓縮空氣由其專用的備用儲氣罐來保證;②自主化設計路線的總體文件明確說明壓縮空氣生產及分配系統屬于影響核電廠可用率的關鍵系統;但是,對于壓縮空氣生產系統分配的不可用小時數為000h,僅是一個指導性的分配指標,并不是最終設計目標。

  綜合上述兩方面分析可得,在自主化設計路線下,工藝系統對應急壓縮空氣生產系統無功能需求,在滿足機組運行工況的情況下盡可能提高機組的整體可用性。

  3自主化設計路線空壓機廠房整體可靠性分析以2臺核電機組共用空壓機廠房為例進行分析:①3臺空壓機在機組正常運行狀態下,有1臺空壓機處于備用狀態;②空壓機冷卻水系統共有2路冷卻水源(常規島閉路冷卻水系統、飲用水系統)互相備用;③空壓機組接2列廠用電源,任意一列廠用電源檢修時,可通過另列廠用電源供電,保證空壓機組的正常運行;④如控制系統出現故障,空壓機之間的聯動狀態失效。事故信號會傳到DCS,操作人員會即時啟動空壓機就地控制系統,保證安全相關系統運行所必需的儀表用壓縮空氣用量需求。

  綜上所述,在不考慮廠外電源失效、供氣母管破口、外部災害導致的空壓機組失效的情況下,空壓機廠房的供氣可靠性是相對穩定的。空壓機廠房內壓縮空氣生產系統已經考慮了冗余設計,無需額外設置應急空壓機來提高壓縮空氣生產系統的可用性。

  結論在滿足工藝系統對壓縮空氣功能需求的情況下,自主化設計路線壓縮空氣生產系統可不設置應急空壓機。為核電廠自主化標準設計提供依據。降低單臺應急柴油發電機負荷165kW,節約核島廠房占地面積約160hm2,節約工程造價約2000萬。

  陳志奇,等。法國900MWe壓水堆核電站系統設計和建造規則(RCC―P)。北京:國家核安全局,1991:81.蘇林森,等。900MW壓水堆核電站系統與設備(下冊)。北京:原子能出版社,2007:王建生,等。核電廠可用率模型與指標分解報告

 
 
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