核電站核島消防系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)改進(jìn)

張手琴 吳振峰 許克鳳

（中國(guó)核電工程有限公司，中國(guó) 北京 100840）

0 前言

核電站的消防設(shè)計(jì)執(zhí)行 《壓水堆核電站防火設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》（RCC-I 97 版）的有關(guān)要求，同時(shí)應(yīng)滿足核安全導(dǎo)則HAD102/11“核電廠防火”（1996年）的要求。2004年4月18日頒布的新版核安全法HAF102 中提出進(jìn)行火災(zāi)危害性分析，以確定所需的防火屏障耐火能力。在“翻版加改進(jìn)”的總原則下，核電站進(jìn)行了一系列的技術(shù)改進(jìn)，以增強(qiáng)預(yù)防和緩解事故的能力。這些改進(jìn)項(xiàng)結(jié)合了新版HAF102《核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定》的要求，借鑒了運(yùn)行核電廠的經(jīng)驗(yàn)反饋，體現(xiàn)了核電技術(shù)進(jìn)步的要求，使核電站的技術(shù)安全水平和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面得到進(jìn)一步的提高。

消防系統(tǒng)和相關(guān)消防設(shè)施是與核電站安全相關(guān)的重要輔助系統(tǒng)，是核安全設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。

1 核島消防系統(tǒng)改進(jìn)項(xiàng)簡(jiǎn)介

核島消防系統(tǒng)即JPI 系統(tǒng)，是為核島的反應(yīng)堆廠房、燃料廠房、核輔助廠房以及部分連接廠房可能發(fā)生的火災(zāi)提供滅火措施的消防水系統(tǒng)，設(shè)置有消火栓系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)及水噴淋系統(tǒng)。JPI 系統(tǒng)是與核電站安全相關(guān)的重要系統(tǒng)，要確保達(dá)到“縱深防御”的防火安全方針，即保證火災(zāi)不會(huì)妨礙電站安全功能的執(zhí)行，也不會(huì)顯著地增加放射性物質(zhì)釋放到環(huán)境中去的危險(xiǎn)，同時(shí)要把對(duì)人員及財(cái)產(chǎn)的損害減到最小。

消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要滿足其系統(tǒng)功能要求，在布置上考慮輻射分區(qū)、人員通道和防火分區(qū)的影響。

1）由以往電站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋，在燃料廠房的電纜匯集區(qū)域布置了非常密集的電纜，火荷載密度超出安全值，需要增加固定滅火系統(tǒng)，對(duì)安注系統(tǒng)和安全殼噴淋系統(tǒng)的電纜進(jìn)行火災(zāi)防護(hù)，從而對(duì)安噴泵進(jìn)行保護(hù)；

2）在連接廠房布置的兩臺(tái)氣動(dòng)泵和兩臺(tái)電動(dòng)泵都屬于核安全有關(guān)的設(shè)備，有發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)，同時(shí)核電站內(nèi)輔助給水泵的位置及數(shù)量都發(fā)生變化，人員通道的變化引起消防管道布置的變化，故此區(qū)域消防管線需要重新布置。

本文著重介紹這兩部分消防管道的布置設(shè)計(jì)改進(jìn)。

2 燃料廠房電纜匯集區(qū)消防管道布置設(shè)計(jì)改進(jìn)

根據(jù)RCC-I 97 版中2.5 節(jié)中規(guī)定，消防管的布置有幾點(diǎn)基本準(zhǔn)則：

“A 和B 通道的噴淋、回收及排空系統(tǒng)作為整體全部按實(shí)體隔離準(zhǔn)則布置。為此監(jiān)控裝置不得監(jiān)測(cè)屬于兩個(gè)不同通道的系統(tǒng)。

接自監(jiān)控裝置下游管道的設(shè)計(jì)應(yīng)做到：

——對(duì)于濕式或預(yù)作用滅火系統(tǒng)，應(yīng)考慮噴水強(qiáng)度和使用面積。

——對(duì)于雨淋或水噴霧滅火器，應(yīng)考慮噴水強(qiáng)度及設(shè)備或房間的面積。

監(jiān)測(cè)裝置上游管道的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮上面確定的流量，并采用標(biāo)準(zhǔn)NFS 62-210（固定自動(dòng)噴水式滅火設(shè)施）的計(jì)算規(guī)范，如果噴灑區(qū)不是一個(gè)防火區(qū)，則其流量應(yīng)增加到相當(dāng)于2 個(gè)消火栓的流量。如果是噴霧系統(tǒng)，管道計(jì)算應(yīng)取噴淋區(qū)的全部流量。”

噴頭布置應(yīng)做到：

1）噴頭不得互相噴淋；

2）噴頭不得噴淋通風(fēng)防火閥和排煙閥；

3）障礙物（風(fēng)道、管道、照明……）不得妨礙霧化；

4）應(yīng)采取各種措施（設(shè)備接地、表盤(pán)及噴淋管等）確保噴淋后的清理工作。

在管道的布置上要注意：

①管道布置力求短直簡(jiǎn)單，即減小阻力，也降低管材消耗；

②在管道設(shè)計(jì)中，要盡可能的使用標(biāo)準(zhǔn)管道管件；

③兩管件盡量避免直接對(duì)焊（不利于焊縫檢查）或兩管件之間焊縫距離過(guò)短（會(huì)造成熱應(yīng)力疊加）；

④要考慮管道安裝空間、管線上閥門(mén)的位置及檢修、維護(hù)的可達(dá)性；

⑤要考慮管道承受的載荷及設(shè)置管道支撐（即管道支架的生根），也就是說(shuō)管道盡可能的沿混凝土墻附近布置或沿樓板布置，且盡量平行敷設(shè)。

2.1 總體布置

此區(qū)域消防系統(tǒng)是全新布置，基于以上幾點(diǎn)要求，同時(shí)考慮電纜托盤(pán)的位置以及土建的布局，所有管道的走向要按照其執(zhí)行的功能來(lái)定位，以達(dá)到最優(yōu)消防效果。

按照系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)，消防水由安全殼外側(cè)的主管線分流至燃料廠房?jī)?nèi)的消防管線，進(jìn)入人員疏散通道防火小區(qū)，故考慮把監(jiān)測(cè)管線布置于此；經(jīng)過(guò)防火墻進(jìn)入防火小區(qū)內(nèi)，沿著電纜托盤(pán)的方向進(jìn)行管道布置。由于電纜托盤(pán)要進(jìn)行防火封堵，同時(shí)有電纜的支架等布置，主管道不能插入兩排電纜托盤(pán)之間的位置進(jìn)行消防，最終采用主管道沿著墻壁周圍布置，離電纜托盤(pán)的位置相對(duì)比較近，安裝噴頭的小管從主管伸出進(jìn)入電纜托盤(pán)空隙處進(jìn)行噴淋。

此區(qū)域內(nèi)電纜托盤(pán)沿著連接區(qū)域靠墻成兩排布置，兩條消防管線與托盤(pán)有一定距離布置，噴頭從支管上安裝插入到電纜托盤(pán)空隙之間，一旦有著火跡象通過(guò)監(jiān)控設(shè)施可實(shí)現(xiàn)及時(shí)噴淋。按照噴頭布置原則，在布置時(shí)噴頭成排布置，彼此之間的距離不能太近，以免互相噴淋。嶺澳二期項(xiàng)目中此區(qū)域消防噴頭采用普通閉式水霧噴頭，向上噴淋的方式布置，以防止消防水堵塞噴頭，不能進(jìn)行噴淋。

2.2 監(jiān)控設(shè)施布置

消防水系統(tǒng)管道內(nèi)始終充滿壓力水，系統(tǒng)包括一個(gè)監(jiān)控裝置、管網(wǎng)及噴頭。根據(jù)RCC-I 97 版中的布置原則，燃料廠房電纜匯集區(qū)監(jiān)控設(shè)備布置在人員疏散通道防火小區(qū)，便于人員操作和檢查。

監(jiān)控裝置的布置，包括手動(dòng)隔離閥、水流指示器、定期試驗(yàn)裝置等。隔離閥在正常運(yùn)行情況下，是處于開(kāi)啟位置，一旦閉式噴頭開(kāi)啟，固定的滅火系統(tǒng)即投入運(yùn)行，當(dāng)水流量達(dá)到一定值時(shí)流量指示計(jì)即報(bào)警主控室，提示有火災(zāi)發(fā)生。當(dāng)火災(zāi)被撲滅后通過(guò)手動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)回路的隔離閥停止噴淋，待處理完火災(zāi)的遺留問(wèn)題后，開(kāi)啟隔離閥，恢復(fù)系統(tǒng)設(shè)置。同時(shí)設(shè)置減壓孔板主要是將由消防供水系統(tǒng)的壓力減至滅火系統(tǒng)所需要的壓力；同時(shí)針對(duì)電纜橋架設(shè)置的消防系統(tǒng)，為了保證操作人員的安全，要設(shè)置電纜絕緣法蘭。為了便于人員操作，檢測(cè)以及維修的方便，布置的時(shí)候閥門(mén)、儀表等設(shè)備不要高于地面2m 位置。

3 連接廠房輔助給水泵消防管道布置設(shè)計(jì)改進(jìn)

由于人員疏散通道設(shè)在在電氣廠房?jī)?nèi)，管道由分配水系統(tǒng)JPD 供水先進(jìn)入電氣廠房，在人員疏散通道防火小區(qū)內(nèi)布置監(jiān)控裝置，一邊進(jìn)入連接廠房氣動(dòng)泵房間；一邊進(jìn)入連接廠房電動(dòng)泵房間，為其提供消防預(yù)防?；馂?zāi)后的消防水排至核島污水系統(tǒng)。

在布置上由于電氣廠房?jī)?nèi)管道非常復(fù)雜，要綜合考慮所有管道的布置情況，避免碰撞或影響按照參考電站布置的管道及其支吊架的安裝。盡量在靠近混凝土墻的位置布置消防管道，在連接廠房?jī)?nèi)有高溫的輔助給水管道，消防管道不能影響其保溫層的鋪設(shè)，噴頭位置的布置也要遠(yuǎn)離高溫管道。

消防噴頭以及監(jiān)控設(shè)備等同燃料廠房電纜匯集區(qū)的布置方法，要便于人員操作和檢查，同時(shí)可以保證人員的安全。

4 結(jié)論

在核電站的改進(jìn)項(xiàng)設(shè)計(jì)中，防火分區(qū)是其非常重要的改進(jìn)項(xiàng)，燃料廠房電纜匯集區(qū)消防設(shè)計(jì)和連接廠房輔助給水泵消防設(shè)計(jì)是在以往電站后期運(yùn)行過(guò)程經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的，管道布置的難度比較大。

新的防火分區(qū)工作對(duì)整個(gè)工程設(shè)計(jì)的影響面較大，同時(shí)在國(guó)內(nèi)同類型核電站的設(shè)計(jì)管理中尚屬首次，具有一定的科研性質(zhì)和不成熟性，在后續(xù)過(guò)程中要繼續(xù)進(jìn)行檢驗(yàn)，為以后的設(shè)計(jì)提供更有利的改進(jìn)數(shù)據(jù)。

［1］RCC I 壓水堆核電站防火設(shè)計(jì)和建造規(guī)則[S].4 版.1997，10.

［2］HAD102/11.核電廠防火[S].

［3］HAF102.核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定[S].

［4］HAD103/10-2004.核電廠運(yùn)行防火安全[S].

［5］900MW 壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].原子能出版社.

［6］消防系統(tǒng)手冊(cè)[Z].2007，03.