海陽AP1000核電廠主廠房供暖和制冷介紹

張輝仁

（山東核電有限公司,山東 煙臺 265116）

1 前言

海陽核電廠位于山東省煙臺市海陽市，為首批國家第三代核電技術(shù)的自主化依托項目，采用AP1000核電技術(shù)路線。廠房內(nèi)良好的采暖空調(diào)通風是保證廠房內(nèi)有適宜的溫度，人員工作舒適和設(shè)備安全運行的必要條件。AP1000核電廠廠房的供暖和制冷主要是采用通風系統(tǒng)空氣處理機組內(nèi)加熱盤管和冷卻盤管加熱或冷卻送往廠房內(nèi)的送風，使廠房有適宜的溫度。加熱盤管的熱水由熱水加熱系統(tǒng)（VYS）提供，冷卻盤管的冷凍水由中央冷凍水系統(tǒng)（VWS）提供。

2 廠房供暖

廠房內(nèi)供暖主要方式為熱水流過空氣處理機組的加熱盤管，把通過空氣處理機組送往廠房各區(qū)域的風加熱，熱風把熱量從VYS系統(tǒng)帶到廠房內(nèi)各個房間。

2.1 VYS系統(tǒng)描述

熱水加熱系統(tǒng)（VYS）主要設(shè)備位于汽輪機廠房內(nèi)，包括兩臺單級雙吸臥式離心泵，兩臺管殼式熱交換器，一個膨脹水箱和1個化學加藥箱。來自輔助蒸汽系統(tǒng)的蒸汽進入熱交換器殼側(cè)，將熱交換器管側(cè)的循環(huán)水加熱，熱水循環(huán)泵把熱水輸送到各個用戶。汽輪機正常運行時，供給VYS熱交換器的輔助蒸汽來自主蒸汽抽汽，熱交換器殼側(cè)的凝結(jié)水排到凝汽器，當汽輪機停運時，供給VYS熱交換器的蒸汽來自輔助電鍋爐，熱交換器殼側(cè)的凝結(jié)水排放到汽輪機廠房排污箱。正常運行時VYS系統(tǒng)的一臺熱水循環(huán)泵和一臺熱交換器運行，且每臺熱交換器只能與對應(yīng)的熱水循環(huán)泵同時運行。

2.2 供暖溫度控制

AP1000電廠對廠房供暖溫度的控制主要通過兩種調(diào)節(jié)方式來實現(xiàn)，一種是控制加熱盤管內(nèi)部的熱水流量，另一種是控制加熱盤管表面的風量。

控制加熱盤管熱水流量的方法主要應(yīng)用于核島非放射性通風系統(tǒng)（VBS）的空氣處理機組，在VBS系統(tǒng)的每個空氣處理機組加熱盤管的出口處安裝一個電動調(diào)節(jié)閥，根據(jù)VBS用戶房間溫度控制電動閥的開度，調(diào)節(jié)通過加熱盤管的熱水流量。

控制吹過加熱盤管表面的風量是由安裝在空氣處理機組內(nèi)的整體旁通加熱盤管實現(xiàn)的。氣動調(diào)節(jié)風閥根據(jù)房間溫度調(diào)節(jié)分配通過加熱盤管的氣流和被旁通的氣流。采用整體旁通加熱盤管，調(diào)節(jié)溫度時熱水的流量保持不變，使VYS系統(tǒng)在任何時候都能滿足熱水循環(huán)泵的最小設(shè)計流量，省去了泵的小流量循環(huán)管線。放射性控制區(qū)域通風系統(tǒng)（VAS），安全殼空氣過濾系統(tǒng)（VFS），核島保健物理區(qū)域和熱機修車間通風系統(tǒng)（VHS），放射性廢物廠房通風系統(tǒng)（VRS）和輔助/附屬廠房非放射性通風系統(tǒng)（VXS）的溫度調(diào)節(jié)主要是利用整體旁通加熱盤管。

另外，部分VXS系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)域?qū)囟鹊囊蟛桓?，允許的溫度范圍較大，采用在加熱盤管出口安裝電磁閥，當房間溫度低于設(shè)定值時閥門打開，房間溫度高于設(shè)定值時閥門關(guān)閉，不對房間溫度精確調(diào)節(jié)。由于熱量需求不多，加熱盤管的供水管道很細，加熱盤管出口的閥打開或關(guān)閉對熱水循環(huán)泵的流量影響很小。

2.3 風管加熱器和單元加熱器

廠房供暖以空氣處理機組內(nèi)的加熱盤管加熱供往房間的送風為主。部分區(qū)域有時會與室外連通，溫度較低，在這些區(qū)域安裝單元加熱器或給這些區(qū)域的送風支管上安裝風管加熱器。

遠離VYS供水母管的區(qū)域風管加熱器和單元加熱器使用電加熱器，溫度低于設(shè)定值時工作，高于設(shè)定值時停止工作。柴油發(fā)電機廠房的供暖都采用單元電加熱器。

距離VYS供水母管較近的風管加熱器和單元加熱器使用VYS系統(tǒng)加熱。對于風管加熱器，溫度高于設(shè)定值時關(guān)閉盤管出口的電磁閥，溫度低于設(shè)定值時打開電磁閥。對于單元加熱器，加熱盤管內(nèi)熱水流量保持不變，溫度低于設(shè)定值時單元加熱器的風機啟動，加速盤管表面空氣流動，加快散熱，溫度高于設(shè)定值時，單元加熱器的風機停運。

2.4 反應(yīng)堆廠房供暖

只有換料大修在冬季進行時，反應(yīng)堆廠房才需要供暖。VYS和VWS共用反應(yīng)堆廠房內(nèi)的供回水管線和換熱盤管，以減少安全殼貫穿件的數(shù)量和安全殼內(nèi)管道的數(shù)量。反應(yīng)堆正常運行期間VWS通過安全殼再循環(huán)冷卻系統(tǒng)對反應(yīng)堆廠房內(nèi)進行冷卻，當安全殼廠房需要供暖時，手動隔離VWS的供回水，切換為VYS為安全殼再循環(huán)系統(tǒng)供應(yīng)熱水。安裝在VYS供水管線上的氣動調(diào)節(jié)閥根據(jù)安全殼內(nèi)的溫度自動控制閥門開度，調(diào)節(jié)熱水的流量。

3 廠房制冷

除柴油發(fā)電機廠房外，其他廠房的制冷都是由中央冷凍水系統(tǒng)（VWS）提供，方式同廠房供暖相同，冷凍水流過空氣處理機組的冷卻盤管，冷卻通過空氣處理機組供往各個房間的送風。VWS系統(tǒng)包含兩個獨立的子系統(tǒng)：高容量子系統(tǒng)和低容量子系統(tǒng)。

3.1 高容量子系統(tǒng)（HC VWS）

3.1.1 系統(tǒng)描述

中央冷凍水高容量子系統(tǒng)（HC VWS）主要設(shè)備包括兩臺大容量冷凍水循環(huán)泵，兩臺大容量水冷冷凍機，兩臺小容量冷凍水循環(huán)泵，兩臺小容量空冷冷凍機，一個膨脹水箱和1個化學加藥箱。水冷凍機將HC VWS循環(huán)水的熱量傳遞給設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（CCS），再通過CCS的熱交換器將熱量傳遞給服務(wù)水系統(tǒng)（SWS），由SWS將熱量帶到大海；空冷冷凍機直接將熱量從VWS傳遞到大氣。冷凍水流過通風系統(tǒng)空氣處理機組的冷卻盤管，冷卻供往廠房的送風。

正常運行時一臺大容量冷凍水循環(huán)泵和一臺水冷冷凍機運行，冷凍機隨同列冷凍水循環(huán)泵的啟動或停運自動啟停，一臺冷凍水循環(huán)泵停用，備用的循環(huán)泵會自動啟動。當VWS的負荷達到最大，一列大容量泵和水冷冷凍機不能滿足需求時，一列小容量泵和空冷冷凍機投運，一大一小兩列并列運行。當VWS的負荷很小時，停運水冷冷凍機，只運行一列小容量泵和空冷冷凍機。

兩臺泵出口有帶手動閥的聯(lián)通管線，可以手動控制使不在同一列的泵與冷凍機同時工作，以便允許不在同一列的泵與冷凍機同時檢修。

3.1.2 廠房溫度控制

HC VWS為非縱深防御相關(guān)通風系統(tǒng)的空氣處理機組提供冷凍水，廠房溫度的控制通過控制流過冷卻盤管內(nèi)冷凍水的流量來實現(xiàn)，根據(jù)廠房溫度調(diào)節(jié)安裝在冷卻盤管出口的調(diào)節(jié)閥開度，控制供往房間的送風溫度。HC VWS設(shè)計有連通供回水母管的小流量循環(huán)管線，小流量循環(huán)管線上的調(diào)節(jié)閥根據(jù)供水母管壓力自動調(diào)節(jié)開度，保證通風系統(tǒng)需要的冷凍水較少時泵的流量滿足最小設(shè)計流量。

3.2 低容量子系統(tǒng)（LC VWS）

3.2.1 系統(tǒng)描述

中央冷凍水低冷卻容量子系統(tǒng)（LC VWS）由相互獨立的兩列組成，每列由一臺冷凍水循環(huán)泵，一臺空冷冷凍機，一個膨脹水箱和一個化學加藥箱以及相應(yīng)的管道、儀表和閥門組成，在各種運行模式下每列都具有獨立性和冗余性。

LC VWS用于給下列縱深防御相關(guān)通風系統(tǒng)的冷卻盤管提供冷凍水：

·為主控室、技術(shù)支持中心和1E級電氣設(shè)備間通風的核島非放射性通風系統(tǒng)VBS。

·放射性控制區(qū)通風系統(tǒng)VAS的位于化學和容積控制系統(tǒng)CVS泵房單元冷卻器和正常余熱排出系統(tǒng)RNS泵房單元冷卻器。

3.2.2 廠房溫度控制

LC VWS系統(tǒng)的冷凍水循環(huán)泵無小流量循環(huán)管線，核島非放射性通風系統(tǒng)的每個空氣處理機組冷卻盤管入口有一個三通調(diào)節(jié)閥，根據(jù)房間溫度自動調(diào)節(jié)流過冷卻盤管和通過旁通管線直接到冷卻盤管出口的冷凍水的比例；化學和容積控制系統(tǒng)和正常余熱排出系統(tǒng)泵房的單元冷卻器冷卻盤管內(nèi)的冷凍水流量保持不變，根據(jù)房間溫度控制單元冷卻器風機啟停，維持房間溫度在要求的范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語

海陽AP1000核電機組采用了非能動安全系統(tǒng)，模塊化安裝等許多先進的設(shè)計理念。LC VWS采用空冷冷凍機，冷凍機安裝在室外的廠房屋頂上，用大氣作冷源，排除了因失去冷卻水系統(tǒng)造成冷凍機不可用的風險，提高了系統(tǒng)的可靠性。VYS和VWS的主要設(shè)備安裝在模塊內(nèi)，設(shè)計緊湊。VYS系統(tǒng)和VWS系統(tǒng)配合各通風系統(tǒng)，能夠很好的為主廠房各區(qū)域提供供暖和制冷，但作為全世界首批第二臺AP1000核電機組，在設(shè)計安裝上還存在一些問題，如VYS系統(tǒng)的模塊KT48內(nèi)空間狹小，部分閥門不方便操作；VYS和VWS管網(wǎng)的部分排氣閥和排水閥安裝在高空中操作不便，且閥門下游沒有安裝管線將排水引至地面。AP1000技術(shù)還處在不斷改進的階段，需要三門和海陽一期工程建設(shè)、安裝、調(diào)試和運行的經(jīng)驗來完善。

[1]林誠格，郁祖盛，歐陽予.非能動安全先進核電廠 AP1000[M].北京:原子能出版社,2008.