核電廠 廠區(qū)綜合管線布置研究

文/劉海波

隨著我國核電站建設(shè)項目的不斷增加，核能發(fā)電的經(jīng)濟性也越來越受到關(guān)注。在保證安全的前提下，降低核電項目投資，提高核電站的經(jīng)濟性，增強核電站競爭力，是確保核電項目能夠生存并得以發(fā)展壯大的必由之路。目前核電廠廠區(qū)綜合管線基本上都采用綜合管廊布置方案，而綜合管廊存在投資高，管線施工安裝和檢修不便等問題。本文將結(jié)合某AP1000三代核電廠分別采用綜合管架和綜合管廊的方案進行研究，以此來降低核電廠廠區(qū)管線敷設(shè)費用，從而降低核電項目投資。

1. 前言

國家“十三五”電源發(fā)展的原則是大力發(fā)展新能源，安全穩(wěn)步發(fā)展核電，推進沿海核電建設(shè)；有序發(fā)展天然氣發(fā)電，大力推進分布式電站建設(shè)；嚴(yán)格發(fā)展煤電，加快煤電轉(zhuǎn)型升級?？傮w上國家大力發(fā)展新能源,鼓勵多元化能源利用，而核電是唯一能夠大規(guī)模生產(chǎn)化的清潔能源。

截至2017年底我國已投入商業(yè)運行的核電機組已達37臺，運行裝機容量為3581萬千瓦，約占全國電力裝機的2.02%。隨著我國核電站建設(shè)項目的不斷增加,在保證安全的前提下，降低核電項目投資，提高核電站競爭力勢在必行。

2. 綜合管廊在核電廠中的 應(yīng)用情況

2.1 綜合管廊概述

國內(nèi)核電廠均設(shè)置廠區(qū)綜合管廊，綜合管廊是廠區(qū)主要工藝管道和電纜的敷設(shè)通道，是連接核島、常規(guī)島及各輔助性設(shè)施的紐帶。綜合管廊內(nèi)主要布置的管線有廠用水管、消防水管、生活水管、壓縮空氣管、生產(chǎn)排水管及電纜等。一般管廊斷面較大，凈尺寸為4.0m×4.0m左右。

2.2 綜合管廊的特點

綜合管廊的優(yōu)點是：綜合管廊布置在地下，廠區(qū)整體景觀較好，節(jié)約用地，可以減少各種管線直埋的開挖工程量；缺點是：廠區(qū)地下綜合管廊斷面較大，而一般核電廠廠址區(qū)域地質(zhì)情況較好，地下一般為基巖且埋深較淺，綜合管廊施工時往往需要進行爆破，開挖難度及石方量較大，整體投資高，對設(shè)計和現(xiàn)場施工組織管理影響較大；廠區(qū)綜合管廊系統(tǒng)比較復(fù)雜，需設(shè)置通風(fēng)、消防、照明、監(jiān)控及逃生通道等系統(tǒng)；管廊內(nèi)管線施工安裝及檢修維護不便。

3. 綜合管架在我國火電廠的應(yīng)用情況

3.1 綜合管架概述

圖1 廠區(qū)綜合管架

廠區(qū)綜合管架技術(shù)發(fā)展成熟、應(yīng)用較廣，石化、冶金、化工、火電廠等行業(yè)一直采用綜合管架。廠區(qū)管架結(jié)構(gòu)一般為鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土等，跨越人行道時凈空一般為2.5m以上，跨越道路時凈空一般為5.0m，跨越鐵路時凈空一般為6.0m以上，綜合管架詳見圖1。

3.2 綜合管架的特點

綜合管架的布置特點是用地節(jié)省、施工安裝方便，檢修維護條件好；施工挖方工程量小，受地下水的影響較小，有利于文明施工和縮短工期；管線交叉容易解決，與廠區(qū)綜合管廊相比綜合管架不僅可以減少投資，也便于管線的后期檢修維護，同時可以減少綜合管廊的通風(fēng)、消防、照明、監(jiān)控及應(yīng)急逃生通道的系統(tǒng)設(shè)置。

3.3 《 核電廠總平面設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)綜合管架的說明

《核電廠總平面設(shè)計規(guī)范》GB/T 50294-2014 中的 7.1.3 的條文解釋為：由于綜合管架與綜合管廊相比具有負挖工作量小、施工工期短、施工方便、便于檢修、節(jié)約能耗、綜合造價低、對廠區(qū)其他設(shè)施的施工影響小、易于敷設(shè)易燃易爆介質(zhì)管線等優(yōu)點，因此除了具有核安全功能和工藝要求必需地下敷設(shè)的管線外，建議在以后的核電廠建設(shè)過程中，可以根據(jù)核電廠的廠址條件，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比較后，在BOP、常規(guī)島區(qū)試用綜合管架，逐步積累建設(shè)經(jīng)驗。根據(jù)該規(guī)范不難看出，國家目前也是在鼓勵核電廠試用綜合管架，并逐步積累建設(shè)經(jīng)驗。

4. 綜合管廊與綜合管架方案的技術(shù)經(jīng)濟比較

4.1 某核電廠采用綜合管廊的布置方案

綜合管廊主要布置的區(qū)域為：主廠房區(qū)域、循環(huán)水泵房及虹吸井區(qū)域，總長約2300m，布置詳見圖2。

圖2 廠區(qū)綜合管廊布置圖

圖3 廠區(qū)綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

圖4 廠區(qū)綜合管架布置圖

綜合管廊內(nèi)主要布置的管線為廠用水管、消防水管、生活水管、壓縮空氣、生產(chǎn)排水管及電纜等。一般管廊斷面尺寸（凈尺寸）為4.0m×4.0m左右。管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面詳見圖3。

4.2 某核電廠采用綜合管架的布置方案

4.2.1 廠區(qū)綜合管架規(guī)劃

綜合管架主要布置的區(qū)域與綜合管廊的布置區(qū)域大體一致，除循環(huán)水泵房區(qū)域和要害區(qū)不設(shè)綜合管架外，其他區(qū)域布置均同綜合管廊布置方案，綜合管架總長約為2150m，布置詳見圖4。

綜合管架方案考慮將原綜合管廊內(nèi)廠用水和消防水管直埋，電纜、壓縮空氣、除鹽水、廢水管等采用架空敷設(shè)，綜合管架寬度為3.5m，凈空為5m，管架標(biāo)準(zhǔn)斷面詳見圖5。

廠區(qū)跨越實物保護設(shè)施的管線，初步考慮采用直埋或者溝道敷設(shè)，不設(shè)管架，以免管架跨越實物保護設(shè)施，如壓縮空氣、除鹽水、廢水管采用直埋敷設(shè)，電纜采用溝道敷設(shè)。

4.2.2 綜合管架對核電廠安全運行和日常檢修的影響

廠區(qū)綜合管架一般凈空為5m，檢修通道附近的管架凈空將按運輸車輛需求局部抬高，滿足日常消防和檢修運輸車輛的通行要求，同時管架結(jié)構(gòu)在設(shè)計時考慮抗風(fēng)和抗震要求，確保在設(shè)計基準(zhǔn)內(nèi)管架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不影響核電廠消防安全和運行檢修。

圖5 廠區(qū)綜合管架標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

綜合管架與綜合管廊方案的技術(shù)經(jīng)濟比較情況表

4.3 兩方案的技術(shù)經(jīng)濟比較

從技術(shù)上看，綜合管架和綜合管廊方案均可行，兩方案的技術(shù)經(jīng)濟比較詳見上表。

通過上表比較可以看出，綜合管廊布置方案總投資為8510萬元，綜合管架布置方案總投資為3435萬元，采用綜合管架方案投資比采用綜合管廊方案投資低約5075萬，優(yōu)勢相對明顯。

5. 結(jié)論

綜上所述，綜合管廊和綜合管架兩個方案在技術(shù)上均安全可行，從投資上看，采用綜合管架方案比采用綜合管廊方案低約5075萬；從施工維護方面考慮，綜合管架方案施工安裝方便，檢修維護條件好，施工工期短，所以綜合管架方案優(yōu)勢比較明顯，建議在以后的核電廠中試用綜合管架，逐步積累建設(shè)經(jīng)驗，然后進行推廣。

但由于目前國內(nèi)還沒有采用綜合管架的核電廠，核電廠采用綜合管架還存在哪些問題，需要與核島院一起繼續(xù)開展深入地研究及調(diào)研工作，適當(dāng)時候還需組織核安全有關(guān)單位進行評審。