机械通风冷却塔在内陆核电厂中的应用

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
RCC-P 中规定,重要厂用水系统的电气设备 分级为 1E 级,包括该系统内所有型式的电气设 备:电源、电动机、阀门的电动驱动装置、电磁 阀、配电装置、仪表、控制继电设备等。因此, 机械通风冷却塔的电气设备也应为 1E 级,且为抗 震 I 类。
冷却塔的 1E 级电气设备应当遵循以下要求: ①冗余:各路电源相互独立,冷却塔每个系列风 机的电机应由不同的电源供电,而且各系列电源 之间相互隔离,不至于同时失效;②应急电源支 持:在冷却塔的正常电源发生故障时,由应急柴 油发电机组供电;③严格的质量保证要求;④定 期进行冷却塔电气设备的运行试验;⑤依据《法 国 900 MWe 压水堆核电站电气设备设计和制造
为了抵御外部水淹的影响,冷wenku.baidu.com塔的底面标 高应超过核电厂厂址处的设计基准洪水水位,并 留有适当的裕量。冷却塔应考虑集水池发生泄漏 或溢出时对核电厂厂区内其他设备、构筑物等的 影响,在设计过程中应注意冷却塔集水池中的水 位变化,设置足够的水位监测仪器,使冷却塔集 水池中水位的信息能够及时反馈回核电厂主控制 室,并能够由主控制室或现场人员对集水池水位 及冷却塔运行状态进行控制调节。 4.4 抵御飓风、冰雹等极端气象
通过试验法或分析法对核级风机进行质量和抗震 鉴定[3]。
核电厂中各个设备所运行的正常环境条件和 事故及事故后环境条件都对该设备的设计提出了 最低要求,设备在以上 2 种环境条件下的压力、 温度、湿度、化学腐蚀以及辐照剂量都不相同。 因此,应根据设备的不同而选择不同的老化试验 方法,老化试验需在各种不同的环境条件下进行 (尽可能模拟或接近实际运行环境)。例如对于核 级风机,首先根据其运行的环境条件及工况列出 该设备的载荷要素,如压力、温度、外部载荷、 辐照剂量等,然后制造样机并在不同运行环境条 件下进行疲劳试验、老化试验等鉴定程序。
根据 RCC-P 中对重要厂用水系统部件分级 的要求,机械通风冷却塔中的阀门、管道、喷头 以及风机等机械部件也应为安全 3 级、抗震 I 类 (能够承受安全停堆地震引起的载荷)。机械通风 冷却塔的核安全 3 级机械设备至少应当遵循以下 4 个要求:① 进行事故环境条件下的设备鉴定, 对核电厂能动机械设备和核电厂动力驱动阀门组 件进行设备鉴定时需遵循 ASME QME-1 和 ANSI B16.41 等规范和标准;②遵循质量保证方面的要 求,建立严格的质量保证体系及质量控制过程记 录;③对能动设备(如阀门、风机等)定期进行 试验;④按照《法国 900 MWe 压水堆核电站核岛 机械设备设计和建造规则》(RCC-M)中相应等 级的要求进行设计和制造。 3.2 电气设备
第 31 卷 第 3 期 2010 年6月
文章编号:0258-0926(2010)03-0092-05
核动力工程
Nuclear Power Engineering
Vol. 31. No.3 Jun. 2 0 1 0
机械通风冷却塔在内陆核电厂中的应用
潘文高,李朝明,胡 彬,李小燕
(中广核工程设计有限公司上海分公司,上海,200030)
在设计中冷却塔的各个组件应尽量使用不燃 或阻燃材料,最大限度地减少可燃、易燃材料的 使用数量,还应为冷却塔中的电缆等设置可靠的 灭火系统。禁止使用塑料填料作为冷却塔的填料; 因为其极易着火燃烧,而且在冷却塔内高温高湿
潘文高等:机械通风冷却塔在内陆核电厂中的应用
95
的环境下,塑料填料工作约 3 a 后就会发生老化 变形,影响冷却效率[1]。建议采用不锈钢填料或 者陶瓷填料,既可以达到很好的防火灾效果,而 且不易老化和变形,填料的使用寿命比较长。性 能良好的陶瓷填料的使用寿命可达到 30 a。确定 填料的材料类型后,需要对填料片型、间距及散 热性能进行模型试验,以确定冷却塔填料的合理 片型及组合。
收稿日期:2009-03-01;修回日期:2010-01-07
潘文高等:机械通风冷却塔在内陆核电厂中的应用
图 1 重要厂用水系统流程图 Fig. 1 Flow Diagram of Essential Service Water System
93
94
核动力工程
Vol. 31. No.3. 2010
统划分为安全 3 级系统,系统中的机械设备、电 气设备等均有相应的安全等级要求。 3.1 机械设备
根据安全重要程度将执行安全功能的机械设 备和部件划分为 3 个等级:核安全 1、2、3 级。 核安全 1 级机械设备主要包括反应堆冷却剂系统 的部分管线和设备、稳压器泄压管道和设备;安 全 2 级机械设备主要包括余热排出系统、化学和 容积控制系统、安全注入系统等的设备和部件; 安全 3 级机械设备则适用于对安全有重要作用但 其故障不会直接引起放射性后果的设备和部件, 主要包括设备冷却水系统和重要厂用水系统的设 备和部件、化学和容积控制系统的部分设备和部 件等。
外部飞射物的撞击会对冷却塔的安全运行造 成严重危害,影响冷却塔甚至核电厂的安全运行, 因此在设计冷却塔时要对冷却塔的结构强度进行 校核,在不减弱冷却塔的冷却能力的同时强化塔 体结构。另外,在核电厂进行总平面布置时应尽 量使冷却塔规避飞射物的轨迹。在核电厂的核级 冷却塔中,所考虑的主要外部飞射物为汽轮机低 压缸的转动叶片。 4.3 防火灾、防老化、防水淹
在进行抗震试验鉴定时需注意:①鉴定试验 一般采用 1∶1 模型进行试验。如果受试验条件限 制,可采用缩小模型进行试验,但必须满足相似 准则;②抗震试验应正确反映出设备的边界及接 口条件,设备的安装方式、所受外界载荷等应与 实际情况相同或通过其他等效的方式替代。
6 结束语
核级机械通风冷却塔的设计和建造除了需要 遵循本文总结的一系列标准和要求外,还需进行 严格的产品鉴定并接受核安全监督。对于设计和 生产核级产品的单位,必须取得国家核安全局颁 发的资格许可证,并且严格遵守资格许可证规定 的活动范围和条件[5]。
我国内陆核电建设的快速发展,机械通风冷却塔 在内陆核电厂中的应用将会越来越普遍,开发和 设计国产核级机械通风冷却塔具有广泛的应用前 景。本文介绍了机械通风冷却塔在核电厂中的应 用,以及核级机械通风冷却塔的分级及其特殊设 计要求。
2 核电厂重要厂用水系统的冷却流程
机械通风冷却塔作为核电厂重要厂用水系统 2 次循环冷却回路的一部分,负责将重要厂用水 系统的热水进行冷却并收集在冷却塔下的集水池 中;经过冷却后的冷水进入重要厂用水泵房,由 水泵输送进入板式交换器冷却设备冷却水系统的 热水,从而带走该系统核岛内的热负荷,保证核 电厂的安全运行。设备冷却水系统的核岛用户包 括:安全壳喷淋系统、上充泵房应急通风系统、 余热导出系统、反应堆堆腔和乏燃料水池冷却系 统等。重要厂用水系统流程见图 1。
5 核级设备的鉴定过程
核级设备的鉴定是指为了确保核电站在正常 运行工况、设计地震工况以及假想事故工况下都 能安全运行而对核安全系统和设备能否执行其预 期功能进行验证的活动。产品只有经过鉴定合格, 并取得国家核安全局颁发的资格许可证后才可用 于核电厂中。核级机械通风冷却塔中的风机属于 核 3 级设备,根据核级设备的质量鉴定要求,需
1引言
随着我国能源结构的调整以及人们对核电新 能源的日益重视,积极推进核电建设成为我国能 源建设的重要政策。目前我国已经开工建设的核 电厂均位于滨海地区,如大亚湾核电站、秦山核 电厂、田湾核电厂、红沿河核电厂、阳江核电厂 等。然而,由于沿海地区厂址资源有限,同时滨 海地区属于我国经济比较发达的地区,人口稠密, 不适宜大范围建造核电厂。目前,国内已开展了 内陆核电厂厂址的前期设计研究工作,有些已经 进入到可行性研究或初步设计阶段。建设内陆核 电厂已经成为我国核电建设发展的必然趋势。
摘要:介绍了如何将核电厂相关设计规范应用于内陆核电厂最终热阱输热系统的机械通风冷却塔的等级 划分,分析和总结了核级机械通风冷却塔的特殊设计和建造要求,并提出了核级机械通风冷却塔的设备鉴定 过程,为我国自行设计和开发核级机械通风冷却塔提供借鉴和指导作用。
关键词:内陆核电厂;机械通风冷却塔;设计;建造 中图分类号:TL38+. 4 文献标识码:A
核级设备进行抗震鉴定的方法包括分析法、 试验法、分析和试验相结合、经验反馈法 4 种[4]。 在核电厂的能动机械设备和 1E 级电气设备的第 1 次抗震鉴定时一般采用试验法。因此,建议采用 试验法对核级风机进行抗震鉴定。进行抗震试验 前首先需确认该设备已经完成老化试验,然后才 能在抗震台上根据技术规格书中规定的反应谱模 拟地震动力进行试验,以验证其在核电厂安全停 堆地震和运行基准地震下能否执行技术规格书中 要求的安全功能并保持结构完整性。进行抗震试 验鉴定需遵循《核电厂的抗震分析和试验》 (HAF0102)等标准。
4 机械通风冷却塔的设计及建造要求
4.1 抗 震 核级机械通风冷却塔必须是抗震 I 类构筑物,
因此冷却塔必须能够抵御电厂厂址处的安全停堆 地震。为此,应对冷却塔的塔形、结构型式、填 料安装方式等进行优化设计,然后进行动静应力 以及振动模态分析,制作冷却塔的模型或者样机, 对冷却塔的配水管路、收水器、填料、风机以及 塔体等进行抗震试验和鉴定,要求风机等在安全 停堆地震载荷条件下不能引起误动作,在安全停 堆地震以后仍能运转。国外的核级冷却塔普遍采 用钢筋混凝土结构的塔体,当风机安装在冷却塔 下部时,其抵御地震危害的能力更强,设备维修、 保养等更简单。 4.2 防止外部飞射物
规则》(RCC-E)中相应等级的要求进行设备的设 计和制造。 3.3 冷却塔构筑物
根据 RCC-P 的规定,集水池、塔体、风筒等 重要厂用水系统机械通风冷却塔构筑物为安全 LS 级、抗震 I 类、质保 Q1 级,需要按照《法国 900 MWe 压水堆核电站土建工程设计和建造规 则》(RCC-G)中的相关要求对这些构筑物进行设 计和建造,并且应充分进行保护和隔离,使其不 受非抗震类厂房和构筑物的影响,在任何时候都 能确保冷却塔的完整性。冷却塔的设计和建造应 执行符合《核电厂和其他核设施安全的质量保证》 (IAEA-50-C-QA)要求的质量保证大纲。
用于核电厂最终热阱的机械通风冷却塔与重 要厂用水系统的其他设备均被分为 2 个系列,每 个系列由不同的电源供电,都具有核电厂正常运 行时 100%的冷却能力,系列之间互为备用并相互 隔离。根据具体厂址条件确定每个系列所需的机 械通风冷却塔数量。
3 机械通风冷却塔各部件的等级划分
根据《法国 900 MWe 压水堆核电站系统设计 和建造规则》(RCC-P),将核电厂重要厂用水系
在设计冷却塔型式以及塔体结构时,应根据 厂区的地理位置、开敞程度等考虑在正常载荷和 最大气象载荷下冷却塔的承受能力,并对冷却塔 的重要部件加以防护,以抵御冰雹、雪灾等对冷 却塔风机的破坏,保障冷却塔在极端气候条件下 正常运行。 4.5 塔体结构的防腐蚀
核级冷却塔的塔体一般使用钢筋混凝土建 造,在长期使用过程中,需要考虑系统循环水对 混凝土组分的溶蚀、冬季混凝土的冻融以及钢筋 的腐蚀膨胀对塔体结构造成的破坏。为了尽可能 延长冷却塔的使用寿命,需要对重要厂用水系统 中的循环水进行合理的水质处理,并且在建造冷 却塔时选用耐腐蚀的水泥和骨料[2]。根据普通工 业领域中的经验,可以在塔体表面涂刷防渗透涂 料或者衬玻璃钢。
内陆核电厂的建设会受到水体条件的限制。 在核电厂冷停堆 4~20 h 期间,核电厂最终热阱 输热系统的重要厂用水系统中的每个机组所需要 的冷却水量达到最大值,约为 8000 m3/h。如果在 内陆厂址采用直流冷却方案,重要厂用水系统的 冷却水经过板式热交换器前后的温升约为 10℃, 最高达到 15℃,如此大量的温排水会对厂址处水 源(湖泊、江河、水库等)的生态环境造成重大 影响,因此在内陆地区建设核电厂有必要优先考 虑采用机械通风冷却塔对重要厂用水系统进行 2 次循环冷却。目前,国外内陆核电厂的重要厂用 水系统基本都采用冷却塔 2 次循环冷却方式,如 美国大多数内陆核电厂采用每台机组配 2 台机械 通风冷却塔的标准设计。在我国,机械通风冷却 塔目前还没有被应用于核电厂的先例,但是随着
相关文档
最新文档