內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)核電廠自主化設(shè)計(jì)路線壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)方案研究于洪賓（深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東深圳518172）方案。采用對(duì)比分析的方法，研究自主化設(shè)計(jì)路線與壓水堆核電站對(duì)壓縮空氣的不同需求。結(jié)果表明，在自主化設(shè)計(jì)路線下，可考慮不設(shè)置應(yīng)急空壓機(jī)。

　　壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)（SAP）是核電廠必不可少的一個(gè)公用系統(tǒng)，提供全廠儀表用壓縮空氣（SAR）和公用壓縮空氣（SAT）。目前國(guó)內(nèi)的壓水堆核電站（CPR機(jī)組）均按照法國(guó)90OMWe壓水堆核電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造規(guī)則KRCC―P）的要求設(shè)置了輔助空壓機(jī)，滿足機(jī)組的可用性要求。在自主化設(shè)計(jì)路線下，隨著工藝系統(tǒng)的優(yōu)化，對(duì)壓縮空氣的需求也發(fā)生了很大的變化，有必要從各方面對(duì)壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和研究，尤其是應(yīng)急空壓機(jī)設(shè)置的必要性分析，以期達(dá)到合理配置壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的目的。

　　1CPR機(jī)組壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)介紹CPR機(jī)組廠區(qū)空壓機(jī)廠房的空氣壓縮機(jī)提供全廠所需要的壓縮空氣，另外對(duì)應(yīng)每臺(tái)核電機(jī)組應(yīng)急壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)中，設(shè)置2臺(tái)應(yīng)急空氣壓縮機(jī)組，為儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)提供后備氣源，壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)如所示。每臺(tái)應(yīng)急空壓機(jī)的供電由一路低壓電源提供，該電源由一個(gè)系列的柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。為了達(dá)到冷停堆所需要的系統(tǒng)自主化設(shè)計(jì)路線安全相關(guān)系統(tǒng)對(duì)儀表用壓縮空氣的用氣需求系統(tǒng)名稱正常運(yùn)行工況下對(duì)壓縮空氣的要求安全事故工況下對(duì)壓縮空氣的要求儀表用壓縮空氣失效對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響對(duì)應(yīng)急壓縮空氣的需求安統(tǒng)壓用組系用的機(jī)關(guān)表氣雙R相儀空需cp全對(duì)縮氣設(shè)備冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)保持常開，只要未觸發(fā)RRI波動(dòng)箱低低液位信號(hào)，均不需要執(zhí)行隔離動(dòng)作。

　　若發(fā)生失氣故障后，事故進(jìn)一步發(fā)展，需要該閥門執(zhí)行隔離動(dòng)作后，則需要壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)為閥門提供執(zhí)行一次關(guān)閉操作所需的用氣，通過設(shè)置就地壓空儲(chǔ)罐可滿足操作要求。執(zhí)行完隔離操作后，RRI系統(tǒng)的核輔助廠房用戶DER等被隔離，喪失冷卻，暖通系統(tǒng)通過DEL執(zhí)行廠房散熱和保溫功能。此后若根據(jù)事故處理，需要重新開啟對(duì)核輔助廠房用戶重新建立冷卻，可通過現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)開啟，不再需要壓縮空氣系統(tǒng)支持。

　　若發(fā)生壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)不可用導(dǎo)致的失氣事故，閥門維持原位即可，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行無影響。

　　對(duì)應(yīng)急壓空無需求。

　　CPR機(jī)組，此閥門采用電動(dòng)閥門。

　　水量制統(tǒng)給流控系在正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)閥需保持開啟，此時(shí)需要壓縮空氣持續(xù)供應(yīng)。

　　安全事故工況下，不需要ARE系統(tǒng)運(yùn)行，閥門可保持關(guān)閉。安全功能由ASG系統(tǒng)保證，啟動(dòng)ASG系統(tǒng)不需要壓縮空氣供氣。

　　在壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)失效的情況下，需向ARE系統(tǒng)提供應(yīng)急壓縮空氣，否則有可能導(dǎo)致停堆。

　　對(duì)應(yīng)急壓空無需求，應(yīng)急壓空作為備用氣源，提高機(jī)組可用率。

　　同自主化設(shè)計(jì)路線。

　　表1工藝系統(tǒng)對(duì)儀表用壓縮空氣的需求分析廠輔助工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。

　　總體文件對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)的可用性要求總體文件名稱CPR機(jī)組自主化設(shè)計(jì)路線單故障準(zhǔn)則的應(yīng)用不適用。

　　可用性。

　　儀表用壓縮空氣的分配系統(tǒng)對(duì)核電機(jī)組的運(yùn)行是必不可少的。因此，每合核電機(jī)組中的壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)出了裝有1合主壓縮機(jī)外，還裝有2合獨(dú)立的輔助壓縮機(jī)，它們由柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急供電（每個(gè)系列1合）。此外，對(duì)安全重要的驅(qū)動(dòng)裝置所需的壓縮空氣由其專用的備用儲(chǔ)氣罐來不適用保證。

　　核電廠可用率指標(biāo)頂層分解結(jié)果對(duì)于壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)分配的不可用小時(shí)數(shù)為0.00h.注：①本表列出了對(duì)現(xiàn)有電廠不可用率不適用有重要影響的系統(tǒng)清單；②若系統(tǒng)引起的不可用時(shí)間小于等于表中分配值，可用率可以滿足八CPR1000+核電廠強(qiáng)迫不可用的持續(xù)時(shí)間<5天/年的目標(biāo)值；③頂層分解結(jié)果對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)指導(dǎo)性的分配指標(biāo)，并不是*終設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　不適用壓縮空氣生產(chǎn)及分配系統(tǒng)屬于影響核電廠可用率的關(guān)鍵系統(tǒng)。

　　表2壓縮空氣系統(tǒng)的可用性分析由于篇幅限制，此處僅對(duì)自主化設(shè)計(jì)路線有儀表用壓縮空氣需求的安全相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行分析（見表1），主要包括4個(gè)方面：①正常運(yùn)行工況下工藝系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣的要求；②安全事故工況下工藝系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣的要求；③儀表用壓縮空氣失效對(duì)工藝系統(tǒng)運(yùn)行的影響；④工藝系統(tǒng)對(duì)應(yīng)急壓縮空氣的需求。

　　從表1的分析可得：①CPR機(jī)組設(shè)置應(yīng)急壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的目的是為了提高機(jī)組整體可用率，安全相關(guān)功能是通過儲(chǔ)氣罐來實(shí)現(xiàn)的；②自主化設(shè)計(jì)路線對(duì)應(yīng)急壓縮空氣系統(tǒng)沒有功能要求，僅八RE系統(tǒng)為了提高機(jī)組整體可用率，要求提供備用氣源。

　　不同設(shè)計(jì)路線對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)可用性總體要求的對(duì)比分析由于篇幅限制，僅以*具代表性的總體文件為基礎(chǔ)，對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)的可用性進(jìn)行對(duì)比分析（見表從表2的分析可得：①RCC―P明確要求設(shè)置獨(dú)立的輔助空壓機(jī)，滿足機(jī)組可用性要求；對(duì)安全重要的驅(qū)動(dòng)裝置所需的壓縮空氣由其專用的備用儲(chǔ)氣罐來保證；②自主化設(shè)計(jì)路線的總體文件明確說明壓縮空氣生產(chǎn)及分配系統(tǒng)屬于影響核電廠可用率的關(guān)鍵系統(tǒng)；但是，對(duì)于壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)分配的不可用小時(shí)數(shù)為000h，僅是一個(gè)指導(dǎo)性的分配指標(biāo)，并不是*終設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　綜合上述兩方面分析可得，在自主化設(shè)計(jì)路線下，工藝系統(tǒng)對(duì)應(yīng)急壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)無功能需求，在滿足機(jī)組運(yùn)行工況的情況下盡可能提高機(jī)組的整體可用性。

　　3自主化設(shè)計(jì)路線空壓機(jī)廠房整體可靠性分析以2臺(tái)核電機(jī)組共用空壓機(jī)廠房為例進(jìn)行分析：①3臺(tái)空壓機(jī)在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，有1臺(tái)空壓機(jī)處于備用狀態(tài)；②空壓機(jī)冷卻水系統(tǒng)共有2路冷卻水源（常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)、飲用水系統(tǒng)）互相備用；③空壓機(jī)組接2列廠用電源，任意一列廠用電源檢修時(shí)，可通過另列廠用電源供電，保證空壓機(jī)組的正常運(yùn)行；④如控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，空壓機(jī)之間的聯(lián)動(dòng)狀態(tài)失效。事故信號(hào)會(huì)傳到DCS，操作人員會(huì)即時(shí)啟動(dòng)空壓機(jī)就地控制系統(tǒng)，保證安全相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)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(zāi)害導(dǎo)致的空壓機(jī)組失效的情況下，空壓機(jī)廠房的供氣可靠性是相對(duì)穩(wěn)定的?？諌簷C(jī)廠房?jī)?nèi)壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)考慮了冗余設(shè)計(jì)，無需額外設(shè)置應(yīng)急空壓機(jī)來提高壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)的可用性。

　　結(jié)論在滿足工藝系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣功能需求的情況下，自主化設(shè)計(jì)路線壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)可不設(shè)置應(yīng)急空壓機(jī)。為核電廠自主化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。降低單臺(tái)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷165kW，節(jié)約核島廠房占地面積約160hm2，節(jié)約工程造價(jià)約2000萬。

　　陳志奇，等。法國(guó)900MWe壓水堆核電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造規(guī)則（RCC―P）。北京：國(guó)家核安全局，1991：81.蘇林森，等。900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備（下冊(cè)）。北京：原子能出版社，2007：王建生，等。核電廠可用率模型與指標(biāo)分解報(bào)告