M310核电厂核级空气处理机组性能优化简述

关键词：核电

1 概述

核能是一种安全、清洁、可靠的能源。在改善我国的能源供应结构、保证国家能源安全和经济安全方面, 加快发展核电成为最佳选择。目前我国已投产核电装机容量约3000万千瓦, 仅占电力总装机量的3%左右, 国家核电中长期的规划目标是到2020年, 核电运行装机容量达到4000万千瓦, 并有1800万千瓦在建项目, 占全国电力总装机容量的4%左右。核电发展的同时也是振兴装备制造业、推动装备制造国产化、打破国外某些关键设备的技术垄断的机遇。目前, 经过国内相关设计院和供货商的共同努力, 核岛通风空调系统 (HVAC) 相关设备已基本实现了国产化。

核岛HVAC系统对于核电站正常运行和环境保护起着重要的作用, 是反应堆重要的辅助屏障系统, 也是核电站的纵深防御措施之一。核岛HVAC系统有两个主要功能:第一, 保证厂房内的环境条件, 以允许人员进入并能使设备正常运行。第二, 在正常运行和事故运行的情况下, 控制与限制污染空气的释放。

DVC核级空气处理机组属于核岛电气厂房通风空调系统, 机组的主要功能是实现对空气进行过滤、冷却、加热、加湿, 为所属服务区域的主控室、设备和人员提供适宜、满意的空气环境。DVC核级空气处理机组为核岛HVAC系统的核心设备, 由此对空调机组的长久正常、可靠运行、事故工况下运行的安全功能等提出了更高的要求。同时, 由于DVC核级空气处理机组送风区域为主控室, 对其噪声和振动要求也更加严格。

2 设备总体设计要求和主要技术参数

2.1 总体设计要求

核安全级别:LS;

抗震类别:1A (指能动设备) ;

质保等级:QA2;

使用寿命:40年。

2.2 主要技术参数

风机送风量:60250m3/h, 机外静压:1400Pa;

机组噪声:≤75d B (A) ;

机组漏风率:≤2% (在1000Pa压力下整体机组漏风量≤2%) ;

机组振动值:≤4mm/s。

3 总体设计优化

为实现DVC核级空气处理机组长久、可靠运行, 同时降噪及性能优化, 主要有以下几点优化设计:

1) DVC核级空气处理机组设计为由预过滤器、冷却器、电加热器、电热加湿器、送风机以及止回阀安装于一体的组合式空气处理机。

2) 为保证DVC机组的运输和顺利进入机房安装, 机组分三个单元段设计, 分别是风机送风单元段;冷却、加热、加湿单元段;进风过滤单元段。

3) 考虑机组的噪声要求比常规机组噪声低10d B (A) , 且送风机上下游又没有位置加装消声器, 对机组进行了一系列的优化设计:如机组出风口的大小控制≤10m/s流速, 进风口的大小控制≤8m/s流速;流经过滤器通风截面尺寸≤3m/s流速;流经冷却器迎风面尺寸≤2.5m/s流速;流经加热器迎风面尺寸≤4m/s流速。风机段的顶部、端面、侧面均加装了厚度≥100mm的消声装置, 进而将机组的噪声降到最低。

4) 考虑到机组的相关配套件更换、检修方便, 风机、电加热器、冷却器均可从机组两侧面取出, 同时考虑机房操作面的检修空间有限, 电加热器、冷却器分两个单元设计制造, 并排安装。

5) 因过滤器排架属结构部件, 正常工况下不会损坏, 维修的机会较少, 因此按一个整体单元来设计。日常更换较多的是安装在过滤器排架上的预过滤器, 预过滤器的更换只要从进风过滤单元段的检修门进入即可。

6) 为监测机组运行状况, 机组设计有止回阀限位开关、风机轴承、电机轴承测温测振探头、电加热器测温孔、风机上游压差测量孔及过滤器上下游压差测量。

7) 电机、电加热器、照明检修灯的电缆线进入机组箱体内均设计为隔热的密封锁紧接头, 保证穿线孔处无漏风和冷桥产生。

4 结构设计优化

DVC核级空气处理机组安全可靠的结构设计以及配套件的合理应用、正确选型是保证空调机组实现各功能稳定运行的根基, 更是保证核岛电气厂房空调区域适宜的环境及设备安全可靠运行的重要保障。尤其是在事故运行条件包括LOCA事故、OBE事故以及安全停堆地震 (SSE) 工况下, 核级空气处理机组能保证事故时及事故后的可运行性, 主要由机组的结构设计来实现。结合前期项目经验, 考虑核级空气处理机组的特殊要求, 如设备寿命40年内正常运行、要求低噪声、振动小、低泄漏量、机组内不积冷凝水、排水良好等, 总体结构设计主要的技术关键有如下三点: