国内核电厂核岛空气处理机组应用现状及发展趋势

关键词： 核岛 关键设备 空气 设备

核岛空气处理机组是通过对空气进行过滤、加热、冷却及加湿等处理, 为核岛相关系统设备和人员提供适宜的环境。该设备是保障核岛正常运行以及工作人员工作环境安全的关键设备, 是核电站主要辅助设备之一。因此, 核电厂对核岛空调设备的性能参数以及运行的可靠性、安全性、耐久性等要求非常严格。主要技术要求包括:1) 使用寿命长, 至少确保使用40年;2) 低噪声, 一般要求75分贝以下;3) 满足耐辐照、耐腐蚀等特殊环境要求;4) 在核电站安全停堆状态下, 能够承受所在地区可能发生的最大级别地震, 在地震载荷下能够保持设备结构完整性和保持设备功能。随着“AP1000”、“华龙一号”等三代核电技术的发展, 以及四代核电技术的研发, 上述各项要求仍在不断提高。

随着国内核电的发展及相关供货商的努力, 经过多年的技术攻关, 国内空调厂家已打破了国外领先企业对国内核电空气处理类设备市场的技术垄断, 实现了核岛空气处理机组设备的国产化, 全面替代了进口产品。下面将依据不同的核电厂堆型对其主要的核岛空气处理机组进行介绍。

一、国内主要核电堆型核岛空调机组设备简介

1、M310堆型核岛空调 (DVC核级空气处理机组)

M310堆型是国内自主设计建造, 且批量化最早、目前在运行最多的二代加核电机组, 该堆型核岛通风采用DVC核级空气处理机组。该机组改变了国外同类产品将分割的房间作为空气处理室的设计原理, 将产品设计成分段组合框架式结构, 使得产品的结构更紧凑, 占用空间更小, 空气处理效率更高。同时, 通过采用多种先进的消声材料和结构, 使机组噪声值降到72分贝以下, 较国外同类产品的噪声减低5分贝以上。该类空气处理机组已经在秦山核电站、福建福清核电站、方家山核电站、岭澳核电站、海南昌江核电站、山东海阳核电站、辽宁红沿河核电站、福建宁德核电站、广东阳江核电站、广西防城港核电站等核电站成熟可靠稳定的运行。

1.1、DVC机组分段及组成:

DVC核级空气处理机组主要由初效过滤器、电加热器、冷却器、挡水板、加湿器、送风机、止回阀、软接、隔振装置、消声装置、机组箱体、抗辐照密封等组成。

1.2、DVC机组主要性能特点:

核相关级, 有抗震要求

设备设计寿命:40年

风量:67760 m3/h;机外静压:1300Pa

冷负荷:443 k W

机组噪声:≤75d B (A)

泄漏量:在1000Pa压差下≤额定风量的1.5%

2、EPR堆型核岛空调 (DCL系统空气处理机组)

EPR是欧洲先进压水堆技术, 是由法马通和西门子于2001年开始联合开发的反应堆, 属于第三代核电技术。EPR核电站主要核岛空调为DCL系统空气处理机组, 该类空气处理机组已在广东阳江核电站应用。

2.1DCL空气处理机组的组成

DCL核级空气处理机组主要由重载结构型钢框架、初效过滤器排架及初效过滤器、冷却器、风机上游消声器、离心风机及软连接、风机下游消声器、中效过滤器、加湿器及相关附件 (钢丝绳隔振器、“干式”冷凝水盘、定位套筒、防松垫圈、橡胶密封垫、安装垫块、U型水封等) 组成。

2.2DCL空气处理机组的主要性能特点

核级, 有抗震要求

设计寿命:60年

风量:13900m3/h

供冷量:105 k W

机外静压:1850 Pa

机组噪声:≤85d B (A) ;

3、AP1000安全壳循环冷却机组

AP1000是一种先进的非能动型压水堆核电技术, 由美国西屋技术开发, 属于第三代核电技术。由于AP1000堆型降低了大部分辅助设备的安全等级, 该类空调设备为非安全级。该类空调机组已在三门核电站一期、海阳核电站一期应用。

3.1AP1000安全壳循环冷却机组组成:

安全壳循环冷却机组由一体式底座水盘、重载结构主体框架、风口格栅部件、换热盘管部件、风系统软接、风机、减震器、变径管等配套件组成。

3.2AP1000安全壳循环冷却机组主要性能特点

非核级, 有抗震要求

预期累计放射性剂量:5×106rads

风量:130800m3/h

出口静压:2500Pa

供冷量:1656 k W

供热量:960 k W

4、“华龙一号”核岛空调 (ACP1000核级空气处理机组)

"华龙一号"是由中国两大核电企业中国核工业集团公司和中国广核集团在我国30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上, 根据福岛核事故经验反馈以及我国和全球最新安全要求, 研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术, 属于三代核电技术。该堆型主要核岛空气处理设备是ACP1000核级空气处理机组。该机组具有低噪音、低振动、低泄露、高抗震的特点, 在整机带工况下要求通过0.3g重力加速度下的抗震试验在国内尚属首次, 技术水平属国内领先, 达到国际先进水平, 具有很好的应用前景。目前, “华龙一号”首堆示范工程-福清核电5号机组正按此技术开展设备设计、制造工作。

4.1ACP1000机组核级空气处理机组分段及组成

该机组分为送风单元段, 高效过滤、加热、冷却挡水、加湿单元段, 回风、新风、初效过滤单元段。主要由初效过滤器、高效过滤器、电加热器、冷却器、挡水板、加湿器、送风机、止回阀、软接、隔振装置、消声装置、机组箱体、样机测试用仪表、试验用电控柜、抗辐照密封等组成。

4.2机组主要性能特点

核级, 抗震

设计寿命:40年

风量:23000 m3/h;机外静压:550 Pa

冷负荷:110 k W

机组噪声:≤75d B (A)

二、未来核岛空气处理机组发展趋势

结合上述各类核电堆型主要核岛空气处理机组应用情况介绍, 随着核电技术和空调技术的不断发展, 未来核电厂核岛空气处理机组除仍将延续低振动、低泄漏和高抗震的要求外, 预计以下几方面的发展将成为趋势:

1. 优化结构形式, 提高工作效率

随着空调技术的发展和核电站对系统运行要求的进一步提高, 未来核岛空调将需要通过改变现有矩形断面的形式, 采用其他流线型图形断面结构等, 确保漏风率、防冷桥性能、机械强度、凝结水排放和气流均匀度等指标得到有效提升, 从而进一步提高核岛空气处理机组效率和相关性能。

2. 进一步降低噪声要求

依据目前各核电现场反馈来看, 主控室等相关通风系统仍存在噪声过大、需要进一步改造的问题, 因此后续核岛空气处理机组需要考虑在机组内进一步降低噪音的措施。

3. 变风量调节, 确保系统更好的运行和节能

为更好适应核电厂不同工况和环境需求, 未来核岛空气处理机组需要进一步考虑变风量调节, 同时克服无核级变频器的难题。

摘要：核电厂核岛空气处理机组为核岛通风空调系统的核心设备。本文依据目前国内主要建设的几种核电站技术堆型, 对国内核电厂核岛空气处理机组的应用现状进行了介绍, 并分析了其主要技术难点, 最后, 对未来核岛空气处理机组的发展趋势进行了简要总结。

关键词：核电厂,空气处理机组,应用