海陽AP1000核電廠主廠房供暖和制冷介紹

張輝仁

（山東核電有限公司,山東 煙臺 265116）

1 前言

海陽核電廠位于山東省煙臺市海陽市，為首批國家第三代核電技術的自主化依托項目，采用AP1000核電技術路線。廠房內良好的采暖空調通風是保證廠房內有適宜的溫度，人員工作舒適和設備安全運行的必要條件。AP1000核電廠廠房的供暖和制冷主要是采用通風系統空氣處理機組內加熱盤管和冷卻盤管加熱或冷卻送往廠房內的送風，使廠房有適宜的溫度。加熱盤管的熱水由熱水加熱系統（VYS）提供，冷卻盤管的冷凍水由中央冷凍水系統（VWS）提供。

2 廠房供暖

廠房內供暖主要方式為熱水流過空氣處理機組的加熱盤管，把通過空氣處理機組送往廠房各區域的風加熱，熱風把熱量從VYS系統帶到廠房內各個房間。

2.1 VYS系統描述

熱水加熱系統（VYS）主要設備位于汽輪機廠房內，包括兩臺單級雙吸臥式離心泵，兩臺管殼式熱交換器，一個膨脹水箱和1個化學加藥箱。來自輔助蒸汽系統的蒸汽進入熱交換器殼側，將熱交換器管側的循環水加熱，熱水循環泵把熱水輸送到各個用戶。汽輪機正常運行時，供給VYS熱交換器的輔助蒸汽來自主蒸汽抽汽，熱交換器殼側的凝結水排到凝汽器，當汽輪機停運時，供給VYS熱交換器的蒸汽來自輔助電鍋爐，熱交換器殼側的凝結水排放到汽輪機廠房排污箱。正常運行時VYS系統的一臺熱水循環泵和一臺熱交換器運行，且每臺熱交換器只能與對應的熱水循環泵同時運行。

2.2 供暖溫度控制

AP1000電廠對廠房供暖溫度的控制主要通過兩種調節方式來實現，一種是控制加熱盤管內部的熱水流量，另一種是控制加熱盤管表面的風量。

控制加熱盤管熱水流量的方法主要應用于核島非放射性通風系統（VBS）的空氣處理機組，在VBS系統的每個空氣處理機組加熱盤管的出口處安裝一個電動調節閥，根據VBS用戶房間溫度控制電動閥的開度，調節通過加熱盤管的熱水流量。

控制吹過加熱盤管表面的風量是由安裝在空氣處理機組內的整體旁通加熱盤管實現的。氣動調節風閥根據房間溫度調節分配通過加熱盤管的氣流和被旁通的氣流。采用整體旁通加熱盤管，調節溫度時熱水的流量保持不變，使VYS系統在任何時候都能滿足熱水循環泵的最小設計流量，省去了泵的小流量循環管線。放射性控制區域通風系統（VAS），安全殼空氣過濾系統（VFS），核島保健物理區域和熱機修車間通風系統（VHS），放射性廢物廠房通風系統（VRS）和輔助/附屬廠房非放射性通風系統（VXS）的溫度調節主要是利用整體旁通加熱盤管。

另外，部分VXS系統的服務區域對溫度的要求不高，允許的溫度范圍較大，采用在加熱盤管出口安裝電磁閥，當房間溫度低于設定值時閥門打開，房間溫度高于設定值時閥門關閉，不對房間溫度精確調節。由于熱量需求不多，加熱盤管的供水管道很細，加熱盤管出口的閥打開或關閉對熱水循環泵的流量影響很小。

2.3 風管加熱器和單元加熱器

廠房供暖以空氣處理機組內的加熱盤管加熱供往房間的送風為主。部分區域有時會與室外連通，溫度較低，在這些區域安裝單元加熱器或給這些區域的送風支管上安裝風管加熱器。

遠離VYS供水母管的區域風管加熱器和單元加熱器使用電加熱器，溫度低于設定值時工作，高于設定值時停止工作。柴油發電機廠房的供暖都采用單元電加熱器。

距離VYS供水母管較近的風管加熱器和單元加熱器使用VYS系統加熱。對于風管加熱器，溫度高于設定值時關閉盤管出口的電磁閥，溫度低于設定值時打開電磁閥。對于單元加熱器，加熱盤管內熱水流量保持不變，溫度低于設定值時單元加熱器的風機啟動，加速盤管表面空氣流動，加快散熱，溫度高于設定值時，單元加熱器的風機停運。

2.4 反應堆廠房供暖

只有換料大修在冬季進行時，反應堆廠房才需要供暖。VYS和VWS共用反應堆廠房內的供回水管線和換熱盤管，以減少安全殼貫穿件的數量和安全殼內管道的數量。反應堆正常運行期間VWS通過安全殼再循環冷卻系統對反應堆廠房內進行冷卻，當安全殼廠房需要供暖時，手動隔離VWS的供回水，切換為VYS為安全殼再循環系統供應熱水。安裝在VYS供水管線上的氣動調節閥根據安全殼內的溫度自動控制閥門開度，調節熱水的流量。

3 廠房制冷

除柴油發電機廠房外，其他廠房的制冷都是由中央冷凍水系統（VWS）提供，方式同廠房供暖相同，冷凍水流過空氣處理機組的冷卻盤管，冷卻通過空氣處理機組供往各個房間的送風。VWS系統包含兩個獨立的子系統：高容量子系統和低容量子系統。

3.1 高容量子系統（HC VWS）

3.1.1 系統描述

中央冷凍水高容量子系統（HC VWS）主要設備包括兩臺大容量冷凍水循環泵，兩臺大容量水冷冷凍機，兩臺小容量冷凍水循環泵，兩臺小容量空冷冷凍機，一個膨脹水箱和1個化學加藥箱。水冷凍機將HC VWS循環水的熱量傳遞給設備冷卻水系統（CCS），再通過CCS的熱交換器將熱量傳遞給服務水系統（SWS），由SWS將熱量帶到大海；空冷冷凍機直接將熱量從VWS傳遞到大氣。冷凍水流過通風系統空氣處理機組的冷卻盤管，冷卻供往廠房的送風。

正常運行時一臺大容量冷凍水循環泵和一臺水冷冷凍機運行，冷凍機隨同列冷凍水循環泵的啟動或停運自動啟停，一臺冷凍水循環泵停用，備用的循環泵會自動啟動。當VWS的負荷達到最大，一列大容量泵和水冷冷凍機不能滿足需求時，一列小容量泵和空冷冷凍機投運，一大一小兩列并列運行。當VWS的負荷很小時，停運水冷冷凍機，只運行一列小容量泵和空冷冷凍機。

兩臺泵出口有帶手動閥的聯通管線，可以手動控制使不在同一列的泵與冷凍機同時工作，以便允許不在同一列的泵與冷凍機同時檢修。

3.1.2 廠房溫度控制

HC VWS為非縱深防御相關通風系統的空氣處理機組提供冷凍水，廠房溫度的控制通過控制流過冷卻盤管內冷凍水的流量來實現，根據廠房溫度調節安裝在冷卻盤管出口的調節閥開度，控制供往房間的送風溫度。HC VWS設計有連通供回水母管的小流量循環管線，小流量循環管線上的調節閥根據供水母管壓力自動調節開度，保證通風系統需要的冷凍水較少時泵的流量滿足最小設計流量。

3.2 低容量子系統（LC VWS）

3.2.1 系統描述

中央冷凍水低冷卻容量子系統（LC VWS）由相互獨立的兩列組成，每列由一臺冷凍水循環泵，一臺空冷冷凍機，一個膨脹水箱和一個化學加藥箱以及相應的管道、儀表和閥門組成，在各種運行模式下每列都具有獨立性和冗余性。

LC VWS用于給下列縱深防御相關通風系統的冷卻盤管提供冷凍水：

·為主控室、技術支持中心和1E級電氣設備間通風的核島非放射性通風系統VBS。

·放射性控制區通風系統VAS的位于化學和容積控制系統CVS泵房單元冷卻器和正常余熱排出系統RNS泵房單元冷卻器。

3.2.2 廠房溫度控制

LC VWS系統的冷凍水循環泵無小流量循環管線，核島非放射性通風系統的每個空氣處理機組冷卻盤管入口有一個三通調節閥，根據房間溫度自動調節流過冷卻盤管和通過旁通管線直接到冷卻盤管出口的冷凍水的比例；化學和容積控制系統和正常余熱排出系統泵房的單元冷卻器冷卻盤管內的冷凍水流量保持不變，根據房間溫度控制單元冷卻器風機啟停，維持房間溫度在要求的范圍內。

4 結束語

海陽AP1000核電機組采用了非能動安全系統，模塊化安裝等許多先進的設計理念。LC VWS采用空冷冷凍機，冷凍機安裝在室外的廠房屋頂上，用大氣作冷源，排除了因失去冷卻水系統造成冷凍機不可用的風險，提高了系統的可靠性。VYS和VWS的主要設備安裝在模塊內，設計緊湊。VYS系統和VWS系統配合各通風系統，能夠很好的為主廠房各區域提供供暖和制冷，但作為全世界首批第二臺AP1000核電機組，在設計安裝上還存在一些問題，如VYS系統的模塊KT48內空間狹小，部分閥門不方便操作；VYS和VWS管網的部分排氣閥和排水閥安裝在高空中操作不便，且閥門下游沒有安裝管線將排水引至地面。AP1000技術還處在不斷改進的階段，需要三門和海陽一期工程建設、安裝、調試和運行的經驗來完善。

[1]林誠格，郁祖盛，歐陽予.非能動安全先進核電廠 AP1000[M].北京:原子能出版社,2008.