核電站柴油發電機廠房通風系統設計

倪明波

（中國核電工程有限公司，中國 北京 100840）

0 引言

柴油發電機廠房承擔全廠失電后向選定負荷供電的功能，在事故工況和嚴重事故工況下，保證重要系統的供電。在全廠正常運行工況下，柴油發電機組處在熱備用狀態下，以應變突發狀況。當全廠失電時，柴油發電機組自動啟動。在國內已建的核電站每個核電機組設兩套柴油發電機組，互為備用，柴油發電機組及其相關的設備分別設置在獨立的柴油發電機廠房內，在任何一臺停機進行維護或檢修時，不影響另一臺的運行，保證供電安全可靠。

每個柴油發電機廠房均設置通風系統，保證柴油發電機組及其相關的設備在熱備用狀態和運行狀態下的環境條件。柴油發電機廠房包括主油罐間、輔助設備間、柴油發電機大廳、日用油罐間、電纜層、電氣控制間、通風機房、樓梯及通道。根據各房間功能分設通風子系統。

1 系統介紹

根據柴油發電機廠房功能要求，通風系統分為三個子系統：

（1）柴油發電機大廳通風子系統；

（2）電氣控制間通風子系統；

（3）主油罐間、日用油罐間通風子系統；

2 系統功能

2.1 系統功能

（1）排出柴油發電機組的輻射散熱量（柴油發電機組本體熱量由獨立的通風系統冷卻）和電氣設備散熱量；

（2）保持人員和設備合適的環境溫度；

（3）保證人員的新風量；

（4）保證柴油發電機組燃燒的空氣量。

通過排除柴油發電機組、電氣設備運行時產生的熱量，保證環境溫度不超過最大值；當柴油發電機組不運行時，保證廠房最低環境溫度。

2.2 設備分級

柴油發電機大廳通風子系統及電氣控制間通風子系統為安全相關級、抗震I類，在經受極限安全地震動載荷作用下同時保證功能性和完整性。主油罐間、日用油罐間通風子系統為非安全級、抗震I類,在經受極限安全地震動載荷作用下不保證功能性但應能充分保證這些部件不會與其他安全級物項產生相互作用。

2.3 對系統概念設計有關的要求

2.3.1 單一故障準則

因為每個柴油發電機廠房獨立設計，互為備用，完全滿足單一故障準則。在設計基準工況下，每個房間沒有冗余設備，一列通風系統故障對于執行單一故障準則的一臺柴油發電機組是相同的。例如每列柴油發電機組，房間有獨立的通風系統，與其它系列沒有關系，一列失效不影響其它列。

2.3.2 內部危害

內部危害指柴油發電機廠房內部包括：管道破裂、泄露；罐、泵、閥門破損；內部飛射物；內部爆炸；水淹；火災等對通風系統的影響，因系統允許一列失效，各廠房間實體隔離，所以通風系統設計未采取特殊防護。主油罐間、柴油發電機大廳等房間屬于不同的防火分區，遵照《建筑防火規范》進行詳細的防火邊界分析，據此布置風管以及設置防火閥。主油罐間、日用油罐間的排風機選用防爆風機。

2.3.3 外部危害

外部危害指作為設計基準的外部自然事件和外部人為事件，柴油發電機廠房外部自然事件包括：地震、洪水、狂風、龍卷風、海嘯和極端氣象條件，外部人為事件包括：外部爆炸、飛機撞擊等。核電站在選址時已充分考慮了地震和海嘯，柴油機廠房高于控制水位以上，滿足外部水淹設計基準防護的要求，在福島核電站事故后，更將通風進、排風口設在9.20m以上。通風設備及管道支架的設計為抗震I類，滿足地震情況下的系統要求。在通風口部設有抗沖擊波閥門或結構強度滿足要求的防護物。

3 系統相關條件

3.1 室內環境條件

柴油發電機大廳、輔助設備間、主油罐間、日用油罐間：

最低溫度 +5°C，最高溫度 +50°C；

電氣控制間、電纜層：最低溫度 +10°C，最高溫度 +35°C；

樓梯及通道：最低溫度 +0°C，最高溫度 — 。

3.2 最小換氣次數

主油罐間、日用油罐間、電氣控制間、電纜層連續通風換氣次數不小于0.5次/小時。

3.3 設備散熱量

柴油發電機廠房主要散熱設備為柴油發電機組，按照柴油發電機組運行狀態分為熱備用狀態和運行狀態。電氣間主要散熱設備為電氣盤柜、儀控設備、電纜等，按夏季柴油發電機組運行時的散熱量和冬季柴油發電機組不運行的散熱量分別計算。保證廠房環境溫度不超過最大值、不低于最低溫度。

4 每列柴油發電機廠房通風系統包括三個通風子系統

4.1 柴油發電機大廳通風子系統

新風經消聲器、過濾器后由2×50%送風機送入柴油發電機大廳，2×50%排風機將柴油發電機大廳的空氣經消聲器排至室外，新風口、排風口處設置防爆波閥，減少外部危害的影響。送風機、排風機出口處設止回閥。

（1）全廠正常運行工況下，柴油發電機不啟動，預熱系統連續運行，所有送風機、排風機停運，管道上的閥門關閉；當柴油發電機大廳溫度超過30℃，一組送、排風機及相應管道上的閥門開啟。

（2）柴油發電機啟動，當柴油發電機大廳溫度超過30℃，一組送、排風機及相應管道上的閥門開啟；當柴油發電機大廳溫度超過40℃，所有送、排風機及相應管道上的閥門開啟；當柴油發電機大廳溫度低于20℃，所有送風機、排風機停運，管道上的閥門關閉。

4.2 電氣控制間通風子系統

為了消除電氣控制間的余熱設置一臺空氣處理機組，新風、回風混合后經初效過濾器、中效過濾器、表冷器、電加熱器、送風機、消聲器送入電氣控制間、電纜層。新風口、排風口處設置防爆波閥，減少外部危害的影響。送風機出口處設止回閥，進出機房處設防火閥。

電氣控制間通風子系統持續運行；當電氣控制間溫度升至30℃，表冷器開啟；當電氣控制間溫度低于10℃，電加熱器開啟。

4.3 主油罐間、日用油罐間通風子系統

主油罐間、日用油罐間的排風經防火閥、排風機、止回閥排至室外。

（1）全廠正常運行工況下，柴油發電機不啟動時，通風系統持續運行。

（2）柴油發電機啟動，通風系統停運。排風機未接應急電源。

5 結論

核電站柴油發電機廠房通風系統設計方案在已建核電站的經驗反饋后多次完善，尤其在福島核電站事故后，更將外部危害及共因故障等逐一分析，加強系統和部件的可靠性，完全滿足系統功能要求，保證柴油發電機組的正常運行。

［1］柴油發電機組系統手冊[Z].

［2］柴油發電機廠房通風系統手冊[Z].

［3］臺山核電廠柴油發電機廠房通風系統手冊[Z].