探究機械通風冷卻塔在內(nèi)陸核電廠中的運用

劉海蛟　熊鑫　程佳

摘 要：核電通風關(guān)系到施工安全，內(nèi)陸核電廠自然通風條件相對較差，目前內(nèi)陸核電廠多采取機械通風冷卻塔來完成其通風過程。文章基于機械通風冷卻塔的重要作用，分析了其類型、等級和具體的應用過程，希望能夠為機械通風冷卻塔性能的提升做出一定貢獻。

關(guān)鍵詞：機械通風 冷卻塔 內(nèi)陸核電廠 運用

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（c）-0038-02

核電廠發(fā)電已經(jīng)成為未來發(fā)展的一大趨勢，為了保證水源和通風條件，核電廠多選擇在沿海地區(qū)，但隨著核電需求的逐漸增大，沿海地區(qū)資源畢竟有限。內(nèi)陸核電站的建設不可或缺，我國核電廠已經(jīng)開始著手向內(nèi)陸發(fā)展，但在推進過程中，如何實現(xiàn)良好的施工通風條件，確保環(huán)境和施工安全是施工單位需要考慮的問題。

1 內(nèi)陸核電廠的機械通風冷卻

1.1 冷卻需求

在沿海核電廠發(fā)電過程中，可以采取直流冷卻方案來維持室內(nèi)溫度和系統(tǒng)用水溫度。一次性冷卻水量可達到8 000 m3/h。但對于內(nèi)陸核電廠而言，流經(jīng)板式熱交換器的冷卻水瞬間會提升10 ℃甚至更高，溫水不僅無法滿足發(fā)電需求，還會導致電廠周圍的生態(tài)出現(xiàn)不平衡。經(jīng)過多年研究和發(fā)展，內(nèi)陸地區(qū)使用機械通風冷卻塔是合理的，可以實現(xiàn)發(fā)電水的循環(huán)冷卻，并且對環(huán)境不會造成影響。機械通風冷卻塔多用于二次循環(huán)冷卻。我國的機械通風冷卻塔建設還處于初級階段，一些理論很難轉(zhuǎn)化為實踐，按照國際標準，內(nèi)陸核電廠至少要設置兩臺機械通風冷卻塔，且要滿足基本的性能要求，根據(jù)不同地區(qū)的特點和核電廠的發(fā)電量，可以肯定冷卻塔的重要作用。當然，也要進行合理化的工藝設計。

1.2 冷卻流程

機械通風冷卻塔主要作用是對核電廠的發(fā)電用水進行二次冷卻，主要設備包括集水池、水泵房和交換器，將熱水收集到集水池中，通過一系列的程序完成冷卻。在核電廠通風冷卻過程中，冷卻塔分為兩個系列，并且水資源也被分成兩個系列，兩部分之間使用不同的電源，但冷卻能力均可達到要求。機械冷風塔的數(shù)量是根據(jù)每一個部分的通風需求和自然風條件等因素決定的，如在核電設備的上層，通常表現(xiàn)為空氣污染物較多，因此，機械通風冷卻塔數(shù)量應隨之增多。

2 機械通風冷卻塔零件的等級劃分

根據(jù)我國對于核電廠用水要求以及其他規(guī)定，將其用水系統(tǒng)分為三個安全等級。所有設備均應設定安全等級，并接受這一安全等級。

2.1 機械設備

根據(jù)核電生產(chǎn)需求，機械設備的等級分為三個等級。其中第1級設備主要應用于核反應堆冷卻劑系統(tǒng)，主要設備包括穩(wěn)壓器、通風管道和相關(guān)設備。第2級別設備主要包括余熱排除系統(tǒng)和容積設備。第3級別是系統(tǒng)的核心部分，主要是承擔反射性物質(zhì)的清除工作。總之，在機械冷風塔的設計和安裝過程中，都應遵從其強度等級和安全等級，在設計中要遵守以下原則：對現(xiàn)場環(huán)境進行分析，根據(jù)國家核電廠安全等級和設備性能要求進行安裝。在設計質(zhì)量上，要制定嚴格的保證體系，并對其基本設備，包括風機、閥門進行定期檢查和試驗。根據(jù)目前較為先進的《法國900 MWe壓水堆核電站核島機械設備設計和建造規(guī)則》來進行機械冷風塔的設計。

2.2 電氣設備

在核電廠安全規(guī)定中，將水系統(tǒng)電器設備分為1E級，也就是要求其抗震能力達到1E級。在設計上要重點關(guān)注冗余、電源，并要進行必要的電氣試驗。首先，由于機械冷風塔是針對不同的空間進行通風，因此，要確保每個系列的電源獨立，避免通風停止，并且要提供應急電源。在電氣設備的檢查上，要嚴格按照相關(guān)標準執(zhí)行，以免存在安全隱患，目前我國的機械通風冷卻塔的設計和使用均處于初級階段，要確保安全，還要不斷探索設計技術(shù)，提高其性能和通風效果。

3 機械通風冷卻塔的設計和應用

3.1 抗震設計

對機械通風冷卻塔而言，其抗震能力必須達到1E級。這是由于在核電廠運行過程中很容易發(fā)生地震，在這一點上，要對機械通風冷卻塔的結(jié)構(gòu)和形式進行優(yōu)化，降低其動態(tài)應力和靜態(tài)應力，設計震動模態(tài)分析，防止風機等設備的振動。在具體的應用過程中，還要對風機進行強化，保證其發(fā)生核反應堆地震后依然能夠保持運轉(zhuǎn)，防風機誤動。增強設備的使用性能，延長其使用壽命。

3.2 機械冷風塔的性能強化

在設計和使用過程中，還需要防止外部物體或者火災等對于冷風塔的影響。基于這一點，要在設計上對機械冷風塔的結(jié)構(gòu)進行強化，材料上要保證基本性能。對于核電廠的平面布圖進行認真分析，了解周邊飛行物體的軌跡，盡量避免撞擊。并且要對核電施工過程中的易燃、可燃材料進行分離對方，加強通風，以防止室內(nèi)溫度過高，另外還要防止使用塑料等可燃物作為填充材料，我們認為可以用不銹鋼材料來代替。另外，腐蝕和防止水淹都是核電施工中的重要項目，對內(nèi)陸核電廠而言，水淹的幾率雖小，但依然會發(fā)生，如冷卻塔的運行不穩(wěn)定發(fā)生泄漏。因此，要及時查找冷卻塔的運行現(xiàn)狀，檢測機械通風冷卻塔中的水位變化，可以增設水位監(jiān)測計，實現(xiàn)智能化的監(jiān)測。

3.3 核級設備的鑒定過程

核級設備的鑒定也是保證核電站穩(wěn)定發(fā)展的必要過程，對核電廠而言，要對任何一個產(chǎn)品進行鑒定，并且要嚴格控制核電廠的施工安全問題，冷卻塔的應用更好解決了溫度過高，濕度過小的問題。重點分析機械冷卻塔的抗震應用。在進行抗震試驗時，應先進行老化試驗。此次采用的是風機抗震鑒定。具體過程為在抗震臺上完成核反應震動力試驗，并根據(jù)震動力的大小來設計機械冷卻塔的零件，對不能符合要求的零件進行重新設計和安裝。需要注意的是，在使用中，最好采用1∶1模型試驗法，能夠測試機械冷風塔的真實抗震能力。另外，還應注重設備的安裝方式，讓抗震試驗來反映設備邊界和設備的接口條件。

4 結(jié)語

對內(nèi)陸核電廠而言，要選擇機械通風冷卻塔作為其通風系統(tǒng)。機械通風冷卻塔的結(jié)構(gòu)復雜，在設計過程中要遵循國家系列標準。另外，由于機械通風冷卻塔與風機冷卻的原理不同，我國內(nèi)陸核電站發(fā)展還處于發(fā)展階段，因此，還要對其實施鑒定和相關(guān)的安全監(jiān)督，無論是設計單位還是施工單位，都應重視機械冷風塔的使用安全和性能發(fā)揮。筆者對我國機械通風冷卻塔的應用進行了分析，致力于通過增強其性能，解決其水淹、輻射與核電等級的鑒定來解決問題，促進內(nèi)陸核電廠施工和發(fā)電的安全。

參考文獻

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