海阳AP1000核电厂主厂房供暖和制冷介绍

张辉仁

（山东核电有限公司,山东 烟台 265116）

1 前言

海阳核电厂位于山东省烟台市海阳市，为首批国家第三代核电技术的自主化依托项目，采用AP1000核电技术路线。厂房内良好的采暖空调通风是保证厂房内有适宜的温度，人员工作舒适和设备安全运行的必要条件。AP1000核电厂厂房的供暖和制冷主要是采用通风系统空气处理机组内加热盘管和冷却盘管加热或冷却送往厂房内的送风，使厂房有适宜的温度。加热盘管的热水由热水加热系统（VYS）提供，冷却盘管的冷冻水由中央冷冻水系统（VWS）提供。

2 厂房供暖

厂房内供暖主要方式为热水流过空气处理机组的加热盘管，把通过空气处理机组送往厂房各区域的风加热，热风把热量从VYS系统带到厂房内各个房间。

2.1 VYS系统描述

热水加热系统（VYS）主要设备位于汽轮机厂房内，包括两台单级双吸卧式离心泵，两台管壳式热交换器，一个膨胀水箱和1个化学加药箱。来自辅助蒸汽系统的蒸汽进入热交换器壳侧，将热交换器管侧的循环水加热，热水循环泵把热水输送到各个用户。汽轮机正常运行时，供给VYS热交换器的辅助蒸汽来自主蒸汽抽汽，热交换器壳侧的凝结水排到凝汽器，当汽轮机停运时，供给VYS热交换器的蒸汽来自辅助电锅炉，热交换器壳侧的凝结水排放到汽轮机厂房排污箱。正常运行时VYS系统的一台热水循环泵和一台热交换器运行，且每台热交换器只能与对应的热水循环泵同时运行。

2.2 供暖温度控制

AP1000电厂对厂房供暖温度的控制主要通过两种调节方式来实现，一种是控制加热盘管内部的热水流量，另一种是控制加热盘管表面的风量。

控制加热盘管热水流量的方法主要应用于核岛非放射性通风系统（VBS）的空气处理机组，在VBS系统的每个空气处理机组加热盘管的出口处安装一个电动调节阀，根据VBS用户房间温度控制电动阀的开度，调节通过加热盘管的热水流量。

控制吹过加热盘管表面的风量是由安装在空气处理机组内的整体旁通加热盘管实现的。气动调节风阀根据房间温度调节分配通过加热盘管的气流和被旁通的气流。采用整体旁通加热盘管，调节温度时热水的流量保持不变，使VYS系统在任何时候都能满足热水循环泵的最小设计流量，省去了泵的小流量循环管线。放射性控制区域通风系统（VAS），安全壳空气过滤系统（VFS），核岛保健物理区域和热机修车间通风系统（VHS），放射性废物厂房通风系统（VRS）和辅助/附属厂房非放射性通风系统（VXS）的温度调节主要是利用整体旁通加热盘管。

另外，部分VXS系统的服务区域对温度的要求不高，允许的温度范围较大，采用在加热盘管出口安装电磁阀，当房间温度低于设定值时阀门打开，房间温度高于设定值时阀门关闭，不对房间温度精确调节。由于热量需求不多，加热盘管的供水管道很细，加热盘管出口的阀打开或关闭对热水循环泵的流量影响很小。

2.3 风管加热器和单元加热器

厂房供暖以空气处理机组内的加热盘管加热供往房间的送风为主。部分区域有时会与室外连通，温度较低，在这些区域安装单元加热器或给这些区域的送风支管上安装风管加热器。

远离VYS供水母管的区域风管加热器和单元加热器使用电加热器，温度低于设定值时工作，高于设定值时停止工作。柴油发电机厂房的供暖都采用单元电加热器。

距离VYS供水母管较近的风管加热器和单元加热器使用VYS系统加热。对于风管加热器，温度高于设定值时关闭盘管出口的电磁阀，温度低于设定值时打开电磁阀。对于单元加热器，加热盘管内热水流量保持不变，温度低于设定值时单元加热器的风机启动，加速盘管表面空气流动，加快散热，温度高于设定值时，单元加热器的风机停运。

2.4 反应堆厂房供暖

只有换料大修在冬季进行时，反应堆厂房才需要供暖。VYS和VWS共用反应堆厂房内的供回水管线和换热盘管，以减少安全壳贯穿件的数量和安全壳内管道的数量。反应堆正常运行期间VWS通过安全壳再循环冷却系统对反应堆厂房内进行冷却，当安全壳厂房需要供暖时，手动隔离VWS的供回水，切换为VYS为安全壳再循环系统供应热水。安装在VYS供水管线上的气动调节阀根据安全壳内的温度自动控制阀门开度，调节热水的流量。

3 厂房制冷

除柴油发电机厂房外，其他厂房的制冷都是由中央冷冻水系统（VWS）提供，方式同厂房供暖相同，冷冻水流过空气处理机组的冷却盘管，冷却通过空气处理机组供往各个房间的送风。VWS系统包含两个独立的子系统：高容量子系统和低容量子系统。

3.1 高容量子系统（HC VWS）

3.1.1 系统描述

中央冷冻水高容量子系统（HC VWS）主要设备包括两台大容量冷冻水循环泵，两台大容量水冷冷冻机，两台小容量冷冻水循环泵，两台小容量空冷冷冻机，一个膨胀水箱和1个化学加药箱。水冷冻机将HC VWS循环水的热量传递给设备冷却水系统（CCS），再通过CCS的热交换器将热量传递给服务水系统（SWS），由SWS将热量带到大海；空冷冷冻机直接将热量从VWS传递到大气。冷冻水流过通风系统空气处理机组的冷却盘管，冷却供往厂房的送风。

正常运行时一台大容量冷冻水循环泵和一台水冷冷冻机运行，冷冻机随同列冷冻水循环泵的启动或停运自动启停，一台冷冻水循环泵停用，备用的循环泵会自动启动。当VWS的负荷达到最大，一列大容量泵和水冷冷冻机不能满足需求时，一列小容量泵和空冷冷冻机投运，一大一小两列并列运行。当VWS的负荷很小时，停运水冷冷冻机，只运行一列小容量泵和空冷冷冻机。

两台泵出口有带手动阀的联通管线，可以手动控制使不在同一列的泵与冷冻机同时工作，以便允许不在同一列的泵与冷冻机同时检修。

3.1.2 厂房温度控制

HC VWS为非纵深防御相关通风系统的空气处理机组提供冷冻水，厂房温度的控制通过控制流过冷却盘管内冷冻水的流量来实现，根据厂房温度调节安装在冷却盘管出口的调节阀开度，控制供往房间的送风温度。HC VWS设计有连通供回水母管的小流量循环管线，小流量循环管线上的调节阀根据供水母管压力自动调节开度，保证通风系统需要的冷冻水较少时泵的流量满足最小设计流量。

3.2 低容量子系统（LC VWS）

3.2.1 系统描述

中央冷冻水低冷却容量子系统（LC VWS）由相互独立的两列组成，每列由一台冷冻水循环泵，一台空冷冷冻机，一个膨胀水箱和一个化学加药箱以及相应的管道、仪表和阀门组成，在各种运行模式下每列都具有独立性和冗余性。

LC VWS用于给下列纵深防御相关通风系统的冷却盘管提供冷冻水：

·为主控室、技术支持中心和1E级电气设备间通风的核岛非放射性通风系统VBS。

·放射性控制区通风系统VAS的位于化学和容积控制系统CVS泵房单元冷却器和正常余热排出系统RNS泵房单元冷却器。

3.2.2 厂房温度控制

LC VWS系统的冷冻水循环泵无小流量循环管线，核岛非放射性通风系统的每个空气处理机组冷却盘管入口有一个三通调节阀，根据房间温度自动调节流过冷却盘管和通过旁通管线直接到冷却盘管出口的冷冻水的比例；化学和容积控制系统和正常余热排出系统泵房的单元冷却器冷却盘管内的冷冻水流量保持不变，根据房间温度控制单元冷却器风机启停，维持房间温度在要求的范围内。

4 结束语

海阳AP1000核电机组采用了非能动安全系统，模块化安装等许多先进的设计理念。LC VWS采用空冷冷冻机，冷冻机安装在室外的厂房屋顶上，用大气作冷源，排除了因失去冷却水系统造成冷冻机不可用的风险，提高了系统的可靠性。VYS和VWS的主要设备安装在模块内，设计紧凑。VYS系统和VWS系统配合各通风系统，能够很好的为主厂房各区域提供供暖和制冷，但作为全世界首批第二台AP1000核电机组，在设计安装上还存在一些问题，如VYS系统的模块KT48内空间狭小，部分阀门不方便操作；VYS和VWS管网的部分排气阀和排水阀安装在高空中操作不便，且阀门下游没有安装管线将排水引至地面。AP1000技术还处在不断改进的阶段，需要三门和海阳一期工程建设、安装、调试和运行的经验来完善。

[1]林诚格，郁祖盛，欧阳予.非能动安全先进核电厂 AP1000[M].北京:原子能出版社,2008.