探究机械通风冷却塔在内陆核电厂中的运用

刘海蛟　熊鑫　程佳

摘 要：核电通风关系到施工安全，内陆核电厂自然通风条件相对较差，目前内陆核电厂多采取机械通风冷却塔来完成其通风过程。文章基于机械通风冷却塔的重要作用，分析了其类型、等级和具体的应用过程，希望能够为机械通风冷却塔性能的提升做出一定贡献。

关键词：机械通风 冷却塔 内陆核电厂 运用

中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0038-02

核电厂发电已经成为未来发展的一大趋势，为了保证水源和通风条件，核电厂多选择在沿海地区，但随着核电需求的逐渐增大，沿海地区资源毕竟有限。内陆核电站的建设不可或缺，我国核电厂已经开始着手向内陆发展，但在推进过程中，如何实现良好的施工通风条件，确保环境和施工安全是施工单位需要考虑的问题。

1 内陆核电厂的机械通风冷却

1.1 冷却需求

在沿海核电厂发电过程中，可以采取直流冷却方案来维持室内温度和系统用水温度。一次性冷却水量可达到8 000 m3/h。但对于内陆核电厂而言，流经板式热交换器的冷却水瞬间会提升10 ℃甚至更高，温水不仅无法满足发电需求，还会导致电厂周围的生态出现不平衡。经过多年研究和发展，内陆地区使用机械通风冷却塔是合理的，可以实现发电水的循环冷却，并且对环境不会造成影响。机械通风冷却塔多用于二次循环冷却。我国的机械通风冷却塔建设还处于初级阶段，一些理论很难转化为实践，按照国际标准，内陆核电厂至少要设置两台机械通风冷却塔，且要满足基本的性能要求，根据不同地区的特点和核电厂的发电量，可以肯定冷却塔的重要作用。当然，也要进行合理化的工艺设计。

1.2 冷却流程

机械通风冷却塔主要作用是对核电厂的发电用水进行二次冷却，主要设备包括集水池、水泵房和交换器，将热水收集到集水池中，通过一系列的程序完成冷却。在核电厂通风冷却过程中，冷却塔分为两个系列，并且水资源也被分成两个系列，两部分之间使用不同的电源，但冷却能力均可达到要求。机械冷风塔的数量是根据每一个部分的通风需求和自然风条件等因素决定的，如在核电设备的上层，通常表现为空气污染物较多，因此，机械通风冷却塔数量应随之增多。

2 机械通风冷却塔零件的等级划分

根据我国对于核电厂用水要求以及其他规定，将其用水系统分为三个安全等级。所有设备均应设定安全等级，并接受这一安全等级。

2.1 机械设备

根据核电生产需求，机械设备的等级分为三个等级。其中第1级设备主要应用于核反应堆冷却剂系统，主要设备包括稳压器、通风管道和相关设备。第2级别设备主要包括余热排除系统和容积设备。第3级别是系统的核心部分，主要是承担反射性物质的清除工作。总之，在机械冷风塔的设计和安装过程中，都应遵从其强度等级和安全等级，在设计中要遵守以下原则：对现场环境进行分析，根据国家核电厂安全等级和设备性能要求进行安装。在设计质量上，要制定严格的保证体系，并对其基本设备，包括风机、阀门进行定期检查和试验。根据目前较为先进的《法国900 MWe压水堆核电站核岛机械设备设计和建造规则》来进行机械冷风塔的设计。

2.2 电气设备

在核电厂安全规定中，将水系统电器设备分为1E级，也就是要求其抗震能力达到1E级。在设计上要重点关注冗余、电源，并要进行必要的电气试验。首先，由于机械冷风塔是针对不同的空间进行通风，因此，要确保每个系列的电源独立，避免通风停止，并且要提供应急电源。在电气设备的检查上，要严格按照相关标准执行，以免存在安全隐患，目前我国的机械通风冷却塔的设计和使用均处于初级阶段，要确保安全，还要不断探索设计技术，提高其性能和通风效果。

3 机械通风冷却塔的设计和应用

3.1 抗震设计

对机械通风冷却塔而言，其抗震能力必须达到1E级。这是由于在核电厂运行过程中很容易发生地震，在这一点上，要对机械通风冷却塔的结构和形式进行优化，降低其动态应力和静态应力，设计震动模态分析，防止风机等设备的振动。在具体的应用过程中，还要对风机进行强化，保证其发生核反应堆地震后依然能够保持运转，防风机误动。增强设备的使用性能，延長其使用寿命。

3.2 机械冷风塔的性能强化

在设计和使用过程中，还需要防止外部物体或者火灾等对于冷风塔的影响。基于这一点，要在设计上对机械冷风塔的结构进行强化，材料上要保证基本性能。对于核电厂的平面布图进行认真分析，了解周边飞行物体的轨迹，尽量避免撞击。并且要对核电施工过程中的易燃、可燃材料进行分离对方，加强通风，以防止室内温度过高，另外还要防止使用塑料等可燃物作为填充材料，我们认为可以用不锈钢材料来代替。另外，腐蚀和防止水淹都是核电施工中的重要项目，对内陆核电厂而言，水淹的几率虽小，但依然会发生，如冷却塔的运行不稳定发生泄漏。因此，要及时查找冷却塔的运行现状，检测机械通风冷却塔中的水位变化，可以增设水位监测计，实现智能化的监测。

3.3 核级设备的鉴定过程

核级设备的鉴定也是保证核电站稳定发展的必要过程，对核电厂而言，要对任何一个产品进行鉴定，并且要严格控制核电厂的施工安全问题，冷却塔的应用更好解决了温度过高，湿度过小的问题。重点分析机械冷却塔的抗震应用。在进行抗震试验时，应先进行老化试验。此次采用的是风机抗震鉴定。具体过程为在抗震台上完成核反应震动力试验，并根据震动力的大小来设计机械冷却塔的零件，对不能符合要求的零件进行重新设计和安装。需要注意的是，在使用中，最好采用1∶1模型试验法，能够测试机械冷风塔的真实抗震能力。另外，还应注重设备的安装方式，让抗震试验来反映设备边界和设备的接口条件。

4 结语

对内陆核电厂而言，要选择机械通风冷却塔作为其通风系统。机械通风冷却塔的结构复杂，在设计过程中要遵循国家系列标准。另外，由于机械通风冷却塔与风机冷却的原理不同，我国内陆核电站发展还处于发展阶段，因此，还要对其实施鉴定和相关的安全监督，无论是设计单位还是施工单位，都应重视机械冷风塔的使用安全和性能发挥。笔者对我国机械通风冷却塔的应用进行了分析，致力于通过增强其性能，解决其水淹、辐射与核电等级的鉴定来解决问题，促进内陆核电厂施工和发电的安全。

参考文献

[1] 潘文高，李朝明，胡彬，等.机械通风冷却塔在内陆核电厂中的应用[J].核电工程，2010，31（3）：92-95.

[2] 杨涛.火电厂辅助冷却水系统方案分析探讨[J].科技展望，2016，26（1）：100-101.