高温气冷堆替代退役火电项目外部人为事件评价的关注要点

池毓凯 曹绍敏

高温堆项目公司（筹） 福建福清 350318

球床模块式高温气冷堆（简称“高温气冷堆”）是我国具有完全自主知识产权的第四代先进核能技术，具有固有安全特性，技术上具备将非居住区、限制规划区、烟羽应急计划区缩小至半径250米范围内的条件，且无需场外应急[1]。因此与传统核电技术相比，高温气冷堆技术在环境相容性上具有巨大优势，可靠近城市在人口相对密集以及负荷中心地区建设。当前，节能、减排已成为我国的基本国策，为加强能源利用效率，保护生态环境，已有较大规模小火电机组陆续关停退役，部分厂址存在资源闲置、人员分流安置的社会矛盾。

因此，利用高温气冷堆替代退役火电不仅有利于火电厂址资源综合利用、国有资产保值增值，还可以缓解地方政府环境保护、节能减排与经济发展、社会稳定之间的矛盾，具有良好的政治和经济示范效应。

1 高温气冷堆替代火电项目的外部环境特征

在高温气冷堆替代中小型退役火电项目的实施过程中，必须在火电厂已有条件下充分考虑核能项目的特殊性和敏感性，紧密抓住两者之间的切合点，根据《核电厂厂址选择安全规定》以及国内外核电厂选址有关要求，对厂址的适宜性进行论证，以确认不能存在技术方面的颠覆性。

与全新的核电厂址不同，高温气冷堆替代退役火电项目工程的外部环境具有其特殊性。最为显著的一点为，一般火电厂址都为多机组厂址，各机组为先后陆续退役，因此存在一段时间内高温气冷堆核电机组和火电机组在同一个厂址共生运行的情况。此类项目在前期论证过程中，其外部人为事件评价工作具有显著特征，要特别关注在运行火电机组及其配套设施相关危险源对高温气冷堆项目的影响，计算相关危险源的安全距离，并与实际距离进行对比。

2 浙江三门高温气冷堆电站项目的外部人为事件评价工作实践

浙江三门高温气冷堆电站项目拟利用浙江省三门县台州第二发电厂现有部分空置及周边场地，规划建设高温气冷堆核电机组。该项目在前期工作过程中，需要对周边潜在危险源进行全面评价，论证厂址不存在颠覆性因素。下面对厂址旁边火电厂设施的评价论证进行介绍，涉及的危险源有：锅炉、煤炭、氨、轻柴油、氢、五氧化二钒、盐酸、氢氧化钠、次氯酸等。

2.1 锅炉

台州第二发电厂锅炉厂房距离本项目约530m，主设备锅炉的额定蒸汽压力/温度为28.17MPa/605℃（超超临界参数），额定主蒸汽流量3008.71t/h。由于其额定蒸汽压力大于2.5MPa，且额定蒸发量大于10t/h，故评定重大危险源。

在广泛调研的基础上判断，可能成为爆炸源的锅炉本体结构部件主要有：汽水系统的过热蒸汽出口集箱、汽水系统的省煤器入口集箱、燃烧系统的锅炉炉膛[2]。根据3个部件内介质的质量及参数，通过焓值转换，计算得出在爆炸情况下介质释放出的能量，再将其转换为TNT爆炸当量，得出爆炸安全距离分别为84m、114m、179m。

据此得出，三门高温堆项目与台州第二发电厂锅炉厂房的距离（530m）大于锅炉各部爆炸的安全距离，因此锅炉爆炸不会对项目厂址安全产生影响。

2.2 煤炭

台州第二发电厂配置2座折返式条形煤场，储煤量约为25万吨。由于煤炭不会发生爆炸等危险，煤场设有的防风抑尘网和喷淋措施除了能有效除尘外，还能起到防止着火的作用。初步判断不会对项目厂址安全产生影响。

2.3 液氨

台州第二发电厂现场氨站设有2座容量100m³的氨罐，距离本项目的距离约1325m。液氨最大存储量为105t（单罐52.5t），日常存储量约70t（单罐35t）。根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2009）标准，液氨临界量为10t，因此氨站是重大危险源。氨站区设置了1.5m高的安全围堰，氨泄露监测和自动水喷淋装置等安全措施，并配有防火防爆措施。

考虑最不利的情况下，将最大可信事故假设为：氨罐最低处出现直径20mm的破口，事故发生后安全系统报警，在10min内泄漏得到控制，泄露后氨在围堰内形成液氨池。以下分别对该事故下氨作为毒气漂移、易燃气体漂移、爆炸源进行评价。

（1）毒气飘移。通过用流体力学的柏努利方程估算液氨泄漏速度，见下式[3]：

式中：Cd为液体泄漏系数，取0.6；A为裂口面积，m2；ρ为泄漏液体密度，取617kg/m3；P、P0分别为储罐内介质压力、环境压力，p 取1.5×106Pa，P0取1.01×105Pa；g为重力加速度，取9.8m/s2；h为裂口之上液位高度，取3m。

本项目采用SLABView软件进行事故排放影响预测。将液氨泄漏速度、相关环境参数输入SLABView软件，得出伤害浓度（204mg/m3）对应距离最大为423m，半致死浓度（1390mg/m3）对应距离最大为231m，均小于液氨罐距本项目的距离1325m，不会影响本项目安全[4]。

（2）易燃气体飘移。根据《核电厂厂址选择的外部人为事件》（HAD101/04），易燃气体在风速为1m/s情况下，浓度仍高于点燃极限值的距离可由下列关系式求得：

式中：T是总释放量，取10.04kg/s*600s=6024kg=6.024t。

由此计算得出，氨泄漏浓度高于点燃极限值的距离为710m，小于氨站距本项目的实际距离1325m，不会影响本项目厂址安全。

（3）爆炸源。以单罐52.5t液氨为爆炸源，参照《核电厂厂址选择的外部人为事件》（HAD101/04）给出的对应于7kPa超压的距离——超压关系式计算爆炸安全距离：

式中：W是爆炸物的TNT当量；1.8为爆炸修正系数；A为TNT当量系数，取4%；Wf为单罐液氨总质量，取5.25×104kg；Qf为燃料的燃烧热，取18.6MJ/kg；QTNT为TNT的燃烧热，取4.52MJ/kg。

由此可见，以单罐52.5t液氨为爆炸源，液氨爆炸安全距离为449m，小于氨站与本项目距离约1325m，不会影响本项目厂址安全。

2.4 柴油

台二电厂锅目前设置有2×500m3储油罐，单罐柴油最大储量为415t，与本项目的实际距离为880m。以单罐柴油最大储量415t为爆炸源，参照国家安全生产监督管理总局编著的《安全评价》给出对“蒸汽云爆炸的冲击波伤害、破坏半径”推荐的评价方法，其损害半径计算如下：

式中：Cs为经验常数，取决于损害等级，按“10%玻璃破碎”取0.4；N为效率因子，取10%；E为爆炸能量，kJ；V为可燃物体积，为500m3；Hc为可燃气体高燃烧热值，柴油为42.652MJ/kg=3.63×107kJ/m3。

由此可见，柴油罐区爆炸的损害半径为488m，小于与本项目的实际距离880m。因此，柴油罐区爆炸对项目厂址安全没有影响。

2.5 氢气

电厂氢气站距离本项目约400m，氢气年使用量3t，最大存贮量0.5t。氢气为易燃易爆品，按（式2）计算点燃浓度值的距离，按（式3）计算爆炸安全距离。最大存贮量0.5t的点燃浓度值距离为160m，爆炸安全距离为109m，均小于氢气站与本项目的实际距离约400m。因此，氢站不构成对本项目厂址安全的影响。

2.6 其他化学品

五氧化二钒虽然为急性毒性物质，但常温下为固态、非可燃物，因此对本项目不会造成影响。盐酸、氢氧化钠、次氯酸均为液态化学品，具有一定腐蚀性和氧化性，不易挥发，因此对本项目也不会造成影响。

3 结语

高温气冷堆技术凭借自身技术特性，在环境相容性上具有巨大优势，在我国众多老旧中小火电厂关停、退役，部分外部条件优越的火电厂址处于空置状态的背景下，运用高温气冷堆技术替代退役火电，可成为缓解环境保护、节能减排与经济发展、社会稳定之间矛盾的重要手段。但由于核电的特殊性和敏感性，在具体厂址选择的过程中，要根据核电选址相关法规进行严谨充分的论证，排除颠覆性因素，确认厂址建设核电的适宜性。

本文通过对浙江三门高温气冷堆电站项目选址阶段工作相关实践的介绍，阐述了高温气冷堆替代中小型退役火电项目在外部人为事件评价的关注要点，对高温气冷堆后续项目厂址的论证具有一定参考意义。