关键词 设计基准 设计要求 系统运行 主控室排烟
1 概述
核电站防排烟系统是减轻火灾二次效应的有效措施[1]，即限制烟气蔓延到不受初始火灾影响的其他地方，减少着火房间的热量，防止火灾的进一步蔓延、设备损坏和可能的爆炸后果。通过疏散楼梯间防烟系统为工作人员提供安全疏散通道，为消防人员进入提供安全通道。
DFL系统是机械防排烟系统，限制和控制火灾房间烟气的扩散，系统只有在发生火灾时投入运行，在核电站正常运行期间DFL系统均处于停运状态。DFL系统主要有以下两个特点：
?DFL烟气控制系统为人员疏散通道加压送风(SFA)，避免失火房间的烟气向人员疏散通道扩散，为人员的疏散撤离，消防人员的进入灭火创造条件。
?DFL系统运行在失火房间产生负压，避免烟气向临近的房间扩散，在火灾扑灭后，排出失火房间的烟气，即事故后排烟。
DFL烟气控制系统主要保护HK-,HL-,HNX,HQA,HW-,HD-和HPi厂房。反应堆厂房由EBA小流量通风系统为人员疏散通道进行加压送风），核废物厂房（HQB,HQT和HQS）防排烟系统由9DFL系统负责。本文重点论述DFL系统的防排烟系统设计。
2 设计基准
2.1设备分级
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2.2单一故障准则
DFL系统为非安全级系统，单一故障准则不适用。
2 系统设计要求
1、DFL系统有两个主要的功能:排烟及SFA加压送风系统。
排烟系统的设计原则是：火灾后将着火区域的烟气排出，通过将SFA区域与着火区之间的门打开进行补风。排烟风量按照12次/h换气次数进行设计，且需满足100m2防烟分区内的排烟风量至少为3m3/s，但每个防烟分区的最小排烟风量为1.5m3/s。
SFA加压送风系统的设计原则为：人员疏散期间房门关闭情况下保证SFA区域正压在20~80Pa，跟核电厂防火设计规范中要求一致[2]。系统运行期间，楼梯间门关闭，维持走廊和楼梯间的压差最大值不超过+80Pa。排烟系统运行时，需打开SFA区域与排烟房间之间的门进行补风。
2、系统供电
DFL系统无应急柴油机或者SBO柴油机供电。各厂房供电采取交叉供电原则，具体供电系列如下表所示：
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3设备设计要求
3.1 隔离阀
DFL(安全厂房)加压送风系统送风与排风口都与DVL系统共用，柴油机厂房DFL系统送排风口与DVD系统共用，且DVL、DVD系统送排风口处均设置EPW阀门，当发生冲击波事故时阀门自动关闭保护系统。其余厂房(HK-, HNX, HQA 及 HW-)进排风风口处的隔离阀需在关闭时能抵抗冲击波或龙卷风。
3.2排烟阀
排烟阀要耐400℃；正常情况下处于关闭状态；在发生事故情况下由关闭到开启状态；在电厂失电的情况下排烟阀维持原位置；排烟阀要严格的密封；抗震SC1或SC2要求；防火阀和排烟阀泄露要求。
3.3止回阀：
当系统不运行时，阀门处于关闭状态；通过止回阀的开启和关闭控制SFA区域的压力在20~80Pa之间。止回阀开启压差50Pa。
3.4排烟风机
排烟风机要能够连续运行两个小时；风机材料的设计可耐400℃ 的排烟温度；为了冷却安全厂房的排烟风机，DVL系统利用楼梯间的送风来冷却排烟风机，此时DVL的防火阀会重新开启（如果原来处于关闭状态由JDT打开)。
4系统原理图
DFL系统有两个不同的通风系统组成：
烟气控制系统
SFA区域保护系统
DFL系统设计主要有三种形式，其原理图如下：
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图3 DFL系统原理图3
5系统运行
5.1电站正常运行
不管核电站机组运行方式如何，DFL系统都处于停运状态,风机停运，排烟阀关闭,只有手动防火阀处于开启状态。
5.2电厂发生火灾时系统运行
总体运行原则：
当在HK-,HW-,HNX,HQ-和HW-厂房发生火灾时，DFL系统和其相应的子系统开始运行，火灾探测系统（JDT)会探测到火灾发生的区域，相应区域的SFA系统开始自动运行，压力按照如下方式进行控制：
止回阀（重力）安装在排风系统，控制压力当系统超压，起到卸压作用，来控制楼梯间的压力。
一些送风机安装了旁通管路，控制SFA房间的压力，房间内安装了压力传感器，通过控制旁通管路阀门，来实现对房间内压力控制
DFL031系统在每个SFA房间都有独立的压力控制阀门。通过安装在房间内的压力传感器来控制阀门实现对房间压力的控制。
当火灾被扑灭后，通过打开SFA区域的通往失火区域的门，气体从SFA区域进入失火区域，清除烟气。
当JDT系统探测到火灾信号，排烟阀自动开启，排烟风机由操作员或消防员手动启动，排出着火房间的烟气。为了给消防员提供更好的灭火条件，排烟阀要先于排烟风机开启。
5.3 发生火灾时DFL系统的运行模式
DFL系统共有5中运行模式：
1、SAB厂房SFA加压送风系统及排烟系统：
SFA加压送风系统依靠变频送风机及泄压管路进行控制房间压力。排烟系统离心风机手动启动。SFA加压风机有两种运行模式：
1）通过重力泄压阀控制SFA区域正压——变风量运行。
2）对排风系统进行补风——额定流量运行
2、HD厂房SFA加压送风系统及排烟系统
SFA加压送风系统依靠泄压管路控制SFA区域正压。风机无变频装置，定流量运行。排烟系统启动时，SFA风机作为补风系统投入运行。
3、HN厂房SFA加压送风系统及排烟系统
SFA风机靠变频装置控制正压。并可作为排烟系统的补风系统运行。
4、仅有SFA加压送风系统无排烟系统
如DFL27子系统靠离心风机变频控制SFA风机变流量运行，通过泄压管路保证SFA区域正压范围。通过压差传感器探测楼梯间及专用房间的压差，使其保持在20~80Pa，阈值设置在50Pa。
5、控制区连接通道SFA加压送风系统DFL031
通过变频风机及压差传感器控制四个不同的SFA区域的正压范围。SFA边界上的排烟阀启动联锁JDT探测信号打开，且假定同一时间只能发生一起火灾，排烟阀打开时联锁关闭其他所有阀门。
5.4排烟系统
JDT火灾探测系统在主控室发出报警信号，通过JDT系统自动关闭火灾区域相应通风系统的防火阀，为了保证排烟风机正运行，DVL(安全厂房）和DWQ(废物厂房）相应的处于开启状态，利用楼梯间的新风来冷却排烟风机。
失火房间将产生负压，通过安装在风管上的压力传感器（DFL 1260MP-）控制通过排风阀气体流量。使失火房间与周围区域的压差△ P维持在20~80Pa,为人员的安全通道提供烟气保护，工作人员能够撤离火灾区，消防人员进入，火灾扑灭后打开SFA区域与失火区之间的防火门，空气由SFA区域进人火灾区，运行烟气控制系统，补充新鲜气体稀释清理烟气。
5.5主控室区域烟气控制系统(控制区)
主控室发生火灾，由DFL排烟风机将烟气排出
当SAB2其他区域发生火灾时，主控室的排烟阀处于关闭状态
SFA保护区
JDT火灾探测系统在主控室发出报警信号，通过JDT系统自动关闭火灾区域相应通风系统的防火阀。
当火灾报警信号指示火灾发生在主控室层，SAB2 DFL 系统投入运行，保护楼梯间及人员疏散通道，使工作人员关闭电站，安全离开，同时为消防人员通过SFA区域进入失火房间灭火提供必要条件
一般火灾(能被操作员扑灭的火灾)
JDT火灾探测系统在主控室发出报警信号，通过JDT系统自动关闭火灾区域相应通风系统的防火阀(DCL系统送排风管道防火阀)
排烟风机手动开启，维持室内20~80Pa的负压。
火灾被破灭后，开启SFA区域的防火门，使超压的气体进入主控室稀释清理烟气，排烟风机继续运行。
严重火灾（不能被操作人员扑灭的火灾）
JDT火灾探测系统在主控室发出报警信号，通过JDT系统自动关闭火灾区域相应通风系统的防火阀(DCL系统送排风管道防火阀)。排烟风机手动开启，维持室内20~80Pa的负压。
操作员离开，撤离到远程停堆站
6小结
该三代核电站防排烟系统（DFL系统）与二代及二代加堆型的排烟系统相比设计上采取了很大的改进：
1、二代及二代加堆型，只在电气厂房和核辅助厂房设置了排烟系统。该三代核电站在HK-,HL-,HNX,HQA,HW-,HD-和HPi均设置了排烟系统。
2、该三代核电站在厂房的楼梯间及主要的人员疏散走廊都设置了加压送风系统，在事故时为人员的疏散和消防人员进入火灾区域灭火创造条件。
3、DFL系统由很多子系统组成，操作更加方便灵活。
4、DFL系统的排烟风道主要采取混凝土风道形式。
参考文献:
[1]HAD102/11-1996，核电厂防火
[2]GB/T2215-2008，核电厂防火设计规范
论文作者:张丽丽, 钱磊, 温华
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第6期
论文发表时间:2020/5/9