中国核电工程有限公司郑州分公司 核电工艺设计所 河南郑州 450000
摘要：本文首先对余热排出系统的布置条件进行了介绍。然后对核辅助厂房余热排出泵间、换热器间在项目初步设计阶段预留布置空间不足导致设备、阀门操作检修空间狭小等问题，做了详细的分析研究。针对存在的问题，参考借鉴了其他压水堆项目中有关余热排出系统设备管道布置设计方面的经验，提出了优化布置方案。最后对本次设计优化工作的重要经验做了简要总结，供其他项目的设计进行参考。
关键词：优化设计；布置方案；吊装；操作检修；人员通行
1 前言
余热排出系统（RHR）是核电站重要核辅助系统之一。
RHR系统在电厂停堆期间，在经蒸汽发生器初步冷却和降压后，从堆芯和反应堆冷却剂系统（RCS）导出热量，将反应堆冷却剂的温度从180℃降至60℃，并将反应堆冷却剂温度维持在冷停堆工况，满足换料和维修操作所需要的持续时间。另外，在RCS系统压力下降到化学和容积控制系统（RCV）无法运行时，可利用RHR-RCV间的接管进行反应堆冷却剂的下泄。在RCS系统充水、排气、加热升温、蒸汽发生器维修停堆及换料停堆阶段，开通RCV-RHR返回管线，对冷却剂进行净化。在发生蒸汽管道破裂或RCS小破口事故时，RHR可对反应堆进行冷却；冷停堆期间，通过RHR系统的卸压阀防止RCS系统超压。
2 现有布置分析
RHR系统设计两台热交换器RHR001、002RF，两台余排泵RHR001、002PO及相关阀门和管道。设备和部件安全等级均为2级，抗震1类。
根据核岛厂房主要系统总体布置设计，RHR系统除RCS系统隔离阀及卸压阀布置在反应堆厂房，其它所有设备及主要阀门都布置在核辅助厂房（NX）-12.5米层。
现有RHR系统设备、阀门及管道的布置详见图1
图1 RHR设备及管道布置
3 RHR系统布置存在问题
RHR热交换器、泵及主要阀门和管道布置于NX厂房-12.5米层。布置设计满足单一故障准则、辐射防护、防火及防水淹设计要求。但由于物项布置局部过于紧凑，设备管道密集，整体空间利用不合理。造成部分设备检修不便，房间内通道狭窄，部分阀门操作可达性差等问题。
3.1设备吊装及转运问题
余排泵的吊装采用分体吊装。即泵体、电机和机座分别引入，在泵房内再进行组装。当余排泵需要检修时，需要先在泵房内进行泵体、电机和机座的拆解，再分别引出房间进行检修。但余排泵房泵组周围布置物项较多且过于紧凑，影响泵组的组装和拆解工作。
3.2设备检修空间问题
余排热交换器的检修只能在房间内就地实施检修，要求整个房间内通道顺畅，设备周围尽量开阔，无明显阻碍物项。该房间内的钢平台部分影响到换热器检修操作手孔
3.3人员通行及操作可达性问题
由于布置空间受限且布置阀门及管道较多，预留的人员通行空间较少，造成部分阀门的操作可达性差。热交换器间布置有DN200以上阀门6个，均需手动操作。受限于房间3米总宽度，整个热交换器间存在通道整体狭窄，局部拥挤，部分阀门操作可达性差等问题，影响阀门操作的效率。
4布置优化设计方案的选择
本文在对原厂房结构影响最小的前提下，利用现有空间，对原NX厂房-12.5米层RHR系统布置区域功能进行重新划分，提高闲置空间利用率。
N031房间保持不变，仍作为热交换器间；取消两个泵房间之前的隔墙，将其合并为一个隔间，作为RHR001PO泵间；将N012房间作为RHR002PO泵间，同时也作为RHR001、002PO及阀门检修区域。两个泵房之间设计防火门。见图2。
图2 改进后布置方案
该方案对NX厂房原始结构基本无影响，但是为满足防火分区设计要求，需要在两泵房之间增加防火门。设备、阀门的检修维护需要转运到设备公共检修区进行。
上述各方案可满足辐射防护要求、单一故障准则、防火防水淹等RHR系统基本布置原则和要求。
5布置优化设计结果分析
针对第3章论述存在的问题，本文进行了优化设计，本章对优化设计结果与原方案进行对比分析。
5.1设备吊装及转运分析
余排泵同样采用的是分体吊装。优化布置后余排泵检修路径上无安装物项阻挡，泵组周围操作空间较大，满足设备吊装及运转要求。
5.2设备检修空间问题分析
原方案热交换器由于部分水室手孔距阀门操作钢平台过近，设备检修受到一定程度的影响。改进方案将热交换器间部分阀门移出，仅布置RHR008、009VP两个阀门，调整管道及钢平台设计，保证水室手孔周围有充足的操作空间，便于换热器的检修。
5.3人员通行及操作可达性问题分析
改进后泵房内集中布置较多阀门，由于面积基本是原方案的2倍，因此阀门的集中布置非但不显得拥挤，而且有利于提高系统操作效率。RHR系统阀门均需手动操作，通过泵房内钢平台，人员在房间内通行顺畅，阀门操作可达性较好。
6 结论
本文在RHR系统原布置方案上进行了设计优化，得出如下结论：
（1）优化调整余热排出系统各房间分布及布置功能划分，提高了整体房间利用率，为布置优化设计奠定了基础。通过重新调整设备、阀门及管道布置，为泵组的组装拆解及转运提供了比较充足的空间。
（2）余排泵房间内设计的设备、阀门轨道吊车为设备检修提供了极大便利，通过平板车的配合可将设备、阀门转运到固定检修区进行检修，避免了人力长时间在较拥挤区域实施检修，大大节约了检修人力及时间成本。
（3）热交换器间及泵房间设计的钢平台，既满足了阀门操作可达性，又保证了房间人员通行的顺畅，有效节约了运行操作时间，可缩短运行人员平均受辐照时间。
参考文献
[1]赵嘉明，《余热排出系统手册》，北京，中国核电工程有限公司，2016.2
[2]李昭清，叶晓丽等，《ACP1000核岛厂房总体布置设计原则》，北京，中国核电工程有限公司，2015.1
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[4]牛艳颖，《核电站管道和管件选用手册》，北京，中国核电工程有限公司，2009
[5]潘立，《单轨悬挂吊车梁通用图》，北京，中国寰球化学工程公司，1992.12
论文作者:李伟,雍二磊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/21
标签：阀门论文; 热交换器论文; 泵房论文; 系统论文; 设备论文; 操作论文; 管道论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;