[00133849]核电厂消防安全关键技术研究及应用

1.课题来源与背景 火灾会对核电厂安全构成直接威胁,国际核保险组织统计核电厂火灾在保险事故中的比例为24%,核电厂火灾危险性最大区域是常规岛,汽机房年度发生火灾概率1.2×10-1,常规岛一旦发生火灾后,损失非常大,直接危及社会安全和稳定。 岭澳二期、红沿河、宁德、阳江、防城港核电站为国产自主化的1000MWe级机组,结合运行经验反馈和法国同类机组批量改造计划,进行了多项技术改进,其中消防系统改进作为三大重要改进项之一。消防气压稳压给水系统、汽轮发电机轴承的消防系统在核电厂安全保障中占有重要地位,设计不当将会带来较大的安全隐患。由于大亚湾核电、岭澳核电站一期消防气压稳压给水系统、汽轮发电机轴承的消防系统是基于英国标准进行设计和成套进口,经过二十多年的消防技术发展,原系统已无法满足现行的国际核保险和我国消防法规、标准。为实现核电厂消防系统安全可靠、技术先进、提高系统的国产化水平,贯彻“纵深防御”的安全理念,提出了核电厂消防安全关键技术研究项目。 2.技术原理及性能指标 2.1技术原理 1)核电厂消防气压稳压给水系统 遵循国际标准《核电站防火准则》和国家标准《建筑设计防火规范》,借鉴我国超超临界火电机组设计经验,提出确定核电厂最大消防用水量和灭火初期用水量。针对大亚湾、岭澳核电一期机组大修过程中,需要长时间运行消防主泵以维持系统压力,厂用电耗和系统风险增加,消防初期供水功能也将失去的问题,采用对比分析法,研究提出消防气压稳压给水系统设备选型、工艺计算、控制和试验方法。 2)核电厂汽轮发电机消防系统 通过分析大亚湾、岭澳核电一期汽轮机和发电机轴承就地手动操作的高速水喷雾灭火系统响应时间长,操作控制人员人身安全存在安全隐患的问题,研究确定了现场人工确认、远程控制启动的高速水喷雾灭火系统,防止系统误动喷水损失,确保了机组运行安全的要求。 2.2性能指标 本项关键技术的核电厂消防气压稳压给水系统、汽轮发电机消防系统完全实现了自主化设计,主设备国内制造,两台机组减少设备静态投资费用150万元,系统国产化率达90%,提高了常规岛设备国产化率。避免了检修期间启动消防主泵,两台机组一个换料周期内可节省厂用电费15.48万元,核电厂60年寿期可减少运行费用603万元,取得了明显的经济效益。核电厂汽轮发电机轴承水喷雾灭火系统实现了系统响应速度快,监视和操作控制更安全,防止误喷损失,提高了消防给水系统的安全性、可靠性和稳定性,满足核保险共同体提出的改进要求,降低了投保费用。 3.成果的创造性、先进性 1)首创核电厂配置双气压水罐系统的消防气压稳压给水系统,选用大容积的非隔膜式气压水罐,避免了停机检修期间启动消防主泵,彻底解决了消防主泵长时间运行存在的风险。 2)首次提出1000MWe级核电厂常规岛最大消防用水量、消防气压稳压给水系统灭火初期60s供水量的重要设计依据,为新编国家标准《核电厂常规岛设计防火规范》（GB 50745-2012）提供了重要依据。 3)首次提出核电厂常规岛汽轮发电机轴承现场人工确认、远程控制启动的水喷雾灭火系统,通过并列的电动和手动串联阀门保护汽轮发电机、轴承基座平台和励磁机等重要设备。 4.作用意义 该项关键技术研究成果实现核电厂消防气压稳压给水系统的两个稳压给水罐均可独立运行,总供水量满足核电厂初期消防用水量,其中任一气压水罐检修时可切换至另一气压水罐运行,保证在消防稳压给水系统检修期间无需开启消防主泵进行稳压,极大地提高了系统安全性和可靠性,有效节约厂用电,设备布置紧凑,施工便利,用地节省,初期投资较少,避免了严寒地区消防设备需设置电加热装置,防止了消防供水系统的冻害现象,定期试验和运行维护管理十分方便,系统实现无人值守自动监控和启停。核电厂汽轮发电机轴承消防系统实现了系统响应速度快,监视和操作控制更安全,防止误喷损失,提高了消防给水系统的安全性、可靠性和稳定性。 5.应用情况及存在的问题 5.1应用情况 该项关键技术已推广应用于岭澳核电站二期、辽宁红沿河核电、福建宁德核电、广东阳江核电等18座1000MWe级机组,岭澳核电站二期工程3号机组于2010年9月15日、4号机组于2011年8月7日投入商业运行,二期消防工程于2012年通过国家消防专项验收以及国际核保险组织现场验收,红沿河核电站一期1号机组、宁德核电站一期1号机组已完成168小时试运行试验,投入商业运行,调试、运行期间消防系统运行情况良好。此外2010年5月16日在建设调试中的岭澳核电站二期4号机组装料前主变压器A相设备发生故障而出现火警,确保消防自动喷淋系统准确动作,有效控制了火警,保障了社会稳定,具有重要的社会效益。 5.2存在的问题及持续改进 在工程应用中发现稳压泵在调试运行过程中水泵振幅偏大,经分析认为泵进水管道直接从压力给水管网吸水,进水压力较大时会影响水泵运行,通过计算在泵进水管增设减压阀解决了此问题。