某单堆布置核电机组部分子项优化探讨

曹 平 王 健 陈闽烽

(中国中原对外工程有限公司,北京 100191)



某单堆布置核电机组部分子项优化探讨

通过对某新建单堆布置核电站常规岛和BOP子项的气体/蒸汽生产、储存部分与同堆型双堆布置核电机组进行比较，探讨了新建机组子项方案优化的可能性，以降低设备采购成本、减小子项建筑规模，达到节约新建机组成本的目的。

核电站，常规岛，BOP子项，机组

0 引言

国内核电站目前多为双堆布置，常规岛和BOP子项均按两机组共用设计，以达到系统安全可靠、建设投资节省、节约场地面积等目的。但共用子项的规模和容量一般都大于单堆机组的需求，在新建项目设计初期，对共用子项的设计方案进行优化显得尤为必要。

国外某新建内陆核电站规划为单台机组，本文选取同堆型的K核电站与新建核电机组作比较，对两个项目的常规岛和BOP子项的气体/蒸汽生产、储存部分进行分析，探讨新建机组子项优化的可能性。

1 子项简介

新建内陆核电站规划为一台1 000 MW的核电机组，位于巴基斯坦西北部C地区，濒临C运河。K核电站为2×1 000 MW双堆布置机组，位于巴基斯坦K市附近，濒临阿拉伯海。

两个项目的常规岛和BOP子项的气体/蒸汽生产、储存部分均包含如下五个子项，子项功能简介如下。

1.1 氢气生产和贮存厂房

本子项的功能为生产、贮存和分配氢气的技术性子项，为项目提供所需的全部氢气，用以确保整个核电站的安全运行。K项目的方案为：在制氢间内用电解除盐水的方法来生产氢气，生产出来的氢气经干燥、纯化处理后送至储存区的中压贮氢罐贮存。贮罐内氢气经减压装置减压后，通过分配系统的管网送至常规岛和核岛的氢气用户供其使用。

1.2 制氯站

本子项的功能为制取次氯酸钠溶液，并为循环水泵房和取水头部投加次氯酸钠溶液，达到抑制海生物在海水管路上吸附滋生，保证管路和设备畅通的目的，从而保证凝汽器和热交换器具有良好的传热性能。K项目为海水制氯站，通过电解海水产生次氯酸钠溶液。

1.3 空气压缩机房

本子项的功能为生产两台核电机组所需的压缩空气，并将所生产的压缩空气供应给公用压缩空气分配系统和仪表用压缩空气分配系统。

1.4 公共气体贮存区

本子项的功能为低压氮气、中压氮气及二氧化碳气体生产、贮存和分配厂房，属于核电站厂用气体贮存和分配系统。

1.5 辅助锅炉房

本子项的功能为在机组启动、停堆时，向辅助蒸汽系统提供合格的蒸汽，以供各辅助蒸汽用户使用，分为辅助锅炉房区和锅炉燃油泵房及油罐区。

2 对比分析

由于新建机组为单堆布置，相对于双堆机组，常规岛和BOP子项生产、储存所需的气体和蒸汽用量可能会减少。下面将从设计方案、子项规模、运行模式等方面，分别对以上五个子项进行分析，探讨新建机组优化的可能性。

2.1 氢气生产和贮存厂房

K项目为双堆机组，本子项包含两套水电解制氢装置和一套氢气分配装置，以及三台贮氢罐。氢气耗用量和贮存量如下：

1)核岛单台核电机组运行时的年氢气消耗量：650 Nm3；

2)核岛单台核电机组按每年二次启动计的氢气用量：140 Nm3；

3)常规岛单台汽轮发电机组的一次充灌用氢量：810 Nm3；

4)常规岛两台汽轮发电机组正常运行时的30 d补氢量：1 200 Nm3；

5)常规岛正常贮存量(一台汽轮发电机组一次充灌量和两台汽轮发电机组正常运行30 d补氢量)：2 100 Nm3；

新建项目只有一台机组，制氢工艺与K项目相同。氢气耗用量和贮存量估算如下：

1)核岛单台核电机组运行时的年氢气消耗量：650 Nm3；

2)核岛单台核电机组按每年二次启动计的氢气用量：140 Nm3；

3)常规岛单台汽轮发电机组的一次充灌用氢量：810 Nm3；

4)常规岛单台汽轮发电机组正常运行时的30 d补氢量：600 Nm3；

5)常规岛正常贮存量(一台汽轮发电机组一次充灌量和一台汽轮发电机组正常运行30 d补氢量)：1 500 Nm3。

从氢气消耗量和储存量比较，新建机组的制氢装置生产能力和贮氢罐容量均可以适当减小。因此，新建机组本子项的规模可以适当优化。

此外，根据国内核电项目经验，部分核电站所需氢气已采用外部采购的方式。新建项目可以考虑取消氢气生产子项，改从外部采购氢气，以达到降低建设成本和运维费用的目的。但核电站所需的氢气对纯度、最高供气温度、露点、含氧量、含氮量等特性有严格要求，国内和国外的氢气供货市场不同，需结合新建机组厂址附近氢气生产状况来确定。

2.2 制氯站

K项目为海水制氯站，包含四台海水泵(每台机组两台，一用一备)，三台自动反冲洗过滤器(两用一备)，两台次氯酸钠贮罐，以及四台电解槽组合四台变压整流装置。

新建项目为滨河厂址，制氯工艺与K项目不同，考虑采取淡水加盐制氯方案，详见图1。

因设计工艺不同，新建项目本子项的设计方案可能会有较大调整。

2.3 空气压缩机房

K项目的空气压缩机房容量按照双堆机组设计，包含四台水冷式无油空气压缩机组、四组干燥净化装置及两个缓冲罐等配套设备。四台空气压缩机并联布置，两用两备。正常工况下，两台空压机和相应的辅助设备运行，其余空压机处于备用状态。当两台核电机组中的一台停堆检修，或进行安全壳压力和泄漏试验，其余核电机组正常运行时，四台空压机全部投入运行，供应压缩空气。如果压缩空气供气压力仍不足，则需启动设置在核岛内的应急空压机，以满足电厂的仪表用气。

新建项目只有一台机组，空气压缩工艺与K项目相同。同时，因公用压缩空气和仪表用压缩空气的消耗量少于双堆机组，空气压缩机组和干燥净化装置等配套设备的数量可适当减少。因此，新建项目本子项可以适当优化。

2.4 公共气体贮存区

K项目的公共气体贮存区子项分为AG2和AG3两个贮存区。AG2贮存区负责分配两台核电机组所需的低压氮气、中压氮气和一台机组汽轮机厂房所需的二氧化碳气体。AG3贮存区负责分配另一台机组汽轮机厂房所需的二氧化碳气体。

新建项目只有一台机组，公共气体贮存方案与K项目相同。因此，可以取消AG3贮存区，设置AG2贮存区即可满足要求，本子项可以适当优化。

2.5 辅助锅炉房

K项目的辅助蒸汽用量按照双堆机组设计，包含三台30 t/h的双燃料锅炉(燃油+燃气)及附属设备。油罐区设置三台200 m3的储油罐，贮存可满足三台锅炉连续3 d使用的燃油量。油泵房设置四台供油泵(三用一备)和两台卸油泵(一用一备)。蒸汽负荷考虑了两台机组正常运行、一台机组运行一台机组冷停、一台机组冷启一台机组冷停、一台机组运行一台机组冷启四种工况。

新建项目的辅助蒸汽系统生产方案与K项目相同。同时，新建机组仅需考虑单台机组冷启、冷停、运行三种工况，辅助蒸汽用量将少于双堆机组。因此，辅助锅炉容量及数量均可以减少，配套的储油罐、供油泵、卸油泵相应减少。此外，新建项目厂址无燃气供应，辅助锅炉选用燃油锅炉即可，本子项可以适当优化。

3 结语

新建核电站与K项目的厂址不同，部分子项(如制氯站)的设计方案将做适应性修改。采用单堆布置后，常规岛和BOP子项(如氢气生产和贮存厂房、空气压缩机房、公共气体贮存区、辅助锅炉房子项)可以适当优化，以减少设备数量，降低设备采购成本，减小子项建筑规模，达到节约新建机组成本的目的。以上探讨将给新建核电项目子项设计优化工作提供参考，具体方案还需进一步论证后再确定。

[1] GB/T 50294—1999,核电厂总平面及运输设计规范[S].

[2] GB 50177—2005,氢气站设计规范[S].

[3] GB 50015—2010,建筑给水排水设计规范[S].

[4] GB 50029—2014,压缩空气站设计规范[S].

[5] GB 50041—2008,锅炉房设计规范[S].

On subitem optimization of nuclear power units allocated in some single heap

Cao Ping Wang Jian Chen Minfeng

(ChinaZhongyuanOverseasEngineeringCo.,Ltd,Beijing100191,China)

According to the comparison of the conventional island of some newly-built single heap nuclear station, gas production of BOP subitem, storage with the double-heap nuclear generator, and explores the possibility of the newly-built subitem scheme optimization, so as to lower the cost for the equipment purchase, reduce the architectural scale of the subitem, and achieve the money-saving of the new unit cost.

nuclear power station, conventional island, BOP subitem, unit

1009-6825(2017)09-0112-03

2017-01-17

曹 平(1984- )，男，工程师

曹 平 王 健 陈闽烽

(中国中原对外工程有限公司,北京 100191)

TM623

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