核电厂生产区室外管沟平面布置经济性提升研究

王 威 张 凡 吴德成

中国核电工程有限公司 北京 100840

1 前言

核电厂生产区（控制区围栏内）总平面布置需要综合考虑工艺流程、室外管线（管沟）的布置、交通运输关系以及施工期间对平面布置的特殊要求等[1]，总平面布置优化就是同时降低各因素对平面布置的影响，提高电厂各项技术经济指标的过程。

本文以华龙一号为例，将生产区室外管线、管沟布置作为总平面布置优化的切入点，通过建构筑物及功能分区的布置优化从根本上解决管线、管沟布置不合理的问题。通过管线布置优化研究，以期提高华龙后续机组厂区平面布置经济性。

2 核电厂室外管沟优化布置

2.1 合理规划管沟、管线路径，减少敷设长度

核电厂室外主要沟道主要有重要厂用水进水管沟（GA沟）、综合廊道（GB沟）、废液排放管沟（GC沟）、循环水进水管沟（GD1沟）、循环水排水管沟（GD2沟）、重要厂用水排水管沟（GS沟）、500KV电缆廊道（DG沟）以及220KV电缆沟（GJ沟）等。

2.1.1 循环水进、排水管沟布置

以华龙一号为例，根据GA沟、GS沟、GD1沟、GD2沟的工艺联系，与其布置相关的功能分区为主厂房区、循环水设施区及废水及污水处理设施区。

（1）联合泵房（PX）布置于常规岛一侧时

当PX布置于常规岛一侧时（如图1所示，两台机组核岛中心间距X≥190m），经分析可知当A点与F点水平距离Y为112.3m～X-59.1m时，GA沟与GD沟水平总长度介于一个较小的范围内，GA沟与GD沟的土建造价较小。

图1 联合泵房位于常规岛一侧时

（2）PX泵房位于核岛一侧时

当PX泵房位于核岛一侧时（如图2所示，两台机组核岛中心间距X（190≤X≤225m）），经分析可知当A点与F点水平距离Y为104m～127m附近时，GA沟与GD沟水平总长度介于一个较小的范围内，GA沟与GD沟的总长度较小。

图2 联合泵房位于核岛一侧时

由于核岛及常规岛冷却水需排入虹吸井（CC井），当CC井位于两台机组排水点B点至C点之间范围时，厂内排水管线最为短捷。

2.1.2 综合管廊（GB沟）布置

综合管廊作为联系全厂的主要管沟，涉及了生产区内的各功能分区，其中主要是主厂房区与辅助生产设施区。

除盐水厂房主要通过GB沟为核岛、常规岛、制氯站、附加电源柴油机发电机厂房等提供除盐水，因此宜将除盐水厂房靠近上述子项进行布置，以减少室外管线连接长度；

200KV开关站引接的外部电源经辅助变压器区域及6.6KV配电间(JX)降压后通过GB沟输送至核岛，应急柴油机房(DY)产生的电源作为厂区附加电源，必要时也需通过GB沟接入核岛；

空气压缩机房（ZC）产生的压缩气体经核岛及常规岛处理后供全厂BOP子项使用；

制氢站(ZB)主要为主厂房服务，但由于其具有防爆要求，因此应在满足与周围建、构筑物安全距离的前提尽量使管线短捷顺畅。

2.1.3 放射性废液排放管沟（GC）布置

与放射性废液排放管沟（各子项至物排放厂房段为GC1沟，排放厂房至虹吸井段为GC2沟）相关的功能分区主要为主厂房区、放射性辅助生产设施区及废水及污水处理设施区。

由于GC1沟有抗震要求，因此应将放射性辅助生产设施区各子项尽量靠近核辅助厂房及核岛/常规岛液态流出物排放厂房（QA、QB），放射性机修及去污车间（AC）、特种汽车库、放射性固体废物处理厂房及暂存库（QS、QT）、厂区实验楼（AC）等进行组团式布置。

当放射性辅助生产设施区内各子项为两台机组共用时，放射性机修及去污厂房、厂区实验楼、以及虹吸井应尽量布置于两台机组核辅助厂房之间的区域范围内，以减少放射性废液管沟和重要厂用水排水管沟的连接长度。

2.1.4 500KV(DG沟)以及220KV（GJ沟）布置

与DG沟、GJ沟室外布置涉及的功能分区主要是主厂房区以及配电装置区。为保证电力出线管廊的短捷顺畅，应尽量将开关站布置于两台机组主变区域中心。

当配电装置区与循环水设施区均布置于常规岛一侧，且均布置于两台机组主变之间时，电缆沟与循环水给管沟均能达到最为短捷。参照已有核电项目，当两台机组核岛间距为210m时，配电装置区与循环水设施区均能处于最合理的平面位置。

2.2 主要管沟每延米造价

根据核电项目工程经验，核电厂主要管沟每延米造价如表1所示。

表1 核电项目主要管沟单位造价一栏表

根据上表可知，在核电项目室外管沟中DG沟以及GA、GD沟造价较高，在总平面规划过程中要合理布置联合泵房及500KV开关站与主厂房的相对位置关系。

2.3 各主要管沟对地基的要求

室外主要管沟功能等级及抗震类别如表2所示。

表2 核电项目室外主要管沟功能等级及抗震类别一览表

对于具有安全等级及抗震要求的管沟，在总平面规划时应考虑布置在地基条件好的基岩区域，以减少地基处理费用。对于其他无安全功能也无抗震要求的廊道，在实际工程项目施工时为避免管沟的不均匀沉降引起的廊道内管道损坏，一般也需要对管沟地基进行处理[2]。

3 基于室外管沟最优化的厂区总平面布置方案

3.1 布置方案规划条件

厂址总体规划及总平面布置条件中最基础的工艺条件是循环水进排水以及电力进出线相关工艺流程[3]，根据核电厂取排水方向与电力进出线方向，可分为以下四种规划条件：

（1）取水方向与电力输出方向相同，与排水方向不同；

（2）取水方向与排水方向相同，与电力输出方向不同；

（3）排水方向与电力输出方向相同，与取水方向不同；

（4）取、排水方向以及电力输出方向均相同。

根据四种不同的功能分区布置形式，可得出四种相对较优的厂区平面布置方案，详见图3～图6。四种规划方案均能使生产联系密切的子项集中布置，室外管线布置不交叉、不迂回，极大的缩短了工艺管线、管沟的敷设长度。

图3 厂区布置方案一（对应规划条件1）

图4 厂区布置方案二（对应规划条件2）

图5 厂区布置方案三（对应规划条件3）

图6 厂区布置方案四（对应规划条件4）

3.2 各平面布置方案管沟长度及用地面积比较

各方案主要管沟长度及造价比较表详见表3。

表3 各方案主要管沟造价一栏表

通过表3可知：

（1）管线长度

取水泵房位于核岛一侧时重要厂用水进水管沟长度比位于常规岛一侧时有所减少（500m左右），但也会使循环水进水管沟长度增加（300m左右）；

CC井位于核岛一侧或常规岛一侧时对循环水排水管沟的长度影响较小，但对重要厂用水排水管沟长度有较大影响，位于常规岛一侧时增长了重要厂用水排水管沟的敷设长度（约1900m左右），同时还会增加放射性废液排放管沟的敷设长度；

放射性辅助生产区集中布置于核岛一侧可有效控制放射性废液排放管沟的长度，在理想条件下方案一是较为合理的布置形式；

开关站布置于两台机组主变之间时500kV电缆沟的敷设长度是最为经济的。

（2）管线造价

由于四种方案均采用了理想状态下的总平面布置，室外管线也较为短接顺畅，整体来看四种方案的室外管线造价基本相当。在实际工程中，需要结合室外布置方案的地基条件及其处理费用等因素进行综合经济比较。

4 结论

核电厂室外主要管线布置是一项综合性工作，需结合工艺流程、工程费用以及现场施工条件等多方面因素综合确定。目前核电项目工程造价偏高，提高核电项目经济性应作为一项重要工作进行精细化管理，在后续核电机组前期总平面规划专题工作中需进一步加强室外管线布置经济性的研究工作。