多堆共用压缩空气站模式下安全壳整体试验使用外部气源工程实施方案

严颖第王小信

（福建福清核电有限公司福建福清350318）

摘要：福清核电1-4号机组为连续开工建设的核电机组，4台机组共用一个压缩空气站。本文详详细介绍了在福清1、2号机组商运的前提下，福清3号机组进行安全壳整体试验使用外接气源的工程实施方案。该方案的成功实施，确保了福清3号机组安全壳整体试验的顺利完成，同时也保证了商运机组的安全稳定运行和建安机组的正常用气需求，是一次有益的工程实践。

关键词：多堆；压缩空气站；安全壳整体试验；外部气源；工程方案

Abstract:Theunits1-4ofFuQingnuclearpowerplantarecontinuousconstruction,fourunitsshareanaircompressionstation.Thisarticlepresentstheprojectofconstructionofcontainmentintegratedleakratetestingusingout-sourcegasofunit3onconditionofcommercialserviceofunit1-2.Successfulpracticeoftheprojectmakesurethatcontainmentintegratedleakratetestingcompletedwhileensuringsafeandstableoperationofcommercialserviceofunitsandnormaldemandofgasincivilinstallation,itisbeneficialengineeringpractice.

Keywords:multi-reactor,aircompressionstation,containmentintegratedleakratetesting,out-sourcegas,projectofconstruction

1.福清核电厂1-4号机组压空生产与分配系统简介

福清核电厂1-4号机组共用一个压缩空气站，该气站由6台主压空机组成，每个机组还设置有两台应急空压机，4个机组总计8台应急空压机，每台空压机对应一台干燥过滤器。整个压缩空气分配管网由SAR（仪用压缩空气分配系统）和SAT（公用压缩空气分配系统）组成。压空站生产的压缩空气分成两部分，其中一部分经过应急压空生产系统的干燥过滤器进一步处理后进入SAR管网，然后分配至各用户；压空站生产的另一部分压缩空气不再进行处理，直接通过SAT管网输送至各用户。福清核电厂1-4号机组压缩空气生产与分配系统工艺流程简图详见图1。安全壳整体试验使用的压缩空气就是主压空站生产的压缩空气，并通过SAT管网进入安全壳。SAT管网压缩空气气源品质：进气温度≤40℃（核电机组正常运行时，安全壳内温度控制在40℃以下）；油份含量：低于0.01mg/m3；颗粒物含量：低于0.01mg/m3；压力：0.68~1.0Mpa.g；露点：＜-10℃；流量：6300m3/h（STP）[1]~[3]。

2.安全壳整体试验简介

安全壳整体试验是压水堆核电机组一项特大型、高风险、高难度的试验，通过模拟设计基准事故工况下安全壳内的峰值压力，在事故峰值压力平台下，进行安全壳整体泄漏率测量及各压力平台安全壳结构试验，以验证其密封和结构性能。安全壳整体试验典型试验时间详见图2[4]。

图2安全壳整体试验典型试验时间

Fig.2TestingtimeofCILRT

安全壳整体试验期间，安全壳内压力按照如下平台逐级提升和下降：0.00—0.01—0.05—0.10—0.21（0.5P）—0.42（1P）—0.483（1.15P）—0.42（1P）—0.21（0.5P）—0.05—0.00。

其中：

—P为安全壳设计压力，即0.42Mpa.g；

—各数值的单位为Mpa.g。

综合考虑安全壳内部构件吸气现象以及试验进度，加压速率不得超过12Kpa/h，在达到设计压力平台前2小时，加压速率减小到8Kpa/h。

结合福清核电厂1、2号机组实践经验，当时福清核电厂1号机组已经完成首次并网，正在进行升功率试验；福清核电厂2号机组开始安全壳整体试验，开启安全壳升压进气阀后，将升压速率稳定在10.0Kpa/h左右，此时压空管网压力

会迅速降低，管网压力联动主压空站的空气压缩机，6台主空压机会依次全部启动，只保留福清1、2号机组的4台应急空压机作为SAR管网的备用气源，整个SAT管网失去备用气源，对除安全壳整体试验其他SAT用户造成失气潜在风险。福清核电厂3号机组安全壳整体试验具备条件时，福清核电厂1号机组已经商运，2号机组已经完成首次并网，正在进行升功率试验，此时如果使用福清核电厂1-4号机组共用的压空站，将会对商运机组、并网机组造成压空管网低的潜在风险，可能对机组的安全运行带来不利影响，而这是不可接受的。综合考虑，福清核电厂3号机组安全壳整体试验使用外接气源成为必选项。

3.工程实施方案的考量与确定

福清核电厂3号机组安全壳整体试验使用外接气源的工程实施方案从以下四个方面来制定：安全、质量、进度、成本。

安全从两个方面来考虑：人员的安全和设备的安全。福清3号机组安全壳整体试验是在福清的台风季节，通过图2可以看出安全壳整体试验的时间为9天左右，依据保守决策的原则，应该按照两周14天来制定方案，同时考虑到临时空压机放置在室外，因此从安全角度来考虑有两个选择：临时空压机不防雨，需要搭设临时防雨棚（需要防护一定级别的台风）或者临时空压机防雨并且抗台风。

质量主要是考虑临时空压机的产气品质要与主压空站的正式气源品质相当或者优于正式气源的品质。

进度是非常重要的考量因素，因为安全壳整体试验期间，整个安全壳处于完全封闭状态，整个核岛内的各项工作处于暂停状态。因此，安全壳整体试验是整个核电机组建设的绝对关键路径，安全壳整体试验时间延长一天，有可能造成核电机组并网、商运的时间推迟一天，进而带来巨大的经济损失。因此，临时空压机运行的稳定性、产气品质的稳定性、应对极端气象工况的能力都是重要考量因素。

成本是非常重要的考量的因素，既要考虑工程实施方案本身的成本，这主要是由技术路线选择来决定的；又要考虑到工程实施进度，工程实施进度快，后期核电机组投产早，创造的效益大。

通过调研市场实用性的空气压缩机组，同时考虑类似的工程经验，有两种动力机型可供选择：电力驱动和柴油驱动。通过与柴油驱动的空气压缩机组相比，电力驱动的机型存在以下劣势：1、安全性较差：台风季节室外使用大功率的用电设备（6.6KV中压电机或者运行电流超过400A的380V低压电机），线路短路的风险较高，对运行人员和机组安全均有不利影响；2、工程成本高：考虑到台风季节室外用电的安全性，势必搭设相关的临时防雨棚，临时搭设的防雨棚还需要一定的抗台风级别，而柴油机组用电负荷非常小（机组本身用电负荷：220V，100W；空气冷却装置（产气在进入安全壳之前进行冷却，以便温度降至40℃）：380V，2KW），无需搭设防雨抗风棚；对于使用电力驱动的空气压缩机组，需要考虑租赁或者采购相应的电缆、二级配电柜，一般二级配电柜可以租赁，但是电缆需要采购，这是另外一笔成本投入。柴油驱动的空气压缩机组与电力驱动的空气压缩机组相比存在以下的劣势：1、柴油驱动的空气压缩机组需要配置柴油发动机，其技术相对复杂，运维成本相对较高，如采用该动力机型，需要配置备用机组；2、柴油驱动的空气压缩机组需要配置相应的柴油储罐，其火灾风险高于电力驱动的机型，需要考虑相应的应对措施；3、机组运行阶段，柴油的费用高于电费。

综合以上各种考量，最终选择的租赁的临时空气压缩机组为柴油驱动机型，品牌为阿特拉斯科普柯。

福清3号机组安全壳整体试验期间，租赁的临时空压机运行稳定，产气品质优异，经上海市计量测试技术研究院检测租赁的临时空压机产气品质[5]：油分＜0.01mg/m3；颗粒物含量：0.009mg/m3；露点：-64.1℃。

图1福清核电1-4号机组压缩空气生产、分配系统工艺流程简图

Fig.1DiagramofSAPandSARforFuqingNPP

4.结语

同一核电厂多个反应堆共用压空站时，当建设机组进行安全壳整体试验时，用气量非常大，容易造成全厂压空管网压力降低，进而触发相应的事故规程，对商运机组造成不利影响。此时，使用外接气源（在压空管网接入临时空压机）可以有效避免这种状况的发生，既能维护商运机组的正常运行又可以推动建设机组安全壳整体试验的顺利进行。外接气源工程实施方案应该从：安全、质量、进度以及成本四个方面综合考虑选择。福清3号机组安全壳整体试验在这一方面做出了一次有益的尝试，可供具有类似情况的核电厂参考借鉴。

参考文献

[1]中国核电工程有限公司．空气压缩机房施工设计说明（04260ZC-QTS01-001，A版CFC）.第6页.

[2]中国核电工程有限公司．安全壳连续通风系统手册（FQY17EVR002B30745GN，A版CFC）.第10~27页.

[3]中国核电工程有限公司．压缩空气生产系统（FQY17SAP002B30745GN，A版CFC）.第7~8页.

[3]中国核电工程有限公司．压缩空气生产系统（FQY17SAP002B30745GN，A版CFC）.第7~8页.

[4]中国核电工程有限公司．安全壳整体试验（FQX26EPP001B30245SS，C版CFC）.第24页.

[5]上海市计量测试技术研究院华东国家计量测试中心中国上海测试中心检测报告．检测报告编号：2015133-30-300677．第3页.

作者简介

严颖第（1986—），女，福建三明人，本科，工程师，现从事核电厂核安全管理工作。