廢氣處理系統(tǒng)布置分析

1、廢氣處理系統(tǒng)布置分析摘要：某廠對(duì)廢氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及布置方案進(jìn)行闡述和分析，分析ZGT系統(tǒng)管 道布置中的問(wèn)題，以便對(duì)類(lèi)似核電項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)有借鑒作用。關(guān)鍵詞：ZGT系統(tǒng)；布置分析1 .前言全球煤、石油、天然氣等化石能源儲(chǔ)量有限，而且隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量消耗 化石能源帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也口益突出。近年來(lái)，核能作為安全、清潔、經(jīng)濟(jì)且可以大規(guī)模利 用的能源形式在全球范圍內(nèi)逐漸被廣泛認(rèn)可，為解決能源問(wèn)題帶來(lái)了希望。進(jìn)入21世紀(jì)以 來(lái)，由于新興工業(yè)國(guó)家對(duì)電力要求的增長(zhǎng)和部分在運(yùn)行核電站的壽期臨近，以歐洲和美國(guó)為 主的西方核能大國(guó)啟動(dòng)了新一輪商用核電技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)計(jì)劃。其主要特征是開(kāi)始建造第 三代商用輕

2、水堆和積極開(kāi)展第四代核能技術(shù)研究計(jì)劃。核電站輸出功率的優(yōu)化問(wèn)題在20世 紀(jì)90年代發(fā)展下一代反應(yīng)堆技術(shù)時(shí)就己經(jīng)成為西方核工業(yè)界的主要爭(zhēng)論話題ZGT系統(tǒng)主要由核島、常規(guī)島和全廠輔助設(shè)施等幾部分組成。全廠功能分區(qū)包括：主廠房區(qū)、循 環(huán)水設(shè)施區(qū)、開(kāi)關(guān)站區(qū)、輔助設(shè)施區(qū)、三廢區(qū)、力能區(qū)、廠前建筑區(qū)、附屬設(shè)施區(qū)和施工區(qū) 等。核輔助廠房為兩個(gè)機(jī)組共用的建筑物，其內(nèi)部主要包容化學(xué)和容枳控制系統(tǒng)、反應(yīng)堆停 堆冷卻系統(tǒng)、反應(yīng)堆水池冷卻凈化系統(tǒng)、乏燃料水池冷卻凈化系統(tǒng)等核輔助系統(tǒng)以及三廢處 理系統(tǒng)。其中三廢區(qū)獨(dú)立成區(qū)，并遠(yuǎn)離廠前建筑區(qū)。ZGT系統(tǒng)功能廢氣處理系統(tǒng)（ZGT）為雙機(jī)組設(shè)置。它用于處理電站正常運(yùn)行工況和預(yù)

3、計(jì)運(yùn)行事件中 產(chǎn)生的放射性氣體廢物。按照廢氣中的含氫量，放射性氣體廢物被分成兩類(lèi)：2.1.1含氫廢氣處理子系統(tǒng)壓縮機(jī)對(duì)廢氣進(jìn)行壓縮，壓縮后的廢氣經(jīng)氣體冷卻器冷卻后送至選好的衰變箱貯存衰變。 衰變期滿后進(jìn)行取樣分析，當(dāng)分析結(jié)果滿足要求并且相關(guān)操作規(guī)程中的其它條件滿足時(shí)，可 將廢氣進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)排放至核輔助廠房通風(fēng)系統(tǒng)（VNA）,由VNA系統(tǒng)的排風(fēng)進(jìn)行稀釋后排 向煙囪。2.1.2含氧廢氣處理子系統(tǒng)這類(lèi)含有氧氣的、可能含有放射性的廢氣，收集到RVD系統(tǒng)含氧廢氣母管內(nèi)，主要來(lái)自 于下列容器、設(shè)備的排氣：一廢液處理系統(tǒng)（ZLT）的排水接收槽，固體廢物處理系統(tǒng)（ZST）的廢樹(shù)脂槽，化學(xué)和容積控制系統(tǒng)（RCV

4、）系統(tǒng)的硼酸貯存箱、下池?zé)峤粨Q器、過(guò)濾器、除鹽器,核取樣系統(tǒng)（RNS）的手套箱等。ZGT系統(tǒng)安全功能廢氣處理系統(tǒng)（ZGT）沒(méi)有直接的安全功能。然而，由于所處理的廢氣帶有放射性，尤 其是含氫放射性廢氣，除輻照危害外并存在爆炸和引起火災(zāi)的危險(xiǎn)性，故在設(shè)計(jì)ZGT系統(tǒng)時(shí), 考慮了防止氣體向環(huán)境泄漏、安全防火、防爆和通風(fēng)排氣等問(wèn)題，并通過(guò)相應(yīng)處理，使氣體 的放射性排放劑量保持在可接受的范圍內(nèi)。ZGT系統(tǒng)安全等級(jí)含氫廢氣處理子系統(tǒng)所有設(shè)備部件屬于核安全3級(jí)抗震類(lèi)別11 ：含氧廢氣子系統(tǒng)為非 核安全級(jí)，抗震類(lèi)別為NO。ZGT系統(tǒng)組成ZGT系統(tǒng)組成分別按含氫廢1和含氧廢氣進(jìn)行敘述。含氫廢氣：根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用

5、壓縮、貯存衰變處理工藝。含氫廢氣的壓縮、貯存衰變處理工藝中，包括一臺(tái)緩沖罐、兩臺(tái)壓縮機(jī)、兩臺(tái)壓縮氣體 冷卻器、兩臺(tái)氣水分離器、四臺(tái)衰變箱、閥門(mén)、管道及儀表等。含氧廢氣：含氧廢氣處理子系統(tǒng)，包括兩臺(tái)電加熱器、兩臺(tái)碘過(guò)濾器、兩臺(tái)風(fēng)機(jī)、閥門(mén)、管道及儀 表等。ZGT系統(tǒng)管道布置方案設(shè)計(jì)管道布置是以系統(tǒng)為依據(jù)，將系統(tǒng)功能具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。ZGT系統(tǒng)設(shè)備布置在核輔助廠 房（NX廠房）內(nèi)的。含氫廢氣子系統(tǒng)除衰變箱材料選用碳鋼外，其它設(shè)備均采用不銹鋼制造, 含氧廢氣子系統(tǒng)設(shè)備材料選用碳鋼。ZGT系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在廠房布置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要考慮滿足民用工程中一般的布置要求外，還特別要考 慮核電站中由于放射性及安

6、全要求給布置所帶來(lái)的特殊要求，采用并遵守核電站布置設(shè)計(jì)的 有關(guān)規(guī)定、準(zhǔn)則和要求。首先，管道布置的中心思想是要能滿足工藝系統(tǒng)的功能要求和安全要求，保證系統(tǒng) 內(nèi)設(shè)備在各自的工況下都能良好地運(yùn)行。單一故障準(zhǔn)則在廠房布置中的應(yīng)用。單一故障準(zhǔn)則實(shí)質(zhì)上是為了防止系統(tǒng)由于發(fā)生 隨機(jī)故障而喪失其安全功能，從而危及核電站的安全。它在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上是通過(guò)提供冗余度， 即由兩個(gè)或多個(gè)系列來(lái)保證系統(tǒng)功能的正確實(shí)施。而在系統(tǒng)布置上則主要表現(xiàn)為對(duì)這些冗余 的系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行空間隔離或?qū)嶓w隔離，或采用防甩擊件來(lái)限制相互的影響。充分考慮系統(tǒng)設(shè)備的可接近性及輻射防護(hù)。實(shí)際上對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的可接近性不僅僅是指空間上的可接近性，即應(yīng)在布置

7、設(shè)計(jì)中為 設(shè)備預(yù)留下足夠的空間，以保證其預(yù)防性維修、計(jì)劃外維修以及在役檢查的順利實(shí)施，它還 包括要對(duì)具有放射性回路的系統(tǒng)設(shè)備提供遠(yuǎn)距離控制裝置和必要的生物防護(hù)措施。如將本系 統(tǒng)中存在放射性含氫廢氣的設(shè)備布置安裝在核島廠房?jī)?nèi)的生物防護(hù)墻后，可以屏蔽廢氣產(chǎn)生 的輻射危害，通過(guò)加強(qiáng)系統(tǒng)的密封性、嚴(yán)格控制泄露和連續(xù)廢氣排放沒(méi)能使放射性釋放導(dǎo)致 污染和氫氣的危害見(jiàn)到最低程度。系統(tǒng)布置要與系統(tǒng)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合。實(shí)際上這一點(diǎn)是不言而喻的，因?yàn)閺S房布置是服 務(wù)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，其最終目的是為了保證系統(tǒng)功能正確順利地實(shí)施，所以廠房布置的設(shè)計(jì)人 員對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于系統(tǒng)的功能、流程乃至調(diào)試運(yùn)行，對(duì)于設(shè)備的特性、接II

8、等都必 須有足夠的了解。充分考慮提供對(duì)火災(zāi)、水淹及飛射物等災(zāi)害的防護(hù)及安全隔離。在廠房布置中必須 對(duì)相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)備提供必要的對(duì)火災(zāi)、水淹及飛射物等災(zāi)害的防護(hù)，以防止其功能受到破壞。 如將布置在-37.50m層的壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)及可能產(chǎn)生電火花的電器設(shè)備采用防爆型，衰變箱、 壓縮機(jī)和緩沖罐等主要設(shè)備接地布置，衰變箱和緩沖罐所在房間內(nèi)不設(shè)置電器設(shè)備等。充分考慮設(shè)備檢修。由于核電站廠房的布置相當(dāng)緊湊，房間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在管道布置 設(shè)計(jì)過(guò)程中中預(yù)留人員通過(guò)空間，以便設(shè)備檢修及維護(hù)。ZGT管道布置設(shè)計(jì)思路遵循在管道具體布置時(shí)特別注意以下幾點(diǎn)：1）在總體布置設(shè)備基本定位的前提下要避免本系統(tǒng)設(shè)備及與其他系統(tǒng)的設(shè)備、

9、管道或 電纜托盤(pán)間相碰撞。2）在布置管道時(shí)，盡量將管道成排或成列布置，以便于減少管道支架的生根。在空間 允許的情況下，盡量使使管線規(guī)格、走向基本一致。3）管道在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)管件，在長(zhǎng)度允許的情況下，轉(zhuǎn)彎處優(yōu)先選用彎管 來(lái)代替彎頭，減少焊接，增加管道強(qiáng)度。4）除特殊情況外，閥門(mén)一般應(yīng)設(shè)置在水平管道上，閥桿處于垂直向上的位置；閥門(mén)布 置應(yīng)為提升閥桿和檢修拆卸閥門(mén)等留有操作空間，要便于安裝、操作、維護(hù)和檢修，有時(shí)為 閥門(mén)操作和維修應(yīng)設(shè)計(jì)必要的鋼平臺(tái)。具體布置細(xì)節(jié)如下：1）-37.50m層的衰變箱系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了 4臺(tái)，當(dāng)一臺(tái)衰變箱在充氣時(shí)，其他衰變箱或正在 進(jìn)行廢氣儲(chǔ)存衰變，或正在進(jìn)行取樣分析

10、操作，或正在倒箱操作，或正在向嚴(yán)沖排放。在設(shè) 計(jì)基準(zhǔn)中己考慮一臺(tái)衰變箱破裂導(dǎo)致放射性氣體釋放的事故，認(rèn)為這是工況HI事故。2）2臺(tái)廢氣壓縮機(jī)、氣動(dòng)控制排放閥并聯(lián)運(yùn)行，設(shè)置兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，一臺(tái)運(yùn)行、一臺(tái)備用。ZGT系統(tǒng)管道布置設(shè)計(jì)說(shuō)明ZGT系統(tǒng)設(shè)計(jì)及布置主要是廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，并按照不同要求進(jìn)行細(xì)化及修改, 根據(jù)工程特點(diǎn)設(shè)置為4個(gè)衰變箱，旦因衰變箱所在區(qū)域位于輻射區(qū)域的橙二區(qū)，應(yīng)用材料完 整地建立封閉的生物防護(hù)墻，不設(shè)立任何人員通道及孔洞，防止輻射泄漏及飛射物，ZGT系 統(tǒng)管道不通過(guò)管廊，所以將閥門(mén)單獨(dú)放置于閥門(mén)間并同時(shí)在人員可以進(jìn)入的區(qū)域設(shè)置閥門(mén)傳 動(dòng)控制間進(jìn)行閥門(mén)控制。參照M310堆型管道布置方案將ZGT系統(tǒng)中 N0114/N0115/N0116/N0117房間布置為閥門(mén)間，N0143、N0144房間作為閥門(mén)傳動(dòng)控制問(wèn)?？偨Y(jié)核電工程ZGT系統(tǒng)布置工作己經(jīng)基本完成了?，F(xiàn)在正在緊張地進(jìn)行廠房布置、系統(tǒng)管道 建模等工作。本工藝系統(tǒng)的布置遵守并符合我國(guó)有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及HAF核安全法規(guī)，參照并 滿足RCC-P中的有關(guān)準(zhǔn)則，能夠滿足各有關(guān)工藝系統(tǒng)的功能要求和安全要求，能