核电站柴油发电机组在寒冷地区的应用分析

核电站柴油发电机组在寒冷地区的应用分析

宋树林

宋树林

（深圳中广核工程设计有限公司广东深圳市518172）

摘要：该核电厂位于我国东北，冬季严寒，为保证应急柴油发电机组在这种气候条件下的正常运行，对燃油系统、润滑油系统、高低温水系统、进排气系统和柴油机厂房进行一系列的防冻优化，对负荷带载方案进行深入研究并适当调整。这些举措为后续在类似气候条件下的核电工程建设提供了一定的借鉴和指导意义。

关键词：应急柴油发电机组；防冻；带载

1背景

安全是核电厂的生命线，应急柴油发电机组是核电厂内重要安全设施，它提供厂内应急交流电源。在厂外工作电源和厂外备用电源均失去的情况下（随机或非随机），确保堆芯冷却和余热排出、防止放射性物质扩散屏障的完整、在故障或事故工况下保证工作人员的安全和对生产设备的保护。

日前，在建的CPR1000技术路线机组每堆配置2台独立的应急柴油发电机组构成了本核电机组的6.6kV应急中压电源。其中，一台柴油发电机（LHP）对6.6kV应急中压交流母线LHA供电，另一台柴油发电机（LHQ）对6.6kV应急中压交流母线LHB供电，LHA和LHB向应急厂用设备供电，这些厂用设备是按A、B系列冗余设置的。两台柴油发电机组中只要有一台运行，就足以使该单元机组安全停堆。

我国核电建设始于20世纪80年代，首批建设的核电站包括位于广东的大亚湾核电厂和位于江苏的秦山核电厂。这两座电厂建成之后，国内经过部分适应性修改和其他技术的引进先后建设并投运一批核电机组，包络田湾核电厂、岭澳一期、二期核电厂等。这些电厂均位于我国长江以南地区，均无应对极端低温环境的经验，在机组防冻、寒冷地区负荷带载等方面均未涉及。下表为在极端低温环境下国内在运和在建核电站的运行经验情况：

该核电厂位于东北辽宁省，是我国首座在东北寒冷厂址条件下建造的核电厂，厂址最低温度可达-31.6℃，由于自然条件与参考电站存在巨大差异，自2007年开工以来，对其应急电源的防冻问题一直在进行摸索和研究，提高抵御严寒天气的能力，以适应厂址环境的要求。

2实施过程

2.1应急柴油发电机组防冻设计的基本思路

在防冻设计中，保证应急柴油发电机组在这种厂址条件下基本的起动运行要求和顺利带载成为防冻改进的重中之重。对核电厂安全运行起到至关重要的作用。

在保证与全厂其他子项和系统的防冻设计并行的情况下，充分考虑柴油机在热备用、启动、带载、运行、试验、维护过程中的薄弱环节，进行细致分析，充分论证，缜密实施防冻改进。

2.2应急柴油发电机组防冻的具体方案及措施

柴油发电机组是一个比较复杂的系统，其包括主机（柴油机和发电机）、燃油系统、润滑油系统、高低温水系统、进排气系统、压缩空气系统，每个系统的独立可用保障机组的功能实现，在各分项设计中，我们贯彻了防冻的要求，实施了一批改进措施。

应急柴油发电机组在寒冷地区的应用首先是柴油发电机组本体的防冻，只有在保证机组本体正常运行的条件下，才能保证其发挥功能，保障机组的安全性。

燃油系统

选择标号为-35的柴油，凝固点达到-35℃，保证机组燃油免受冻结。

润滑油系统

选取标号为SAE40（CD40）的润滑油，这种润滑油具有油压稳定，高清洁性，高总碱值，保护设备免受腐蚀等特点。

高低温水系统

√高低温水系统添加防止气蚀和腐蚀的乙二醇防冻液，保证高低温水系统的品质的同时，又能够保证在-31.6℃不冻结；

√提高预加热器功率以达到寒冷气候下的温度要求，保证了热备用期间，高温水系统的温度，从而保证整个柴油机系统可用；

√采用建立小流量循环的方式作为高低温水系统（膨胀水箱和空冷器）添加防冻液后的补充防冻措施，解除了高低温水系统防冻薄弱环节的困扰，是整个系统的防冻能力得到提升；

√在柴油机厂房与外界大气直接连通的管道增加伴热装置，防止柴油机系统受到冷冲击。

进排气系统

柴油机进排气系统增加与柴油机启停联动的风阀，这一措施起到了在柴油机热备用期间，防止冷空气通过进风口进去系统和厂房，给柴油机的起动带来困难。

厂房设计

厂房结构和暖通系统设计满足在室外低温环境下柴油机正常运行温度要求。

临时措施

在冬季施工过程中增加厂房保暖的临时加热装置和封闭措施，对设备加以保护，避免施工期间造成资源浪费，以及减少机组正常运行期间因前期未作保暖措施而产生的设备安全隐患。

2.3柴油机防冻负荷带载方面的工作

防冻负荷的增加

因防冻因素增加的应急负荷，单列近100kW。结合设备国产化带来的容量增加，最终的柴油机带载的暖通负荷相比岭澳二期新增近200kW。

与同类机型相比，厂址的温度条件使得柴油机容量是国内最大的，达到6300kW。相比参考电站，由于工艺系统优化，设备国产化等因素，负荷有较大增加，在考虑防冻负荷后，柴油发电机组裕量满足RCC-E要求。

首步带载的研究

新增暖通应急负荷半数以上在柴油机首步带载，对柴油机冲击较大。加之其他设备国产化带来的首步容量增加，使得柴油机带载存在一定困难。为了安全有序的实现柴油机带载，将部分负荷调整到后面步序带载，给电厂冬季安全运行增加了安全保障。

3应用效果

通过对柴油机系统的一系列实体改进，提高设备可靠性，大大提高备用期间的御寒能力，改进后的系统基本没有出现由低温引发的问题，保证机组在应急工况下的正常启动和带载，保证核安全。

4结论及经验反馈价值

该核电厂是我国北方首个厂址，在应急柴油发电机组防冻设计方面，进行有益的探索和实践，为今后类似气候条件下的核电工程建设提供了一定的借鉴和指导意义。

参考文献：

[1]张祝愿.黄强.魏中华.核电厂应急柴油发电机组的运行[J].科技世界，2016（8）：80-81.

[2]汪建军.马永波.王存龙.核电厂应急柴油发电机组燃油系统的设计[J].工程建设与设计，2017（2）：50-51.

[3]胡斌.彭英杰.田湾3、4号核电机组柴油机分级带载设计方案的研究[J].电气技术，2014（10）：67-70.

作者简介：

宋树林（1986.11.01-）；男；辽宁；汉；本科；工程师；电气设计员；电厂配电设计；深圳中广核工程设计有限公司。