CN109273110A - 一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统及其配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统及其配置方法，所述消防系统包括安全壳喷淋系统和核岛消防系统，还包括备用消防系统，所述备用消防系统包括：高位水箱，用于提供消防水水源；临时管道，其一端连接所述高位水箱，另一端分别连接所述安全壳喷淋系统和核岛消防系统的管线，用于将消防水引入安全壳内；至少两台输送泵，其并联连接设置在所述临时管道上，用于输送消防水；至少两路临时电源，每一所述临时电源同时连接所述至少两台输送泵，用于提供冗余电源。本发明提供的核电厂安全壳打压试验期间用消防系统及其配置方法利用了核电厂现有的资源，设备调试周期短，费用低，具有较高的经济性和实用性。

Description

一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统及其配置方法
技术领域
本发明涉及消防系统技术领域，尤其涉及一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统及其配置方法。
背景技术
核电厂安全壳是防止裂变产物泄漏的第三道屏障，用于在运行状态和事故工况下包容放射性物质、屏蔽辐射。按照设计要求，核电厂安全壳需要在建造期间的调试阶段、商运后首次大修以及每隔十年进行安全壳打压试验(CTT)，以验证安全壳的整体密封性和机械强度是否满足设计要求。在安全壳打压试验期间，壳体内部压力较大，空气中氧气的富集度较高，发生火灾的风险大幅提高，因此必须采取足够的措施防止安全壳内部火灾的发生。
目前核电厂一般是将安全壳喷淋系统(EAS)和核岛消防系统(JPI)作为安全壳打压试验期间的备用消防措施，由于安全壳喷淋系统和核岛消防系统系统都是能动系统，为了满足安全壳打压试验期间消防系统的可靠性，需要核电站电源系统中至少有两路电源可用。因此，安全壳喷淋系统和核岛消防系统具备两路冗余电源是安全壳打压试验顺利开展的前提条件之一。
然而，按照核电厂的正常建造逻辑，一般在冷态功能试验(CFT)结束后，核电厂电源才具备冗余性。而核电厂建造是一个极为庞大和复杂的系统工程，建设过程中可能遇到各种问题导致冷态功能试验无法按计划进行，在此情况下，安全壳打压试验也会因电源冗余度不满足要求而不具备开始条件，导致冷态功能试验和安全壳打压试验都无法完成，影响核电站的整体调试进度，从而影响最终商运。
因此，如何解决安全壳打压试验所需消防系统的配置问题，使得安全壳打压试验不受冷态功能试验的制约，是核电厂建设过程中的关键项目。
发明内容
本发明针对上述现有技术中的问题，提供了一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统及其配置方法。
本发明用于解决以上技术问题的技术方案为：一方面，提供一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统，包括安全壳喷淋系统、核岛消防系统和备用消防系统，所述备用消防系统包括：
高位水箱，用于提供消防水水源；
临时管道，其一端连接所述高位水箱，另一端分别连接所述安全壳喷淋系统和核岛消防系统，用于将消防水通过所述安全壳喷淋系统和/或核岛消防系统的管线引入安全壳内；
至少两台输送泵，其并联连接设置在所述临时管道上，用于输送消防水；
至少两路临时电源，每一所述临时电源同时连接所述至少两台输送泵，用于提供冗余电源。
本发明上述的消防系统中，所述至少两路临时电源包括施工电源和临时柴油机。
本发明上述的消防系统中，所述安全壳喷淋系统包括喷淋管线和设置在所述喷淋管线上的喷淋泵，所述喷淋管线一端连接换料水箱，所述喷淋管线另一端设置于安全壳内，用于将消防水引入安全壳内；
所述核岛消防系统包括消防管线和设置在所述消防管线上的消防泵，所述消防管线一端连接消防水池，所述消防管线另一端设置于安全壳内，用于将消防水引入安全壳内。
本发明上述的消防系统还包括：
辅助厂用电源系统，连接所述喷淋泵和消防泵，用于提供正式电源。
本发明上述的消防系统中，所述临时管道包括第一主管、并联连接的第二主管和第三主管，第四主管以及支管组，所述第一主管的一端连接所述高位水箱的出水口，所述第一主管的另一端连接所述第二主管和第三主管的进水口；所述第二主管和第三主管的出水口连接所述第四主管，所述第四主管通过所述支管组分别连接雨水井、所述喷淋管线和消防管线。
本发明上述的消防系统中，所述至少两台输送泵包括设置在所述第二主管上的第一输送泵和设置在所述第三主管上的第二输送泵。
本发明上述的消防系统中，所述支管组包括：
第一支管，其一端连接所述第四主管，另一端连接所述喷淋管线，用于将消防水经所述喷淋管线引入安全壳内；
第二支管，其一端连接所述第四主管，另一端连接所述消防管线，用于将消防水经所述消防管线引入安全壳内；
第三支管，其一端连接所述第二主管，另一端连接所述雨水井，用于排出消防水。
本发明上述的消防系统还包括分别设置在所述第一主管、第二主管和第三主管上的第一主隔离阀、第二主隔离阀和第三主隔离阀；以及
分别设置在所述第一支管、第二支管和第三支管上的第一副隔离阀、第二副隔离阀和第三副隔离阀。
另一方面，本发明还提供一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统的配置方法，包括以下步骤：
通过高位水箱提供消防水水源；
通过临时管道将所述高位水箱分别连接至安全壳喷淋系统和核岛消防系统的管线，以将消防水通过所述安全壳喷淋系统和/或核岛消防系统的管线引入安全壳内；
在所述临时管道上设置至少两台并联连接的输送泵以输送消防水；
在每一所述输送泵上同时连接至少两路临时电源以提供冗余电源。
本发明上述的配置方法中，所述在每一所述输送泵上同时连接至少两路临时电源以提供冗余电源包括：
在每一所述输送泵上同时连接施工电源和临时柴油机以提供冗余电源。
实施本发明提供的一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统及其配置方法，具有以下有益效果：
所述消防系统及其配置方法利用了核电厂现有的资源，通过输送泵、临时电源、临时管道连接到安全壳喷淋系统和核岛消防系统的管线上组成备用消防系统，使得所述消防系统综合配置安全壳喷淋系统、核岛消防系统和备用消防系统，满足了消防系统冗余度和电源冗余度要求，符合安全壳打压试验对于消防系统的要求，保证了安全壳打压试验的安全顺利进行；另一方面所述消防系统及其配置方法的实施较为简单，设备调试周期短，额外费用少，具有较高的经济性和实用性，适合大规模推广应用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明提供的消防系统的连接示意图；
图2是本发明提供的消防系统的技术方案布置示意图；
图3是本发明提供的消防系统的配置方法流程图；
图4是本发明提供的消防系统的消防运行策略示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能够更加清楚地理解本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的描述。
图1所示是本发明提供的核电厂安全壳打压试验期间用消防系统的连接示意图，如图1所示，所述消防系统包括备用消防系统、安全壳喷淋系统200和核岛消防系统300，所述备用消防系统包括：
高位水箱110，用于提供消防水水源；
临时管道，其一端连接高位水箱110，另一端分别连接安全壳喷淋系统200和核岛消防系统300的管线，用于将消防水通过安全壳喷淋系统管线和/或核岛消防系统的管线引入安全壳400内；
至少两台输送泵120，其并联连接设置在所述临时管道上，用于输送消防水；
至少两路临时电源130，每一临时电源130同时连接到至少两台输送泵120上，用于提供冗余电源。
具体的，高位水箱110选用核岛消防水生产系统(JPP)高位水箱，其标高60m，容积约4000m3，满足安全壳打压试验期间消防可靠性的需求；输送泵120包括第一输送泵和第二输送泵，所述第一输送泵和第二输送泵均为380V水泵；临时电源130包括现场施工使用的施工电源和临时柴油机。
可以理解的是，所述备用消防系统利用了核电厂现有资源，配置有高位水箱110用作独立的水源，至少两台输送泵120用作独立的动力设备，至少两路临时电源130用作独立的应急电源，系统配置冗余性强，安全系数高，减少了共模故障发生的几率。
本实施例中，安全壳喷淋系统200和核岛消防系统300分别以反应堆和废料池水冷却及处理系统(PTR001BA)换料水箱(未示出)和消防水池(未示出)作为消防水水源；
安全壳喷淋系统200包括喷淋管线210和设置在喷淋管线210上的喷淋泵220，喷淋管线210一端连接所述换料水箱，另一端设置在安全壳400内，用于将消防水引入安全壳400内；
核岛消防系统300包括消防管线310和设置在消防管线310上的消防泵320，消防管线310一端连接消防水池，另一端设置在安全壳400内，用于将消防水引入安全壳400内。
所述消防系统还包括辅助厂用电源系统(LGR)500，其同时连接喷淋泵220和消防泵320，用于提供正式电源。
所述消防系统还包括贯穿件600，贯穿件600有两个，分别安装在安全壳的墙体上，用于穿设喷淋管线210和消防管线310，以保证安全壳的完整性，防止放射性物质外泄。
进一步地，所述临时管道包括第一主管141、并联连接的第二主管142和第三主管143，第四主管144和支管组；第一主管141的一端连接高位水箱110的出水口，另一端连接第二主管142和第三主管143的进水口；第二主管142和第三主管143的出水口连接第四主管144，第四主管144通过所述支管组分别连接喷淋管线210、消防管线310和雨水井700。
其中，所述第一输送泵设置在第二主管142上，所述第二输送泵设置在第三主管143上，所述第一输送泵和第二输送泵相互独立，能够减少共模故障发生的几率。
所述支管组包括：
第一支管151，其一端连接第四主管144，另一端连接喷淋管线210，用于将消防水经喷淋管线210引入安全壳400内；
第二支管152，其一端连接第四主管144，另一端连接消防管线310，用于将消防水经消防管线310引入安全壳400内；
第三支管153，其一端连接第四主管144，另一端连接雨水井700，用于排出消防水到雨水井700，以满足消防系统设计需求。
可以理解的是，本发明提供的备用消防系统利用了原有系统的喷淋管线210和消防管线310将消防水引入安全壳内，既保持了原有消防系统的覆盖范围，又节省了大量的成本投入。
所述消防系统还包括分别设置在第一主管141、第二主管142和第三主管143上的第一主隔离阀161、第二主隔离阀162和第三主隔离阀163；
以及分别设置在第一支管151、第二支管152和第三支管153上的第一副隔离阀171、第二副隔离阀172和第三副隔离阀173。
本实施例中，第一主隔离阀161、第二主隔离阀162和第三主隔离阀163，以及第一副隔离阀171、第二副隔离阀172和第三副隔离阀173均为手动隔离阀，方便操作。
所述消防系统还包括并联连接设置在喷淋管线210上的第一隔离阀231和第二隔离阀232，以及间隔设置在消防管线310上的第三隔离阀331和第四隔离阀332；其中，第三隔离阀331位于第二支管152的出水端和消防泵320之间的消防管线上，第四隔离阀332位于第二支管152的出水端和安全壳400之间的消防管线上。
本实施例中，第一隔离阀231和第二隔离阀232为电动隔离阀，第三隔离阀331和第四隔离阀332为手动隔离阀，以满足系统设计需求。
进一步地，图2所示为本发明提供的消防系统的技术方案布置图，如图2所示，辅助厂用电源系统500和施工电源130分别连接外电网取电，安全壳喷淋系统200和核岛消防系统300可通过辅助厂用电源系统500提供的电能将核岛消防水生产系统提供的消防水引入安全壳400内；
临时柴油机130通过发电产生电能，输送泵120可通过临时柴油机和施工电源130提供的电能将消防水利用喷淋管线210和消防管线310引入安全壳400内。
因此，本发明提供的消防系统综合配置安全壳喷淋系统、核岛消防系统和备用消防系统，满足了消防系统的冗余度要求；同时所述消防系统共配置三个完全独立的供电电源：辅助厂用电源系统、临时柴油机和施工电源，满足了电源冗余度要求，符合安全壳打压试验对于消防系统的可靠性需求。
进一步地，本实施例参考某CPR1000核电项目，综合所述消防系统的关键技术参数如泵功率、流量、扬程、消防水供水压力等以及所述消防系统在现场实施所述的各项材料如材料、路径、接口、布置方案等，将安全壳喷淋系统、备用消防系统和核岛消防系统的主要参数列举如下表一所示：
表一安全壳喷淋系统、核岛消防系统、备用消防系统参数对比
需要说明的是,本发明并不对备用消防系统的参数进行限定,只要备用消防系统的泵流量和供水压力不低于安全壳喷淋系统和核岛消防系统即可。
本实施例还通过应急演练验证本发明提供的消防系统的应急响应效果，整理如下表二所示：
表二消防系统应急响应效果分析
实施例二
如图3所示，本发明实施例二提供了一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统的配置方法，适用于实施例一所示的消防系统，所述配置方法包括：
步骤S1、通过高位水箱提供消防水水源；
步骤S2、通过临时管道将所述高位水箱分别连接至安全壳喷淋系统和核岛消防系统的管线上，以将消防水通过所述安全壳喷淋系统和/或核岛消防系统的管线引入安全壳内；
步骤S3、在所述临时管道上设置至少两台并联连接的输送泵以输送消防水；
步骤S4、在每一所述输送泵上同时连接至少两路临时电源以提供冗余电源。
其中，步骤S4具体包括：在每一所述输送泵上同时连接施工电源和临时柴油机以提供冗余电源。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述消防系统的配置方法可以参考实施例一中所示的消防系统对应的过程，在此不再赘述。
进一步地，如图4所示，本实施例还提供上述消防系统的运行策略，所述消防系统的运行策略包括：
步骤S01、通过主控室监控核电厂安全壳火情，当确认安全壳内发生火灾时，转到步骤S02；
步骤S02、判断是否需要启动安全壳喷淋系统和/或核岛消防系统引入消防水，若是，转到步骤S03；若否，结束运行；
步骤S03、判断安全壳喷淋系统和/或核岛消防系统是否扑灭火灾，若是，则结束运行；若否，转到步骤S04；
步骤S04、启动施工电源带动输送泵运行，通过喷淋管线和/或消防管线将消防水引入安全壳内，并判断是否扑灭火灾，若是，则结束运行；若否，转到步骤S05；
步骤S05、启动临时柴油机发电带动输送泵运行，通过喷淋管线和/或消防管线将消防水引入安全壳内以扑灭火灾。
综上所述，本发明提供的一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统及其配置方法，利用了核电厂现有的资源，通过输送泵、临时电源、临时管道连接到安全壳喷淋系统和核岛消防系统的管线上组成备用消防系统，使得所述消防系统综合配置安全壳喷淋系统、核岛消防系统和备用消防系统，满足了消防系统冗余度和电源冗余度要求，符合安全壳打压试验对于消防系统的要求，保证了安全壳打压试验的安全顺利进行，从而可以打破常规，将安全壳打压试验提至冷态功能试验前执行，解决了现有技术中安全壳打压试验的进行受冷态功能试验制约的问题，保障核电项目建设的顺利推进；另一方面所述消防系统及其配置方法的实施较为简单，设备调试周期短，额外费用少，具有较高的经济性和实用性，适合大规模推广应用。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统，包括安全壳喷淋系统和核岛消防系统，其特征在于，还包括备用消防系统，所述备用消防系统包括：
高位水箱，用于提供消防水水源；
临时管道，其一端连接所述高位水箱，另一端分别连接所述安全壳喷淋系统和核岛消防系统，用于将消防水通过所述安全壳喷淋系统和/或核岛消防系统的管线引入安全壳内；
至少两台输送泵，其并联连接设置在所述临时管道上，用于输送消防水；
至少两路临时电源，每一所述临时电源同时连接所述至少两路输送泵，用于提供冗余电源。
2.根据权利要求1所述的消防系统，其特征在于，所述至少两路临时电源包括施工电源和临时柴油机。
3.根据权利要求1所述的消防系统，其特征在于，所述安全壳喷淋系统包括喷淋管线和设置在所述喷淋管线上的喷淋泵，所述喷淋管线一端连接换料水箱，所述喷淋管线另一端设置于安全壳内，用于将消防水引入安全壳内；
所述核岛消防系统包括消防管线和设置在所述消防管线上的消防泵，所述消防管线一端连接消防水池，所述消防管线另一端设置于安全壳内，用于将消防水引入安全壳内。
4.根据权利要求3所述的消防系统，其特征在于，还包括：
辅助厂用电源系统，连接所述喷淋泵和消防泵，用于提供正式电源。
5.根据权利要求3所述的临时消防系统，其特征在于，所述临时管道包括第一主管、并联连接的第二主管和第三主管，第四主管以及支管组，所述第一主管的一端连接所述高位水箱的出水口，所述第一主管的另一端连接所述第二主管和第三主管的进水口；所述第二主管和第三主管的出水口连接所述第四主管，所述第四主管通过所述支管组分别连接雨水井、所述喷淋管线和消防管线。
6.根据权利要求5所述的临时消防系统，其特征在于，所述至少两台输送泵包括设置在所述第二主管上的第一输送泵和设置在所述第三主管上的第二输送泵。
7.根据权利要求5所述的临时消防系统，其特征在于，所述支管组包括：
第一支管，其一端连接所述第四主管，另一端连接所述喷淋管线，用于将消防水经所述喷淋管线引入安全壳内；
第二支管，其一端连接所述第四主管，另一端连接所述消防管线，用于将消防水经所述消防管线引入安全壳内；
第三支管，其一端连接所述第二主管，另一端连接所述雨水井，用于排出消防水。
8.根据权利要求7所述的临时消防系统，其特征在于，还包括分别设置在所述第一主管、第二主管和第三主管上的第一主隔离阀、第二主隔离阀和第三主隔离阀；以及
分别设置在所述第一支管、第二支管和第三支管上的第一副隔离阀、第二副隔离阀和第三副隔离阀。
9.一种核电厂安全壳打压试验期间用消防系统的配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过高位水箱提供消防水水源；
通过临时管道将所述高位水箱分别连接至安全壳喷淋系统和核岛消防系统，以将消防水通过所述安全壳喷淋系统和/或核岛消防系统的管线引入安全壳内；
在所述临时管道上设置至少两台并联连接的输送泵以输送消防水；
在每一所述输送泵上同时连接至少两路临时电源以提供冗余电源。
10.根据权利要求9所述的配置方法，其特征在于，所述在每一所述输送泵上同时连接至少两路临时电源以提供冗余电源包括：
在每一所述输送泵上同时连接施工电源和临时柴油机以提供冗余电源。
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