萬孝剛

摘 要：通風系統為主控室提供合適溫濕度的送風，在濕度較高的沿海環(huán)境下，目前在運營的海陽AP1000項目存在主控室濕度高于設計限值的問題。針對該問題對AP1000和M310機型的主控室通風系統進行對比分析，發(fā)現AP1000在主控室通風系統設計上存在除濕能力不足的問題，由此引發(fā)通風系統可靠性差易發(fā)生跳閘的現象，進而增加安全相關系統（主控室應急可居留系統）動作的概率，降低電廠安全裕度。本文通過分析提出了相應的解決方案，作為參考。

關鍵詞：AP1000核電站;主控室;通風系統;濕度

受我國核電站建設廠址選擇的影響，目前投入運營的核電站均位于沿海，空氣濕度較大，故主控室濕度控制成為一個需要關注的問題。而以投運不久的海陽AP1000來看，目前AP1000的主控室濕度控制效果并不理想，故通過與二代機型M310進行對比，通過兩者通風系統的差異尋找AP1000主控室濕度高的原因，并探究可能的解決方案。

1 AP1000主控室通風設計

系統設備和部件的容量設計應將啟動主控室應急可居留系統（VES）和依賴于非能動冷卻熱阱的可能性最小化。受以上設計基準的要求，主控制室區(qū)域的設計溫度在19-24℃范圍內，相對濕度在35-60%范圍內。

主控室通風系統的流程直接從大氣中取入的新風與一部分主控室回風進行混合，經過濾器吸附處理，加熱盤管、加濕器和冷卻盤管處理后送入主控室內。其中加熱盤管僅在冬季投入，通過熱水系統提供的高溫水對空氣進行加熱;加濕器在濕度較低時自動投入運行，以保證回風濕度在45%，當空氣濕度高于45%時停止運行;冷卻盤管通入冷凍水，自動控制冷凍水流量以保證回風溫度在操縱員設定值（19-24℃）。

由以上系統運行流程可知，在溫濕度均較高的夏季，例如2019年7月22日正午時海陽的氣溫為32℃，相對濕度68%（摘自中央氣象臺），對應飽和蒸氣壓為4753.5Pa，則此時新風的蒸氣壓為：

4753.5Pa×68%=3232.4Pa

回風濕度由于加濕器和主控室濕度限值的要求，維持在45%-60%之間，假設此時處在最低濕度45%，溫度為22℃，對應飽和蒸氣壓力為2643.3Pa，則此時回風的蒸氣壓為：

2643.3Pa×45%=1189.5Pa

回風流量和新風流量的比例約為9：1，則兩者混合后的蒸氣壓為：

→3232.4Pa+1189.5Pa×9←10←=1393.8Pa

假設混合后空氣經冷卻盤管冷卻至20℃，送至主控室后溫升為2℃，則主控室濕度為：

→1393.8Pa←2643.3Pa←=53%

由上可知，經過一次混合后主控室濕度即由45%上升至53%，隨著時間的延長，送風會達到冷卻盤管出口20℃下的飽和蒸氣壓，即100%濕度，升溫2℃后進入主控室的濕度為：

→2338.1Pa←2643.3Pa←=88%

再做一次極端的假設，即冷卻盤管出口溫度為主控室下限溫度19℃，進入主控室后升至上限溫度24℃，此時主控室的濕度為：

→2196.8Pa←2983.3Pa←=73%

由上可知，AP1000的主控室通風系統設計未考慮濕度高的問題，難以實現主控室濕度控制在60%以下的設計要求，實際海陽AP1000項目也一直存在主控室濕度高的問題。

2 M310主控室通風設計

正常運行期間，主控室的設計溫度在18-25℃之間，相對濕度在45%-65%之間，與AP1000的設計參數差別不大。

新風和回風混合后經過濾器處理后通過冷卻器冷卻，冷卻器中冷卻水流量通過調節(jié)閥自動控制，保證新風和回風混合后的溫度在目標值，當進風濕度較高時，將在此處降溫冷凝，然后經過電加熱器加熱升溫，該加熱器正常情況下持續(xù)運行，以將進風加熱至主控室適宜的溫度，并有效降低送風濕度，最后通過加濕器后經送風機送入主控室。

3 對比和分析

經過對比可以發(fā)現，AP1000和M310的主控室通風系統存在些微的差別，具體有以下幾點：

（1）AP1000和M310的冷卻器、加濕器和送風機布置順序不一致，AP1000的冷卻器布置在通風系統的末端，僅僅考慮了送風濕度低時的加濕功能，而在濕度高時由于冷卻器布置在末端，并不能有效降低主控室相對濕度，而M310則優(yōu)先考慮了送風濕度高的問題，將冷卻器布置在通風系統的前端，使其具備了既能冷卻又能除濕的功能;

（2）與M310相比，AP1000增加了一個持續(xù)運行的加熱器，用于加熱從冷卻器出來經過冷卻和除濕后的送風，該加熱器的設置使得冷卻器可以將送風冷卻至低于主控室的設計溫度，使更多空氣中的水分凝結，達到更好的除濕效果，然后通過電加熱器升溫至主控室要求的溫度，由于較大的溫升而降低有效濕度，達到主控室的設計送風需求，而AP1000并未配備該設備，導致送風冷卻不足，含水量依然較大，且無法有效升溫以降低相對濕度，導致主控室濕度無法達到設計要求。

4 結語

綜上所述，AP1000的主控室通風設計中僅考慮了送風濕度低的問題，這與美國核電站多為內陸核電站，空氣較為干燥有一定關聯。而針對我國核電站均分布于濕度較高的沿海地帶這一氣候條件，當前的AP1000主控室通風系統設計顯然是不滿足要求的。與之對應，M310則是考慮了環(huán)境空氣濕度低和濕度高兩方面的可能，通風系統既有加濕器增加濕度，又有冷卻器降溫和電加熱器升溫相結合降低濕度。對于主控室溫度和濕度要求更高的AP1000機組來說，M310的通風設計是值得參考學習的。

參考文獻：

[1][英國]Colin Fuller，[英國]Ray Fryett，劉鵬飛.核電站通風系統的設計.國外核動力，2005，026（003）.

[2]李作周.制冷與空調設備原理及維修.