核电厂常规岛常用气体消防系统设计分析

核电厂常规岛常用气体消防系统设计分析

王亚彬白新鹏

万纳神核控股集团有限公司浙江省嘉兴市314300

摘要：核电厂一直都是一个危险性比较高的行业，但是在运行的过程中非常容易出现火灾，不仅会在之后影响核电厂的运行，还会引发安全事故。虽然核电厂是由不同区域构成，但是常规岛的危险性很大。因此，研究和设计常规岛显得尤为重要。本文主要对核电厂常规岛常用气体消防系统的设计进行分析。

关键词：核电厂；常规岛；常用气体；消防系统；设计分析

引言：

核能发电一直在能源开发的过程中发挥着重要的作用，也属于我国发展的重要课题。随着我国核电事业步入快速发展的阶段，整个核电站整体发展的过程也逐步走上了正轨。因此，充分地了解国内和国外防火规范势必会发挥着重要的作用。因此，对核电自主化设计显得尤为重要。本文主要就核电厂常规岛常用气体消防系统的设计进行分析。

1.核电厂常规岛概述

1.1核电厂常规岛的概念

常规岛指的是核电装置中的汽轮发电机组和配套设施的组合。常规岛的功能是能够将核岛中产生的蒸汽热能转化成汽轮机的机械能量，再直接通过运用发电机来转化成电能。常规岛内部的工艺系统也会被称为核电厂二回路系统。此系统主要可以由蒸汽系统、主给水系统、汽水分离再热系统、凝结水系统、高压加热水系统和其他系统组成。

1.2核电厂常规岛的功能

常规岛能够将核蒸汽供应系统内部的热能直接转化为机械能，并存储于汽轮机内部。核电厂常规岛将会直接带动发电机进行转动，从而转化成电能[1]。如果在中间发生了事故，核电厂常规岛又可以直接作为核反应堆的可靠冷源，从而能够让整个反应堆更好地运行。

2.常规岛中不同气体消防系统设计分析

2.1模型

在建设核电厂的过程中，设计常规岛消防系统显得格外重要。在实际操作时，需要综合厂房的实际情况和安全需求来进行设计，这样才能够保证整个消防系统能够更好地运行。在实际设计的过程中，需要随时关注常规岛内部气体消防房间内部的参数，并充分结合包括房间标高层和保护容积等要素进行设计，最终才能古设计出合理的消防系统。在实际设计的过程中，需要同时关注火系统内部的浓度和保护区内部的温度。如果将气体确定在101kPa状态下时，一定要确定这些参数之后才能够更好地确定一个稳定的气体消防系统。

在标高层为9m的电器电子设备、自动化电子设备间和工程师站为基础，将其内部的保护容积确定为333.81、329.45和195.83。该模型的电缆夹层的标高分别可以设定为5m，并将其保护容积确定为874.73和875.65。380V低压配电间和配电间的标准高度层分别处于-10m的距离，且面积分别设定为159.13、1007.32和293.62。发电机的小间、380V低压配电间和凝结水配电间的标高层处于-10m的位置，其面积分别可以设定为560.50、995.20和125.42。

3.实际案例

目前，IG541系统和FM-200灭火系统可以在实际核电站常规岛的常用其他消防系统中有效地运用。其主要的特点主要如下：

2.1IG541系统的特点

整个系统的压力较高，且可以被用于长距离的运输过程中，但是又由于内部的浓度较高，所以需要运用较多的钢瓶。

2.2FM-200系统的特点

整个FM-200系统的压力较低，且输送药剂的距离也较短，一般不会超过40m。但是由于对灭火浓度要求较低，所以基本不需要太多的钢瓶数量。目前，国际市场上的七氟丙烷气体的售价已经有所上涨。核电厂在选择气体时候需要先考虑消防系统的布置设计、经济造价和主体的专业性。本文结合一个小型的反应堆常规岛厂房为实际的例子，再具体分析核电厂常规岛常用气体消防系统设计的过程，从而也能够为以后工程的设计提供重要的依据。

3.IG541气体灭火系统和FM-200气体灭火系统模型设计

3.1IG541气体灭火系统设计

如果需要采用IG541的气体灭火系统，则需要将其内部的浓度设计在42%的状态，并将防护区内部的温度控制在20摄氏度。如果外部压强处于101kPa状态时，低温时所占据的质量和体积均为0.705/kg。如果采用第一套保护方案，可以将保护的容积控制在874.6立方米左右。如果在操作的过程中选择42%的气体时，可以将其容量控制在约675kg左右。也同时需要在灭火器中存储约为730kg左右的气体。此时如果要采用80kg的瓶子，则需要设置40个左右的钢瓶才能够更好地符合使用的要求。

如果将第二套保护方案的区域设置在1007立方米左右，就可以将气体的质量控制在约777.6kg。此时，灭火器内部可以存储840kg的气体。如果将压强控制在15MPa的状态时，则需要存储50个钢瓶。整体钢瓶存储的数量可以被控制在150个左右。

3.2FM-200气体灭火系统

如果选用FM-200气体灭火系统进行设计，则可以将其浓度设计在9%的位置，并将防护区的温度控制在20摄氏度左右。通常，在101kPa的状态下，如果温度较低，则占据整体质量的体积为0.137/kg。如果仅仅运用第一套保护区域时，则需要将其面积控制在874.6立方米左右。如果将浓度控制在9%左右时，则需要大约601.5kg的七氟丙烷气体，并将灭火器的存储量控制在650.20kg，并将70L的物质放入储存瓶中[2]。如果将储存的药理控制在4.2MPa时，则需要9个瓶子来完成整个操作。在第二区域中，如果将容积控制在1006立方米时，则需要大约693kg的气体来完成整个操作，并将750kg的的气体放入灭火器中。如果只是将70L的气体放置入瓶子中，则一共需要10个瓶子。表1主要显示了气体消防房间参数一览表。

4.设计方案的经济性和安全性

从上述方案中不难看出，不同系统中需要的材料和用量有所不同，所以也会有不一样的经济效果。只有确定不同气体系统的特点，之后才能够更好地确定不同的方案，并在之后关注不同系统内部出现的问题。从实验的过程中可以看出，七氟丙烷是一种可以被广泛地运用在系统中的物质。基本在使用设备排除后基本不会存在残留物。采用IG541来替代烷灭火系统，则可以在使用的过程中有效地降低氧气的浓度，才能够更好地阻止燃烧。在综合分析之后发现，如果在没有人的场合，可以采用IG541系统来进行设计。另外，采用IG541系统，则可以在距离130m的位置向空气中喷射洁净的气体。在本次实验中，使用IG541系统有更好的效果。从实验的过程中同时可以看出，如果将七氟丙烷喷射到间距较小的室内，则可以使得室内的气体浓度得以超标，从而诱发安全隐患。

5.结束语

综上所述，本文先分析核电厂常规岛的概念，之后结合案例对IG541气体灭火系统和FM-200气体灭火系统进行分析。从灭火可靠性、系统安全和系统设计等方面来分析，可以选择IG541灭火系统才能够发挥更大的效果，本身也有着很大的借鉴意义。

参考文献：

[1]王明才，毛卫兵.核电厂常规岛消防灭火系统设计的几点建议[J].南方能源建设，2016（5）：139-144

[2]陈文辉.核电厂常规岛消防设计综述[M].电源技术应用，2017（5）：139-145