黄德华

摘 要：随着我国经济发展建设，社会化大生产不断壮大，对电能的需求日益增加，核电能源需求量也越来越多，这也就对核电工业提出了更高的发展要求。为了确保核电厂运行的安全稳定，则需要在各个环节上进行突破。汽轮机房是核电工业中不可缺少的重要组成部分，对核电运行的好坏直接起到影响与制约，其通风系统湿度和温度非常关键，只有全面保证通风系统科学，才能推动核电工业发展。为了保证核电环境，需要对其运行状态进行系统分析和评价，做好精细化CFD设计。文章主要通过对核电工业通风系统的描述，进一步提出CFD设计方法，确保核电风机厂房各个点温度达到通风要求，确保核电厂高效稳定运行。

关键词：核电厂；汽轮机房；通风系统；精细化设计

中图分类号：TM623.9 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0118-02

我国经济发展过程中，出现了各地不均的问题，而核电厂的发展，也呈现了不规则的区点分布，一般南部沿海经济发达地区的核电厂居多，对当地经济发展建设起到推动的作用，在核电厂发电的运行过程中，安全是第一准则，而影响运行安全稳定的因素则是厂房温度，温度如果不符合运行标准，则会对发电安全产生巨大的影响与威胁，轻则出现设备的损坏，严重的还会导致人员伤亡。通常情况下，建设核电厂的时候，均会对通风环境进行充分考虑，通风设置主要是采取机械通风和自然通风两种方式的结合，以此保证室内温度和湿度达到设备运行需要，核电厂房通风系统设计的好坏，直接决定了通风效果与设备运行安全，只有全面做好精细化设计，才能建设出现代核电厂，保证稳定安全的发电需求。

1 核电厂通风系统概况

核电厂的运行非常复杂，应用设备量大，只有全面保证运行过程安全，才能实现全面生产，保证稳定供电。为了全面实现安全生产，则需要在安全系数上提高标准要求，使核电厂能够安全运行，核电运行安全系统至关重要，在所有的安全设计中，通风空调系统则起到重要的作用，能够充分保证核电安全系统得到良好控制。随着科技的发展与进步，核电通风系统已经突破了传统意义上的机械和自然通风概念，通过核电通风空调系统的安装与使用，提高了安全运行系数，保证了运行的安全有效。空调系统具有强大的作用与功能，在全面实现室内通风的情况下，还能够提供周边环境的热能分析，实现智能化控制。通风系统安全分析非常关键，主要由设计依据和系统运行规律两部分构成。核电空调系统的良好运行，能够全面保证核电厂厂房大环境，为核电稳定运行提供良好空间，进一步改善室内空气污染条件，因为核电在运行过程中，存在较严重的放射，核电通风空调系统的使用，大大改变了恶劣生产环境，保证了各项参数的优良，实现湿度、温度健康指标，避免空气中放射性物质含量浓度的增加，保证了人员操作安全。

1.1 设计方案介绍

我国的核电厂多数集中在南方，根据当地气候温度特点，多是通过机械通风和自然通风相配合的方式，实现核电通风控制，两种方式的有机结合，确保了核电运行安全与稳定。通常情况下，机械通风是辅助通风方式，能够起到良好的作用，特别是针对南方的高温温热特点，核电厂运行中多是采取了机械通风方法。根据核电工厂实际运行情况，我们发现工厂采取的是自然通风方式，自然通风为竖井，工程地下1層和2层设有开放部分，机械通风以屋顶风机和地下一层为主，输送风量为350000m3/h。为了保证通风效果，中间层同样设有通风系统，这样，就能保证了全面通风效果。核电工厂运行的时候，室内整体温度非常高，面临夏季时节，平均最高温度高达35℃以上，雨量大、晴天少，空气湿度大，为了保证排风温度，整体设置保持在40℃以下。

1.2 机组发热量

核电厂是一个复杂的运行系统，汽轮机是最为重要的设备之一，通常情况下，汽轮机安装在固定的汽轮机房里面，保证了各设备间的良好协调，汽轮机组是一个综合性的系统，一般是由汽轮主机、辅助设备和通风管构成。当前，核电厂通风机组总发热量高于2274.15kW，基本能够满足通风需求。核电厂通风施工，一定的严格进行计算，保证通风系统进风量满足整体需要，确保设备良好运行。整体通风量的把握，不能代表局部温度变化情况，所以说，在充分反映厂房内整体温度和湿度的前提下，还需要对局部空间温度合理控制，避免出现局部高温现象。以往通风设计方案不能正确的传达出局部温度变化情况，只有全面进行通风系统设计优化，才能保证通风科学有效。CFD法是目前核电厂普遍使用的设计方法，这种方法操作简便，能够在模拟环境下，体现出室内环境情况，测试出室内整体和局部温度变动情况，使厂房温度判断更加合理科学，保证了核电厂运行的稳定与安全。

2 模拟计算工况和结果

为了保证通风效果，需要通过多种设计方案进行优化，保证核电厂室内通风评价科学严谨，设定一个标准的温度值，以标准值为参数，形成如下结果。

2.1 自然通风模拟

针对核电厂自身运行的状况，可以采取自然通风的方式，这种方式对核电运行有较大影响，通常具有自然通风条件的厂房首选是自然通风设计。为了保证科学性，提取部分数据，可以在进行设计过程中，沿厂房方向全部敞开子空间进行通风，整体通风效果非常明显，特别是与半封闭空间相对比，室内空气条件和湿度得到了大大的改善，充分满足了核电运行需要。这种情况下，对地下空间并没有改善，主要是地下2层空间具有更高的密闭性、设备热量过大，如果设计优良，还是可以进行自然通风的，也就是说，通过本次模拟试验，设计时要尽量选择自然通风的方法，更加科学有效，节省了投入，保证了效果。

2.2 模拟设计方法

针对本次设计，主要是采用了多种方案，从中优选与对比，提取到了科学的数据。第一种工况形式取得了良好的效果，整体把排风温度控制到≤35℃，充分实现了给水泵、冷却水泵等相关设备的降温处置，保证了通风量与速度，在模拟过程中，通过一定时段的循环风量控制，使整体室内温度有了把握，室内湿度保持合理范围，经测算，室内核辐射物质出现了下降，总体空气内含量较低，对人体没有大的影响，基本保持平衡状态，使危害降到最低限度。另外一种情况也按照标准进行设计，工况明显不如第一种好，虽然在设计过程中，充分考虑到温度环境要求，满足了基本设计要求，控制好了排风温度，但是室内设备温度则较难掌控，因为长时间运行，使设备局部出现了温度过高的情况。通过综合评价和优化，认为第一种方法非常符合实际需要，根据工况设计思路，对相邻厂房之间的排柱进行了重新设计，打开排柱后，使整体厂房形成了自然通风，事实上，通过模拟试验，我们能够实现标准要求，但这种标准只是停留在一定条件下的，在现实中有一些工况无法满足自然通风，特别是受到恶劣环境影响大的，自然通风效果并不理想，为了保证通风需要，大多数采取机械通风的方式，以此辅助进行通风，确保设计合理的情况下，保证出风量具备针对性，帮助核电厂节省成本投入，增加经济效益。endprint

3 模拟结果分析与优化

根据模拟试验的结果，我们对各种数据进行了对比与分析，形成了不同的设计方案。

3.1 初步方案模拟结果

设计的方案不同，获取的结果也存在差异，在实际操作中，一事实上要注重对各种方案的优化，只有利用CFD设计方法合理优化结果，才能保证最佳的通风设计效果，实现良好的效果。第一种情况下，主要存在的问题是地下2层局部设备温度过高，为了解决这个问题，我们进行设计的时候，就需要在核电厂汽轮机房地下2层合适的地方，沿外风道向室内进行送风，使风量大于6000m3/h。可以增加4台风机，保证每台风机送风量20000m3/h。要想达到最好的效果，还可以根据现场情况，在地下1层和地下2层增设新风管，出风口距离地面高度保持在1.5m，全面解决好地下2层封闭和通风差的问题，通过辅助送风的方式，进一步优化设计理念。通过有效的优化设计，地下2层温度得到解决，超标的温度也控制到合理范围，减少了局部高温，科学有效的保证了室内通风环境的良好，控制了温度及湿度。

3.2 优化效果分析

CFD模拟不需要过于复杂的环境，更不需要设计场景，所有的过程与程序都在厂内完成，通过CFD设计，保证核电厂室内通风效果更加合理化。核电厂施工建设，必不可少的存在部分地下施工，由于通风不好，導致事故的出现较广泛，所以只有全面设计好通风环境，才能减少工程事故，保证施工安全，针对地下厂房汽轮机通风系统室内精细化设计是必要的环节。CFD软件模拟计算室内通风方案完全可行，在所有设计方案中具有良好的成长性，通过设计优化，全面保证了汽轮机房通风优化方案大范围减少温度在40℃以上保证温度得到合理控制，有效改善核电厂施工室内参数。为了保证设计的合理性，还能够不断根据实际情况进行修复，使原设计方案更加合理、精细，保证了效果。供货商通过对管道发热数据的提取，可以建立CFD数据模型，实时监测，达到减小能耗的目标。

4 结束语

核电厂建设和使用全面推动了经济建设与发展，而进行设计的时候，通风空调系统是关键。可以说，核电施工过程较为危险，控制不力则会出现大量泄漏，威胁施工人员安全。施工通风则能全方位控制温度、湿度，保证放射性污染物在安全范围内。只有全面精细化设计好通风系统，做好科学系统评估，明显提高室内温湿条件，才能减少安全事故，保证供电任务顺利完成。

参考文献：

[1]孙文龙.核电厂汽轮机房通风系统精细化设计方案[J].南方能源建设，2016（3）：57-62.

[2]陈雪芹，薛广彬.核电厂通风系统数字化多功能温度控制器设计[J].科技创新与应用，2016（15）：131.

[3]查显顺，喻飞，张涛，等.地下核电厂通风问题探讨[J].人民长江，2016，47（4）：33-36.endprint