Optimisation de la conception du système d'eau glacée de la centrale électrique n°1 de Hualong
Par Zhaoo Xiao*, Sun Lonfei, Wei Chuancheng, Liu Zhansheng et Zhang Fengge
[Résumé] : Présente la fonction de conception du système d'eau glacée (WEC) de la centrale électrique Hualong n°. Analyse des deux aspects de la commutation marche/arrêt entre les unités refroidies par eau et refroidies par air et la protection contre les catastrophes externes. Propose un schéma d'optimisation pour la commutation manuelle vers la commutation automatique entre les unités refroidies par eau et refroidies par air, et l'ajout de hautes performances. -positionner les vannes d'isolement électrique, améliorant le niveau d'automatisation du système WEC à moindre coût et la protection contre les catastrophes externes.
[Mots clés] : centrale électrique, système d'eau glacée. commutation marche-arrêt, protection externe contre les catastrophes. vanne d'isolement
*China Nuclear Power Engineering Co Ltd. Pékin. Chine
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En tant que réacteur nucléaire de troisième génération développé indépendamment par la Chine, le réacteur Hualong n°1 a considérablement amélioré son indice de sécurité par rapport à la deuxième génération. Afin de garantir le fonctionnement stable et sûr des centrales nucléaires, une série de systèmes de sécurité spéciaux et de systèmes de support auxiliaires sont installés pour garantir que les systèmes de sécurité spéciaux peuvent remplir leurs fonctions de sécurité. Parmi eux, le piège à chaleur est l'un des facteurs clés permettant de déterminer si le système de sécurité spécial peut remplir sa fonction de sécurité après un accident. Le système de piège à chaleur comprend non seulement le système de piège à chaleur qui dérive directement la chaleur résiduelle du réacteur, mais également le système de piège à chaleur qui fournit les conditions environnementales nécessaires au fonctionnement des équipements du système de sécurité et aux équipements de contrôle des instruments électriques (armoire électrique, armoire de commande des instruments). , etc.), qui implique un système de ventilation, un système d'eau froide et un système d'eau de refroidissement des équipements.
Il existe cinq systèmes d'eau froide sur l'île nucléaire n°1 de Hualong, à savoir l'eau froide d'atelier électrique (WEC), l'eau froide d'atelier de sécurité (WSC), l'eau froide d'îlot nucléaire (WNC), l'eau froide d'atelier de passage du personnel (WAC) et le système nucléaire. Déchets d'eau froide d'atelier (WWC).
Le système WEC est le seul système d'eau froide de qualité nucléaire sur l'îlot nucléaire, qui fournit de l'eau froide pour le système de ventilation de qualité sécurité et le moteur de la pompe d'injection de sécurité moyenne et basse pression pour assurer leur fonctionnement stable et sûr, et est l'un des d’importants systèmes auxiliaires d’îlots nucléaires.
1. Fonctions du système WEC
La boucle d'eau froide du système WEC est une boucle fermée et sa fonction est de transférer la chaleur récupérée du refroidissement des serpentins de refroidissement du système de ventilation et de climatisation et du moteur de la pompe d'injection de sécurité moyenne et basse pression dans le bâtiment électrique, bâtiment de sécurité, bâtiment de combustible et bâtiment auxiliaire au système d'eau de refroidissement de l'équipement (WCC) ou à l'atmosphère extérieure à travers le refroidisseur pour assurer le fonctionnement normal de la salle de contrôle principale, de l'équipement du système de contrôle distribué (DCS) et de la pompe d'injection de sécurité moyenne et basse pression de la centrale nucléaire et l'habitabilité des opérateurs dans la salle de contrôle principale. La température de l'eau d'alimentation/retour d'eau froide du système WEC adopte la température recommandée par la norme nationale de 7 ℃/12 ℃ ; La température d'alimentation en eau de refroidissement dans le système WCC est de 10 ~ 45 ℃. La figure 1 est un organigramme du système WEC.

Le système WEC est équipé de deux refroidisseurs refroidis par eau et des pompes à eau froide correspondantes, d'un refroidisseur modulaire refroidi par air et des pompes à eau froide correspondantes. De plus, un réservoir de stockage d'eau froide est installé pour fournir de l'eau froide en continu aux utilisateurs finaux lorsque le refroidisseur est allumé. Dans des conditions normales de travail, la série refroidie à l'eau du train a ou du train b fonctionne, tandis que la série refroidie à l'eau de l'autre train est mise de côté. L'unité refroidie par air est en état de veille chaude. En cas de perte du dissipateur thermique final, l'unité refroidie à l'eau tombe en panne et les pompes froides en série refroidies à l'eau continuent de fonctionner à ce moment-là. Pendant la période précédant le démarrage de l'unité refroidie par air, de l'eau froide est fournie aux utilisateurs finaux via le réservoir de stockage d'eau froide jusqu'à ce que le démarrage de la série d'unités refroidies par air soit terminé.
2. Commutation marche-arrêt entre les unités refroidies par eau et les unités refroidies par air dans le système 2.WEC
Dans la conception originale du système WEC, des vannes d'isolement manuelles étaient installées avant et après les unités de refroidissement par eau, les unités de refroidissement par air et les pompes à eau froide. Les vannes d'isolement avant et après le train d'exploitation sont normalement ouvertes, et les vannes d'isolement du train de secours et du train refroidi par air sont normalement fermées. Le commutateur avant la colonne en marche et la colonne de veille est un commutateur manuel. Lors de la commutation entre les colonnes, il est nécessaire de commuter manuellement les vannes d'isolement correspondantes localement. La commutation manuelle prend un certain temps, pendant lequel le réservoir de stockage d'eau froide du système fournit une source de froid continue aux utilisateurs finaux. Afin d'améliorer le niveau d'automatisation du système WEC, le schéma original est optimisé et amélioré comme suit :
1) Changez les vannes d'isolement avant et après chaque pompe à eau froide et refroidisseur de secours de l'état normalement fermé à l'état normalement ouvert. S'appuyant sur la sortie de la pompe à eau, des clapets anti-retour sont utilisés pour isoler le train en marche du train de secours, et les pompes à eau froide sont verrouillées avec les refroidisseurs du train correspondant, de sorte qu'un train d'eau froide puisse être verrouillé avec les refroidisseurs.
2) Afin de réaliser une commutation automatique démarrage/arrêt entre les équipements de train refroidis par eau et les équipements de train refroidis par air dans la salle de contrôle principale, un « arrêt complet en cas de panne des refroidisseurs d'eau » est pris en compte. Signal de retour : tant que les unités refroidies à l'eau dans le train en marche ne parvient pas à s'arrêter, le signal d'arrêt en cas de panne sera envoyé à la salle de contrôle principale et les unités refroidies par air seront démarrées en chaîne pour assurer un refroidissement continu dans un premier temps. Après le démarrage de l'unité refroidie par air, une instruction est envoyée depuis la salle de contrôle principale pour envoyer du personnel d'exploitation et de maintenance sur site pour vérifier les raisons de la panne et de l'arrêt de l'unité refroidie par eau, et l'unité refroidie par air peut être commuté sur le train de secours refroidi à l'eau pour fonctionner selon les besoins.

Le processus optimisé est illustré à la figure 2. Ce schéma d'optimisation et d'amélioration améliore le niveau de contrôle d'automatisation du système WEC et réalise la commutation automatique entre les unités refroidies par eau et par air dans le système WEC. Après que les unités refroidies par eau ne s'arrêtent pas, les unités refroidies par air démarrent automatiquement, assurant l'approvisionnement continu en eau froide dès la première fois, maintenant ainsi l'habitabilité du personnel dans la salle de contrôle principale, la température environnementale appropriée des équipements tels que armoires électriques de niveau nucléaire et armoires DCS, garantissant le fonctionnement fiable des utilisateurs de niveau de sécurité des terminaux et garantissant en outre la sécurité et la fiabilité du fonctionnement de la centrale électrique.
3. Protection externe contre les catastrophes
Les unités refroidies par air du système WEC sont disposées sur le toit de l'atelier et l'influence de catastrophes externes telles que les tornades et les objets volants doit être prise en compte. Dans la conception originale, si les unités ou les tuyaux refroidis par air extérieur sont cassés à cause d'objets volants, entraînant une perte d'eau excessive du système, et que deux rangées d'unités refroidies par eau de niveau de sécurité sont arrêtées en raison d'un débit insuffisant, le le réseau de canalisations extérieur sera isolé manuellement et la vanne de réapprovisionnement en eau déminéralisée sera ouverte pour réapprovisionner en eau. Cette opération prend plusieurs heures. Du fait de l’inertie thermique des utilisateurs finaux de ventilation, la température de chaque pièce ne surchauffera pas lors de la perte d’eau froide. Afin de mieux faire face aux catastrophes extérieures, des mesures plus favorables doivent être prises.

La figure 3 est un organigramme du système WEC après l'ajout d'une vanne d'isolement électrique de haut niveau, et le schéma adopte les mesures d'optimisation et d'amélioration suivantes :
1) régler les vannes d'isolement électrique avant et après les unités refroidies par air, qui sont verrouillées avec l'alarme basse pression du système. lorsque la pression du système est basse (qu'il s'agisse d'une fuite dans d'autres parties du système WEC ou d'une rupture des unités refroidies par air et des tuyaux extérieurs), fermez les vannes d'isolement électrique et coupez le circuit de l'unité refroidie par air ; Lorsqu'il est détecté que l'unité refroidie par air est en marche, le signal de verrouillage sera protégé.
2) Changez la vanne d'isolement hydratante de manuelle à électrique et verrouillez-la avec une alarme basse pression. Lorsque la pression du système est basse, la vanne électrique d'alimentation en eau de verrouillage sera activée. Eau de remplissage automatique et ouverte.
Après avoir pris les deux mesures d'amélioration ci-dessus, le problème de la perte d'eau du système causée par des catastrophes externes peut être résolu dans un premier temps, garantissant ainsi le fonctionnement normal des unités refroidies par eau de sécurité.
4. Conclusion
Les vannes manuelles avant et après les refroidisseurs d'eau et les pompes du système WEC passent de normalement fermées à normalement ouvertes, les refroidisseurs d'eau démarrent et arrêtent les pompes à eau froide en chaîne, et les unités refroidies par air sont automatiquement démarrées en chaîne par le " signal d'arrêt complet des refroidisseurs d'eau", qui réalise la commutation automatique entre les unités refroidies par eau et les unités refroidies par air, réduit la demande de capacité pour les réservoirs de stockage d'eau froide et améliore considérablement le niveau d'automatisation du système et la fiabilité du système nucléaire. qualité des sources froides avec des changements mineurs.
En ajoutant une vanne d'isolement électrique avant et après les unités refroidies par air et en interverrouillant avec l'alarme basse tension du système, l'alimentation en eau manuelle a été remplacée par une alimentation en eau électrique, ce qui a résolu le problème de défaillance en mode commun de deux rangées d'unités sécurisées. système WEC causé par des tornades et des objets volants, et amélioré la capacité de protection contre les catastrophes externes du système. En optimisant et en améliorant le système d'eau froide de la centrale électrique n°1 de Hualong, nous réalisons une fois de plus que nous devons constamment réfléchir et résumer la conception du système du nouveau type de réacteur, et constamment proposer de meilleurs schémas de conception pour rendre la conception du système plus efficace. parfait.

Source : Journal of HV&AC Heating Ventilation & Air Conditioning