核電廠生產區室外管溝平面布置經濟性提升研究

王 威 張 凡 吳德成

中國核電工程有限公司 北京 100840

1 前言

核電廠生產區（控制區圍欄內）總平面布置需要綜合考慮工藝流程、室外管線（管溝）的布置、交通運輸關系以及施工期間對平面布置的特殊要求等[1]，總平面布置優化就是同時降低各因素對平面布置的影響，提高電廠各項技術經濟指標的過程。

本文以華龍一號為例，將生產區室外管線、管溝布置作為總平面布置優化的切入點，通過建構筑物及功能分區的布置優化從根本上解決管線、管溝布置不合理的問題。通過管線布置優化研究，以期提高華龍后續機組廠區平面布置經濟性。

2 核電廠室外管溝優化布置

2.1 合理規劃管溝、管線路徑，減少敷設長度

核電廠室外主要溝道主要有重要廠用水進水管溝（GA溝）、綜合廊道（GB溝）、廢液排放管溝（GC溝）、循環水進水管溝（GD1溝）、循環水排水管溝（GD2溝）、重要廠用水排水管溝（GS溝）、500KV電纜廊道（DG溝）以及220KV電纜溝（GJ溝）等。

2.1.1 循環水進、排水管溝布置

以華龍一號為例，根據GA溝、GS溝、GD1溝、GD2溝的工藝聯系，與其布置相關的功能分區為主廠房區、循環水設施區及廢水及污水處理設施區。

（1）聯合泵房（PX）布置于常規島一側時

當PX布置于常規島一側時（如圖1所示，兩臺機組核島中心間距X≥190m），經分析可知當A點與F點水平距離Y為112.3m～X-59.1m時，GA溝與GD溝水平總長度介于一個較小的范圍內，GA溝與GD溝的土建造價較小。

圖1 聯合泵房位于常規島一側時

（2）PX泵房位于核島一側時

當PX泵房位于核島一側時（如圖2所示，兩臺機組核島中心間距X（190≤X≤225m）），經分析可知當A點與F點水平距離Y為104m～127m附近時，GA溝與GD溝水平總長度介于一個較小的范圍內，GA溝與GD溝的總長度較小。

圖2 聯合泵房位于核島一側時

由于核島及常規島冷卻水需排入虹吸井（CC井），當CC井位于兩臺機組排水點B點至C點之間范圍時，廠內排水管線最為短捷。

2.1.2 綜合管廊（GB溝）布置

綜合管廊作為聯系全廠的主要管溝，涉及了生產區內的各功能分區，其中主要是主廠房區與輔助生產設施區。

除鹽水廠房主要通過GB溝為核島、常規島、制氯站、附加電源柴油機發電機廠房等提供除鹽水，因此宜將除鹽水廠房靠近上述子項進行布置，以減少室外管線連接長度；

200KV開關站引接的外部電源經輔助變壓器區域及6.6KV配電間(JX)降壓后通過GB溝輸送至核島，應急柴油機房(DY)產生的電源作為廠區附加電源，必要時也需通過GB溝接入核島；

空氣壓縮機房（ZC）產生的壓縮氣體經核島及常規島處理后供全廠BOP子項使用；

制氫站(ZB)主要為主廠房服務，但由于其具有防爆要求，因此應在滿足與周圍建、構筑物安全距離的前提盡量使管線短捷順暢。

2.1.3 放射性廢液排放管溝（GC）布置

與放射性廢液排放管溝（各子項至物排放廠房段為GC1溝，排放廠房至虹吸井段為GC2溝）相關的功能分區主要為主廠房區、放射性輔助生產設施區及廢水及污水處理設施區。

由于GC1溝有抗震要求，因此應將放射性輔助生產設施區各子項盡量靠近核輔助廠房及核島/常規島液態流出物排放廠房（QA、QB），放射性機修及去污車間（AC）、特種汽車庫、放射性固體廢物處理廠房及暫存庫（QS、QT）、廠區實驗樓（AC）等進行組團式布置。

當放射性輔助生產設施區內各子項為兩臺機組共用時，放射性機修及去污廠房、廠區實驗樓、以及虹吸井應盡量布置于兩臺機組核輔助廠房之間的區域范圍內，以減少放射性廢液管溝和重要廠用水排水管溝的連接長度。

2.1.4 500KV(DG溝)以及220KV（GJ溝）布置

與DG溝、GJ溝室外布置涉及的功能分區主要是主廠房區以及配電裝置區。為保證電力出線管廊的短捷順暢，應盡量將開關站布置于兩臺機組主變區域中心。

當配電裝置區與循環水設施區均布置于常規島一側，且均布置于兩臺機組主變之間時，電纜溝與循環水給管溝均能達到最為短捷。參照已有核電項目，當兩臺機組核島間距為210m時，配電裝置區與循環水設施區均能處于最合理的平面位置。

2.2 主要管溝每延米造價

根據核電項目工程經驗，核電廠主要管溝每延米造價如表1所示。

表1 核電項目主要管溝單位造價一欄表

根據上表可知，在核電項目室外管溝中DG溝以及GA、GD溝造價較高，在總平面規劃過程中要合理布置聯合泵房及500KV開關站與主廠房的相對位置關系。

2.3 各主要管溝對地基的要求

室外主要管溝功能等級及抗震類別如表2所示。

表2 核電項目室外主要管溝功能等級及抗震類別一覽表

對于具有安全等級及抗震要求的管溝，在總平面規劃時應考慮布置在地基條件好的基巖區域，以減少地基處理費用。對于其他無安全功能也無抗震要求的廊道，在實際工程項目施工時為避免管溝的不均勻沉降引起的廊道內管道損壞，一般也需要對管溝地基進行處理[2]。

3 基于室外管溝最優化的廠區總平面布置方案

3.1 布置方案規劃條件

廠址總體規劃及總平面布置條件中最基礎的工藝條件是循環水進排水以及電力進出線相關工藝流程[3]，根據核電廠取排水方向與電力進出線方向，可分為以下四種規劃條件：

（1）取水方向與電力輸出方向相同，與排水方向不同；

（2）取水方向與排水方向相同，與電力輸出方向不同；

（3）排水方向與電力輸出方向相同，與取水方向不同；

（4）取、排水方向以及電力輸出方向均相同。

根據四種不同的功能分區布置形式，可得出四種相對較優的廠區平面布置方案，詳見圖3～圖6。四種規劃方案均能使生產聯系密切的子項集中布置，室外管線布置不交叉、不迂回，極大的縮短了工藝管線、管溝的敷設長度。

圖3 廠區布置方案一（對應規劃條件1）

圖4 廠區布置方案二（對應規劃條件2）

圖5 廠區布置方案三（對應規劃條件3）

圖6 廠區布置方案四（對應規劃條件4）

3.2 各平面布置方案管溝長度及用地面積比較

各方案主要管溝長度及造價比較表詳見表3。

表3 各方案主要管溝造價一欄表

通過表3可知：

（1）管線長度

取水泵房位于核島一側時重要廠用水進水管溝長度比位于常規島一側時有所減少（500m左右），但也會使循環水進水管溝長度增加（300m左右）；

CC井位于核島一側或常規島一側時對循環水排水管溝的長度影響較小，但對重要廠用水排水管溝長度有較大影響，位于常規島一側時增長了重要廠用水排水管溝的敷設長度（約1900m左右），同時還會增加放射性廢液排放管溝的敷設長度；

放射性輔助生產區集中布置于核島一側可有效控制放射性廢液排放管溝的長度，在理想條件下方案一是較為合理的布置形式；

開關站布置于兩臺機組主變之間時500kV電纜溝的敷設長度是最為經濟的。

（2）管線造價

由于四種方案均采用了理想狀態下的總平面布置，室外管線也較為短接順暢，整體來看四種方案的室外管線造價基本相當。在實際工程中，需要結合室外布置方案的地基條件及其處理費用等因素進行綜合經濟比較。

4 結論

核電廠室外主要管線布置是一項綜合性工作，需結合工藝流程、工程費用以及現場施工條件等多方面因素綜合確定。目前核電項目工程造價偏高，提高核電項目經濟性應作為一項重要工作進行精細化管理，在后續核電機組前期總平面規劃專題工作中需進一步加強室外管線布置經濟性的研究工作。