引言

目前，火灾已成为影响核电站安全的最直接、最大的问题，统计数据显示，核电站重大火灾比核事故频繁得多，核岛工厂防排烟系统火灾发生后，应确保安全疏散，为消防人员的安全提供充足的环境。防排烟系统的设计理念在民用和一般工业建筑中非常成熟。GB51251-2017年《建筑防排烟系统技术标准》的实施包括系统电路图、容量计算、设备配置选择、逻辑控制等。本文根据国内现有的核岛排烟系统设计经验，结合国外先进的堆叠类型，总结了一套相对完善的核电厂堆叠类型设计标准。

1、CPR1000项目核岛电气厂排烟系统

根据GB/T2158-2008《核电厂防火设计规范》，消防设计采用物理隔离的方法，将车间内的每个房间分为防火单元和防火区，以控制火灾的蔓延。虽然民用建筑中有防火分区，但最大耐火面积在1000平方米以上。此外，根据核电站消防安全技术规定，核岛车间不得考虑两次或两次以上的独立火灾。因此，核电站防排烟系统的设计理念与民用建筑有很大的不同。中国的核能发展起步较晚，从欧美国家引进了大量的核反应堆技术，如法国M310、EPR、美国AP1000、俄罗斯VVER等，在这些类型的反应堆中，由于设计规范的不同，核岛防烟系统也有自己的特点。CPR1000工艺路线参照岭澳二期工程。根据双堆原理，每个机组的电气设备上都设有排烟装置。火灾发生时，利用该系统快速排出火灾，在该区域产生高温烟雾，可有效控制烟雾扩散，避免损坏相关设备，危及人员健康。

(1)功能要求

电厂排烟系统是指在发生火灾时，能够快速排出烟雾，快速排出烟雾，确保工作人员的生命安全，不具备与机组安全相关的功能。其主要功能包括：发生火灾时，控制烟雾从室内扩散到周围，使消防队员能够进入房间，使用设备灭火。当一些通风系统出现故障时，排烟系统的开启可以有效地延缓或延缓室内温度的升高，并起到一定的替代作用。

(2)设计原则

根据DVF的作用，其布局范围主要包括：火灾负荷大的房间和人们经常进出的房间。

(3)设计基准

设计排烟能力：发生火灾时，为确保室内烟气能在3-5分钟内排出，相当于10分钟～通风20小时，排烟风机：根据最大排烟面积选择。

(4)系统运行

DVF主要包括终端排烟阀和机房排烟风机。正常情况下，所有阀门都关闭，排气系统停止运行。DVF为完成火灾作用，主要工作程序如下：火灾报警检测：JDT检测火灾，发出相应的报警信号；火灾报警：根据JDT指示，自动关闭与消防相关的通风系统防火阀，利用防火阀和建筑结构隔离火灾区域，避免火灾蔓延。

二、核岛厂房与民用建筑排烟设计差异分析

根据GB51251-2017年《建筑防烟排烟系统技术标准》和GB50016-2014年《建筑设计防火规范》的有关规定，核岛厂房与民用建筑排烟系统的区别在施工过程中受到严格限制。GB51251-2017第4.1..1、允许的情况下，采用自动排烟的方法，即在有排烟的房间顶部或墙壁上安装自然排烟口[1]。核岛厂房处于封闭状态，不具备自动排烟条件，因此只能采用机械排烟的方法。GB51251-2017第4.4.1.4根据GB5016-2013《火灾自动报警系统设计规则》中离合器控制的不同，在居民区烟雾离合器的控制逻辑中，当发生火灾时，两个独立的火灾报警器同时发出报警信号，并将排烟阀的开启信号与排烟器连接，实现排烟系统的运行。在防火控制室的手动控制面板上，还应有排气阀和排烟风机的手动开关。核岛烟气排放系统的设计理念与民用建筑不同，分为有源排放（热排放）和无源排放（冷排放）。在火灾负荷较大的地方，如电气室，如电气室，采用冷排烟。热排烟联动控制类似于民用建筑。区别在于核岛没有防火控制室，主控室设置的人工模拟板取代了消防控制室的人工控制面板，实现了排烟风机和阀门的人工控制。

三、设计优化

(1)FDS和PyroSim火灾仿真模拟软件简介

FDS模拟火灾中烟尘的运动，模拟大型涡流中烟尘的运动（LES）在此基础上，采用数值方法进行数值计算。Stokes方程主要用于火焰气体流动和换热过程的数值模拟。FDS是基于DOS的。通过其回收软件，Smokeview读取并显示相关点、线、曲面、身体和垂直动画（如云动画和3D）的数据。FDS没有很强的预处理能力，只能用场景文档构建模型，而PyroSim作为预处理软件，可以很好地解决这个问题[2]。目前，FDS火灾模拟是民用和一般工业建筑中广泛使用的一种新型火灾模拟方法。

（2）研究对象和参数输入

该方案针对华龙一号核岛主摄像头，设计面积22.8米×15.0米×3.5米（长×B×高，装修后考虑主控室天花板)。建筑外墙和地面结构为钢筋混凝土，壁厚800mm。主控制室配备主、副、FAD面板等电器，按1:1的比例配置，主控室温度为25℃，相对湿度小于60%[3]。此外，还有一个烟雾探测器。采用网格质量分析法，采用统一网格分离模型。主排烟系统的烟囱和烟道阀位于天花板上。发生火灾时，排烟孔可将室内烟气从室内排出，每个排气口为415mm*315mm。主控室内电力设备中电线较多，火荷较大，电缆可能起火。美国核管理委员会在核电站进行了大量的热释放试验，证明源的热释放是T。

(1)主控室火灾烟气在不同排烟量下的能见度

结果表明，在烟尘产生和排放达到动态平衡的情况下，烟雾在烟气量大的室内聚集程度较低，可见度较高。虽然烟尘达到6000立方米/小时，但室内烟尘浓度很高，能见度仍超过1米。

(2)主控室温度场在不同排烟量下的分布

当烟尘产生和排放达到动态平衡时，烟气量较大的房间平均温度较低，而在1.2万、9000、在6000m3/h的工况下，除着火点外，各控制室的平均温度分别为38℃、在极端工况下，41℃和45℃是可以接受的。

(3)结果分析

通过对该模型的模拟计算，得出该系统在整个火灾过程中一直处于正常工作状态，并逐渐与室内烟尘达到动态平衡。烟气量为1.2万、9000、在6000m3/h的情况下，主控室的最低能见度在700s左右(12min)时为6m.4m.2m，比疏散能见度高1米。此外，考虑到主控室内烟气量的温度分布，选择9000立方米/小时或6000立方米/小时，对控制人员的疏散没有负面影响，有利于排烟系统的设备选择和管道布局。