核動力工程板式換熱器在CARR中的應(yīng)用

關(guān)于核動力工程板式換熱器在CARR中的應(yīng)用，接下來由阿法拉伐山東代理經(jīng)銷商濟南則律新能源小編帶大家一起來了解一下。

1述中國先進研究堆（CARR）的反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)、重水冷卻系統(tǒng)、應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)是CARR的重要系統(tǒng)。

反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)是通過冷卻劑將堆芯熱ft載出，利用主換熱器將熱量傳至二次冷卻水系統(tǒng)。該系統(tǒng)的堆外部分由并聯(lián)的4組主循環(huán)栗、主換熱器以及有關(guān)閥門和管線組成。

重水冷卻系統(tǒng)利用2臺重水栗將重水貯存罐內(nèi)的重水通過重水換熱器輸送到重水箱，通過重水箱的出口溢流入重水貯存罐，形成重水循環(huán)回路，將重水箱的熱ft傳給二次冷卻水系統(tǒng)。

應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)的功能是在反應(yīng)堆事故工況下能確保堆芯得到充分冷卻，使堆芯的溫度保持在安全限值內(nèi)，防止燃料元件損壞。

以上3個重要系統(tǒng)都需要換熱器來進行熱量傳遞，因而換熱器是系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它的好壞對執(zhí)行系統(tǒng)功能起著舉足輕重的作用。

2換熱器的設(shè)計由于重水熱器里的介質(zhì)為重水和二次冷卻水，主換熱器和池水換熱器里的介質(zhì)為去離子水和二次冷卻水，針對介質(zhì)的不同，對密封的要求也不同，所以，本文對換熱器的設(shè)計將根據(jù)介質(zhì)的不同分重水換熱器的設(shè)計、主換熱器和池水換熱器的設(shè)計來闡述。

2.1重水換熱播的設(shè)計由于重水價格昂貴，受中子輻照后具有放射性。為了避免重水的泄漏及防止放射性對環(huán)境的污染，所以重水換熱器的設(shè)計必須具有密封可霏、放射性防護及容積小的特點。

2.1.1放射性防護設(shè)計主要有2個方面：

①防止內(nèi)漏。要保證輕水側(cè)壓力大于重水側(cè)壓力，這樣，一旦泄漏輕水便漏入重水中，環(huán)境不受污染；

②防止外漏。要在換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計中體現(xiàn)。

2.1.2材料選用在確定材質(zhì)時主要考慮了流體的水化學特性、與接觸材料的電化學及熱相容性、抗沖刷及抗腐蝕性能、耐輻照性能、加工性能（包括可焊性）、延展性等。綜合以上各項要求，確定換熱器的主要材料為0Crl8Nil0Ti，二次水管箱的材料為20鋼，與回路系統(tǒng)管道材料一致。

2.1.3換熱器的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)確定

2.1.3.1初步設(shè)計階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計初步設(shè)計時重水換熱器采用的是臥式、逆流、單程的套管式換熱器。該換熱器具有豐富的運行經(jīng)驗，同時二次冷卻水流經(jīng)內(nèi)管，重水逆向流經(jīng)內(nèi)管與外管間的環(huán)隙，這樣可以在重水充裝量盡量少的情況下得到篼的傳熱效率。

2.1.3.2板式換熱器的確定進行施工設(shè)計時，了解到璀典AFLAF公司對制造應(yīng)用于重水方面的板式換熱器有很長的歷史，有豐富可靠的設(shè)計、加工、制造經(jīng)驗。

與套管式換熱器相比，板式換熱器便于組裝和拆卸，有利于清洗與除垢，清洗頻率低，清洗時間少，不需定期檢，故障率很低。當板的結(jié)構(gòu)材料為金屬時，單位傳熱面的價格比管材便宜。由于流道中流體的高度湍動，換熱器中結(jié)垢的可能性大為減少，且傳熱系數(shù)比較高。其結(jié)構(gòu)見圖1。2種換熱器的參數(shù)比較如表1所示。表12種換熱器各種參數(shù)的比較Table參數(shù)套管式換熱器財換晷重水1二次水重水側(cè)二次水*熱功*/MW流量/m3人口度/*c出口瀑度/T阻力l*/m（水柱）液料占地面積（長X寬y換熱器臺數(shù)/臺從表i可見可以發(fā)現(xiàn)板式換熱器比套管式換熱器具有以下優(yōu)點：⑴體積小，占地面積小，減少了資金投人。運行費用少。由于重水換熱器采取的是逆流的型式，為了減少放射性外泄，必須保證輕水側(cè)壓力大于重水側(cè)壓力，即二次水出口壓力大于重水入口壓力。從表1不難看出，使用板式換熱器比使用套管式換熱器減少重水泵及二次水泵的揚程分別為25.7m和19.86m，同時減少二次冷卻水的流量674m3/h，降低了運行費用。重水換熱器由套管式改為板式，并且由原來的2臺變?yōu)?臺，節(jié)省了大大小小共21個閥門、數(shù)十條管線，將部分管道的規(guī)格由原來的<>219x8改為4>159x6，簡化了管路布置，檢修更簡單、方便，減少了重水外漏的隱患，同時節(jié)省重水1.8m3（價值人民幣396萬元）。

維修、清洗更容易、方便。

價格低。板式換熱器的制造、加工及設(shè)計總價約為7.5萬歐元（合75萬人民幣），而套管式換熱器的加工制造價格約為150萬元/臺，2臺套管式換熱器總造價要達到300萬元。

通過上述分析，在施工設(shè)計階段以板式換熱器代替了原套管式換熱器設(shè)計。

2.1.3.3板式換熱器材質(zhì)的選擇設(shè)計中板片材質(zhì)和墊片材質(zhì)的選擇也很重要。根據(jù)流體水質(zhì)指標，確定板片仍然選擇0Crl8Nil0Ti，墊片選擇NBR（丙烯腈丁二炔橡膠）。典AFLAF專家認為：在重水系統(tǒng)的應(yīng)用中，常規(guī)片的板式換熱器已經(jīng)足以保證其不泄霈，這是因為重水不對墊片造成任何腐蝕，通常情況下，在重水中應(yīng)用的墊片5年左右才需更換一次?？紤]到重水外泄會造成對環(huán)境的影響及一定的經(jīng)濟損失，所以選擇了半焊接式板式換熱器，即流通重水的兩個板片用激光法密封焊，流通二次冷卻水的兩個板片采用常規(guī)墊片連接，使得設(shè)計更加安全、經(jīng)濟、合理和先進。密封焊的結(jié)構(gòu)如所示。

2.2主換熱器和池水換熱器的設(shè)計由于主換熱器和池水換熱器內(nèi)的流體介質(zhì)均為去離子水和二次冷卻水，主換熱器為安全二級，池水換熱器為安全相關(guān)級，所以，此處的設(shè)計推述只針對主換熱器。

主換熱器選用的型號是M30*FD.此換熱器與韓國使用的HANARO的主換熱器是同一廠家同一型號，該換熱器至今已使用了1年，其使用經(jīng)驗值得借鑒。在字10年期間，更換了2次墊片。

張占利（1976-），男，助理工程師。1997年畢業(yè)于北京核工業(yè)學校核反應(yīng)堆工程與試驗專業(yè)?，F(xiàn)從反應(yīng)堆工程設(shè)計工作。

范月容（1970-），女，工程師。1996年畢業(yè)于廈門集美大學機械制造工藝與設(shè)備?，F(xiàn)從反應(yīng)堆工程設(shè)計……

戴守通（1974-），男，磺士。2006年畢業(yè)于中國原子能科學院反應(yīng)堆科學與工程專業(yè)?，F(xiàn)從反應(yīng)堆管道力學分析工作。

韓海芬（1972?），女，工程師。1997年畢業(yè)于中南工學院化工機械專業(yè)。

張金山（1974-），男，工程師。1998年畢業(yè)于哈爾濱工程大學熱能工程專業(yè)。

姜百華（1977?），女，工程師。2000年畢業(yè)于哈爾濱工程大學核工程專業(yè)。

（責任編輯：劉君）

濟南則律新能源長期專注于板式換熱器系統(tǒng)換熱領(lǐng)域，與瑞典阿法拉伐(alfalaval)、德國科爾庭(Koerting)等知名設(shè)備制造商建立戰(zhàn)略合作，負責產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品銷售及技術(shù)服務(wù)等，解決所有熱交換系統(tǒng)的項目，提供優(yōu)化設(shè)計和高性能價格比的產(chǎn)品。