核動(dòng)力工程板式換熱器在CARR中的應(yīng)用

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

1述中國(guó)先進(jìn)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(guò)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(tái)重水栗將重水貯存罐內(nèi)的重水通過(guò)重水換熱器輸送到重水箱，通過(guò)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(gè)重要系統(tǒng)都需要換熱器來(lái)進(jìn)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(duì)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(jì)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(duì)介質(zhì)的不同，對(duì)密封的要求也不同，所以，本文對(duì)換熱器的設(shè)計(jì)將根據(jù)介質(zhì)的不同分重水換熱器的設(shè)計(jì)、主換熱器和池水換熱器的設(shè)計(jì)來(lái)闡述。

2.1重水換熱播的設(shè)計(jì)由于重水價(jià)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(duì)環(huán)境的污染，所以重水換熱器的設(shè)計(jì)必須具有密封可霏、放射性防護(hù)及容積小的特點(diǎn)。

2.1.1放射性防護(hù)設(shè)計(jì)主要有2個(gè)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(jì)中體現(xiàn)。

2.1.2材料選用在確定材質(zhì)時(shí)主要考慮了流體的水化學(xué)特性、與接觸材料的電化學(xué)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(xiàng)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(jì)階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)時(shí)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)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(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)，了解到璀典AFLAF公司對(duì)制造應(yīng)用于重水方面的板式換熱器有很長(zhǎng)的歷史，有豐富可靠的設(shè)計(jì)、加工、制造經(jīng)驗(yàn)。

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(shí)間少，不需定期檢，故障率很低。當(dāng)板的結(jié)構(gòu)材料為金屬時(shí)，單位傳熱面的價(jià)格比管材便宜。由于流道中流體的高度湍動(dòng)，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(jiàn)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(cái)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(zhǎng)X寬y換熱器臺(tái)數(shù)/臺(tái)從表i可見(jiàn)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(diǎn)：⑴體積小，占地面積小，減少了資金投人。運(yùn)行費(fèi)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(yáng)程分別為25.7m和19.86m，同時(shí)減少二次冷卻水的流量674m3/h，降低了運(yùn)行費(fèi)用。重水換熱器由套管式改為板式，并且由原來(lái)的2臺(tái)變?yōu)?臺(tái)，節(jié)省了大大小小共21個(gè)閥門、數(shù)十條管線，將部分管道的規(guī)格由原來(lái)的<>219x8改為4>159x6，簡(jiǎn)化了管路布置，檢修更簡(jiǎn)單、方便，減少了重水外漏的隱患，同時(shí)節(jié)省重水1.8m3（價(jià)值人民幣396萬(wàn)元）。

維修、清洗更容易、方便。

價(jià)格低。板式換熱器的制造、加工及設(shè)計(jì)總價(jià)約為7.5萬(wàn)歐元（合75萬(wàn)人民幣），而套管式換熱器的加工制造價(jià)格約為150萬(wàn)元/臺(tái)，2臺(tái)套管式換熱器總造價(jià)要達(dá)到300萬(wàn)元。

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

2.1.3.3板式換熱器材質(zhì)的選擇設(shè)計(jì)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(biāo)，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(rèn)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?yàn)橹厮粚?duì)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(huì)造成對(duì)環(huán)境的影響及一定的經(jīng)濟(jì)損失，所以選擇了半焊接式板式換熱器，即流通重水的兩個(gè)板片用激光法密封焊，流通二次冷卻水的兩個(gè)板片采用常規(guī)墊片連接，使得設(shè)計(jì)更加安全、經(jīng)濟(jì)、合理和先進(jìn)。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(jì)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(jí)，池水換熱器為安全相關(guān)級(jí)，所以，此處的設(shè)計(jì)推述只針對(duì)主換熱器。

主換熱器選用的型號(hào)是M30*FD.此換熱器與韓國(guó)使用的HANARO的主換熱器是同一廠家同一型號(hào)，該換熱器至今已使用了1年，其使用經(jīng)驗(yàn)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(xué)校核反應(yīng)堆工程與試驗(yàn)專業(yè)?，F(xiàn)從反應(yīng)堆工程設(shè)計(jì)工作。

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

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

韓海芬（1972?），女，工程師。1997年畢業(yè)于中南工學(xué)院化工機(jī)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(xué)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(xué)核工程專業(yè)。

（責(zé)任編輯：劉君）

濟(jì)南則律新能源長(zhǎng)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(guó)科爾庭(Koerting)等知名設(shè)備制造商建立戰(zhàn)略合作，負(fù)責(zé)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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(xiàng)目，提供優(yōu)化設(shè)計(jì)和高性能價(jià)格比的產(chǎn)品。