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折流杆换热器在核电站中的应用情况

点击:923 日期:[ 2014-04-26 21:58:14 ]
                             折流杆换热器在核电站中的应用情况                                      曾凡山  李旭宁 (1.茂名市茂港电力设备厂有限公司,广东茂名525000;2.秦山核电有限公司,浙江海盐314300)     摘要:分析了折流杆换热器在核电站工业水-水冷却器改造中的应用实例。改造后的工业水-水冷却器无泄漏,换热效率优于设计 要求,能满足一用一备的运行方式,保证了设备安全性,减少了循环水量,节约了能源。     关键词:传热;折流杆换热器;工业水-水冷却器;改造效果     中图分类号:TM623文献标识码:B文章编号:1672-545X(2009)08-0167-02     茂名市茂港电力设备厂有限公司受秦山核电有限公司的 委托承担秦山310MW核电机组工业水-水冷却器改造的设 计、制造工作,双方决定用折流杆换热器技术对其进行改造。 折流杆换热器作为一种新型高效的传热设备,在火电、石化行 业中已成功应用多年,而应用在核电机组属首次。本文分析总 结折流杆换热器在核电工业水-水冷却器改造中的应用实 例,其成功经验可供参考借鉴。     1.改造前状况     工业水-水冷却器是二回路闭式工业水系统中的重要设 备。改造前配置两台100%容量的B30铜管折流板式换热器, 按设计要求,正常运行时一台工作,另一台备用,实际运行中 存在的主要问题有:     (1)安全性差。冷却器在运行过程中,壳体外能听到管束 有较强烈的流体冲击振动声音。且经常发生换热管破裂泄漏 现象,曾于第四次大修期间将1#水冷器更换150根B30铜 管,第五次大修期间两台水冷器共更换1 450根B30铜管,破 裂换热管主要集中在壳程流体进、出口处的前面和后面的数 排换热管上。     (2)夏季海水温度较高时,一台冷却器投运无法满足发 电机组的运行要求,必须要二台投用,从而导致设备无备用。     2.存在问题的原因     造成这些冷却管破损泄漏的原因主要有:     (1)冷却器壳程流体横掠冲击换热管使其产生振动,由于 换热管长时间受到流体的不均匀冲击,和在振动的作用下,产 生应力腐蚀。     (2)由于换热管支承点(折流板)之间距离最大的有1m, 在重力作用下形成了一定下垂弧度,故海水泥沙容易沉积于 该处,从而产生化学腐蚀泄漏。     (3)由于折流板管孔壁与换热管之间有一定间隙,而换热 管又长时间受到壳程流体不均匀冲击,致使换热管在折流板管孔处不断反复敲打,使换热管因疲劳磨损穿孔泄漏。     3.改造措施     利用新型外导流折流杆换热器技术对其进行改造,采用 钛管折流杆式替代铜管折流板式。     首先,用Ф22mm×0.5mm钛管替换Ф25mm×1.25mm铜 管,钛管耐腐蚀,管壁两侧不易结垢,热阻小,有利于热传递; 第二,采用外导流折流杆式结构,壳程进出口处设置导流 筒,流体环绕筒体圆周小孔进入冷却器管束时流速很低,避免 了流体高速直接冲击管子的情况,从而使管子不发生诱导振 动,又因流体顺管子抽向流动,与折流杆产生扰流,即文丘里 效应和湍流脱体,提高壳程放热系数,使换热器产生最佳的热 力和水力效果。因壳侧流体不存在像传统折流板换热器那样 的横向管束,基本上消除了流动死区及横向振动。这样,不仅 使壳侧压降比折流板明显减小,同时也减少污垢沉积。     4.改造效果     (1)考核试验。秦山310MW核电机组工业水-水冷却器 改造后,由华东电力试验研究院有限公司、秦山核电有限公 司、茂名市茂港电力设备厂有限公司三方共同对其进行考核 性试验。     试验标准采用ASME PTC12.1-1998《表面式给水加热器 性能试验规程》;水和水蒸汽性质表:采用国际公式化委员会 IFC公式(1967)。     三方对试验测点的安装、仪器仪表的精度、数量、测点、测 量方法、试验条件及步骤、试验工况、数据处理及计算、试验结 果的修正、试验的组织和试验过程中的有关问题处理等,都加 以认真研究,并达成共识,以确实保证试验数据的真实、可靠、 有效。     (2)试验结果。工业水-水冷却器改造后性能试验于 2008年9月1日9时20分,对其进行测试,试验数据见表1, 试验计算结果见表2。                       5.改造效果评价     根据试验数据及试验计算结果:     (1)单台工业水-水冷却器运行时,其端差(工业水出口 与循环水进口的温差)值为1.3℃,远小于设计要求值4.5℃。     (2)工业水-水冷却器的管侧压降均值为0.059 MPa,壳 侧压降均值为0.018 7 MPa。     (3)单台工业水-水冷却器投运,要比两台投运节省循 环水量约600 m3/h。     (4)工业水-水冷却器的试验总传热系数在2 745~2 805 W/(m2℃)。     (5)从运行的工业水-水冷却器壳体外,听不到管束有 冲刷声音,原因是外导流折流杆结构的壳程流体流态为管束 同向绕流,对管束没有横向冲刷,消除了横向振源,产生不了 振动声源。     (6)改造后的工业水-水冷却器无泄漏,从而节省了由 于改造前工业水-水冷却器的管子破损泄漏,而造成工业水 系统需要约15 m3/d的补水量。     (7)换热效率优于设计要求,改造后的工业水-水冷却 器能满足一用一备的运行方式,保证了设备安全性,减少了循 环水量,节约了能源。     6.结束语     折流杆换热器应用于核电站中的工业水-水冷却器的改造,成功解决了传统结构换热器管子断裂问题,安全稳定,体现出传热效果好,抗震性强等优点。折流杆换热器的折流圈、折流杆、折流圈距、折流圈组合的调整容易,可根据不同工况, 调整折流杆换热器内部结构,以期达到较好的改造效果。 参考文献: [1]华东电力设计研究院.秦山核电有限公司工业水-水冷却器性能 试验报告[R].上海:华东电力试验研究院有限公司,2008. [2]赖学江,黄素逸,叶加贵,李权.折流杆换热器在火力发电厂回热 系统中的应用[J].热力发电,2003,(12):27-27. 
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