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折流杆换热器在核电站中的应用情况点击：2042 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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