Banner

新聞詳情

首頁 > 新聞 > 內容

高濃度硼酸水箱電加熱器最新改進方案

通過改變電加熱器的材料及功率分配、填充新導熱介質、增加溫度控制裝置等措施,解決核電機組高濃度硼酸水箱電加熱器的缺陷問題。改進后的電加熱器經試驗驗證,加熱性能及安全性得到了較大提高,能確保電加熱器長期穩定運行。

0 引言

田灣核電站 3,4 號機組高濃度硼酸水箱加熱采用套管式加熱器方案,每個水箱配 4 個加熱器安裝套管,其中 2 個套管安裝功率 70 kW 的啟動電加熱器 AH001,另外 2 個套管安裝功率30 kW 的工作電加熱器 AH002。加熱元件為 U 形金屬管束狀,包殼材料為奧氏體不銹鋼。加熱器在套管內通電發熱,空氣作為導熱介質,把熱量傳導給套管進行加熱(圖 1)。

電加熱器設計形式較為常見,M310 型核電站硼酸水箱采用該加熱方式。在 3 號機組調試階段,對高濃度硼酸水箱進行加熱,試驗過程中發現電加熱器工作異常,檢查發現 2 個水箱的啟動電加熱器AH001(70 kW)均有不同程度的燒損情況,個別加熱管出現熔化或熔斷現象,部分加熱管表面完好;工作電加熱器 AH002(30 kW)加熱管表面完好。分析電加熱器產生缺陷的原因,并進行改進。

1 電加熱器的設計配置

在 VVER-1000 型核電機組中,有 2 個直立圓柱型、容積150 m 3 的高濃度硼酸水箱,用于貯存濃度(39.5~44.5)g/kg 的硼酸。每個高濃度硼酸水箱 各 有 2 組 電 加 熱 器 AH001 和AH002,均為管式電加熱器。其中,AH001 為啟動電加熱器,功率 2×70 kW,用于預熱高濃度硼酸水箱中的硼酸至 75 ℃;AH002 為工作電加熱器,電功率 2×30 kW,用于維持高濃度硼酸水箱中的硼酸為(70~75)℃,以減少在安全系統啟動并向一回路注入硼酸時對壓力容器金屬脆性強度的影響。

2 電加熱器燒損原因分析

扑克王app下载二维码初步分析電加熱器損壞的原因:①制造和安裝過程中存在缺陷,導致加熱器在運行過程中燒壞;②加熱元件的表面負荷偏高,

因與套管之間通過靜止空氣導熱,傳熱效果差,導致加熱元件表面溫度過高,造成包殼材料燒毀,金屬管包殼材料不能滿足設計

要求。③該加熱器的超溫保護通過內部設置的溫度開關實現,但在實際運行中溫度開關沒有起到超溫斷電的作用,因此不銹鋼包

殼材料在高溫下出現熔融現象(如溫控開關設置在 600 ℃以內,且開關工作正常,不可能出現大面積熔融現象;如元件為電氣短路擊穿,僅會出現個別擊穿點,不可能出現大面積熔融現象)。為進一步探究及證實電加熱器燒損的原因,相關廠家制作

了 1:1 的套管和加熱器,以及 1 個 0.7 m×0.7 m×2 m 的水箱進行不同功率輸出的試驗測試,并用熱電偶實時監測加熱元件表

扑克王app下载二维码面溫度。水溫維持在 75 ℃穩態情況下,當電加熱器輸出功率為70 kW 時,套管內壁的表面負荷為 9.04 W/cm 2 ,此時加熱元件表面平均溫度>870 ℃;當水溫升高到 80 ℃,電加熱器的輸出功率為 53 kW 時,套管內壁的表面負荷為 6.85 W/cm 2 ,此時加熱元件表面平均溫度 652 ℃,加熱器能穩定運行。經查詢機械行業標準 JB/T 2379—2016 得知,當加熱介質為靜止空氣時,不銹鋼材料(06Cr18Ni10)的表面負荷最高允許值為 5 W/cm 2 ,表面溫度最高允許值為 550 ℃。根據試驗情況及

相應的標準可以判定,啟動電電加熱器 AH001 燒毀的主要原因是加熱元件表面溫度過高。

3 電加熱器改進方案

3.1 更換耐溫等級更高的包殼材料電加熱管包殼材料由原來的奧氏體不銹鋼改為耐溫等級更約 60%,節省了成本,也減輕了自重。

4 結束語

通過對雙梁門式起重機的機構、結構、附屬件及電氣進行全面的輕量化設計,可以看出輕量化后的起重機質量更好、性能更高、壽命更長,鋼結構占比大的起重機成本優勢更加明顯。而且起重機自重的減輕可顯著減低運輸、安裝成本,以及地基造價成本。