核电厂热交换器污垢及污垢管理的对策

谢晋

摘要为了确保核电厂各项生产的安全，就必须加强核电厂热交换器的管理，尤其是针对热交换器因结垢问题引发的事故需要重点管理与预防，本文将对核电厂污垢与污垢热阻对热交换器传热性能的影响进行分析，从化学控制、运行稳定控制与流速控制几方面监测，提出几点污垢清洗策略，以确保热交换器运行更加稳定。

关键词核电厂 热交换器 污垢类型 传热性能

核电厂中，热交换器是非常重要的设备之一，其运行是否稳定与安全将直接决定了核电厂运行的稳定与安全，但是热交换器运行当中，传热面会积累非常多的污垢，从而将额外传递热量阻力增大，降低了热交换器传热性能，非常容易引发安全事故，由此，加强对热交换器污垢的监测与管理至关重要，下面将对相关内容具体分析。

一、污垢与污垢热阻对热交换器影响

（一）污垢

热交换器表面积累的非预想材料就是污垢，将对热量正常传递起到阻碍作用，如果污垢厚度超过了0.018mm，将使总传热系数降低一半，同时将冷却流体流动减少了，将流体流动压差（DP）增大了。

（二）污垢热阻对热交换器性能影响

传热系数的倒数就是热阻，即，R=1/k，如果热交换器表面的污垢增多，会将总体的换热系数改变，此时得到，R=（1/k）+Rf，污垢的热阻为Rf，流速、流体性质与温度、设备结构、运行时间这些均会影响污垢热阻大小。

二、核电厂热交换器污垢管理方法

（一）加强预防，将污垢产生源头消除

首先，在核电厂设计与设备安装阶段，需要优化选择热交换器进出口流体管材，可以应用高密度聚乙烯（HDPE）与双相不锈钢等防腐性能较好的材料，还可以在管道内壁设置一层防污层；其次，与海水接触的系统可以配置过滤装置，包括固定式拦污栅、旋转滤网、二次濾网等等，可以有效滤除泥沙、鱼类与虾类等水生生物；第三，定期使用杀菌剂，对微生物的生长进行抑制，将生物污垢产生量减少，比如，闭式系统的热交换器可以通过取样对系统回路的PH限制进行监测，明确溶解量与联氨含量，还可以使用缓蚀剂预防污垢。

（二）对热交换器的运行参数合理选择

温度与流速这些基本的运行参数对污垢生成有着密切关系。首先，温度容易对盐类污垢与化学反应污垢生成速率产生影响，由此，需要将传热面的温度降低，进而对污垢生成进行预防与控制。其次，对流体的流速进行调整，高流速可以控制任何形式的污垢产生，通过将换热管中流速增大产生湍流与流体间的剪切力，这样就能够通过污垢剥蚀力将污垢生成速率降低。但是，实际生产中需要结合实际情况调整流速，如果随意将流速增加容易将泵损耗增大，容易在传热管入口处出现腐蚀。由此，调整流速需要控制好调整范围，以不增加损耗为前提。

（三）加强热交换器的性能监测，及早察觉结垢征兆

通过开展传热系数与热阻系数、温差或者压差试验对热交换器性能进行监测，然后依据监测到的热性能状态，制定清洗与检修方案。运用热交换器专项管理模式，可以对热交换器分级与安全功能有效分析，从而考虑到热交换器现场监测的参数，使热交换器性能判断更加精准，以及早对热交换器结垢征兆进行识别。

（四）应用适合的清洗方法

首先，机械清洗，针对碳化污垢或者硬质的污垢可以应用这种清洗方法，热交换器污垢类型与清洗方法间关系具体见下表1所示。

机械清洗对热交换器有着较小的损伤，但是需要对热交换器分解，较为麻烦，需要考虑成本优化选择。其次，化学清洗。化学清洗就是流体中添加酸物质或者碱物质，可以将污垢与换热面结合力减少，从而使换热面积中污垢自然消除。化学清洗不需要对设备解体，较机械清洗更加的简单、方便，且成本较低，但是需要控制好清洗剂的用量，避免造成腐蚀。最后一种是在线清洗，是应用凝汽器传热管清洗的方法，通过海绵球循环擦洗可以将沉着在凝汽器中的污垢清除，将传热管停堆期间机械清洗需求减少了，使维修费用得以节省。

三、结语

在核电厂中，热交换器是非常重要的设备，但是因污垢热阻造成的热交换传热性能降低已经引发人们关注，需要从材料选择、监测与控制化学参数、控制热交换器温度、控制流速几方面优化设计，进而使污垢产生得到控制，选择适合的清洗方法，使热交换器运行更加稳定、安全。