核電廠制硼裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種核電廠制硼裝置，其包括用于制備硼酸的容器、電加熱器以及攪拌器，電加熱器和攪拌器安裝在容器內(nèi)，容器設(shè)有固態(tài)硼酸入口、進(jìn)水口和硼酸溶液出口，還包括換熱器，換熱器熱流體入口與硼酸溶液出口相連通、冷流體出口與進(jìn)水口相連通，除鹽水從換熱器的冷流體入口進(jìn)入換熱器，與制備后的硼酸溶液換熱后從進(jìn)水口進(jìn)入到容器中，制備后的硼酸溶液經(jīng)換熱器換熱后，從換熱器的熱流體出口輸送出去。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型核電廠制硼裝置將制備好的硼酸溶液通過換熱器給進(jìn)入容器前的除鹽水進(jìn)行預(yù)熱，有效提高了能量的利用效率，降低能量消耗。
【專利說明】
核電廠制硼裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種核電廠制硼裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]核電廠常用添加硼酸的方式對反應(yīng)堆進(jìn)行化學(xué)補(bǔ)償控制，正常運(yùn)行機(jī)組的反應(yīng)堆堆換料腔和乏燃料水池的冷卻和處理系統(tǒng)(簡稱PTR)及反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)(簡稱REA系統(tǒng))往往包含有硼酸制備罐等正式設(shè)備，由其將固態(tài)的硼酸進(jìn)行溶解以制備成硼酸溶液，注入至主回路管線或者用于貯存乏燃料的乏池。但在核電廠工程建設(shè)階段，尤其核電廠調(diào)試期間，相關(guān)正式設(shè)備往往處于不可用階段，阻礙了核電廠工程建設(shè)主線的調(diào)試工作，最終導(dǎo)致核電廠工程項(xiàng)目關(guān)鍵路徑受沖擊。同時即使正式的硼酸制備罐也存在故障及失效的風(fēng)險。因此，在建及運(yùn)營中核電廠往往需要大量臨時制硼裝置來保證硼酸溶液的正常供給。
[0003]請參閱圖1，已公開核電廠中的制硼裝置由如下幾部分組成:容器100、電加熱器200、攪拌器300、濾網(wǎng)400以及傳輸栗500。電加熱器200和攪拌器300安裝在容器100內(nèi)，濾網(wǎng)400用于過濾倒入容器100前的固態(tài)硼酸，傳輸栗500將制備完成的硼酸溶液輸送出去。使用時，電加熱器200將容器100中的除鹽水加熱，人工將固態(tài)硼酸通過濾網(wǎng)400倒入，啟動攪拌器300加速固體硼酸溶解，最終制備完成的硼酸溶液通過傳輸栗排出。
[0004]但是，上述制硼裝置至少存在以下缺點(diǎn):
[0005]I)為了滿足新燃料進(jìn)廠的進(jìn)展要求，制硼工期往往被控制到2周時間。為了達(dá)到這個目標(biāo)不得不將臨時制硼裝置的容器制備得很大，以能夠容納足夠多的水。但往往由于容器體積過大，無法進(jìn)行將容器轉(zhuǎn)運(yùn)到其他項(xiàng)目甚至其他機(jī)組處，從而導(dǎo)致材料浪費(fèi)并增加了項(xiàng)目成本。
[0006]2)由于容器體積大而導(dǎo)致散熱面積大，熱量散失快、能效很低;為了維持較高溫度防止硼酸結(jié)晶，同時促進(jìn)硼酸溶解，對于位于平均溫度較低地區(qū)的核電廠，必須要求電加熱器具有很高的電功率。例如，現(xiàn)場需要的硼酸溶液大約為12000ppm，而此濃度下硼酸結(jié)晶溫度約35攝氏度，但是為了加速溶解往往需要將除鹽水(SED水)加熱至55攝氏度甚至更高，加之容器體積大，往往需要花費(fèi)大量的時間去加熱除鹽水(3小時/罐)。另外，當(dāng)最終配制的硼酸溶液直接注入系統(tǒng)時(此時硼酸溶液的溫度遠(yuǎn)高于其結(jié)晶溫度)，將所有的熱量一次全部帶走，而導(dǎo)致熱量白白浪費(fèi)。
[0007]3)臨時制硼裝置無法連續(xù)生產(chǎn)，只能完成一罐后接著再生產(chǎn)另一罐，效率較低，而且不同罐次配制的溶液之間存在一定差異，不利于核電機(jī)組設(shè)備的狀態(tài)穩(wěn)定。
[0008]4)攪拌器需要將整個罐子攪動，容器體積大而相應(yīng)地必須使用尺寸較大的攪拌器，由于攪拌器尺寸較大無法做到超高轉(zhuǎn)速，從而導(dǎo)致溶解效果不好。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于:提供一種高能效的核電廠制硼裝置，以提高能量的利用效率，降低能量消耗。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了一種核電廠制硼裝置，其包括用于制備硼酸的容器、電加熱器以及攪拌器，電加熱器和攪拌器安裝在容器內(nèi)，容器設(shè)有固態(tài)硼酸入口、進(jìn)水口和硼酸溶液出口，還包括換熱器，換熱器熱流體入口與硼酸溶液出口相連通、冷流體出口與進(jìn)水口相連通，除鹽水從換熱器的冷流體入口進(jìn)入換熱器，與制備后的硼酸溶液換熱后從進(jìn)水口進(jìn)入到容器中，制備后的硼酸溶液經(jīng)換熱器換熱后，從換熱器的熱流體出口輸送出去。本實(shí)用新型將制備好的硼酸溶液通過換熱器給進(jìn)入容器前的除鹽水進(jìn)行預(yù)熱，有效提高了能量的利用效率，降低能量消耗。
[0011]作為本實(shí)用核電廠制硼裝置的一種改進(jìn)，所述電加熱器安裝在容器內(nèi)靠近進(jìn)水口處的位置，固態(tài)硼酸入口設(shè)在位于電加熱器下游的容器部位上，攪拌器安裝在位于固態(tài)硼酸入口下游的容器部位上。電加熱器、固態(tài)硼酸入口以及攪拌器依次順著液體流體方向安裝，從而實(shí)現(xiàn)先對水進(jìn)行加熱，加熱后的水與固態(tài)硼酸混合，大大提高了固態(tài)硼酸的初次溶解效果;最后在攪拌器的作用下，水與固態(tài)硼酸迅速混合形成硼酸溶液，進(jìn)一步提高了攪拌溶解效果。
[0012]作為本實(shí)用核電廠制硼裝置的一種改進(jìn)，所述容器內(nèi)設(shè)有隔板，隔板將容器的進(jìn)水口和硼酸溶液出口分隔開，并在容器內(nèi)形成進(jìn)水口到硼酸溶液出口的流體通道。通過設(shè)有水平隔板和豎向隔板使容器內(nèi)部形成特定的流體通道，增大流體在容器內(nèi)的流動距離，從而提高硼酸溶液的攪拌溶解效果和加熱效果。
[0013]作為本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一種改進(jìn)，所述隔板包括水平隔板和豎向隔板。
[0014]作為本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一種改進(jìn)，所述進(jìn)水口和硼酸溶液出口設(shè)在容器底部，換熱器的熱流體入口和冷流體出口設(shè)在換熱器的頂部，容器置于換熱器的頂部，容器進(jìn)水口與換熱器冷流體出口對接，容器硼酸溶液出口與換熱器熱流體入口對接，換熱器的底部設(shè)有帶鎖止功能的移動滾輪。將換熱器和容器設(shè)置為一個整體，并設(shè)有移動滾輪從而方便將本實(shí)用新型核電廠制硼裝置轉(zhuǎn)運(yùn)到下一個機(jī)組或其他項(xiàng)目處。
[0015]作為本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一種改進(jìn)，所述攪拌器的數(shù)量為若干個，相鄰的攪拌器分別位于隔板的兩側(cè)。相鄰的攪拌器分別位于隔板的兩側(cè)，可以減少兩個攪拌器之間的互相影響。
[0016]作為本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一種改進(jìn)，所述容器外壁包裹有保溫材料，能減少容器能量散失，進(jìn)一步提高能效。
[0017]作為本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一種改進(jìn)，所述電加熱器為電伴熱，電伴熱具有熱效率高、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。
[0018]作為本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一種改進(jìn)，所述換熱器冷流體入口處設(shè)有流量計和調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)冷流體入口的流量。通過調(diào)節(jié)冷流體入口的流量，并配合電加熱器的加熱功率以及攪拌器的攪拌速率，保證制備好的硼酸溶液溫度高于對應(yīng)的結(jié)晶溫度，同時能量盡可能回收。
[0019]作為本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一種改進(jìn)，所述換熱器熱流體出口處設(shè)有控制閥，并設(shè)有取樣支管，取樣支管上設(shè)有閥門。設(shè)有取樣支管方便對制備好的硼酸溶液進(jìn)行取樣。
[0020]作為本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一種改進(jìn)，所述容器在固態(tài)硼酸入口處設(shè)有進(jìn)料漏斗，進(jìn)料漏斗中設(shè)有濾網(wǎng)。以方便向容器倒入固態(tài)硼酸。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型核電廠制硼裝置將制備好的硼酸溶液通過換熱器給進(jìn)入容器前的除鹽水進(jìn)行預(yù)熱，有效提高了能量的利用效率，降低能量消耗;同時通過設(shè)有水平隔板和豎向隔板使容器內(nèi)部形成特定的流體通道，增大流體在容器內(nèi)的流動距離，從而提高對流體的加熱效果;通過調(diào)節(jié)冷流體入口的流量，并配合電加熱器的加熱功率以及攪拌器的攪拌速率，可以使得本裝置能夠連續(xù)制硼。
【附圖說明】

[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型核電廠制硼裝置及其有益效果進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]圖1為已公開的制硼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的【具體實(shí)施方式】僅僅是為了解釋本實(shí)用新型，并非為了限定本實(shí)用新型。
[0026]本實(shí)用新型核電廠制硼裝置設(shè)有換熱器，將換熱器熱流體入口與容器的硼酸溶液出口相連通、冷流體出口與容器的進(jìn)水口相連通，除鹽水從換熱器的冷流體入口進(jìn)入換熱器，與制備后的硼酸溶液換熱后從進(jìn)水口進(jìn)入到容器中，制備后的硼酸溶液經(jīng)換熱器換熱后，從換熱器的熱流體出口輸送出去。本實(shí)用新型將制備好的硼酸溶液通過換熱器給進(jìn)入容器前的除鹽水進(jìn)行預(yù)熱，有效提高了能量的利用效率，降低了能量消耗。下面對本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]請參閱圖2，本實(shí)用新型提供了一種核電廠制硼裝置，其包括用于制備硼酸的容器1、電加熱器2以及攪拌器3。
[0028]容器I設(shè)有固態(tài)硼酸入口11、進(jìn)水口 12和硼酸溶液出口 13;容器I內(nèi)設(shè)有隔板，隔板包括水平隔板15和豎向隔板14，水平隔板15和豎向隔板14將容器I的進(jìn)水口 12和硼酸溶液出口 13分隔開，并在容器I內(nèi)形成進(jìn)水口 12到硼酸溶液出口 13的流體通道，通過設(shè)有水平隔板15和豎向隔板14使容器I內(nèi)部形成特定的流體通道，增大流體在容器內(nèi)的流動距離，從而提高硼酸溶液的攪拌溶解效果和加熱效果。
[0029]容器I外壁包裹有保溫材料6，能減少容器能量散失。
[0030]攪拌器3安裝在容器I內(nèi)。在本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一個實(shí)施例中，攪拌器3的數(shù)量為兩個，兩個攪拌器3分別位于豎向隔板14的兩側(cè)，攪拌器3采用高速攪拌器，高速攪拌器能快速將固態(tài)硼酸攪拌、分散以及溶解。兩個攪拌器3分別位于豎向隔板14的兩側(cè)，可以減少兩個攪拌器3之間的互相影響。
[0031]電加熱器2安裝在容器I內(nèi)，電加熱器2為電伴熱，電伴熱具有熱效率高、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。
[0032]容器I在固態(tài)硼酸入口 11處設(shè)有進(jìn)料漏斗10，進(jìn)料漏斗10中設(shè)有濾網(wǎng)4，以方便向容器I倒入固態(tài)硼酸。
[0033]在本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一個實(shí)施例中，電加熱器2安裝在容器I內(nèi)靠近進(jìn)水口 12處的位置，固態(tài)硼酸入口 11設(shè)在位于電加熱器2下游的容器I部位上，攪拌器3安裝在位于固態(tài)硼酸入口 11下游的容器I部位上。電加熱器2、固態(tài)硼酸入口 11以及攪拌器3依次順著液體流體方向安裝，從而實(shí)現(xiàn)先對水進(jìn)行加熱，加熱后的水與固態(tài)硼酸混合，大大提高了固態(tài)硼酸的初次溶解效果;最后在攪拌器的作用下，水與固態(tài)硼酸迅速混合形成硼酸溶液，進(jìn)一步提高了攪拌溶解效果。
[0034]本實(shí)用新型核電廠制硼裝置還包括換熱器5，換熱器熱流體入口51與硼酸溶液出口 13相連通、冷流體出口 52與進(jìn)水口 12相連通;除鹽水從換熱器5的冷流體入口 53進(jìn)入換熱器5，與制備后的硼酸溶液換熱后從進(jìn)水口 12進(jìn)入到容器I中，制備后的硼酸溶液經(jīng)換熱器換熱后，從換熱器5的熱流體出口 54輸送出去。將制備好的硼酸溶液通過換熱器給進(jìn)入容器前的除鹽水進(jìn)行預(yù)熱，有效提高了能量的利用效率，降低能量消耗。
[0035]制備后的硼酸溶液在換熱器中與進(jìn)入容器前的除鹽水進(jìn)行熱交換，將進(jìn)入容器前的除鹽水進(jìn)行預(yù)熱，制備后的硼酸溶液的溫度遠(yuǎn)高于其結(jié)晶溫度，制備后的硼酸溶液在進(jìn)行熱交換后的溫度仍然大于結(jié)晶溫度，因此將制備好的硼酸溶液通過換熱器給進(jìn)入容器前的除鹽水進(jìn)行預(yù)熱，將硼酸溶液的部分熱能傳給除鹽水，有效提高了能量的利用效率，減少了熱能的浪費(fèi)；而除鹽水被預(yù)熱后再進(jìn)入到容器，只需較少的熱能即可將除鹽水加熱到規(guī)定溫度，減少了加熱除鹽水的能耗。
[0036]在本實(shí)用新型核電廠制硼裝置的一個實(shí)施例中，進(jìn)水口12和硼酸溶液出口 13設(shè)在容器I底部，換熱器5的熱流體入口 51和冷流體出口 52設(shè)在換熱器5的頂部，容器I置于換熱器5的頂部，容器進(jìn)水口 12與換熱器冷流體出口 52對接，容器硼酸溶液出口 13與換熱器熱流體入口 51對接，換熱器5的底部設(shè)有帶鎖止功能的移動滾輪7。將換熱器和容器設(shè)置為一個整體，并設(shè)有移動滾輪從而方便將本實(shí)用新型核電廠制硼裝置轉(zhuǎn)運(yùn)到下一個機(jī)組或其他項(xiàng)目處。
[0037]換熱器冷流體入口 53處設(shè)有流量計9和調(diào)節(jié)閥8，用于調(diào)節(jié)冷流體入口 53處的流量。通過調(diào)節(jié)冷流體入口 53處的流量，也即是調(diào)節(jié)除鹽水的流量，并配合電加熱器的加熱功率以及攪拌器的攪拌速率，保證制備好的硼酸溶液溫度高于對應(yīng)的結(jié)晶溫度，同時能量盡可能回收。同時通過調(diào)節(jié)除鹽水的流量并配合電加熱器的加熱功率以及攪拌器的攪拌速率，加上流體在容器內(nèi)由水平隔板和豎向隔板形成特定的流體通道流動，使得固態(tài)硼酸具有足夠的時間與液體混合，從而保證硼酸溶液的濃度且硼酸溶液溫度高于對應(yīng)的結(jié)晶溫度，而實(shí)現(xiàn)連續(xù)制硼。
[0038]換熱器熱流體出口54處設(shè)有控制閥20，并設(shè)有取樣支管30，取樣支管30上設(shè)有閥門40。設(shè)有取樣支管30方便對制備好的硼酸溶液進(jìn)行取樣。
[0039]綜上所述，本實(shí)用新型核電廠制硼裝置設(shè)有換熱器，并將制備好的硼酸溶液通過換熱器熱流體出口輸送出去，除鹽水從換熱器冷流體入口進(jìn)入到容器中，從而使得制備好的硼酸溶液與進(jìn)入容器前的除鹽水在換熱器中進(jìn)行熱交換，這樣做的好處在于:I)將制備好的硼酸溶液的部分熱能傳給除鹽水，有效提高了能量的利用效率，減少了熱能的浪費(fèi);2)除鹽水被預(yù)熱后再進(jìn)入到容器，只需較少的熱能即可將除鹽水加熱到規(guī)定溫度，減少了加熱除鹽水的能耗。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型核電廠制硼裝置至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0041]I)將制備好的硼酸溶液通過換熱器給進(jìn)入容器前的除鹽水進(jìn)行預(yù)熱，有效提高了能量的利用效率，降低能量消耗，除鹽水被預(yù)熱后再進(jìn)入到容器，只需較少的熱能即可將除鹽水加熱到規(guī)定溫度，減少了加熱除鹽水的能耗；
[0042]2)通過設(shè)有水平隔板和豎向隔板使容器內(nèi)部形成特定的流體通道，增大流體在容器內(nèi)的流動距離，從而提高硼酸溶液的攪拌溶解效果和加熱效果；
[0043]3)通過調(diào)節(jié)除鹽水的流量并配合電加熱器的加熱功率以及攪拌器的攪拌速率，加上流體在容器內(nèi)由水平隔板和豎向隔板形成特定的流體通道流動，使得固態(tài)硼酸具有足夠的時間與液體混合，從而保證硼酸溶液的濃度且硼酸溶液溫度高于對應(yīng)的結(jié)晶溫度，而實(shí)現(xiàn)連續(xù)制硼；
[0044]4)將換熱器和容器設(shè)置為一個整體，并設(shè)有移動滾輪從而方便將本實(shí)用新型核電廠制硼裝置轉(zhuǎn)運(yùn)到下一個機(jī)組或其他項(xiàng)目處。
[0045]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種核電廠制硼裝置，包括用于制備硼酸的容器、電加熱器以及攪拌器，電加熱器和攪拌器安裝在容器內(nèi)，容器設(shè)有固態(tài)硼酸入口、進(jìn)水口和硼酸溶液出口，其特征在于:還包括換熱器，換熱器熱流體入口與硼酸溶液出口相連通、冷流體出口與進(jìn)水口相連通，除鹽水從換熱器的冷流體入口進(jìn)入換熱器，與制備后的硼酸溶液換熱后從進(jìn)水口進(jìn)入到容器中，制備后的硼酸溶液經(jīng)換熱器換熱后，從換熱器的熱流體出口輸送出去。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠制硼裝置，其特征在于:所述電加熱器安裝在容器內(nèi)靠近進(jìn)水口處的位置，固態(tài)硼酸入口設(shè)在位于電加熱器下游的容器部位上，攪拌器安裝在位于固態(tài)硼酸入口下游的容器部位上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠制硼裝置，其特征在于:所述容器內(nèi)設(shè)有隔板，隔板將容器的進(jìn)水口和硼酸溶液出口分隔開，并在容器內(nèi)形成進(jìn)水口到硼酸溶液出口的流體通道。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核電廠制硼裝置，其特征在于:所述隔板包括水平隔板和豎向隔板。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的核電廠制硼裝置，其特征在于:所述進(jìn)水口和硼酸溶液出口設(shè)在容器底部，換熱器的熱流體入口和冷流體出口設(shè)在換熱器的頂部，容器置于換熱器的頂部，容器進(jìn)水口與換熱器冷流體出口對接，容器硼酸溶液出口與換熱器熱流體入口對接，換熱器的底部設(shè)有帶鎖止功能的移動滾輪。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的核電廠制硼裝置，其特征在于:所述攪拌器的數(shù)量為若干個，相鄰的攪拌器分別位于隔板的兩側(cè)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠制硼裝置，其特征在于:所述容器外壁包裹有保溫材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠制硼裝置，其特征在于:所述電加熱器為電伴熱。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠制硼裝置，其特征在于:所述換熱器冷流體入口處設(shè)有流量計和調(diào)節(jié)閥。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電廠制硼裝置，其特征在于:所述換熱器熱流體出口處設(shè)有控制閥，并設(shè)有取樣支管，取樣支管上設(shè)有閥門。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一所述的核電廠制硼裝置，其特征在于:所述容器在固態(tài)硼酸入口處設(shè)有進(jìn)料漏斗，進(jìn)料漏斗中設(shè)有濾網(wǎng)。
【文檔編號】C01B35/10GK205709896SQ201620571915
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】鐘香斌, 張劍, 汲大朋, 王剛
【申請人】中廣核工程有限公司, 中國廣核集團(tuán)有限公司