核电厂制硼装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种核电厂制硼装置，其包括用于制备硼酸的容器、电加热器以及搅拌器，电加热器和搅拌器安装在容器内，容器设有固态硼酸入口、进水口和硼酸溶液出口，还包括换热器，换热器热流体入口与硼酸溶液出口相连通、冷流体出口与进水口相连通，除盐水从换热器的冷流体入口进入换热器，与制备后的硼酸溶液换热后从进水口进入到容器中，制备后的硼酸溶液经换热器换热后，从换热器的热流体出口输送出去。与现有技术相比，本实用新型核电厂制硼装置将制备好的硼酸溶液通过换热器给进入容器前的除盐水进行预热，有效提高了能量的利用效率，降低能量消耗。
【专利说明】
核电厂制硼装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种核电厂制硼装置。
【背景技术】
[0002]核电厂常用添加硼酸的方式对反应堆进行化学补偿控制，正常运行机组的反应堆堆换料腔和乏燃料水池的冷却和处理系统(简称PTR)及反应堆硼和水补给系统(简称REA系统)往往包含有硼酸制备罐等正式设备，由其将固态的硼酸进行溶解以制备成硼酸溶液，注入至主回路管线或者用于贮存乏燃料的乏池。但在核电厂工程建设阶段，尤其核电厂调试期间，相关正式设备往往处于不可用阶段，阻碍了核电厂工程建设主线的调试工作，最终导致核电厂工程项目关键路径受冲击。同时即使正式的硼酸制备罐也存在故障及失效的风险。因此，在建及运营中核电厂往往需要大量临时制硼装置来保证硼酸溶液的正常供给。
[0003]请参阅图1，已公开核电厂中的制硼装置由如下几部分组成:容器100、电加热器200、搅拌器300、滤网400以及传输栗500。电加热器200和搅拌器300安装在容器100内，滤网400用于过滤倒入容器100前的固态硼酸，传输栗500将制备完成的硼酸溶液输送出去。使用时，电加热器200将容器100中的除盐水加热，人工将固态硼酸通过滤网400倒入，启动搅拌器300加速固体硼酸溶解，最终制备完成的硼酸溶液通过传输栗排出。
[0004]但是，上述制硼装置至少存在以下缺点:
[0005]I)为了满足新燃料进厂的进展要求，制硼工期往往被控制到2周时间。为了达到这个目标不得不将临时制硼装置的容器制备得很大，以能够容纳足够多的水。但往往由于容器体积过大，无法进行将容器转运到其他项目甚至其他机组处，从而导致材料浪费并增加了项目成本。
[0006]2)由于容器体积大而导致散热面积大，热量散失快、能效很低;为了维持较高温度防止硼酸结晶，同时促进硼酸溶解，对于位于平均温度较低地区的核电厂，必须要求电加热器具有很高的电功率。例如，现场需要的硼酸溶液大约为12000ppm，而此浓度下硼酸结晶温度约35摄氏度，但是为了加速溶解往往需要将除盐水(SED水)加热至55摄氏度甚至更高，加之容器体积大，往往需要花费大量的时间去加热除盐水(3小时/罐)。另外，当最终配制的硼酸溶液直接注入系统时(此时硼酸溶液的温度远高于其结晶温度)，将所有的热量一次全部带走，而导致热量白白浪费。
[0007]3)临时制硼装置无法连续生产，只能完成一罐后接着再生产另一罐，效率较低，而且不同罐次配制的溶液之间存在一定差异，不利于核电机组设备的状态稳定。
[0008]4)搅拌器需要将整个罐子搅动，容器体积大而相应地必须使用尺寸较大的搅拌器，由于搅拌器尺寸较大无法做到超高转速，从而导致溶解效果不好。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的在于:提供一种高能效的核电厂制硼装置，以提高能量的利用效率，降低能量消耗。
[0010]为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种核电厂制硼装置，其包括用于制备硼酸的容器、电加热器以及搅拌器，电加热器和搅拌器安装在容器内，容器设有固态硼酸入口、进水口和硼酸溶液出口，还包括换热器，换热器热流体入口与硼酸溶液出口相连通、冷流体出口与进水口相连通，除盐水从换热器的冷流体入口进入换热器，与制备后的硼酸溶液换热后从进水口进入到容器中，制备后的硼酸溶液经换热器换热后，从换热器的热流体出口输送出去。本实用新型将制备好的硼酸溶液通过换热器给进入容器前的除盐水进行预热，有效提高了能量的利用效率，降低能量消耗。
[0011]作为本实用核电厂制硼装置的一种改进，所述电加热器安装在容器内靠近进水口处的位置，固态硼酸入口设在位于电加热器下游的容器部位上，搅拌器安装在位于固态硼酸入口下游的容器部位上。电加热器、固态硼酸入口以及搅拌器依次顺着液体流体方向安装，从而实现先对水进行加热，加热后的水与固态硼酸混合，大大提高了固态硼酸的初次溶解效果;最后在搅拌器的作用下，水与固态硼酸迅速混合形成硼酸溶液，进一步提高了搅拌溶解效果。
[0012]作为本实用核电厂制硼装置的一种改进，所述容器内设有隔板，隔板将容器的进水口和硼酸溶液出口分隔开，并在容器内形成进水口到硼酸溶液出口的流体通道。通过设有水平隔板和竖向隔板使容器内部形成特定的流体通道，增大流体在容器内的流动距离，从而提高硼酸溶液的搅拌溶解效果和加热效果。
[0013]作为本实用新型核电厂制硼装置的一种改进，所述隔板包括水平隔板和竖向隔板。
[0014]作为本实用新型核电厂制硼装置的一种改进，所述进水口和硼酸溶液出口设在容器底部，换热器的热流体入口和冷流体出口设在换热器的顶部，容器置于换热器的顶部，容器进水口与换热器冷流体出口对接，容器硼酸溶液出口与换热器热流体入口对接，换热器的底部设有带锁止功能的移动滚轮。将换热器和容器设置为一个整体，并设有移动滚轮从而方便将本实用新型核电厂制硼装置转运到下一个机组或其他项目处。
[0015]作为本实用新型核电厂制硼装置的一种改进，所述搅拌器的数量为若干个，相邻的搅拌器分别位于隔板的两侧。相邻的搅拌器分别位于隔板的两侧，可以减少两个搅拌器之间的互相影响。
[0016]作为本实用新型核电厂制硼装置的一种改进，所述容器外壁包裹有保温材料，能减少容器能量散失，进一步提高能效。
[0017]作为本实用新型核电厂制硼装置的一种改进，所述电加热器为电伴热，电伴热具有热效率高、节约能源等优点。
[0018]作为本实用新型核电厂制硼装置的一种改进，所述换热器冷流体入口处设有流量计和调节阀，用于调节冷流体入口的流量。通过调节冷流体入口的流量，并配合电加热器的加热功率以及搅拌器的搅拌速率，保证制备好的硼酸溶液温度高于对应的结晶温度，同时能量尽可能回收。
[0019]作为本实用新型核电厂制硼装置的一种改进，所述换热器热流体出口处设有控制阀，并设有取样支管，取样支管上设有阀门。设有取样支管方便对制备好的硼酸溶液进行取样。
[0020]作为本实用新型核电厂制硼装置的一种改进，所述容器在固态硼酸入口处设有进料漏斗，进料漏斗中设有滤网。以方便向容器倒入固态硼酸。
[0021]与现有技术相比，本实用新型核电厂制硼装置将制备好的硼酸溶液通过换热器给进入容器前的除盐水进行预热，有效提高了能量的利用效率，降低能量消耗;同时通过设有水平隔板和竖向隔板使容器内部形成特定的流体通道，增大流体在容器内的流动距离，从而提高对流体的加热效果;通过调节冷流体入口的流量，并配合电加热器的加热功率以及搅拌器的搅拌速率，可以使得本装置能够连续制硼。
【附图说明】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型核电厂制硼装置及其有益效果进行详细说明。
[0023]图1为已公开的制硼装置的结构示意图。
[0024]图2为本实用新型核电厂制硼装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本实用新型的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的【具体实施方式】仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。
[0026]本实用新型核电厂制硼装置设有换热器，将换热器热流体入口与容器的硼酸溶液出口相连通、冷流体出口与容器的进水口相连通，除盐水从换热器的冷流体入口进入换热器，与制备后的硼酸溶液换热后从进水口进入到容器中，制备后的硼酸溶液经换热器换热后，从换热器的热流体出口输送出去。本实用新型将制备好的硼酸溶液通过换热器给进入容器前的除盐水进行预热，有效提高了能量的利用效率，降低了能量消耗。下面对本实用新型核电厂制硼装置的具体结构进行详细说明。
[0027]请参阅图2，本实用新型提供了一种核电厂制硼装置，其包括用于制备硼酸的容器1、电加热器2以及搅拌器3。
[0028]容器I设有固态硼酸入口11、进水口 12和硼酸溶液出口 13;容器I内设有隔板，隔板包括水平隔板15和竖向隔板14，水平隔板15和竖向隔板14将容器I的进水口 12和硼酸溶液出口 13分隔开，并在容器I内形成进水口 12到硼酸溶液出口 13的流体通道，通过设有水平隔板15和竖向隔板14使容器I内部形成特定的流体通道，增大流体在容器内的流动距离，从而提高硼酸溶液的搅拌溶解效果和加热效果。
[0029]容器I外壁包裹有保温材料6，能减少容器能量散失。
[0030]搅拌器3安装在容器I内。在本实用新型核电厂制硼装置的一个实施例中，搅拌器3的数量为两个，两个搅拌器3分别位于竖向隔板14的两侧，搅拌器3采用高速搅拌器，高速搅拌器能快速将固态硼酸搅拌、分散以及溶解。两个搅拌器3分别位于竖向隔板14的两侧，可以减少两个搅拌器3之间的互相影响。
[0031]电加热器2安装在容器I内，电加热器2为电伴热，电伴热具有热效率高、节约能源等优点。
[0032]容器I在固态硼酸入口 11处设有进料漏斗10，进料漏斗10中设有滤网4，以方便向容器I倒入固态硼酸。
[0033]在本实用新型核电厂制硼装置的一个实施例中，电加热器2安装在容器I内靠近进水口 12处的位置，固态硼酸入口 11设在位于电加热器2下游的容器I部位上，搅拌器3安装在位于固态硼酸入口 11下游的容器I部位上。电加热器2、固态硼酸入口 11以及搅拌器3依次顺着液体流体方向安装，从而实现先对水进行加热，加热后的水与固态硼酸混合，大大提高了固态硼酸的初次溶解效果;最后在搅拌器的作用下，水与固态硼酸迅速混合形成硼酸溶液，进一步提高了搅拌溶解效果。
[0034]本实用新型核电厂制硼装置还包括换热器5，换热器热流体入口51与硼酸溶液出口 13相连通、冷流体出口 52与进水口 12相连通;除盐水从换热器5的冷流体入口 53进入换热器5，与制备后的硼酸溶液换热后从进水口 12进入到容器I中，制备后的硼酸溶液经换热器换热后，从换热器5的热流体出口 54输送出去。将制备好的硼酸溶液通过换热器给进入容器前的除盐水进行预热，有效提高了能量的利用效率，降低能量消耗。
[0035]制备后的硼酸溶液在换热器中与进入容器前的除盐水进行热交换，将进入容器前的除盐水进行预热，制备后的硼酸溶液的温度远高于其结晶温度，制备后的硼酸溶液在进行热交换后的温度仍然大于结晶温度，因此将制备好的硼酸溶液通过换热器给进入容器前的除盐水进行预热，将硼酸溶液的部分热能传给除盐水，有效提高了能量的利用效率，减少了热能的浪费；而除盐水被预热后再进入到容器，只需较少的热能即可将除盐水加热到规定温度，减少了加热除盐水的能耗。
[0036]在本实用新型核电厂制硼装置的一个实施例中，进水口12和硼酸溶液出口 13设在容器I底部，换热器5的热流体入口 51和冷流体出口 52设在换热器5的顶部，容器I置于换热器5的顶部，容器进水口 12与换热器冷流体出口 52对接，容器硼酸溶液出口 13与换热器热流体入口 51对接，换热器5的底部设有带锁止功能的移动滚轮7。将换热器和容器设置为一个整体，并设有移动滚轮从而方便将本实用新型核电厂制硼装置转运到下一个机组或其他项目处。
[0037]换热器冷流体入口 53处设有流量计9和调节阀8，用于调节冷流体入口 53处的流量。通过调节冷流体入口 53处的流量，也即是调节除盐水的流量，并配合电加热器的加热功率以及搅拌器的搅拌速率，保证制备好的硼酸溶液温度高于对应的结晶温度，同时能量尽可能回收。同时通过调节除盐水的流量并配合电加热器的加热功率以及搅拌器的搅拌速率，加上流体在容器内由水平隔板和竖向隔板形成特定的流体通道流动，使得固态硼酸具有足够的时间与液体混合，从而保证硼酸溶液的浓度且硼酸溶液温度高于对应的结晶温度，而实现连续制硼。
[0038]换热器热流体出口54处设有控制阀20，并设有取样支管30，取样支管30上设有阀门40。设有取样支管30方便对制备好的硼酸溶液进行取样。
[0039]综上所述，本实用新型核电厂制硼装置设有换热器，并将制备好的硼酸溶液通过换热器热流体出口输送出去，除盐水从换热器冷流体入口进入到容器中，从而使得制备好的硼酸溶液与进入容器前的除盐水在换热器中进行热交换，这样做的好处在于:I)将制备好的硼酸溶液的部分热能传给除盐水，有效提高了能量的利用效率，减少了热能的浪费;2)除盐水被预热后再进入到容器，只需较少的热能即可将除盐水加热到规定温度，减少了加热除盐水的能耗。
[0040]与现有技术相比，本实用新型核电厂制硼装置至少具有以下优点:
[0041]I)将制备好的硼酸溶液通过换热器给进入容器前的除盐水进行预热，有效提高了能量的利用效率，降低能量消耗，除盐水被预热后再进入到容器，只需较少的热能即可将除盐水加热到规定温度，减少了加热除盐水的能耗；
[0042]2)通过设有水平隔板和竖向隔板使容器内部形成特定的流体通道，增大流体在容器内的流动距离，从而提高硼酸溶液的搅拌溶解效果和加热效果；
[0043]3)通过调节除盐水的流量并配合电加热器的加热功率以及搅拌器的搅拌速率，加上流体在容器内由水平隔板和竖向隔板形成特定的流体通道流动，使得固态硼酸具有足够的时间与液体混合，从而保证硼酸溶液的浓度且硼酸溶液温度高于对应的结晶温度，而实现连续制硼；
[0044]4)将换热器和容器设置为一个整体，并设有移动滚轮从而方便将本实用新型核电厂制硼装置转运到下一个机组或其他项目处。
[0045]根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
【主权项】
1.一种核电厂制硼装置，包括用于制备硼酸的容器、电加热器以及搅拌器，电加热器和搅拌器安装在容器内，容器设有固态硼酸入口、进水口和硼酸溶液出口，其特征在于:还包括换热器，换热器热流体入口与硼酸溶液出口相连通、冷流体出口与进水口相连通，除盐水从换热器的冷流体入口进入换热器，与制备后的硼酸溶液换热后从进水口进入到容器中，制备后的硼酸溶液经换热器换热后，从换热器的热流体出口输送出去。2.根据权利要求1所述的核电厂制硼装置，其特征在于:所述电加热器安装在容器内靠近进水口处的位置，固态硼酸入口设在位于电加热器下游的容器部位上，搅拌器安装在位于固态硼酸入口下游的容器部位上。3.根据权利要求1所述的核电厂制硼装置，其特征在于:所述容器内设有隔板，隔板将容器的进水口和硼酸溶液出口分隔开，并在容器内形成进水口到硼酸溶液出口的流体通道。4.根据权利要求3所述的核电厂制硼装置，其特征在于:所述隔板包括水平隔板和竖向隔板。5.根据权利要求4所述的核电厂制硼装置，其特征在于:所述进水口和硼酸溶液出口设在容器底部，换热器的热流体入口和冷流体出口设在换热器的顶部，容器置于换热器的顶部，容器进水口与换热器冷流体出口对接，容器硼酸溶液出口与换热器热流体入口对接，换热器的底部设有带锁止功能的移动滚轮。6.根据权利要求4所述的核电厂制硼装置，其特征在于:所述搅拌器的数量为若干个，相邻的搅拌器分别位于隔板的两侧。7.根据权利要求1所述的核电厂制硼装置，其特征在于:所述容器外壁包裹有保温材料。8.根据权利要求1所述的核电厂制硼装置，其特征在于:所述电加热器为电伴热。9.根据权利要求1所述的核电厂制硼装置，其特征在于:所述换热器冷流体入口处设有流量计和调节阀。10.根据权利要求1所述的核电厂制硼装置，其特征在于:所述换热器热流体出口处设有控制阀，并设有取样支管，取样支管上设有阀门。11.根据权利要求1至10任一所述的核电厂制硼装置，其特征在于:所述容器在固态硼酸入口处设有进料漏斗，进料漏斗中设有滤网。
【文档编号】C01B35/10GK205709896SQ201620571915
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】钟香斌, 张剑, 汲大朋, 王刚
【申请人】中广核工程有限公司, 中国广核集团有限公司