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摘要：随着现代科学技术的不断发展，中国的核电项目发展迅速。作为核工业重要的能源应用形式之一，核电站在中国现代经济发展中占有重要地位。在核电厂建设和运行期间，热交换器需要执行特殊的性能操作和维护。因此，在这个过程中，有必要规定换热器的性能范围和核电站的换热器选择过程。应选择哪种换热器，基于此，本文分析了核电站重要换热器的性能范围和方法选择。
关键词：核电厂；热交换器；试验范围；方法选择
热交换器是核电站热力系统的重要设备。换热器的工作介质主要有海水，蒸汽，液相，气液两相，放射性废水，硼酸水等，部分换热器工作环境比较恶劣。如高温高压，温差大等，这些换热器在运行过程中出现故障，换热性能下降等过程不可避免地会出现，为了保证换热器的安全性、稳定性和经济运行，除了对热交换器进行必要的检查，维修或更换外，还需要对热交换器性能进行性能监测和趋势分析，以定期评估热交换器的性能。
1、核电厂重要热交换器性能试验范围
换热器性能测试主要是收集结垢信息，设计性能相关信息，监测参数仪器，工作环境，工作频率，可靠性分类，工作介质等，分析其是否具有安全相关性能，以及设备运行后失效或退出后的运行效果、失效后是否会造成LCO（运行限制条件），失效后是否会影响发电量，热交换器结垢的趋势等。
根据热交换器信息分析的结果，选择以下原则来选择和分析性能测试的范围：
1）热交换器是否具有安全相关功能；2）热交换器的故障是否会导致机组进入运行限制状态；考虑最终安全分析报告中技术规格书中规定的进入操作限制条件的情况；3）换热器劣化是否会影响发电量，主要考虑直接影响二回路发电热效率的换热器；4）如果热交换器的介质中有海水或乏燃料池水，则判定为热交换器的结垢倾向高。
换热器结垢的原因主要是由以下几方面引起的：核电站热交换器中的污垢，具体是指核电厂热交换器运行和运行过程中在机器设备表面产生和积聚的物质。换热器设备表面污垢的堆积会在一定程度上降低换热器的换热效率。据不完全的调查数据统计，可以得出结论，核电厂内部换热器设备表面的厚度增加0.015mm，其传热传热效率会降低原有换热指标近50%。同时，热交换器表面结垢量的增加或减少也会在一定程度上影响流体流动的压力差。
核电技术领域的专家根据热交换器结垢本身的原因及其特性的差异，将核电厂热交换器结垢分为四种不同的类型。溶解化学物质的沉淀在核电厂热交换器表面积聚的沉淀物称为沉积污染物。存在于空气流体中的相对较小的颗粒粉尘在重力影响下落入核电站热交换器的表面，在这个原因下形成的污垢称为颗粒污垢。另外，热交换器表面化学反应而出现的腐蚀性污垢的存在以及宏观或微观有机沉积物的生物污染也是当今中国核电站换热器污染的最主要种类和类型。
2、范围选择分析的流程
范围选择分析流程按照以下流程进行：当某台热交换器满足原则1） 执行安全相关功能或原则2）失效导致LCO，则进入性能试验范围；在不满足原则1）和2）的情况下，热交换器必须同时满足3）、4）才能进入性能试验范围，否则采用性能监测的方法，具体筛选流程见图1：
3、提升核电厂热交换器性能采取的方法措施
3.1、从源头预防和减少热交换器污垢的产生
首先，如果核电厂的相关在职技术人员想要提高换热器污垢工作的质量和效率，就必须不断开发更有效的化学防治手段，合理开发和选择核电站用内部热交换器。根据其运行指标和工况要求，从源头上预防和减少核电站内部换热器发生结垢现象。为此，相关技术人员应在日常核电厂换热器使用过程中适当减少和避免使用过量的化学物质和腐蚀性物质。在设计换热器设备的过程中，相关技术人员可以通过在换热器中增加管路来增加换热器的防腐能力和去除污垢的能力。
3.2、提升性能检测力度，提早发现污垢堆积现象
全面提高换热器工作性能的检测，也有助于核電厂内相关工作人员尽快发现换热器运行过程中是否发生了污垢堆积现象。在核电站中，热交换器是否积累在设备表面或内部管道结构中的污垢有时可以直接由热交换器设备本身的参考系数表示，例如温度、热导率、温差、和压差等几项参数检测出来。为此，相关技术人员可定期检查换热器的热交换器热阻、传热能力以及温度差距，以便更准确地确定换热器的实际运行情况。
3.3、选择适当的污垢处理方法
选择更合适的结垢处理方法也是能够有效提高核电厂在职技术人员换热器结垢处理工作效率的有效对策之一。在制定和规划换热器除垢计划时，相关人员应将污染的预防和检测作为整个治理计划的主要内容。由于换热器结垢原因的不同以及模式和条件的存在，工作人员应选择有针对性的处理和清洗措施。目前，我国核电站换热器除垢处理相关技术人员广泛采用的污垢清洗方法主要有机械清洗和化学清洗。机械清洗对员工技术要求不高，化学清洗要求相关技术人员具有一定的化学知识并且难度相对较高。
4、再循环冷却水换热器传热钛管的失效原因的判定方法
1）观察失效钛管的外观，重点关注海水入口侧管板入口的外观，包括管板与钛管之间是否使用密封焊接，以及是否有任何痕迹管板和钛管之间的腐蚀，管内是否有异物堵塞，例如贝壳和沉积物，以及管板表面是否有局部机械切口；2）检测故障钛管的断裂形状，并结合步骤1的外观来分类查看故障原因，建立失效原因的初步判定方法，将失效原因分为氢鼓泡、表面凹坑、异物堵塞、微动磨损四种，异物堵塞又分为壳堵塞、堵塞沉淀、橡皮筋堵塞；基于此的初步判断，采用红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（拉曼）、X射线荧光分析（XRF）、原子吸收光谱（AAS）、三维体积电子显微镜和扫描电子显微镜（SEM）、EDS、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AEQ、X射线衍射分析（XRD）、热重分析（TGA）等。外壁边缘进行综合分析和测试以获得确定的失效原因在第二步骤中，失效原因是氢鼓泡，失效的特征为椭圆形，外壁的边缘明显向内凹陷，内壁表面及附近光滑，断口明显向内弯曲；表面凹坑造成的破坏，导致断裂失败的特征为准圆形，大小在1.5-2.5mm之间，深孔的形状较浅，硬币的形状较浅，破口间的中间间隔有一定的规律性。
结束语：
合理对核电厂重要热交换器进行分类，定期进行相关的性能试验，确定性能试验范围，可以有效避免核电装置出现异常情况，保证机组可以安全、稳定、长周期运行，提高单位发电功率，有助于节能降耗，通过性能试验，问题可以早解决，将问题消除在萌芽状态，避免事态扩大化。
参考文献：
[1]核电厂重要热交换器性能试验范围及方法选择分析[J].曾道英，李青华，冯利法，孙浈.锅炉制造.2016（05）.
[2]换热器性能参数实验台自动测试系统的改进[J].王亚辉，田瑞，冯志诚，王召阳.实验室科学.2013（01）.
[3]变工况下微通道两相换热器性能模拟[J].邵世婷，王文.传感技术学报.2008（02）.
[4]换热器试验过程温度控制算法研究[J].强明辉，韩春春，张彦龙.化工自动化及仪表.2015（11）.
[5]折流板几何结构对换热器性能影响的数值模拟[J].龚发云，叶方平，汤亮，李晓敏.湖北工业大学学报.2013（05）.
关键词：核电厂；热交换器；试验范围；方法选择
热交换器是核电站热力系统的重要设备。换热器的工作介质主要有海水，蒸汽，液相，气液两相，放射性废水，硼酸水等，部分换热器工作环境比较恶劣。如高温高压，温差大等，这些换热器在运行过程中出现故障，换热性能下降等过程不可避免地会出现，为了保证换热器的安全性、稳定性和经济运行，除了对热交换器进行必要的检查，维修或更换外，还需要对热交换器性能进行性能监测和趋势分析，以定期评估热交换器的性能。
1、核电厂重要热交换器性能试验范围
换热器性能测试主要是收集结垢信息，设计性能相关信息，监测参数仪器，工作环境，工作频率，可靠性分类，工作介质等，分析其是否具有安全相关性能，以及设备运行后失效或退出后的运行效果、失效后是否会造成LCO（运行限制条件），失效后是否会影响发电量，热交换器结垢的趋势等。
根据热交换器信息分析的结果，选择以下原则来选择和分析性能测试的范围：
1）热交换器是否具有安全相关功能；2）热交换器的故障是否会导致机组进入运行限制状态；考虑最终安全分析报告中技术规格书中规定的进入操作限制条件的情况；3）换热器劣化是否会影响发电量，主要考虑直接影响二回路发电热效率的换热器；4）如果热交换器的介质中有海水或乏燃料池水，则判定为热交换器的结垢倾向高。
换热器结垢的原因主要是由以下几方面引起的：核电站热交换器中的污垢，具体是指核电厂热交换器运行和运行过程中在机器设备表面产生和积聚的物质。换热器设备表面污垢的堆积会在一定程度上降低换热器的换热效率。据不完全的调查数据统计，可以得出结论，核电厂内部换热器设备表面的厚度增加0.015mm，其传热传热效率会降低原有换热指标近50%。同时，热交换器表面结垢量的增加或减少也会在一定程度上影响流体流动的压力差。
核电技术领域的专家根据热交换器结垢本身的原因及其特性的差异，将核电厂热交换器结垢分为四种不同的类型。溶解化学物质的沉淀在核电厂热交换器表面积聚的沉淀物称为沉积污染物。存在于空气流体中的相对较小的颗粒粉尘在重力影响下落入核电站热交换器的表面，在这个原因下形成的污垢称为颗粒污垢。另外，热交换器表面化学反应而出现的腐蚀性污垢的存在以及宏观或微观有机沉积物的生物污染也是当今中国核电站换热器污染的最主要种类和类型。
2、范围选择分析的流程
范围选择分析流程按照以下流程进行：当某台热交换器满足原则1） 执行安全相关功能或原则2）失效导致LCO，则进入性能试验范围；在不满足原则1）和2）的情况下，热交换器必须同时满足3）、4）才能进入性能试验范围，否则采用性能监测的方法，具体筛选流程见图1：
3、提升核电厂热交换器性能采取的方法措施
3.1、从源头预防和减少热交换器污垢的产生
首先，如果核电厂的相关在职技术人员想要提高换热器污垢工作的质量和效率，就必须不断开发更有效的化学防治手段，合理开发和选择核电站用内部热交换器。根据其运行指标和工况要求，从源头上预防和减少核电站内部换热器发生结垢现象。为此，相关技术人员应在日常核电厂换热器使用过程中适当减少和避免使用过量的化学物质和腐蚀性物质。在设计换热器设备的过程中，相关技术人员可以通过在换热器中增加管路来增加换热器的防腐能力和去除污垢的能力。
3.2、提升性能检测力度，提早发现污垢堆积现象
全面提高换热器工作性能的检测，也有助于核電厂内相关工作人员尽快发现换热器运行过程中是否发生了污垢堆积现象。在核电站中，热交换器是否积累在设备表面或内部管道结构中的污垢有时可以直接由热交换器设备本身的参考系数表示，例如温度、热导率、温差、和压差等几项参数检测出来。为此，相关技术人员可定期检查换热器的热交换器热阻、传热能力以及温度差距，以便更准确地确定换热器的实际运行情况。
3.3、选择适当的污垢处理方法
选择更合适的结垢处理方法也是能够有效提高核电厂在职技术人员换热器结垢处理工作效率的有效对策之一。在制定和规划换热器除垢计划时，相关人员应将污染的预防和检测作为整个治理计划的主要内容。由于换热器结垢原因的不同以及模式和条件的存在，工作人员应选择有针对性的处理和清洗措施。目前，我国核电站换热器除垢处理相关技术人员广泛采用的污垢清洗方法主要有机械清洗和化学清洗。机械清洗对员工技术要求不高，化学清洗要求相关技术人员具有一定的化学知识并且难度相对较高。
4、再循环冷却水换热器传热钛管的失效原因的判定方法
1）观察失效钛管的外观，重点关注海水入口侧管板入口的外观，包括管板与钛管之间是否使用密封焊接，以及是否有任何痕迹管板和钛管之间的腐蚀，管内是否有异物堵塞，例如贝壳和沉积物，以及管板表面是否有局部机械切口；2）检测故障钛管的断裂形状，并结合步骤1的外观来分类查看故障原因，建立失效原因的初步判定方法，将失效原因分为氢鼓泡、表面凹坑、异物堵塞、微动磨损四种，异物堵塞又分为壳堵塞、堵塞沉淀、橡皮筋堵塞；基于此的初步判断，采用红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（拉曼）、X射线荧光分析（XRF）、原子吸收光谱（AAS）、三维体积电子显微镜和扫描电子显微镜（SEM）、EDS、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AEQ、X射线衍射分析（XRD）、热重分析（TGA）等。外壁边缘进行综合分析和测试以获得确定的失效原因在第二步骤中，失效原因是氢鼓泡，失效的特征为椭圆形，外壁的边缘明显向内凹陷，内壁表面及附近光滑，断口明显向内弯曲；表面凹坑造成的破坏，导致断裂失败的特征为准圆形，大小在1.5-2.5mm之间，深孔的形状较浅，硬币的形状较浅，破口间的中间间隔有一定的规律性。
结束语：
合理对核电厂重要热交换器进行分类，定期进行相关的性能试验，确定性能试验范围，可以有效避免核电装置出现异常情况，保证机组可以安全、稳定、长周期运行，提高单位发电功率，有助于节能降耗，通过性能试验，问题可以早解决，将问题消除在萌芽状态，避免事态扩大化。
参考文献：
[1]核电厂重要热交换器性能试验范围及方法选择分析[J].曾道英，李青华，冯利法，孙浈.锅炉制造.2016（05）.
[2]换热器性能参数实验台自动测试系统的改进[J].王亚辉，田瑞，冯志诚，王召阳.实验室科学.2013（01）.
[3]变工况下微通道两相换热器性能模拟[J].邵世婷，王文.传感技术学报.2008（02）.
[4]换热器试验过程温度控制算法研究[J].强明辉，韩春春，张彦龙.化工自动化及仪表.2015（11）.
[5]折流板几何结构对换热器性能影响的数值模拟[J].龚发云，叶方平，汤亮，李晓敏.湖北工业大学学报.2013（05）.