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摘 要：比林堆排出流监测系统负责监测整个反应堆厂房排出流的放射性水平，是B1B2项目的重要内容之一。为了解决气体在通过管路时发生冷凝现象，设计了电伴热系统。通过电伴热系统调试，系统运行良好，数据准确，达到了设计的要求，解决了系统冷凝的问题，确保测量的准确性和设备的正常运行。
关键词：排出流 冷凝 电伴热 设计 调试
中图分类号：G3 文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）-0063-03
Design and Commissioning of Electric Heat-Tracing for the Exhausting Stack Effluent Monitoring System of B1B2 Project
DAI Longwen XU Pengcheng ZHOU Yidong DING Li
（China Institute of Atomic Energy， Beijing， 102413 China）
Abstract： The effluent monitoring system is responsible for monitoring the radioactivity level of the reactor building effluent， and is one of the main components of the radiation protection system. In the daily monitoring of the effluent， since the sampling port is located at the height of 42 meters in the chimney， there is a long pipeline between the sampling port and the monitoring equipment. When the gas passes through the pipeline， the pipeline temperature is lower than the gas temperature， which is easy to form Condensation affects the operation of the equipment. In order to avoid the occurrence of condensation， an electric heating system is designed. Through Commission the electric heat-tracings system works well， meeting the design requirements and solving the problem of system condensation.
Key Words： Effluent; Condensation; Electric heat-tracing; Design; Commissioning
1 概述
阿尔及利亚比林堆（简称871工程）是我国20世纪80年代援建的一座多功能重水反应堆。经过将近30年的运行，很多系统已经老化，以及技术的发展，比林堆无法适应新的运行与应用的要求。比林堆升级改造工程（简称B1B2项目）就是对老的比林堆进行一次现代化的升级改造，通风中心烟囱排出流监测系统是此次改造的重要系统之一。
通风中心排出流辐射监测系统的主要功能是对反应堆烟囱气态排出流进行放射性测量，实时监控烟囱放射性气体浓度，正常及异常运行工况时，为判断和评价反应堆气态流出物对环境的影响提供基础数据。
2 系统设计
2.1 管路现状与存在的问题
比林堆通风中心排出流辐射监测通道取样口设在离烟囱较远的总风道内的中心部位上，取样气体经管线进入取样房间，由于取样管路较长，排出流气体的温度往往高于廠房内管道内壁的温度，在气流通过管道内壁时容易出现冷凝现象，从而影响测量设备的寿命以及测量的准确性。在旧的监测系统中由于没有电伴热，系统管路经常出现冷凝水，严重影响了设备的正常运行及测量结果。
2.2 露点计算
露点（Dew point）或露点温度（Dew point temperature）是指在空气中水汽含量不变，保持气压一定的情况下，使空气冷却达到饱和时的温度[1]。露点作为衡量管路需不需要包裹电伴热的一个重要参考依据之一。
露点温度的计算方法主要分为两大类[2]，第一类是由已知干球温度、相对湿度及大气压等气象参数计算露点温度，另一类是由露点温度的定义即饱和水汽压方程逆向计算露点温度[3]。
一般都是采取第一类方法进行计算，可以近似的用以下公式[4]：
（1）
其中，γ（T，RH）为：
（2）
公式（1）、公式（2）中，Td表示露点温度，T表示环境温度，RH表示相对湿度，a和b为自然常数：a=17.27，b=237.7℃。
根据公式（1）输入近几年比林现场的温湿度值就近似的得到了比林现场环境中的露点温度，见表1。
由于每年的1月至3月份是比林地区的冬季及雨季，此时湿度比较大，温度也在一年中比较低。从表1可以看到，每年的11月到来年的3月份期间，最低温度低于露点温度，因此，这短时间比较容易产生空气取样管道冷凝现象。 2.3 电伴热系统设计
为了解决取样管道冷凝的问题，在取样管道外增加电伴热系统是必要的。
电伴热系统由自限温电伴热带[5]、温控箱、保温层等部分组成[6]，当接通电源后，电加热丝会沿管线方向均匀释放热量，使导电材料升温，其电阻随即增加，当温度升至设定值后，电阻大到几乎阻断电流的程度，其温度不再升高[7]。能够自动加热保证进入监测仪表前的取样气体均为气态，从而确保了各监测设备对取样气体的准确测量。
电伴热系统设计从取样口进入取样房间前10m开始全面包裹电伴热带，经放射性微粒监测仪、放射性碘监测仪、放射性惰性气体监测仪、氚取样器、氚监测仪，然后汇入总管，再接至通风系统管道的风机吸入口[8]。
3 电伴热系统调试
3.1 电伴热系统安装
在取样房间的电伴热包裹层中选取前端、中间、后端3个测点，对电伴热系统的设置温度计实测温度进行对比检验电伴热系统的稳定性、可靠性。
系统在投运以前，需要对伴热带再一次进行绝缘测试。绝缘测试通过后就可以对电伴热的功能进行测试，本测试将温控器在系统探头正常工作温度25℃～35℃范围内选取25℃、30℃、35℃三个温度进行测试，测试结果如表2所示。
通过测试结果表2可以看到，测试选取的25℃、30℃、35℃三个温度点实测结果都比较接近温控箱的設置值，误差都在2%以内，证明电伴热系统安装是成功的，能够使取样气体在管路中不会形成冷凝，确保排出流监测系统的监测仪测量的取样气体均能在探头的最佳工作范围内。
3.2 调试过程中问题及解决
系统在调试过程中发现由于管路较长，前后端伴热带实测温度最大有3℃左右的温差，导致前后气流温度有偏差。为解决此问题，将原来的温控箱由一组，增加到3组，这样实现前后端温度的一致性。同时，为了取得较好的测量结果，提前10min启动设备预热，使得整个管路在一个相对稳定的温度范围，使得监测设备能够在最佳的工作环境测量样品。
4 结语
为了避免排出流监测系统管路的冷凝现象，设计、安装了电伴热系统。调试中，选取了25℃、30℃、35℃三个温度点，实测结果都与温控箱的设置值一致，误差都在2%以内，能够使取样气体在管路中不会形成冷凝，确保排出流监测系统的监测仪测量的取样气体均能在探头的最佳工作范围内，说明系统设计和安装是成功的。
参考文献
[1] 贺庆棠，陆佩玲.气象学.[M].3版北京：中国林业出版社，2020.
[2] 许馨尹，于军琪，李红莲，等.露点温度计算方法对比研究[J].气象与环境学报，2016，32（3）：107-111.
[3] 张志富，希爽.关于露点温度计算的探讨[J].干旱区研究，2011，28（2）.
[4] 王玉英，白燕，杨柳，等.三种露点温度计算方法的对比研究[C].2020年工业建筑学术交流会论文集（下册）.2020-11-21
[5] GB/T19835-2015自限温电伴热带[S].中国国家标准化管理委员会.2015
[6] 贾龙，刘亚峰，王继强，等.电厂复合电伴热系统的改造[J].电世界，2019（6）：69.
[7] 贾昌磊.热工仪表管路电伴热系统的维护与创新[J].山东工业技术，2019，4（2）：81-82.
[8] 刘东波，陈玉娟，惠志光，等.核电厂气载排出流放射性监测系统优化设计[J].核电子学与探测技术，2019，39（1）：58-63.
关键词：排出流 冷凝 电伴热 设计 调试
中图分类号：G3 文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）-0063-03
Design and Commissioning of Electric Heat-Tracing for the Exhausting Stack Effluent Monitoring System of B1B2 Project
DAI Longwen XU Pengcheng ZHOU Yidong DING Li
（China Institute of Atomic Energy， Beijing， 102413 China）
Abstract： The effluent monitoring system is responsible for monitoring the radioactivity level of the reactor building effluent， and is one of the main components of the radiation protection system. In the daily monitoring of the effluent， since the sampling port is located at the height of 42 meters in the chimney， there is a long pipeline between the sampling port and the monitoring equipment. When the gas passes through the pipeline， the pipeline temperature is lower than the gas temperature， which is easy to form Condensation affects the operation of the equipment. In order to avoid the occurrence of condensation， an electric heating system is designed. Through Commission the electric heat-tracings system works well， meeting the design requirements and solving the problem of system condensation.
Key Words： Effluent; Condensation; Electric heat-tracing; Design; Commissioning
1 概述
阿尔及利亚比林堆（简称871工程）是我国20世纪80年代援建的一座多功能重水反应堆。经过将近30年的运行，很多系统已经老化，以及技术的发展，比林堆无法适应新的运行与应用的要求。比林堆升级改造工程（简称B1B2项目）就是对老的比林堆进行一次现代化的升级改造，通风中心烟囱排出流监测系统是此次改造的重要系统之一。
通风中心排出流辐射监测系统的主要功能是对反应堆烟囱气态排出流进行放射性测量，实时监控烟囱放射性气体浓度，正常及异常运行工况时，为判断和评价反应堆气态流出物对环境的影响提供基础数据。
2 系统设计
2.1 管路现状与存在的问题
比林堆通风中心排出流辐射监测通道取样口设在离烟囱较远的总风道内的中心部位上，取样气体经管线进入取样房间，由于取样管路较长，排出流气体的温度往往高于廠房内管道内壁的温度，在气流通过管道内壁时容易出现冷凝现象，从而影响测量设备的寿命以及测量的准确性。在旧的监测系统中由于没有电伴热，系统管路经常出现冷凝水，严重影响了设备的正常运行及测量结果。
2.2 露点计算
露点（Dew point）或露点温度（Dew point temperature）是指在空气中水汽含量不变，保持气压一定的情况下，使空气冷却达到饱和时的温度[1]。露点作为衡量管路需不需要包裹电伴热的一个重要参考依据之一。
露点温度的计算方法主要分为两大类[2]，第一类是由已知干球温度、相对湿度及大气压等气象参数计算露点温度，另一类是由露点温度的定义即饱和水汽压方程逆向计算露点温度[3]。
一般都是采取第一类方法进行计算，可以近似的用以下公式[4]：
（1）
其中，γ（T，RH）为：
（2）
公式（1）、公式（2）中，Td表示露点温度，T表示环境温度，RH表示相对湿度，a和b为自然常数：a=17.27，b=237.7℃。
根据公式（1）输入近几年比林现场的温湿度值就近似的得到了比林现场环境中的露点温度，见表1。
由于每年的1月至3月份是比林地区的冬季及雨季，此时湿度比较大，温度也在一年中比较低。从表1可以看到，每年的11月到来年的3月份期间，最低温度低于露点温度，因此，这短时间比较容易产生空气取样管道冷凝现象。 2.3 电伴热系统设计
为了解决取样管道冷凝的问题，在取样管道外增加电伴热系统是必要的。
电伴热系统由自限温电伴热带[5]、温控箱、保温层等部分组成[6]，当接通电源后，电加热丝会沿管线方向均匀释放热量，使导电材料升温，其电阻随即增加，当温度升至设定值后，电阻大到几乎阻断电流的程度，其温度不再升高[7]。能够自动加热保证进入监测仪表前的取样气体均为气态，从而确保了各监测设备对取样气体的准确测量。
电伴热系统设计从取样口进入取样房间前10m开始全面包裹电伴热带，经放射性微粒监测仪、放射性碘监测仪、放射性惰性气体监测仪、氚取样器、氚监测仪，然后汇入总管，再接至通风系统管道的风机吸入口[8]。
3 电伴热系统调试
3.1 电伴热系统安装
在取样房间的电伴热包裹层中选取前端、中间、后端3个测点，对电伴热系统的设置温度计实测温度进行对比检验电伴热系统的稳定性、可靠性。
系统在投运以前，需要对伴热带再一次进行绝缘测试。绝缘测试通过后就可以对电伴热的功能进行测试，本测试将温控器在系统探头正常工作温度25℃～35℃范围内选取25℃、30℃、35℃三个温度进行测试，测试结果如表2所示。
通过测试结果表2可以看到，测试选取的25℃、30℃、35℃三个温度点实测结果都比较接近温控箱的設置值，误差都在2%以内，证明电伴热系统安装是成功的，能够使取样气体在管路中不会形成冷凝，确保排出流监测系统的监测仪测量的取样气体均能在探头的最佳工作范围内。
3.2 调试过程中问题及解决
系统在调试过程中发现由于管路较长，前后端伴热带实测温度最大有3℃左右的温差，导致前后气流温度有偏差。为解决此问题，将原来的温控箱由一组，增加到3组，这样实现前后端温度的一致性。同时，为了取得较好的测量结果，提前10min启动设备预热，使得整个管路在一个相对稳定的温度范围，使得监测设备能够在最佳的工作环境测量样品。
4 结语
为了避免排出流监测系统管路的冷凝现象，设计、安装了电伴热系统。调试中，选取了25℃、30℃、35℃三个温度点，实测结果都与温控箱的设置值一致，误差都在2%以内，能够使取样气体在管路中不会形成冷凝，确保排出流监测系统的监测仪测量的取样气体均能在探头的最佳工作范围内，说明系统设计和安装是成功的。
参考文献
[1] 贺庆棠，陆佩玲.气象学.[M].3版北京：中国林业出版社，2020.
[2] 许馨尹，于军琪，李红莲，等.露点温度计算方法对比研究[J].气象与环境学报，2016，32（3）：107-111.
[3] 张志富，希爽.关于露点温度计算的探讨[J].干旱区研究，2011，28（2）.
[4] 王玉英，白燕，杨柳，等.三种露点温度计算方法的对比研究[C].2020年工业建筑学术交流会论文集（下册）.2020-11-21
[5] GB/T19835-2015自限温电伴热带[S].中国国家标准化管理委员会.2015
[6] 贾龙，刘亚峰，王继强，等.电厂复合电伴热系统的改造[J].电世界，2019（6）：69.
[7] 贾昌磊.热工仪表管路电伴热系统的维护与创新[J].山东工业技术，2019，4（2）：81-82.
[8] 刘东波，陈玉娟，惠志光，等.核电厂气载排出流放射性监测系统优化设计[J].核电子学与探测技术，2019，39（1）：58-63.