设冷水板式换热器外漏原因分析与处理

设冷水板式换热器外漏原因分析与处理

0 引言 

核电厂设备冷却水换热器主要功能是为核岛各类型辅助 设备的冷却器提供冷却水，带走核辅助设备排出的热量，并通 过设冷水换热器将这些热量排至厂用水系统的海水中。板式 换热器是一种新型高效的换热器，具有紧凑、高性能的优点。 由于在板内流速很低的情况下就能达到湍流流动，同时传热 系数k值比管壳式换热器高3～5倍，板式换热器的传热性能大 大增强。 本文主要研究板式换热器的外漏原因和处理措施，通过 对故障原因的分析，能够了解板式换热器外漏的形成机理，避 免外漏的重复出现，保证换热器的正常运行，提高设备的安全 性和可靠性。 

1 板式换热器的结构及特点 

本电厂设冷水换热器采用板式结构，设备冷却水（除盐 水）通过换热器的一侧，而厂用水（海水）通过换热器的另一 侧。换热器的设备冷却水侧压力要高于厂用水侧的压力，以防 止厂用水泄漏至设备冷却水系统。如图1所示，设冷水板式换 热器是由波纹板片、橡胶密封条、固定侧压紧板、活动侧压紧 板、支柱、下导轨、上导轨和夹紧螺栓等部件组成的。板片使用 优质耐腐蚀钛合金薄板冲压而成，四角冲有供介质进出的管 口，上下有燕尾挂槽。板片逐片层叠在一起，挂在上导轨和下 导轨之间，然后使用夹紧螺栓固定在活动压紧板和固定压紧 板之间，在换热器内部形成流道。板片上冲压而成的波纹形成 复杂流道，增加了流道对流体的扰动，使流体一直保持在湍流 状态，从而实现较高的换热效率。

2 板式换热器运行中出现外漏问题 

2.1 外漏原因

 引起板式换热器外漏的主要原因有：密封条裂纹、脱落、 老化，导致在原有夹紧力下无法密封；密封面夹有异物，甚至 一根头发丝粗细的杂物都会引起外漏；夹紧螺栓紧固不到位； 板片安装悬挂错误，此缺陷往往水压试验或启动时就会外漏。 需要指出的是：有一种外漏可以自行消除，通常发生在热 介质温度较高的换热器上。较剧烈和突然的温度下降，比如将 热介质突然关闭，可能导致换热器的暂时外漏。一般情况下， 外漏会随着热介质投运，换热器两侧温度趋于稳定而逐渐消失。

 2.2 设冷水板式换热器外漏原因分析和处理 

三门核电厂设冷水板式换热器在调试期间经历过增减板 片、更换板型（大角度板和小角度板）和排列方式的改造，在调 试期间发生过多台次外漏的情况，根据现场实际和板片外漏 情况分析后得出： 

（1）由于板片多次拆装，造成悬挂孔变形，配完板片后部 分板片上下错位，使密封可靠性降低。 

（2）部分胶条为2009年生产，而兰石厂推荐的更换周期是 8～10年，现场胶条时间过长，橡胶弹性降低，一旦设备内堵塞 压力过高，就容易导致憋压外漏。在板式热交换器运行及检修 中发现，随着设备运行时间的累积，加上检修时对板片的拆 装，密封胶条会逐渐老化，回弹性减小，造成胶条密封不好，海 水或闭式冷却水通过胶条密封处外漏。胶条老化不但会造成 板式热交换器运行期间漏水，还容易引起板式热交换器检修 回装后水压试验不合格，造成设备缺陷率高，并增加检修工作 量。发生胶条老化时，必须更换板片，才能保证密封。 

（3）海水侧水质较差，现场拆卸的一台换热器实际运行时 间较短，但是内部清洗前泥沙较多，容易导致海水进口侧通道 孔堵塞。 为解决以上问题，保证换热器安全可持续使用，在解体维 修过程中编制专项方案，顺利解决了换热器多台次外漏的问题。 （1）改进板片的清洗方式，采用高压水枪和长柄刷等工 具，挂式冲洗板片的清洗方式可有效解决板片拆解带来的折 损板片风险，并减少清洗时间，提高清洗质量和效率； （2）在满足设计规格书要求的前提下，比对拆除前压紧 值，缩小压紧尺寸，将原来的尺寸缩小5 mm，通过增加夹紧力 矩的方式来避免外漏的发生； （3）在运行期间观察并记录换热器的压差走势，推算出换 热器需要做预防性维修清洗的频率频度，定期进行反冲洗，可 以有效减少换热器的外漏形成因素。 

2.3 板式换热器堵塞热成像技术 

在日常运行过程中，为了防止海水侧板片间淤泥堵塞严 重，需定期进行海水侧反冲洗，可使用热成像仪观察内部换热 情况，在反冲洗无效的情况下可以打开进口侧通孔进行清洗。根据对投运状态下板式换热器的热成像[2] 观察，发现板式换热 器通道淤泥堵塞严重。 图2为堵塞严重的换热器，整个板片间温度无明显变化， 这说明换热器并未进行有效的热交换。板间从上至下，温度有明显的下降，这 说明换热比较充分有效。

3 结语 

本文通过对设冷水板式换热器外漏原因的分析，并结合 三门核电现场实际情况提出了应用热成像技术来判断堵塞情 况，制定了对应的处理措施，为以后海水介质的板式换热器外 漏处理提供了参考。三门核电根据导致板式换热器外漏的根 本原因制定了相关操作方案，包括：定期反冲洗，防止泥沙淤 积堵塞流道；定期更换胶条，保证密封可靠性；固化拆装、清 洗、检测等维修工艺，提高维修质量。三门核电厂设冷水板式 换热器外漏的维修经验，为同类工况环境下板式换热器的维 修提供了宝贵的经验和借鉴。