CN102010029A - 一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床 - Google Patents

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徐鹏
周谷平
张伟
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一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，包括柱形承压壳体(1)、进水挡板(3)、分流板(2)、布水水帽(4)、布水多孔板(5)、压力平衡管(7)、人孔(8)、离子交换树脂(9)、出水集水装置(11)、支腿，进出水口；进水口A设在承压壳体(1)的顶部，进水挡板(3)设在进水口的下端并通过支撑筋与承压壳体连接，在承压壳体内部靠近进水口A周围设置分流板(2)，布水多孔板用紧固件与焊接在承压壳体(1)内壁的固定圈连接固定，布水多孔板上安装布水水帽(4)，承压壳体内填装离子交换树脂即阴阳混合树脂，填装的离子交换树脂的上表面与布水多孔板之间留有一定高度的水垫层，承压壳体的下部设有出水集水装置。

Description

一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床
技术领域
本发明应用于核电中压、大水量的凝结水精处理系统，也适用于火电及其他凝结水精处理领域。
背景技术
随着我国大容量核电机组的发展，对凝结水精处理设备也提出高的要求。对于1000MWe的核电机组，由于水质要求高、水量大、中压条件下工作、可靠性要求高等特点，因此凝结精处理系统的要求要远远高于火电机组。
高速混床是核电凝结水精处理系统的核心设备，优良的高速混床必须是单台处理量大，适应中压条件下运行安全可靠，设备内部水流态分布均匀、不偏流、避免切向流，离子交换层稳定、无扰动，从而获得高品质的出水、提高周期制水量和降低运行成本。目前火电行业投运的大流量的高速混床大多为球形罐体，设备内部的介质流态存在切向流，离子交换树脂层相对不稳定，同时由于球形罐体的上部进水区域受限，布水面积小，布水不均匀则在所难免。按目前混床进水装置的形式有支母管式、固定多孔板形式，支母管式有布水不均匀的缺陷，而固定式多孔板对于大直径的中压混床来说则所存在着运行中的安全隐患。
为了适应大容量核电机组的凝结水处理的需要，设计了一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床。
发明内容
一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，具有处理水量大单台最大凝结水处理量为1200m3/h、出水水质高、周期制水量大、设备安全性高的特点。
一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，主要包括柱形承压壳体1、进水挡板、分流板2、布水水帽、布水多孔板、压力平衡管、人孔8、离子交换树脂9、出水集水装置、支腿，进水口A、出水口B。进水口A设在承压壳体1的顶部，进水挡板3设在进水口的下端并通过支撑筋与承压壳体连接，在承压壳体内部靠近进水口A周围设置折流挡板，布水多孔板5用紧固件与焊接在承压壳体1内壁的固定圈连接固定，布水多孔板5上安装布水元件4，承压壳体1内填装阴阳混合树脂9，混合树脂9的上表面与布水多孔板5之间留有一定高度的水垫层6。承压壳体1的下部设有出水集水装置，出水集水装置由出水多孔板11、布水元件12、迷宫式集水支撑圈13、防涡流板14、碟形夹套15组成。设备下部设置支腿16。柱形承压壳体(1)的上下部为半椭球形，中部为圆柱形，其公称内径为2500mm至3800mm，设计压力为1.6~4.5MPa。最优化的直径为2500mm和3200mm。
布水多孔板5由多块“U”状拼板组合而成，拼板之间用螺栓连接固定成一体，拼板的两端用螺栓通过焊接在上封头上的固定环与承压壳体1连接固定。其中直径为2500mm的圆柱形壳体的布水多孔板5优化的拼板数量为7块，直径为3200mm的圆柱形壳体的布水多孔板5优化的拼板数量为8块。
布水多孔板5上的孔的分布为三角形布置方式，最优化的两孔间距为198mm至260mm。
进水口A的周围设置了分流板2，分流板2的高度为100mm至180mm其中直径为2500mm的圆柱形壳体的分流板2的优化高度为102mm，直径为3200mm的圆柱形壳体的分流板2的优化高度为180mm。
柱形承压壳体1的底部的出水多孔板11为锅底弧形孔板，安装在出水多孔板11上的出水滤帽按不同直径的同心圆分布，相邻两同心圆间距从里到外是逐渐减少，相邻两水帽间距从里到外逐渐减少，多孔板的直径为2380 mm ~3100mm，多孔板上布置的水帽数量为126~248只，其中壳体内直径为2500mm的多孔板直径为2500mm, 水帽数量为126只，壳体内直径为3200mm的多孔板直径为3200mm水帽数量为248只。
出水多孔板11与碟形夹套15之间设置有迷宫式集水支撑圈13。按壳体为直径为3200mm规格，迷宫式集水支撑圈13共设置3层。迷宫式集水支撑圈13上开有长方形的水流孔，开孔面积由直径增大由内而外逐渐加大。
出水口B的内侧设置防涡流板(14)。
壳体侧面设置人孔8，人孔8位于水垫层6中部。
柱形承压壳体1的侧面设置多个视镜，分别位于柱形承压壳体1的下部、树脂层界面和水垫层中部。设备的下部设置有4根支腿。过水能力在490~1200 m3/h，其中壳体内直径为2500mm的过水能力为490~605 m3/h，壳体内直径为3200mm的过水能力为800~1200 m3/h，截面流速达120 ~148m/h。
本发明的有益效果是：
1.    采用柱形承压壳体，消除壳体内水流的切向流，使凝结水能够平稳、均布地自上而下流动，从而保证离子交换树脂层的稳定，提高了出水水质和周期制水量；
2.    该核电凝结水精处理大直径柱形高速混床的进水布水多孔板5由多块“U”状拼板组合而成，整体具有一定的弹性，“U”状拼板与承压壳体内的固定环采用螺栓连接，这对处于中压运行条件下的混床来说是非常安全和必要的，避免了刚性整体式进水多孔板因调试或操作不当而损坏多孔板，从而使整台混报废的可能；
3.   该核电凝结水精处理大直径柱形高速混床的柱形承压壳体(1)的底部的出水多孔板11为锅底弧形孔板，有利于树脂输送彻底。出水多孔板与碟形夹套之间设置有迷宫式集水支撑圈，通过迷宫式集水支撑圈下部开孔数量和面积的大小，合理进行均流，保证靠近出水口B附近的水流不至于出现“短流”现象。
附图说明
图1是本发明核电凝结水精处理大直径柱形高速混床的剖面图；
图2是进水布水多孔板示意图；
图3是本发明迷宫式集水支撑圈。
承压壳体1、分流板2、进水挡板3、、布水水帽4、布水多孔板5、水垫层6、压力平衡管7、人孔8、离子交换树脂9、水层10、出水集水装置11、支腿14，出水多孔板11、布水元件12、迷宫式集水支撑圈13、防涡流板14、碟形夹套15、支腿16。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施做进一步说明。
实施实例一
如附图一所示，一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，主要包括柱形承压壳体1、进水挡板3、分流板2、布水水帽4、布水多孔板5、离子交换树脂9、出水集水装置11、支腿14，进水口A、出水口B。
其中壳体1中部圆筒直径为3200mm，上、下封头均为标准椭圆封头，壳体1内部压力为3.5~4.0MPa，离子交换树脂层高1.1~1.3m。
布水多孔板5直径3060mm，由8块厚度为10mm的不锈钢板折边而成的“U”型拼板组成，拼板之间用螺栓连接固定成一体，拼板的两端用螺栓通过焊接在上封头上的固定环与承压壳体1连接固定，布水多孔板5上按正三角形方式分布有布水元件4的安装孔，安装≥140只的布水元件。
进水口A的周围设置的分流板2，其分布圆直径为1520mm。
出水集水装置由出水多孔板11、布水元件12、迷宫式集水支撑圈13、防涡流板、碟形夹套15组成。安装在出水多孔板11上的出水滤帽按不同直径的同心圆分布，分布层数为8层，分布数量分别为55、48、41、35、28、21、14、6只。迷宫式集水支撑圈共设置3层，分布直径分别为2410mm、1700mm和980mm。出水口B的内侧设置防涡流板宽度为470mm。
进水口A、出水口B的口径均为DN350，压力等级为4.0MPa。
凝结水处理能力最大为1200m3/h。
实施实例二
如附图一所示，一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，主要包括柱形承压壳体1、进水挡板3、分流板2、布水水帽4、布水多孔板5、离子交换树脂9、出水集水装置11、支腿14，进水口A、出水口B等。
其中壳体1中部圆筒直径为2500mm，上、下封头均为标准椭圆封头，壳体1内部压力为1.6~4.0MPa，离子交换树脂层高1.1~1.3m。
布水多孔板5直径为2.4m，由6块厚度为8mm的不锈钢板折边而成的“U”型拼板组成，拼板之间用螺栓连接固定成一体，拼板的两端用螺栓通过焊接在上封头上的固定环与承压壳体1连接固定，布水多孔板5上按正三角形方式分布有布水元件4的安装孔，安装≥58只的布水元件。
进水口A的周围设置的分流板2，其分布圆直径为1180mm。
出水集水装置由出水多孔板11、布水元件12、迷宫式集水支撑圈、防涡流板14、碟形夹套15组成。安装在出水多孔板11上的出水滤帽按不同直径的同心圆分布，分布层数为6层，分布数量分别为36、30、24、28、12、6只。迷宫式集水支撑圈13共设置3层，分布直径分别为2030mm、1310mm和570mm。出水口B的内侧设置防涡流板(14)宽度为354mm。
进水口A、出水口B的口径均为DN250，压力等级为2.0~4.0MPa。
设备下部设置支腿16数量为4个。
凝结水处理能力最大为605m3/h。

Claims (10)

1.一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，包括柱形承压壳体（1）、进水挡板（3）、分流板（2）、布水水帽（4）、布水多孔板（5）、压力平衡管（7）、人孔（8）、离子交换树脂（9）、出水集水装置（11）、支腿（14），进水口A、出水口B；其特征为：进水口A设在承压壳体（1）的顶部，进水挡板（3）设在进水口的下端并通过支撑筋与承压壳体连接，在承压壳体内部靠近进水口A周围设置分流板（2），布水多孔板（5）用紧固件与焊接在承压壳体（1）内壁的固定圈连接固定，布水多孔板（5）上安装布水水帽（4），承压壳体（1）内填装离子交换树脂即阴阳混合树脂（9），填装的离子交换树脂（9）的上表面与布水多孔板（5）之间留有一定高度的水垫层，承压壳体（1）的下部设有出水集水装置。
2.根据上述权利要求1所述的一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，其特征在于，所述的柱形承压壳体(1)的上下部为半椭球形，中部为圆柱形，其公称内径为2500mm至3800mm，设计压力为1.6~4.5MPa。
3.根据权利1、2所述的一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，其特征是出水集水装置由出水多孔板（11）、布水元件(12)、迷宫式集水支撑圈(13)、防涡流板(14)、碟形夹套(15)组成；设备下部设置支腿(16)。
4.根据权利1、2所述的一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，其特征在于布水多孔板（5）由多块倒“U”状拼板组合而成，拼板之间用螺栓连接固定成一体，拼板的两端用螺栓通过焊接在上封头上的固定环与承压壳体（1）连接固定。
5.其中直径为2500mm的圆柱形壳体的布水多孔板（5）优化的拼板数量为6块，承压壳体的内直径从2500mm到3200mm，拼板数量依直径增加而增加，直径为3200mm的圆柱形壳体的布水多孔板（5）优化的拼板数量为8块。
6.根据权利1、2或3所述的一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，其特征在于布水多孔板（5）上的孔的分布为等三角形布置方式，两孔间距为198mm~260mm。
7.根据权利1或2所述的一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，其特征在于进水口A的周围设置了分流板（2），分流板（2）的高度为100mm~180mm其中内直径为2500mm的圆柱形壳体的分流板（2）的高度为102mm，内直径为3200mm的圆柱形壳体的分流板（2）的高度为180mm。
8.根据权利1或2或3或4或5所述的一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，其特征在于柱形承压壳体(1)的底部的出水多孔板（11）为锅底弧形孔板，安装在出水多孔板（11）上的出水滤帽按不同直径的同心圆分布，相邻两同心圆间距从里到外是逐渐减少，相邻两水帽间距从里到外逐渐减少，多孔板的直径为2380 mm ~3100mm，多孔板上布置的水帽数量为126~248只，其中壳体内直径为2500mm的多孔板直径为2500mm, 水帽数量为126只，壳体内直径为3200mm的多孔板直径为3200mm水帽数量为248只。
9.根据权利3所述的一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，其特征在于，在出水多孔板（11）与碟形夹套(15)之间设置有迷宫式集水支撑圈（13）；按壳体为直径为3200mm规格，迷宫式集水支撑圈（13）共设置3层，迷宫式集水支撑圈（13）上开有长方形的水流孔，开孔面积由内而外逐渐加大。
10.根据权利1或6所述的一种核电凝结水精处理大直径柱形高速混床，其特征在于，出水口B的内侧设置防涡流板(14)，柱形承压壳体(1)的侧面设置多个视镜，分别位于柱形承压壳体(1)的下部、树脂层界面和水垫层中部。
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