B1B2項(xiàng)目煙囪排出流監(jiān)測系統(tǒng)電伴熱設(shè)計(jì)與調(diào)試

戴龍文 徐鵬程 周一東 丁麗

摘 ?要：比林堆排出流監(jiān)測系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)測整個反應(yīng)堆廠房排出流的放射性水平，是B1B2項(xiàng)目的重要內(nèi)容之一。為了解決氣體在通過管路時發(fā)生冷凝現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了電伴熱系統(tǒng)。通過電伴熱系統(tǒng)調(diào)試，系統(tǒng)運(yùn)行良好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，解決了系統(tǒng)冷凝的問題，確保測量的準(zhǔn)確性和設(shè)備的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：排出流 ?冷凝 ?電伴熱 ?設(shè)計(jì) ?調(diào)試

中圖分類號：G3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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

阿爾及利亞比林堆（簡稱871工程）是我國20世紀(jì)80年代援建的一座多功能重水反應(yīng)堆。經(jīng)過將近30年的運(yùn)行，很多系統(tǒng)已經(jīng)老化，以及技術(shù)的發(fā)展，比林堆無法適應(yīng)新的運(yùn)行與應(yīng)用的要求。比林堆升級改造工程（簡稱B1B2項(xiàng)目）就是對老的比林堆進(jìn)行一次現(xiàn)代化的升級改造，通風(fēng)中心煙囪排出流監(jiān)測系統(tǒng)是此次改造的重要系統(tǒng)之一。

通風(fēng)中心排出流輻射監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能是對反應(yīng)堆煙囪氣態(tài)排出流進(jìn)行放射性測量，實(shí)時監(jiān)控?zé)焽璺派湫詺怏w濃度，正常及異常運(yùn)行工況時，為判斷和評價反應(yīng)堆氣態(tài)流出物對環(huán)境的影響提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 管路現(xiàn)狀與存在的問題

比林堆通風(fēng)中心排出流輻射監(jiān)測通道取樣口設(shè)在離煙囪較遠(yuǎn)的總風(fēng)道內(nèi)的中心部位上，取樣氣體經(jīng)管線進(jìn)入取樣房間，由于取樣管路較長，排出流氣體的溫度往往高于廠房內(nèi)管道內(nèi)壁的溫度，在氣流通過管道內(nèi)壁時容易出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，從而影響測量設(shè)備的壽命以及測量的準(zhǔn)確性。在舊的監(jiān)測系統(tǒng)中由于沒有電伴熱，系統(tǒng)管路經(jīng)常出現(xiàn)冷凝水，嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運(yùn)行及測量結(jié)果。

2.2 露點(diǎn)計(jì)算

露點(diǎn)（Dew point）或露點(diǎn)溫度（Dew point temperature）是指在空氣中水汽含量不變，保持氣壓一定的情況下，使空氣冷卻達(dá)到飽和時的溫度[1]。露點(diǎn)作為衡量管路需不需要包裹電伴熱的一個重要參考依據(jù)之一。

露點(diǎn)溫度的計(jì)算方法主要分為兩大類[2]，第一類是由已知干球溫度、相對濕度及大氣壓等氣象參數(shù)計(jì)算露點(diǎn)溫度，另一類是由露點(diǎn)溫度的定義即飽和水汽壓方程逆向計(jì)算露點(diǎn)溫度[3]。

一般都是采取第一類方法進(jìn)行計(jì)算，可以近似的用以下公式[4]：

（1）

其中，γ（T，RH）為：

（2）

公式（1）、公式（2）中，Td表示露點(diǎn)溫度，T表示環(huán)境溫度，RH表示相對濕度，a和b為自然常數(shù)：a=17.27，b=237.7℃。

根據(jù)公式（1）輸入近幾年比林現(xiàn)場的溫濕度值就近似的得到了比林現(xiàn)場環(huán)境中的露點(diǎn)溫度，見表1。

由于每年的1月至3月份是比林地區(qū)的冬季及雨季，此時濕度比較大，溫度也在一年中比較低。從表1可以看到，每年的11月到來年的3月份期間，最低溫度低于露點(diǎn)溫度，因此，這短時間比較容易產(chǎn)生空氣取樣管道冷凝現(xiàn)象。

2.3 電伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了解決取樣管道冷凝的問題，在取樣管道外增加電伴熱系統(tǒng)是必要的。

電伴熱系統(tǒng)由自限溫電伴熱帶[5]、溫控箱、保溫層等部分組成[6]，當(dāng)接通電源后，電加熱絲會沿管線方向均勻釋放熱量，使導(dǎo)電材料升溫，其電阻隨即增加，當(dāng)溫度升至設(shè)定值后，電阻大到幾乎阻斷電流的程度，其溫度不再升高[7]。能夠自動加熱保證進(jìn)入監(jiān)測儀表前的取樣氣體均為氣態(tài)，從而確保了各監(jiān)測設(shè)備對取樣氣體的準(zhǔn)確測量。

電伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)從取樣口進(jìn)入取樣房間前10m開始全面包裹電伴熱帶，經(jīng)放射性微粒監(jiān)測儀、放射性碘監(jiān)測儀、放射性惰性氣體監(jiān)測儀、氚取樣器、氚監(jiān)測儀，然后匯入總管，再接至通風(fēng)系統(tǒng)管道的風(fēng)機(jī)吸入口[8]。

3 ?電伴熱系統(tǒng)調(diào)試

3.1 電伴熱系統(tǒng)安裝

在取樣房間的電伴熱包裹層中選取前端、中間、后端3個測點(diǎn)，對電伴熱系統(tǒng)的設(shè)置溫度計(jì)實(shí)測溫度進(jìn)行對比檢驗(yàn)電伴熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

系統(tǒng)在投運(yùn)以前，需要對伴熱帶再一次進(jìn)行絕緣測試。絕緣測試通過后就可以對電伴熱的功能進(jìn)行測試，本測試將溫控器在系統(tǒng)探頭正常工作溫度25℃～35℃范圍內(nèi)選取25℃、30℃、35℃三個溫度進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表2所示。

通過測試結(jié)果表2可以看到，測試選取的25℃、30℃、35℃三個溫度點(diǎn)實(shí)測結(jié)果都比較接近溫控箱的設(shè)置值，誤差都在2%以內(nèi)，證明電伴熱系統(tǒng)安裝是成功的，能夠使取樣氣體在管路中不會形成冷凝，確保排出流監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測儀測量的取樣氣體均能在探頭的最佳工作范圍內(nèi)。

3.2 調(diào)試過程中問題及解決

系統(tǒng)在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)由于管路較長，前后端伴熱帶實(shí)測溫度最大有3℃左右的溫差，導(dǎo)致前后氣流溫度有偏差。為解決此問題，將原來的溫控箱由一組，增加到3組，這樣實(shí)現(xiàn)前后端溫度的一致性。同時，為了取得較好的測量結(jié)果，提前10min啟動設(shè)備預(yù)熱，使得整個管路在一個相對穩(wěn)定的溫度范圍，使得監(jiān)測設(shè)備能夠在最佳的工作環(huán)境測量樣品。

4 ?結(jié)語

為了避免排出流監(jiān)測系統(tǒng)管路的冷凝現(xiàn)象，設(shè)計(jì)、安裝了電伴熱系統(tǒng)。調(diào)試中，選取了25℃、30℃、35℃三個溫度點(diǎn)，實(shí)測結(jié)果都與溫控箱的設(shè)置值一致，誤差都在2%以內(nèi)，能夠使取樣氣體在管路中不會形成冷凝，確保排出流監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測儀測量的取樣氣體均能在探頭的最佳工作范圍內(nèi)，說明系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝是成功的。

參考文獻(xiàn)

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