[发明专利]一种用于液态金属钠实验回路的大功率预热器

说明书

一种用于液态金属钠实验回路的大功率预热器，其主要包括：内管、电绝缘层、定位环、两个端部密封环、外管、两对电极、保温层；多级加热之间的连接采用与内管半径相同的弯管把上级内管的出口和下级内管的进口连接起来；所述预热器的功率依靠可控硅进行调节；本发明提供的预热器功率可以达到百千瓦以上，可对大流量下的液态金属钠进行大温升预热，温升提升水平可以达到400℃左右，不需要任何密封措施，结构十分简单，方便使用操作。

技术领域

本发明属于液态金属钠的加热设备技术领域，具体涉及一种用于液态金属钠高温实验回路的大功率预热器。

背景技术

液态金属钠以其具有良好的传热，载热流动特性以及其不使堆芯快中子被慢化的诸多优点，使其成为第四代核能发电系统首选堆型(钠冷快堆)唯一理想的冷却剂。随着钠冷快堆事业的蓬勃发展，需要对液态金属钠的各种性质在理论和实践方面都进行广泛深入的研究，特别是开展液态金属钠实验方面的的深入研究。为了使实验研究的结果对钠冷快堆的建设具有指导意义，实验过程中往往需要将处于实际钠冷快堆堆芯中流速的液态金属钠预热到较高温度，甚至达到饱和温度(常压883℃)。

目前已有的一些液态金属加热专利，例如，中国专利201210122794.X提出了一种应用于液态铅铋合金实验回路的预热器，其主要特征在于一物料管道，具有一物料进口和一物料出口；物料管道外包覆有一电加热层，该电加热层外侧包覆有保温层，在保温层的外侧为金属保护性外壳；预热器安装时与水平面呈一倾斜角度放置，物料进口设置在低位，物料出口设置在高位，该预热装置的温升可以达到200℃，并且不需要任何密封措施。但是，一方面该专利设计的预热器是为铅铋合金实验设计的，其运行温度一般在500℃左右，而液态金属钠高温沸腾实验回路，其运行温度在800度左右，温升400℃，该预热器的使用温度和温升均不能满足要求；另一方面对于大流量液态金属钠实验回路，预热器的功率都在百千瓦以上，而按照该专利提供的预热器设计方案，功率达到百千瓦以上需要设计很大的传热面积，导致预热器占用空间巨大，成本较高。

又如，中国专利201110199224.6提供了一种液态金属钠实验回路电加热预热器，其主要特征在于将多根加热棒插入一个大口径壳管内对液态金属钠进行加热。本发明具能够对液态金属钠进行高温预热，使其达到饱和温度；密封性能良好。但是，对于大流量液态金属钠实验回路，预热器的功率都在百千瓦以上，而按照该专利提供的预热器设计方案，需要大尺寸的壳管和数量巨大的电加热棒，电加热棒数量越多，潜在的漏点可能越多，密封性很难保证，而且壳管内部的大空间可能会出现局部沸腾现象，影响预热器的安全稳定运行。

又如中国专利201410511271.3提供了一种大功率电加热管式预热器，所述预热器包括：3N个预热器加热管道、1台感应调压器、3台大电流变压器，所述感应调压器与所述大电流变压器连接，所述大电流变压器与所述预热器加热管道连接。本发明功率可以达到百千瓦以上，解决了现有技术中的管式预热器存在绝缘效果较差，回路存在潜在漏水点。但是，该发明装置的使用工质是去离子水及不导电介质，对于液态金属钠具有良好的导电性，如果直接采用该装置预热液态金属导致加热功率骤降，其预热器功率无法达到百千瓦以上，经济效益极差。

发明内容

为了解决上述存在的问题，提供了一种用于液态金属钠实验回路的大功率预热器，既能够保证液态金属钠实验回路加热能力，又具有结构简单、密封性良好、布置空间相对减少、效率和安全性得到保障、经济效益良好的特点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：