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反應(yīng)容器范文第1篇

CPR1000反應(yīng)堆壓力容器在下封頭上共布置了50個(gè)中子測(cè)量管座，作為堆芯中子輻照測(cè)量?jī)x器的通道，詳見圖4；某三代堆型和CAP1400堆型在下封頭沒有設(shè)置中子測(cè)量管座，即下封頭是一體結(jié)構(gòu)，無需開任何孔，而把堆芯測(cè)量通道布置到了頂蓋，在頂蓋上增加了8個(gè)堆測(cè)接管，與堆測(cè)接管下段采用對(duì)接焊結(jié)構(gòu)，讓所有的堆芯測(cè)量裝置從頂蓋向下伸入到堆芯，堆測(cè)接管的結(jié)構(gòu)詳見圖5；ACP1000堆型反應(yīng)堆壓力容器也取消了底封頭的中子測(cè)量管座，并在頂蓋上設(shè)置12個(gè)堆芯測(cè)量管座，與頂蓋采用J坡口焊接的形式進(jìn)行連接，用于堆芯測(cè)量裝置的通道，詳見圖6。將底封頭上的堆芯測(cè)量裝置轉(zhuǎn)移到頂蓋上有以下優(yōu)點(diǎn)：將底封頭上的堆芯測(cè)量裝置轉(zhuǎn)移到頂蓋上，減少了底封頭上堆芯測(cè)量裝置泄露的風(fēng)險(xiǎn)，增加了整個(gè)設(shè)備的安全性，為反應(yīng)堆壓力容器在60年壽期的安全運(yùn)行提供了保障。

2導(dǎo)向栓的安裝位置

CPR1000堆型和ACP1000堆型的反應(yīng)堆壓力容器在安裝頂蓋時(shí)，導(dǎo)向栓占用三個(gè)主螺栓孔，在頂蓋順利安裝到容器組件上后將導(dǎo)向栓拆下，再安裝主螺栓。某三代堆型及CAP1400堆型的反應(yīng)堆壓力容器在安裝頂蓋時(shí)，導(dǎo)向栓不占用主螺栓孔，這兩種堆型反應(yīng)堆壓力容器的接管段法蘭外側(cè)焊接有兩個(gè)導(dǎo)向栓支撐塊，導(dǎo)向栓支撐塊上設(shè)置專門用于安裝導(dǎo)向栓的螺孔；在整體頂蓋的法蘭外側(cè)焊接有兩個(gè)導(dǎo)向栓支架，用于引導(dǎo)頂蓋順利安裝。且這兩種堆型的導(dǎo)向栓在設(shè)備運(yùn)行期間不拆除。導(dǎo)向栓占用單獨(dú)的螺孔且在運(yùn)行期間不拆除具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）導(dǎo)向栓不占用主螺栓孔，可以有效保護(hù)主螺栓孔螺紋，避免主螺栓孔螺紋在安裝頂蓋時(shí)被導(dǎo)向栓損傷。（2）導(dǎo)向栓在運(yùn)行期間不拆除，可以在每次換料或檢修時(shí)減少一次導(dǎo)向栓的安裝和拆卸時(shí)間。

3主螺栓孔上部光孔及換料密封環(huán)上端面的狀態(tài)

CPR1000堆型反應(yīng)堆壓力容器主螺栓孔上部光孔為低合金鋼表面，詳見圖7；而ACP1000、某三代堆型及CAP1400反應(yīng)堆壓力容器的主螺栓孔的上部光孔進(jìn)行了不銹鋼堆焊，詳見圖8。CPR1000堆型反應(yīng)堆壓力容器上端面及換料密封環(huán)上面為低合金鋼表面，詳見圖7；而ACP1000、某三代堆型及CAP1400反應(yīng)堆壓力容器的上端面及換料密封環(huán)上表面進(jìn)行了不銹鋼堆焊，詳見圖8。主螺栓孔上部光孔及換料密封環(huán)上端面進(jìn)行不銹鋼堆焊，有以下優(yōu)點(diǎn)：在換料及檢修期間反應(yīng)堆壓力容器筒體上表面被硼水淹沒時(shí)，有效保護(hù)主螺栓孔和容器法蘭上表面和換料密封環(huán)上表面避免腐蝕，為反應(yīng)堆壓力容器60年的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

4結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)幾種反應(yīng)堆壓力容器結(jié)構(gòu)的比較和分析，可以看出反應(yīng)堆壓力容器的發(fā)展有以下趨勢(shì)：（1）隨著發(fā)電功率的增加，反應(yīng)堆壓力容器有大型化的趨勢(shì)；（2）零部件的一體化是

反應(yīng)容器范文第2篇

關(guān)鍵詞：田灣核電站；壓力容器； 結(jié)構(gòu)與材料；老化機(jī)理分析

中圖分類號(hào)：O6-335 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

《核動(dòng)力廠定期安全審查》（HAD103/11）中規(guī)定了對(duì)核電廠安全重要的部件進(jìn)行老化管理，反應(yīng)堆壓力容器（以下簡(jiǎn)稱RPV）作為核電廠一回路重要設(shè)備，其物項(xiàng)劣化需控制在規(guī)定的限度內(nèi)。對(duì)RPV老化機(jī)理的清晰理解認(rèn)識(shí)和對(duì)老化機(jī)理全面和深入的分析是開展RPV老化管理工作的前提和關(guān)鍵步驟。田灣核電站堆型屬于V-428型，RPV是由俄羅斯設(shè)計(jì)制造的，本文介紹了田灣核電站RPV的老化機(jī)理分析。

設(shè)備介紹

田灣核電站一、二號(hào)機(jī)組的RPV筒體及頂蓋見下圖（圖1），筒體部分由六道環(huán)焊縫焊接連接而成，內(nèi)壁堆焊有奧氏體不銹鋼堆焊層。RPV的相關(guān)參數(shù)如表1，RPV部件所用材料見表2。RPV老化機(jī)理分析的范圍為RPV本體和RPV頂蓋。

圖1 RPV筒體及頂蓋

表1：田灣核電站RPV參數(shù)

表2：RPV部件材料

其中15Х2НМФA-A同15Х2НМФA-1屬于俄羅斯設(shè)計(jì)RPV所用材料，兩個(gè)級(jí)別鋼的區(qū)別在于雜質(zhì)元素Cu含量上限值由0.1%下降為0.08%，元素Ni含量上限值由1.5%下降為1.3%。

為了監(jiān)督RPV材料性能變化，田灣核電站每臺(tái)機(jī)組設(shè)置有6套輻照監(jiān)督試樣和6套熱老化監(jiān)督試樣，分別安裝在RPV筒體段內(nèi)壁和保護(hù)管組件上平臺(tái)上；每套監(jiān)督試樣包含有力學(xué)性能試樣，可定期取出試樣進(jìn)行試驗(yàn)。

田灣核電廠RPV老化機(jī)理分析

在調(diào)研和總結(jié)國(guó)內(nèi)外同類型核電站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，得出田灣核電站的老化機(jī)理主要包括中子輻照脆化、熱老化、疲勞、腐蝕。

輻照脆化

RPV堆芯筒體收到快中子照射，根據(jù)IAEA[1]研究報(bào)告指出，當(dāng)快中子注量大于1022n/m2(E1MeV)時(shí)，快中子注量對(duì)材料的輻照脆化有顯著影響。田灣核電站RPV內(nèi)表面壽期末最大中子注量約為4.81023 n/m2 (E0.5MeV)，田灣核電站RPV的中子輻照將是導(dǎo)致材料脆化的主要因素之一?？熘凶虞椪盏拇嗷?yīng)是在一定的輻照條件下鐵素體的硬度和抗拉強(qiáng)度增加，而延展性和韌性降低；可用于韌脆轉(zhuǎn)變溫度的上升和上平臺(tái)能量的減小來度量，此兩者都是快中子注量和雜質(zhì)含量的函數(shù)。對(duì)于監(jiān)測(cè)RPV輻照脆化的區(qū)域有RPV堆芯筒體（上/下圓筒殼段）及圓筒段環(huán)焊縫。影響快中子輻照脆化的主要因素有：中子注量、中子能譜、輻照溫度、合金成分和雜質(zhì)元素；根據(jù)田灣核電站RPV設(shè)計(jì)文件，對(duì)田灣核電站RPV輻照脆化需檢測(cè)的中子能譜為E0.5MeV。

熱老化

鋼的熱老化是與溫度、第二相和時(shí)間有關(guān)的性能劣化機(jī)理。用于VVER-1000型的15Х2НМФA鋼對(duì)于熱老化的起因有兩種解釋，一種解釋為：第二相為富銅沉積物從固溶體中析出，阻擋了位錯(cuò)移動(dòng)，引起材料的硬化和脆化。另一種解釋為第二相為滲碳體的析出，導(dǎo)致了材料的硬化和脆化，且與焊接、合金成分、雜質(zhì)元素含量無關(guān)。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果表明在250至350C溫度下，15Х2НМФA類型鋼材料脆化呈兩階段變化，脆化階段和塑性恢復(fù)階段，臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度升高不超過30C[2]，隨后臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度將恢復(fù)至初始狀態(tài)。焊縫材料的熱老化程度較母材材料的熱老化程度弱。田灣核電站RPV接管區(qū)出口處是RPV中水溫最高處，因此需監(jiān)測(cè)接管區(qū)材料的熱老化狀態(tài)。

疲勞

疲勞是指在波動(dòng)或周期性應(yīng)力作用下，在材料中造成的裂紋萌生和擴(kuò)展使得材料機(jī)械性能發(fā)生退化的現(xiàn)象。壓力和溫度大幅變化是引起循環(huán)應(yīng)力的主要原因。依據(jù)田灣核電站RPV的運(yùn)行工況和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于溫度變化來說，RPV上、下接管區(qū)中間的隔流環(huán)存在，冷熱腿進(jìn)出水溫存在30C偏差；對(duì)于壓力來說，RPV緊固螺栓和冷卻劑出入口接管受到疲勞影響較大。

腐蝕

腐蝕是指材料與環(huán)境相互作用而造成材料質(zhì)量損失或因局部損傷導(dǎo)致的材料性能劣化現(xiàn)象，其中大部分腐蝕與化學(xué)或電化學(xué)過程相關(guān)。田灣核電站RPV內(nèi)壁堆焊有奧氏體防腐堆焊層，內(nèi)部為一回路冷卻劑，其中含有為控制反應(yīng)性而加入的硼酸；奧氏體堆焊層也受到快中子注量的照射。根據(jù)美國(guó)電力研究所的研究，對(duì)于304不銹鋼，在中子注量大于1021 n/cm2(E1MeV)時(shí)，屈服強(qiáng)度會(huì)顯著增大，延伸率和斷面收縮率會(huì)減小[3]。田灣核電站RPV內(nèi)壁堆焊的奧氏體堆焊層，也應(yīng)會(huì)產(chǎn)生類似的硬化現(xiàn)象，需關(guān)注輻照促進(jìn)應(yīng)力腐蝕。同時(shí)，氯離子超標(biāo)也會(huì)引起RPV堆焊層不銹鋼的電蝕。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)反饋美國(guó)戴維斯-貝塞核電站的反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)密封殼體與RPV頂蓋結(jié)合的部位處，由于硼酸的泄露，導(dǎo)致3號(hào)控制棒密封殼體與壓力容器頂蓋結(jié)合處發(fā)生了嚴(yán)重的硼酸腐蝕。田灣核電站RPV頂蓋結(jié)構(gòu)同PWR壓力容器頂蓋結(jié)構(gòu)相似，也需要注意壓力容器頂蓋處的硼酸腐蝕發(fā)生。微量的硼酸泄露，硼酸經(jīng)過蒸發(fā)，使得硼酸濃度上升，從而會(huì)造成腐蝕性上升，嚴(yán)重威脅RPV結(jié)構(gòu)完整性。

經(jīng)過以上篩選，對(duì)于田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組VVER-1000型反應(yīng)堆壓力容器來說，需要重點(diǎn)關(guān)注的老化部件、部位和老化機(jī)理如表3所示。

表3 RPV各部件的主要老化機(jī)理

結(jié)束語(yǔ)

老化相關(guān)的降質(zhì)機(jī)理可能導(dǎo)致反應(yīng)堆壓力容器功能喪失或破壞PRV結(jié)構(gòu)完整性，對(duì)于保證機(jī)組的安全運(yùn)行至關(guān)重要。為了監(jiān)測(cè)RPV材料熱老化和輻照脆化現(xiàn)象的發(fā)生，在RPV設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)了熱老化監(jiān)督試樣和輻照監(jiān)督試樣。對(duì)于應(yīng)力腐蝕、硼酸腐蝕現(xiàn)象和螺栓疲勞、接管區(qū)出入口材料疲勞，在在役檢查大綱中包含了這些部位在役檢查。

田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組RPV經(jīng)過6個(gè)燃料循環(huán)的運(yùn)行，壓力容器內(nèi)表面堆焊層未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，螺栓及RPV內(nèi)壁未發(fā)現(xiàn)有疲勞裂紋現(xiàn)象。在第3個(gè)燃料循環(huán)后取出的熱老化監(jiān)督試樣試驗(yàn)表明，RPV接管區(qū)材料臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度TK存在一定上升，即在30C范圍以內(nèi)，基本符合設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Update of assessment and management of ageing of major nuclear power components important to safety: PWR vessel internals, IAEA-TECDOC-1556(2007), IAEA, Vienna.

反應(yīng)容器范文第3篇

（國(guó)核工程有限公司，中國(guó) 上海 200233）

【摘　要】基于反應(yīng)堆壓力容器腔室的頂部法蘭預(yù)制模擬件的工程經(jīng)驗(yàn)，通過簡(jiǎn)化頂法蘭設(shè)計(jì)，優(yōu)化零部件的焊接方案，形成了一套切實(shí)可行的、成熟的頂法蘭預(yù)制方法，并且結(jié)合三門核電一期AP1000 1#機(jī)組反應(yīng)堆壓力容器腔室的頂法蘭預(yù)制過程中的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證了這套成熟的頂法蘭預(yù)制方法。

關(guān)鍵詞 AP1000；反應(yīng)堆壓力容器腔室；頂法蘭預(yù)制

作者簡(jiǎn)介：譚遠(yuǎn)紅（1971—），男，陜西漢中人，本科，工程師，研究方向?yàn)镽V/PRZ安裝管理。

0　引言

WEC設(shè)計(jì)的AP1000核電站技術(shù)運(yùn)用了非能動(dòng)的設(shè)計(jì)理念和模塊化的施工方法，三門核電一期1#機(jī)組是全球首個(gè)AP1000核電機(jī)組。 因此，在AP1000核電站整個(gè)建設(shè)過程中，沒有成熟的施工技術(shù)、管理經(jīng)驗(yàn)直接借鑒，需要在施工過程中進(jìn)行總結(jié)，積累實(shí)際可行的施工技術(shù)，形成一套成熟的施工方法。

反應(yīng)堆壓力容器腔室頂部法蘭（CA04頂法蘭）用于安裝反應(yīng)堆壓力容器支撐，承受反應(yīng)堆壓力容器的重量。頂法蘭的預(yù)制技術(shù)要求高，涉及到多種型號(hào)的零件板，高密度的焊接，焊接變形控制是整個(gè)預(yù)制過程中的最大難點(diǎn)。

1　AP1000壓力容器腔室頂部法蘭介紹

AP1000核電站的壓力容器腔室頂部法蘭位于11105房間CA04模塊的頂部，用于安裝壓力容器的支撐，承受反應(yīng)堆壓力容器的重量。整個(gè)結(jié)構(gòu)總量約5.8t，如圖（1）所示，由8塊板組成，其中4塊精加工的板面安裝反應(yīng)堆壓力容器支撐。

頂部法蘭板之間焊接均為碳鋼焊接，總長(zhǎng)100m，單條焊縫最長(zhǎng)為2144mm，水平度和內(nèi)切半徑精度要求高。 WEC對(duì)頂部法蘭的設(shè)計(jì)，要求頂法蘭精加工后，WEC設(shè)計(jì)變更要求頂部法蘭滿足精加工后水平度不超過0.127mm，厚度和公差滿足，頂法蘭的內(nèi)切半徑和公差為2590.8mm±3.2mm并且最終要求頂法蘭與反應(yīng)堆壓力容器支撐達(dá)到75%接觸面。

頂法蘭預(yù)制工作的完成是精加工工作的前提，預(yù)制的好壞直接決定著精加工后，能否滿足設(shè)計(jì)要求。本文吸取頂部法蘭預(yù)制模擬件試驗(yàn)工程經(jīng)驗(yàn)、合理簡(jiǎn)化法蘭板設(shè)計(jì)和優(yōu)化焊接方案，基于三門核電1#機(jī)組反應(yīng)堆壓力容器安裝工作，研究頂法蘭的預(yù)制技術(shù)，并最終給出一套AP1000反應(yīng)堆壓力容器腔室頂部法蘭的預(yù)制方法。

2　頂部法蘭預(yù)制技術(shù)

2.1　頂法蘭預(yù)制模擬件試驗(yàn)

2.1.1　模擬件的結(jié)構(gòu)參數(shù)

考慮到壓力容器腔室頂部法蘭焊接工作量大，焊縫密集，平面度和內(nèi)切半徑精度要求高的特點(diǎn)，制作了一個(gè)頂法蘭模擬件，模擬整個(gè)預(yù)制過程，驗(yàn)證有關(guān)組裝焊接工藝。各型號(hào)零部件如表1所示。圖2和圖3分別是頂法蘭預(yù)制模擬件的組裝圖和主焊縫位置圖。

3.1.2　模擬件的測(cè)量控制點(diǎn)位

模擬件01-01板，01-02板，01-03板和01-04板分別設(shè)置63個(gè)水平度測(cè)量點(diǎn)位，05-01板，05-02板，05-03板和05-04板分別設(shè)置25個(gè)水平度測(cè)量點(diǎn)位，測(cè)量點(diǎn)具置參見圖4。模擬件共設(shè)置16個(gè)內(nèi)切半徑測(cè)量點(diǎn)位，測(cè)量點(diǎn)具置參見圖5。

3.1.3　模擬件的工程經(jīng)驗(yàn)

從頂部法蘭預(yù)制模擬件的試驗(yàn)，可以分析出：頂法蘭板的主焊縫焊接前和焊接后，水平度和內(nèi)切半徑受焊接影響變形較大。圖6顯示，主焊縫焊接后的水平度比焊接前的水平度平均增大了4.0mm~6.0mm；圖7顯示，主焊縫焊接后的內(nèi)切半徑比焊接前的內(nèi)切半徑平均縮小了2.5mm。

3.2　1#頂法蘭預(yù)制

3.2.1　簡(jiǎn)化頂法蘭設(shè)計(jì)

基于頂法蘭預(yù)制模擬件的工程經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)8條主焊縫焊接完成后，頂法蘭焊接變形較大，其中水平度平均增大了4.0mm~6.0mm，內(nèi)切半徑平均收縮了2.5mm左右。為了有效地控制主焊縫焊接引起的變形，WEC將原先的8塊法蘭板設(shè)計(jì)變更為4塊板設(shè)計(jì)，如圖8所示。法蘭板的主焊縫數(shù)目減少到了4條，不僅有效地減小了法蘭板的主焊縫焊接變形量，而且減少了焊接工作量，縮短了工期。

3.2.2　零部件下料

頂法蘭原材料采用厚度為44.5mm 的ASTM A36，精加工區(qū)域總面積達(dá)到5.6m2。頂法蘭組成構(gòu)件，如圖9所示。主要包括有4塊厚度為44.5mm 的①頂法蘭板，40塊厚度為38.1mm的②零件板、8塊厚度為38.1mm的③零件板和4塊厚度為12.7mm的⑥零件板。參見表2零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

3.2.3　1#頂法蘭測(cè)量控制點(diǎn)位

1#頂法蘭01板，02板，03板和04板分別設(shè)置93個(gè)水平度測(cè)量點(diǎn)位，測(cè)量點(diǎn)具置參見圖10。1#頂法蘭共設(shè)置16個(gè)內(nèi)切半徑測(cè)量點(diǎn)位，測(cè)量點(diǎn)具置參見圖11。

3.2.4　優(yōu)化②和③板焊接方案

考慮到①法蘭板之間主焊縫焊接后，再進(jìn)行①法蘭板與③零件板之間的焊接，將會(huì)對(duì)整個(gè)法蘭變形產(chǎn)生重要影響，導(dǎo)致最終焊接完成后平面度和外觀尺寸達(dá)不到機(jī)加工要求。因此，將4根③零件板分割成長(zhǎng)度為413mm，1362mm和413mm三部分。在①法蘭板的主焊縫焊接前，完成長(zhǎng)度為1362mm的③零件板與法蘭板的焊接，主焊縫焊接后，再完成兩段長(zhǎng)度為413mm的③零件板與法蘭板的焊接。為了最大限度地降低因焊接零件板對(duì)法蘭板的收縮變形影響，重新調(diào)整法蘭結(jié)構(gòu)的焊接順序。首先焊接③零件板，再焊接②零件板，后進(jìn)行法蘭板之間的組對(duì)和焊接，最后再將其余4塊跨焊縫的③零件板與法蘭板分段焊接。

在焊接法欄板背部的②和③零件板之前，首先對(duì)焊縫進(jìn)行預(yù)熱處理（預(yù)熱溫度低于200F）。法蘭板的主焊縫焊接為4條焊縫同時(shí)施焊，預(yù)熱溫度控制在300F，焊道層見溫度控制在550F。

3.2.5　1#頂法蘭預(yù)制過程測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)分析

法蘭板拼裝及調(diào)整后的水平度為1.5mm，平均內(nèi)切半徑偏差為2.0mm，表明優(yōu)化的②和③零件板焊接方案有效地控制了焊接變形。

考慮到主焊縫焊接后主焊縫位置會(huì)冷卻收縮，因此在主焊縫焊接前，將法蘭中心至①板的內(nèi)徑調(diào)整為2593.0mm，提前預(yù)留焊縫收縮量2mm。

主焊縫處高溫影響，焊接后的頂法蘭面水平度比焊接前高了0.5mm~1.0mm，內(nèi)徑收縮了2.0~3.0mm，滿足頂部法蘭預(yù)制技術(shù)要求。

圖12/13為頂部法蘭預(yù)制完成后，最終整體水平度和外型尺寸測(cè)量數(shù)據(jù)圖。水平度控制在0.0mm~5.0mm，內(nèi)徑偏差控制在-2.5mm~1.0mm之間，滿足反應(yīng)堆腔室頂部法蘭的預(yù)制技術(shù)要求。

4　結(jié)論

1）頂法蘭預(yù)制模擬試驗(yàn)的8條主焊縫焊接后，內(nèi)切半徑冷卻收縮量為2.0mm，給1#頂法蘭預(yù)制提供了參考。

2）簡(jiǎn)化了頂法蘭的設(shè)計(jì)，主焊縫從8條減到4條，不僅減少了頂法蘭的焊接變形量，而且減少了焊接工作量和預(yù)制工期。

3）優(yōu)化了②和③板焊接方案，將③板的焊接拆分為三段，降低了焊接的變形量。

4）結(jié)合頂法蘭預(yù)制模擬件的工程經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)化后的頂法蘭設(shè)計(jì)方案和優(yōu)化的②、③零件板焊接方案，總結(jié)出了一套切實(shí)可行的、成熟的頂法蘭預(yù)制方法，并且通過1#頂法蘭的預(yù)制過程測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證了這套頂法蘭的預(yù)制方法。

參考文獻(xiàn)

反應(yīng)容器范文第4篇

關(guān)鍵詞：液泵型生物反應(yīng)器；攪拌式生物反應(yīng)器；溶氧傳質(zhì)系數(shù)

中圖分類號(hào)：S24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）05-0966-03

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.05.045

Study on the Characteristics of Volumetric Oxygen Mass Transfer Coefficient of Reversed Jet Loop Bioreactor

ZHU Hai-dong1，2，ZHOU Xiao-yun2

（1.Hangzhou Vocational and Technical College， Hangzhou 310018，China；2.Department of Biochemical Engineering， Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China）

Abstract： Studied on the KLa change rules of reversed jet loop reactor under different ventilation ratio and liquid circulation velocity which was compared with agitation bioreactor BioFlo 110. Some operating conditions which made the two reactors had similar KLa， at this point， the energy consumed by reversed jet loop reactor was about 40% of BioFlo 110’s， and the former showed the prospects for the application.

Key words： reversed jet loop reactor； agitation bioreactor； KLa

目前，常用的通用式l酵罐，其液體的運(yùn)動(dòng)主要依靠攪拌槳，在槳葉的上面和下面形成兩大同心旋渦。液泵型發(fā)酵罐主要是依靠下噴的射流閥流出的氣液混合流體對(duì)罐底碰撞后，在導(dǎo)流筒的中間和筒外四周形成二個(gè)上下翻動(dòng)的旋渦。該反應(yīng)器有以下特點(diǎn)[1，2]：①該反應(yīng)器是內(nèi)循環(huán)，解決了外循環(huán)生物反應(yīng)器易染雜菌的問題。目前，所使用的外循環(huán)液泵型生物反應(yīng)器[3-5]將泵置于反應(yīng)器外，不易解決雜菌問題。②設(shè)計(jì)了射流閥，以下噴式形式將反應(yīng)液射向罐底，使液體與空氣充分混合，增加液體的溶解氧，加大了液體的湍流狀態(tài)，增加了溶氧傳質(zhì)系數(shù)KLa。③設(shè)計(jì)了導(dǎo)流筒，使射流閥噴出的流體從罐底返回時(shí)，液體分別從導(dǎo)流筒的中間與外邊分別翻起，規(guī)整了液體的流動(dòng)。

為了評(píng)估內(nèi)循環(huán)液泵型反應(yīng)器應(yīng)用于發(fā)酵工業(yè)的前景，將該反應(yīng)器與目前在國(guó)內(nèi)外廣泛使用的通用式發(fā)酵罐即通氣攪拌式反應(yīng)器作對(duì)比，研究2個(gè)反應(yīng)器在相同KLa下的操作條件、發(fā)酵能耗，為其在發(fā)酵工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

本研究以試驗(yàn)數(shù)據(jù)來揭示2個(gè)反應(yīng)器如何達(dá)到相同的KLa，使用的反應(yīng)器分別是由本項(xiàng)目研制完成的20 L內(nèi)循環(huán)液泵型反應(yīng)器，以及由NEW BRUNWICK SCIENTIFIC生產(chǎn)的型號(hào)BioFlo 110的3 L攪拌式反應(yīng)器。內(nèi)循環(huán)液泵型反應(yīng)器的KLa主要有通氣和內(nèi)置泵的轉(zhuǎn)速提供，而攪拌式反應(yīng)器的KLa則由通氣和攪拌轉(zhuǎn)速共同提供。圖1是內(nèi)循環(huán)液泵型生物反應(yīng)器。

1 材料與方法

1.1 主要儀器設(shè)備

20 L內(nèi)循環(huán)液泵型生物反應(yīng)器，鎮(zhèn)江東方生物工程設(shè)備公司生產(chǎn)；BioFlo 110型3 L攪拌式反應(yīng)器，NEW BRUNWICK SCIENTIFIC生產(chǎn)；HYG-A型轉(zhuǎn)恒溫調(diào)速搖瓶柜，江蘇太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 溶氧傳質(zhì)性能的對(duì)比方法 在測(cè)試液泵型反應(yīng)器與攪拌式反應(yīng)器的溶氧傳遞性能的對(duì)比試驗(yàn)中，KLa是主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。采用亞硫酸鈉氧化法[6]測(cè)定KLa。

在相同的操作壓力0.1 MPa、相同的操作溫度25 ℃下，利用亞硫酸鈉氧化法分別測(cè)定2個(gè)反應(yīng)器在不同的通風(fēng)比、不同轉(zhuǎn)速下的KLa。根據(jù)所測(cè)KLa，找出一組條件使兩反應(yīng)器KLa的大小相近，以此作為2個(gè)反應(yīng)器能耗對(duì)比，并作為發(fā)酵性能比較的依據(jù)。

1.2.2 液泵型反應(yīng)器KLa變化規(guī)律測(cè)試 在該反應(yīng)器內(nèi)加入13 L水，控制溫度在25 ℃，加入Na2SO3晶體（CP），使SO32-濃度達(dá)到0.1 mol/L，再加入CuSO4（CP），使Cu2+濃度約為10-3 mol/L。調(diào)節(jié)循環(huán)液泵，設(shè)置其轉(zhuǎn)速為800 r/min，Na2SO3、CuSO4完全溶解后，打開通氣閥門，使通風(fēng)量為6 L/min，罐內(nèi)表壓為0，以氣泡冒出為氧化時(shí)間開始，每隔3～4 min取樣一次，每次取樣20 mL，立即移入新吸取的已標(biāo)定的過量碘液中，然后用標(biāo)定的Na2SO3滴定至藍(lán)色變?yōu)闊o色，記錄滴定前后的Na2SO3溶液的體積。

1.2.3 攪拌式生物反應(yīng)器KLa變化規(guī)律測(cè)試 在該反應(yīng)器內(nèi)加入1.75 L水，控制溫度在25 ℃，加入Na2SO3晶體（CP），使SO32-濃度達(dá)到0.1 mol/L，再加入CuSO4（CP），使Cu2+濃度約為10-3 mol/L。打開并調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速，開始設(shè)置為200 r/min，Na2SO3、CuSO4完全溶解后，打開通氣閥門，調(diào)節(jié)空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)，使開始通風(fēng)量為1.76 L/min，罐內(nèi)表壓為0，以氣泡冒出為氧化時(shí)間開始，每隔3～4 min取樣一次，每次取樣20 mL，立即移入新吸取的已標(biāo)定的過量碘液中，然后用標(biāo)定的Na2S2O3滴定至藍(lán)色變?yōu)闊o色，記錄滴定前后Na2S2O3溶液的體積。

2 結(jié)果與分析

2.1 液泵型反應(yīng)器的KLa變化規(guī)律

由圖1、圖2可知，在試驗(yàn)條件下液泵型反應(yīng)器的KLa隨著通風(fēng)比的增大而增大，也隨著循環(huán)液泵轉(zhuǎn)速的提高而增大。當(dāng)通風(fēng)比一定時(shí)（0.462∶1），液泵型反應(yīng)器的KLa隨著液泵轉(zhuǎn)速的增大而明顯增大，且有一定的線性關(guān)系。該反應(yīng)器的液泵轉(zhuǎn)速反映液噴速度的大小，當(dāng)通風(fēng)比一定時(shí)，增大液噴速度有利于減小氣泡直徑和氣體在水里的分散，從而KLa明顯增大；通風(fēng)比一定時(shí)（0.462∶1），KLa與液泵轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線線性度較高，這可能是由于在一定的低通風(fēng)比下，KLa與液噴速度幾乎成正比關(guān)系。

由圖3可知，當(dāng)液泵轉(zhuǎn)速一定時(shí)，該反應(yīng)器的KLa隨著通風(fēng)比的增大而增大，但無線性關(guān)系。這是因?yàn)樵龃笸L(fēng)比有利于增大持氣率和擴(kuò)大氣液界面面積，而增大持氣率和擴(kuò)大氣液界面面積均有利于提高KLa。當(dāng)液泵轉(zhuǎn)速為1 400 r/min時(shí)KLa變化比液泵轉(zhuǎn)速為1 200 r/min時(shí)變化明顯，這說明在低液噴速度時(shí)，通風(fēng)比的變化對(duì)KLa的影響不顯著，此時(shí)液噴速度是瓶頸。

2.2 攪拌式生物反應(yīng)器KLa變化規(guī)律

由圖4、圖5可知，BioFlo 110型3 L攪拌式生物反應(yīng)器KLa隨著通風(fēng)比、攪拌轉(zhuǎn)速的增大而增大。當(dāng)通風(fēng)比一定時(shí)，增大攪拌轉(zhuǎn)速有利于提高KLa。在低轉(zhuǎn)速區(qū)，增大攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)KLa的提高不如高轉(zhuǎn)速區(qū)明顯。這說明在低轉(zhuǎn)速區(qū)，影響KLa的主要因素不是攪拌轉(zhuǎn)速，通風(fēng)量的影響可能起重要作用。當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速一定時(shí)，攪拌式反應(yīng)器KLa隨著通風(fēng)比的增大而增大，但這一變化不明顯。這有可能是在較高的攪拌轉(zhuǎn)速下，影響KLa的主要因素不是通風(fēng)量。

2.3 液泵型生物反應(yīng)器與攪拌式生物反應(yīng)器的對(duì)比

在轉(zhuǎn)速一定時(shí)，不同通風(fēng)比下2個(gè)反應(yīng)器的KLa變化規(guī)律，如圖6所示。由圖6可知，當(dāng)3 L攪拌式生物反應(yīng)器的攪拌轉(zhuǎn)速為500 r/min，通風(fēng)比為1.5∶1時(shí)，其KLa為173.2 1/h；當(dāng)20 L內(nèi)循環(huán)液泵型生物反應(yīng)器的液泵轉(zhuǎn)速為1 400 r/min，通風(fēng)比為0.846∶1時(shí)，其KLa為173.3 1/h，兩者KLa相近。在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，改變20 L內(nèi)循環(huán)液泵型生物反應(yīng)器的通風(fēng)比和液泵轉(zhuǎn)速為適當(dāng)值時(shí)，總能找到一組操作變量（通風(fēng)比和液泵轉(zhuǎn)速），使其KLa值與3 L攪拌式生物反應(yīng)器的KLa值基本相同。

2.4 反應(yīng)器功率消耗比較

在上述2個(gè)反應(yīng)器的KLa值基本相同的試驗(yàn)條件下，測(cè)定2個(gè)反應(yīng)器的能耗。液泵型生物反應(yīng)器：液泵額定功率340 W，總體積20 L，有效體積14 L；工作條件為液泵轉(zhuǎn)速1 400 r/min，通風(fēng)比0.846∶1；運(yùn)行時(shí)測(cè)得功率消耗為165 W。攪拌式生物反應(yīng)器：總體積3 L，有效體積2.1 L；工作條件為攪拌轉(zhuǎn)速500 r/min，通風(fēng)比1.5∶1；攪拌軸額定功率186 W，在上述條件運(yùn)行時(shí)，測(cè)得功率消耗是額定功率的23%，即42.8 W。如果該反應(yīng)器放大到20 L，按單位體積液體消耗的功率不變，則功率消耗是285 W，故這2個(gè)反應(yīng)器功率消耗進(jìn)行比較得到，液泵型比攪拌式反應(yīng)器功率消耗節(jié)省42%。

3 小結(jié)

2種反應(yīng)器達(dá)到相同的KLa時(shí)，內(nèi)循環(huán)液泵型生物反應(yīng)器較攪拌式反應(yīng)器節(jié)能約40%左右。攪拌式反應(yīng)器是目前國(guó)內(nèi)外發(fā)酵工業(yè)中廣泛應(yīng)用的發(fā)酵設(shè)備，試驗(yàn)得到內(nèi)循環(huán)液泵型生物反應(yīng)器有著較好的節(jié)能效果，有利于內(nèi)循環(huán)液泵反應(yīng)器的應(yīng)用推廣。

參考文獻(xiàn)：

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反應(yīng)容器范文第5篇

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù)；金融交易；反欺詐

目前社會(huì)上由于經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使導(dǎo)致發(fā)生金融交易欺詐的可能性有了很大的提升，這就需要采取合理有效的方法對(duì)這種情況進(jìn)行制止。對(duì)于在企業(yè)內(nèi)部發(fā)生的金融法交易欺詐的現(xiàn)象通常采取大數(shù)據(jù)的技術(shù)方法進(jìn)行解決。但是由于這種技術(shù)手段發(fā)展的時(shí)間并不是很長(zhǎng)，在執(zhí)行的時(shí)候會(huì)存在一些問題，因此這就需要對(duì)這項(xiàng)技術(shù)手段進(jìn)行全面的分析，從而使得這項(xiàng)技術(shù)手段對(duì)企業(yè)內(nèi)部發(fā)生的金融交易欺詐的現(xiàn)象能夠發(fā)揮最有效的作用。

1 金融交易欺詐的發(fā)展現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)

社會(huì)在不斷發(fā)展的過程中，而對(duì)企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)方面也起到了高度的重視。金融企業(yè)為了響應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求也開始進(jìn)行了相應(yīng)的變革，這種改革的根本目的在于促使金融行業(yè)的高速發(fā)展。在這個(gè)過程中各種新型的金融行業(yè)的服務(wù)系統(tǒng)也逐漸顯現(xiàn)出來。但是在社會(huì)實(shí)踐中清楚的發(fā)現(xiàn)，這些新型的金融交易系統(tǒng)盡管會(huì)人們或者企業(yè)之間的金融交易帶來很大的便利，但是不可否認(rèn)這些金融交易結(jié)構(gòu)也會(huì)為人們和企業(yè)帶來一些損失，這些損失的主要來源在于進(jìn)行金融交易的過程中，不法分子會(huì)利用金融交易軟件和機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)實(shí)施一系列欺詐。這對(duì)人們自身利益和企業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)帶來非常大的影響。

正是因?yàn)槿绱耍攀沟梦覈?guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)金融交易的安全性起到高度的重視。但是僅僅只依靠單純的重視是根本不行的，還需要對(duì)金融交易過程中的欺詐現(xiàn)象進(jìn)行全面的分析，從根本的角度上對(duì)欺詐發(fā)生的原因和有效制止的方法進(jìn)行全面的拓展，并將制定的反欺詐規(guī)章全面落實(shí)。與此同時(shí)我國(guó)各個(gè)銀行監(jiān)管部門也制定一系列對(duì)金融交易的監(jiān)管文件，這不僅僅能夠提升企業(yè)自身的反欺詐能力，而且對(duì)企業(yè)的繼續(xù)經(jīng)營(yíng)也起到非常重要的作用。除此之外，一些大型商業(yè)銀行還針對(duì)金融交易欺詐的發(fā)生，采取了有效的防治措施，防治措施的實(shí)施對(duì)社會(huì)的發(fā)展起到非常重要的作用。目前我國(guó)各大銀行監(jiān)管部門制定的反欺詐系統(tǒng)也有很多種，這些反欺詐系統(tǒng)通過自身的執(zhí)行特點(diǎn)對(duì)交易環(huán)節(jié)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)型欺詐有一個(gè)規(guī)避的作用，借以降低在金融交易過程中發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的概率。

但是在現(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的不斷變化，欺詐的發(fā)展也逐漸增長(zhǎng)，在使用這些反欺詐系統(tǒng)的過程中還存在一些其他問題，在實(shí)踐研究中，清楚的發(fā)展主要包括三個(gè)問題。第一，在進(jìn)行反欺詐的過程中需要對(duì)原有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析。第二，再實(shí)施反欺詐時(shí)候，并不是說單單依靠相應(yīng)的規(guī)章進(jìn)了可以進(jìn)行反欺詐工作，還需要根據(jù)自有的規(guī)章制定合理有效的模型，促使反欺詐能夠得到更好的執(zhí)行。第三，在發(fā)生金融交易欺詐的時(shí)候，首先要對(duì)整個(gè)交易進(jìn)行全面的分析，并且還需要根據(jù)分析的結(jié)果及時(shí)有效的制定相應(yīng)的解決措施，從根本的角度上對(duì)欺詐的發(fā)生進(jìn)行有效的制止。

而針對(duì)于以上出現(xiàn)的問題，就需要對(duì)整個(gè)金融交易采取有效的犯法進(jìn)行欺詐的規(guī)避。而且在實(shí)踐研究中，筆者清楚的發(fā)現(xiàn)采取大數(shù)據(jù)的方法對(duì)欺詐的發(fā)生能夠進(jìn)行及時(shí)有效的解決。但是目前社會(huì)上各個(gè)企業(yè)對(duì)這種方法的了解還有很大的不足，在這里筆者對(duì)大數(shù)據(jù)方法的概念進(jìn)行詳細(xì)的論述。所謂的大數(shù)據(jù)就是通過結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)在眾多數(shù)據(jù)中選取最合理有效的信息，而且涉及的技術(shù)手段也非常廣泛。也就是說使用這種方法能夠在進(jìn)行金融交易的過程中，對(duì)出現(xiàn)問題的信息能夠及時(shí)有效的獲取，從根本的角度上減少交易欺詐的發(fā)生。

2 利用大數(shù)據(jù)技術(shù)完善金融交易反欺詐體系的實(shí)踐

2.1 綜合利用行內(nèi)外各類型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

當(dāng)前，金融交易欺詐手段往往呈現(xiàn)出變化多樣且隱蔽性強(qiáng)，根據(jù)單一的交易數(shù)據(jù)信息難于斷定是否欺詐，需要掌握更為豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為此，金融交易反欺詐體系不但采集了各種產(chǎn)品和渠道的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括本行的客戶個(gè)人數(shù)據(jù)信息、電子銀行賬戶聚合數(shù)據(jù)信息、線下金融交易數(shù)據(jù)以及相關(guān)的各類交易日志；還包括中國(guó)人民銀行征信中心的個(gè)人信用數(shù)據(jù)信息以及其他的外部數(shù)據(jù)信息，例如，IP地址信息、城市地理信息、物理設(shè)備信息等。為了有效監(jiān)控外部欺詐風(fēng)險(xiǎn)，金融交易反欺詐體系還從其他部門和企業(yè)單位獲取更豐富的數(shù)據(jù)信息，包括刑事犯罪信息、商業(yè)犯罪信息、金融詐騙涉案賬戶信息、網(wǎng)絡(luò)犯罪信息、單位違法賬戶信息，以及來自國(guó)際銀行安全組織、國(guó)際反欺詐組織、國(guó)際銀行同業(yè)的各類欺詐信息等。這些內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)關(guān)系復(fù)雜的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)接入金融交易反欺詐體系，將進(jìn)行數(shù)據(jù)格式化、數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)整合等處理流程，從而全面掌握了各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)的欺詐行為分析和挖掘奠定了基礎(chǔ)。

2.2 基于智能模型挖掘手段實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)欺詐識(shí)別

針對(duì)不同的欺詐場(chǎng)景，金融交易反欺詐體系采取不同的分析維度，從海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中，按照客戶、商戶、產(chǎn)品、渠道等多個(gè)維度，綜合提煉出1000多個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)和3000多個(gè)特征變量。這些統(tǒng)計(jì)指標(biāo)和特征變量能夠全面刻畫出金融交易行為的輪廓，從而為構(gòu)建智能模型和精確打擊欺詐分子奠定基礎(chǔ)。

從欺詐風(fēng)險(xiǎn)管理的角度分析，欺詐場(chǎng)景一般可分為“已知”和“未知”兩類。名單控制方法具有直觀性、易于理解，然而，對(duì)于那些風(fēng)險(xiǎn)不確定的欺詐場(chǎng)景，其識(shí)別效果并不理想，需要采用復(fù)雜的專家規(guī)則及智能模型來識(shí)別欺詐行為。

2.3 基于大數(shù)據(jù)處理技術(shù)從海量交易中快、準(zhǔn)、穩(wěn)地抓出欺詐交易

除了系統(tǒng)響應(yīng)的穩(wěn)定性，客戶體驗(yàn)也是一個(gè)關(guān)注點(diǎn)。若客戶等待較長(zhǎng)的時(shí)間完成一筆交易，那么就會(huì)嚴(yán)重影響到客戶體驗(yàn)。為此，交易欺詐的識(shí)別必須在極短的時(shí)間內(nèi)完成，工行采用了大內(nèi)存技術(shù)，提升了數(shù)據(jù)訪問的I/0效率，實(shí)現(xiàn)在毫秒級(jí)別內(nèi)對(duì)3個(gè)月內(nèi)的歷史交易數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析，找出欺詐交易并實(shí)施干預(yù)措施。

結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)金融環(huán)境的日趨成熟，金融產(chǎn)品的日益豐富，未來金融交易反欺詐工作將面臨更大的挑戰(zhàn)，商業(yè)銀行應(yīng)該做好準(zhǔn)備，利用好大數(shù)據(jù)完善自身的反欺詐體系，更好地肩負(fù)起商業(yè)銀行的社會(huì)責(zé)任，為客戶建立起一張資金安全網(wǎng)，為構(gòu)建更安全、更健康的金融環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

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