CN103033377A - 一种具有喷淋系统的消氢试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有喷淋系统的消氢试验装置，该装置能够检测消氢装置的消氢性能，并能够模拟在喷淋情况下消氢装置是否作用，从而检测消氢装置的抗湿和温度突变时的性能，保证消氢装置在现场使用的安全性和可靠性。同时通过对各参数测量点的合理布置，该装置能够精确的实时监测消氢装置性能验证试验过程中，消氢装置进、出口氢气浓度、温度以及进口风速和环境氢气浓度、环境氧气浓度、环境温度、环境压力，为消氢装置在核电站的现场运用提供有效的参考数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种消氢试验装置，具体涉及一种具有喷淋系统的消氢试验装置，属于核电试验系统技术领域。
背景技术
核电站安全壳内发生事故时，释放大量氢气，氢气在安全壳内迅速累积，氢气浓度逐渐增大；同时，安全壳内温度和压力迅速增大，水蒸气含量升高。在事故状态下，高浓度氢气极易发生燃爆风险。为了消除安全壳内氢气，实现氢气浓度控制，需在在安全壳内布置非能动氢复合器（简称PAR）。核电站安全壳内发生事故时，内部温度迅速升高，为了快速降低温度，通常会在安全壳内布置喷淋系统，喷淋系统工作后安全壳内湿度增大，同时温度也会突变，容易导致PAR失效，存在一定的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种具有喷淋系统的消氢试验装置，该装置能够检测消氢装置的消氢性能，并能够模拟在喷淋情况下消氢装置是否作用，从而检测消氢装置的抗湿性能和温度突变时的性能。
本发明的消氢试验装置包括罐体、检测装置、供氢装置、供氧装置和喷淋装置，外围设备为待测试的非能动氢复合器。
所述罐体由上封头腔、上封头、罐身、下封头和下封头腔组成，试验时，非能动氢复合器固定在罐身中心。
所述喷淋装置包括喷淋管、五通管A、进水管和水箱。喷淋管为环形管，喷淋管通过固定在上封头内表面的挂钩悬挂在上封头内，采用挂钩是为了便于喷淋管的拆卸。水箱位于罐体外围，进水管的一端依次通过电动阀和手动阀与水箱连接，另一端通过位于喷淋管中心的五通管A与喷淋管连接。五通管A包括一个进水口和四个出水口，进水口为五通管A中心线上的竖直通口，出水口为均匀分布在进水口外圆周的水平通口。五通管A的进水口与进水管贯通，四个出水口分别与喷淋管贯通。喷淋管的管径为100mm—150mm，外圆直径为1000mm。喷淋管的下表面均匀分布有两个或两个以上排水孔。使用时，消氢装置固定在罐体内，喷淋管与消氢装置顶部的距离为1m-1.5m。通过电动阀可控制喷淋管的流量，从而模拟不同的喷淋环境。
所述供氢装置包括供氢管、五通管B、进气管、氢气罐和汇流排A，供氢管为环形管。其中氢气罐和汇流排A布置在罐体外围，供氢管水平固定在罐体的下封头腔内。其具体连接关系为：两个或两个以上氢气罐并联在汇流排A上，汇流排A通过进气管道与位于供氢管中心的五通管B连接。所述五通管B包括一个进气口和四个出气口，进气口为五通管B中心线上的竖直通口，出气口为均匀分布在进气口外圆周的水平通口。五通管B的进气口与进气管贯通，四个出气口分别与供氢管贯通。供氢管的上表面均匀分布有两个或两个以上透气孔，保证供氢管上透气孔的面积和与进气管的横截面面积相等。在下封头腔的外圆周加工有配液口，配液口的水平高度大于环形管上表面的水平高度，在下封头腔的底部加工有排液口。
所述供氧装置包括输气管道、氧气罐和汇流排B。氧气罐和汇流排B布置在罐体外围，两个或两个以上氧气罐并联在汇流排上，汇流排通过输气管道与罐体相贯通，从而为试验装置中的氢氧反应提供所需的氧气。
所述检测装置包括氢浓度分析仪、氧浓度分析仪、热电偶、压力变送器和风速计。为了固定检测装置，在罐身的外圆周上沿轴向均匀分布有三层或三层以上法兰阵列，每层阵列上沿周向均匀分布有三个或三个以上法兰，法兰用来固定检测装置中的各仪器。在安装检测装置前先确定个测量点的位置：
氢浓度测量点：为了检测PAR的消氢能力，在PAR进口处的中心位置和出口处的中心位置各设置一个氢浓度测量点；为了检测罐体内环境的氢浓度，分别在最上层法兰阵列所在平面、最下层法兰阵列所在平面及中间层法兰阵列所在平面上各设置有三个氢浓度测量点，所述每层中三个氢浓度测量点分别位于与非能动氢复合器出口方向呈0°、90°和180°的直线上；在每个氢浓度测量点处安装一个氢浓度分析仪；氢浓度分析仪通过不锈钢管路固定在法兰上。
氧浓度测量点：氧浓度测量点在罐体内随机选取，在氧浓度测量点处安装氧浓度分析仪，氧浓度分析仪通过不锈钢管路固定在法兰上。
温度测量点：温度测量点的位置与氢浓度测量点的位置相同，在每个温度测量点处安装一个热电偶，热电偶通过连接座固定在法兰上。
压力测量点：分别在最上层法兰阵列所在平面、最下层法兰阵列所在平面及中间层法兰阵列所在平面上各设置有一个压力测量点，压力测量点的位置在上述三个平面上随机选取。压力变送器通过安装座安装在法兰上，同时压力变送器与固定在法兰上的不锈钢管相通，将所述不锈钢管延伸至罐体内所选取的压力测量点处，便可通过压力变送器测量所选取的压力测量点处的压力。
风速测量点：风速测量点设置在非能动氢复合器进口处，在风速测量点处安装一个风速计，风速计通过连接座固定在法兰上。
有益效果
（1）本发明中的喷淋装置能够检测消氢装置在喷淋情况下是否作用，从而检测消氢装置的抗湿和温度突变时的性能，保证消氢装置在现场使用的安全性和可靠性；
（2）在喷淋装置的进水管路上布置电动阀，可通过电动阀控制喷淋管的流量，从而模拟不同的喷淋环境；
（3）通过对各参数测量点的合理布置，该装置能够精确的实时检测消氢装置性能验证试验过程中，消氢装置进、出口氢气浓度、温度以及进口风速和环境氢气浓度、环境氧气浓度、环境温度、环境压力，为消氢装置在核电站的现场运用提供有效的参考数据；
（4）通过供氢管上表面均匀分布的透气孔向罐体内提供氢气，保证氢气能够均匀扩散；同时供氢管上透气孔的面积和与进气管道的横截面面积相等，防止气体在进气管道内堆积；
（5）在本装置中，供氢用的环形管淹没在水中，从而使氢气从水中扩散出来，增加装置的安全性能。采用该方式供氢危险系数低、能耗低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中测量点在各层法兰上的布局示意图；
图3为喷淋管的俯视图。
其中：1-上封头腔，2-上封头，3-罐身，4-下封头，5-下封头腔，6-供氢管，7-配液口，8-排液口,9-喷淋管，10-五通管A。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供一种具有喷淋系统的消氢试验装置，如图1所示。并将该装置运用在检测非能动氢复合器（简称PAR）的消氢性能的试验系统中，从而模拟核电站现场检测PAR的消氢性能，检测PAR在喷淋情况下是否作用，测试PAR的抗湿和温度突变时的性能。
本实施例中的消氢试验装置包括罐体、检测装置、供氢装置、供氧装置和喷淋装置，外围设备为待测试的非能动氢复合器。所述罐体由上封头腔1、上封头2、罐身3、下封头4和下封头腔5组成。在本实施例中非能动氢复合器固定在罐身中心。
所述喷淋装置包括喷淋管9、五通管A10、进水管和水箱。喷淋管9为环形管，喷淋管9通过固定在上封头2内表面的挂钩悬挂在上封头2内。水箱位于罐体外围，进水管的一端依次通过电动阀和手动阀与水箱连接，另一端通过位于喷淋管9中心的五通管A10与喷淋管9连接。五通管A10包括一个进水口和四个出水口，进水口为五通管A10中心线上的竖直通口，出水口为均匀分布在进水口外圆周的水平通口。五通管A10的进水口与进水管贯通，四个出水口分别与喷淋管9贯通。喷淋管9的管径为120mm，外圆直径为1000mm。喷淋管9的下表面均匀分布有两个或两个以上排水孔。喷淋管9位于PAR正上方，与PAR顶部的距离为1.2m。
所述供氢装置包括供氢管6、五通管B、进气管、氢气罐和汇流排A，供氢管6为环形管。其中氢气罐和汇流排A布置在罐体外围，供氢管6水平固定在罐体的下封头腔5内。其具体连接关系为：两个或两个以上氢气罐并联在汇流排A上，汇流排A通过进气管与位于供氢管6中心的五通管B连接。所述五通管B包括一个进气口和四个出气口，进气口为五通管B中心线上的竖直通口，出气口为均匀分布在进气口外圆周的水平通口。五通管B的进气口与进气管贯通，四个出气口分别与供氢管6贯通。供氢管6的上表面均匀分布有两个或两个以上透气孔，且所述透气孔的面积和与进气管的横截面面积相等。在下封头腔5的外圆周加工有配液口，配液口的位置高于供氢管6的上表面，在下封头腔5的底部加工有排液口。
所述供氧装置包括输气管道、氧气罐和汇流排B。氧气罐和汇流排B布置在罐体外围，两个或两个以上氧气罐并联在汇流排上，汇流排通过输气管道与罐体相贯通。
所述检测装置包括氢浓度分析仪、氧浓度分析仪、热电偶、压力变送器和风速计。为了固定检测装置，在罐身的外圆周上均匀分布有五层法兰阵列，每层阵列上均匀分布有六个法兰。在安装检测装置前先确定个测量点的位置。
各测量点的位置为：
氢浓度测量点：为了检测PAR设备的消氢能力，在PAR进口处的中心位置和出口处的中心位置各设置一个氢浓度测量点；为了检测罐体内环境的氢浓度，分别在最上层法兰阵列所在平面、最下层法兰阵列所在平面及中间层法兰阵列所在平面上各设置有三个氢浓度测量点，每层法兰列阵上三个氢浓度测量点的分别分布在与PAR出口所在直线呈0°、180°和90°的直线上。在上述每个氢浓度测量点处固定一个氢浓度分析仪，所述每个氢浓度分析仪均通过不锈钢管道固定在与之相近且未使用的法兰上。
氧浓度测量点：氧浓度测量点用于监控罐体中的氧浓度，以便及时补充氧气。氧浓度测量点在罐体内随即选取。在选取的氧浓度测量点处安装氧浓度分析仪，氧浓度分析仪均通过不锈钢管道固定在与之相近且未使用的法兰上。
温度测量点：温度测量点的位置与氢浓度测量点的位置相同。在每个温度测量点处固定一个热电偶，将每个热电偶的连接座固定在与之相近且未使用的法兰上。
压力测量点：分别在最上层法兰阵列所在平面、最下层法兰阵列所在平面及中间层法兰阵列所在平面上各设置有一个压力测量点，压力测量点的位置在上述三个平面上随即选取。在与每个压力测量点相近且未使用的法兰上通过安装座固定一个压力变送器，压力变送器与固定在法兰上的不锈钢管相通，将所述不锈钢管延伸到罐体内部至所选取的压力测量点处。
风速测量点：风速测量点设置在PAR进口处。在风速测量点处固定一个风速计，将风速计通过其连接座固定在与之相近且未使用的法兰上。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种具有喷淋系统的消氢试验装置，其特征在于，包括罐体、检测装置、供氢装置、供氧装置和喷淋装置；外围设备为待测试的非能动氢复合器；
所述罐体由上封头腔（1）、上封头（2）、罐身（3）、下封头（4）和下封头腔（5）组成；试验时，非能动氢复合器固定在罐身（3）中心；
所述喷淋装置包括喷淋管（9）、五通管A（10）、进水管和水箱；喷淋管（9）为环形管，喷淋管（9）通过固定在上封头（2）内表面的挂钩悬挂在上封头（2）内；水箱位于罐体外围，进水管的一端依次通过电动阀和手动阀与水箱连接，另一端通过位于喷淋管（9）中心的五通管A（10）与喷淋管（9）连接；五通管A（10）包括一个进水口和四个出水口，进水口为五通管A（10）中心线上的竖直通口，出水口为均匀分布在进水口外圆周的水平通口；五通管A（10）的进水口与进水管贯通，四个出水口分别与喷淋管（9）贯通；喷淋管（9）的下表面均匀分布有两个或两个以上排水孔；
所述供氢装置包括供氢管（6）、五通管B、进气管、氢气罐和汇流排A，供氢管（6）为环形管；其中氢气罐和汇流排A布置在罐体外围，供氢管（6）水平固定在罐体的下封头腔（5）内；其具体连接关系为：两个或两个以上氢气罐并联在汇流排A上，汇流排A通过进气管道与位于供氢管（6）中心的五通管B连接；所述五通管B包括一个进气口和四个出气口，进气口为五通管B中心线上的竖直通口，出气口为均匀分布在进气口外圆周的水平通口；五通管B的进气口与进气管贯通，四个出气口分别与供氢管（6）贯通；供氢管（6）的上表面均匀分布有两个或两个以上透气孔；
所述供氧装置包括输气管道、氧气罐和汇流排B；氧气罐和汇流排B布置在罐体外围，两个或两个以上氧气罐并联在汇流排上，汇流排通过输气管道与罐体相贯通；
所述检测装置包括氢浓度分析仪、氧浓度分析仪、热电偶、压力变送器和风速计；为了固定检测装置，在罐身（3）的外圆周上沿轴向均匀分布有三层或三层以上法兰阵列，每层阵列上沿周向均匀分布有三个或三个以上法兰；检测装置中的各仪器均通过法兰固定，在安装检测装置中的各仪器前先确定测量点的位置：
氢浓度测量点：在非能动氢复合器进口处的中心位置和出口处的中心位置各设置一个氢浓度测量点；分别在最上层法兰阵列所在平面、最下层法兰阵列所在平面及中间层法兰阵列所在平面上各设置有三个氢浓度测量点，所述每层中三个氢浓度测量点的位置分别位于与非能动氢复合器出口方向呈0°、90°和180°的直线上；在每个氢浓度测量点处安装一个氢浓度分析仪，氢浓度分析仪通过不锈钢管路固定在法兰上；
氧浓度测量点：氧浓度测量点在罐体内随机选取；在氧浓度测量点处安装氧浓度分析仪，氧浓度分析仪通过不锈钢管路固定在法兰上；
温度测量点：温度测量点的位置与氢浓度测量点的位置相同；在每个温度测量点处安装一个热电偶，热电偶通过连接座固定在法兰上；
压力测量点：分别在最上层法兰阵列所在平面、最下层法兰阵列所在平面及中间层法兰阵列所在平面上各设置有一个压力测量点，压力测量点的位置在上述三个平面上随机选取；压力变送器通过安装座安装在法兰上，同时压力变送器与固定在法兰上的不锈钢管相通，将所述不锈钢管延伸至罐体内所选取的压力测量点处；
风速测量点：风速测量点设置在非能动氢复合器进口处，在风速测量点处安装一个风速计，风速计通过连接座固定在法兰上。
2.如权利要求1所述的一种具有喷淋系统的消氢试验装置，其特征在于，所述喷淋管（9）的管径为100mm—150mm，外圆直径为1000mm。
3.如权利要求1所述的一种具有喷淋系统的消氢试验装置，其特征在于，所述喷淋管（9）与非能动氢复合器顶部的距离为1m-1.5m。
4.如权利要求1所述的一种具有喷淋系统的消氢试验装置，其特征在于，所述供氢管（6）上透气孔的面积和与进气管的横截面面积相等。
5.如权利要求1所述的一种具有喷淋系统的消氢试验装置，其特征在于，所述下封头腔（5）的外圆周加工有配液口（7），配液口（7）的水平高度大于环形管上表面的水平高度，在下封头腔（5）的底部加工有排液口（8）。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhu Min Inventor after: Pan Xinxin Inventor after: Zhao Ning Inventor after: Jiang Shaokun Inventor after: Tao Zhiyong Inventor after: Zhang Bin Inventor after: Song Chunjing Inventor after: Qiu Jian Inventor after: Pan Rudong Inventor after: Guo Donghai Inventor before: Zhu Min Inventor before: Zhao Ning Inventor before: Jiang Shaokun Inventor before: Tao Zhiyong Inventor before: Zhang Bin |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160317 Address after: 056027 Exhibition Road, Hebei, Handan, No. 17 Patentee after: Handan Purifying Equipment Research Institute Patentee after: SHANGHAI NUCLEAR ENGINEERING RESEARCH & DESIGN INSTITUTE Address before: 056027 Exhibition Road, Hebei, Handan, No. 17 Patentee before: Handan Purifying Equipment Research Institute |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 056027 No. 17, Exhibition Road, Handan, Hebei Patentee after: 718th Research Institute of China Shipbuilding Corp. Patentee after: Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co.,Ltd. Address before: 056027 No. 17, Exhibition Road, Handan, Hebei Patentee before: Handan Purifying Equipment Research Institute Patentee before: SHANGHAI NUCLEAR ENGINEERING RESEARCH & DESIGN INSTITUTE |