CN1041866C - 消除核反应堆安全壳体内空气中所含悬浮物的装置 - Google Patents

Abstract

该装置有一根与安全壳体相连接的管道(1)，它将壳体中排出的空气引入水槽(5)，管道在水槽(5)中与许多喷嘴(4)相连接；每个喷嘴的上方至少装有一带孔的挡板(27)，挡板(27)上方装着由外套(7)围绕着的静止混合元件(30，31，32)的组件(6)，在水槽和组件(6)上方装着干式分离结构，它由一环状盘形进口分离器(8)和一环状盘形簇集体(9)构成，从组件(6)排出的空气依次以相反的方向流过进口分离器(8)和簇集体(9)，两者都是由静止混合元件构成。

Description

消除核反应堆安全壳体内空气中所含悬浮物的装置

本发明涉及在核反应堆安全壳体内出现超压的情况下消除排出壳体的空气中所含悬浮物的装置，其中空气通过与安全壳体相连接的管道导入水槽，管道与装在水槽内的许多喷嘴连通，在喷嘴的上方至少装有一块带孔的挡板，在挡板上方的水槽内装有一套由外套围绕的静止混合元件的组件。

在所熟悉的这类装置中(EP-05403424)，排离水槽的空气在没有其它过滤措施的情况下，通过一管道直接进入排气烟囱。已经表明，采用这种熟悉的装置，其分离度(亦称作清除系数)可达到约1000。该系数表示在装置进口处全部空气悬浮物微粒的浓度与其在装置出口处数值的比值。为了尽可能地减小对环境的污染，则希望将所熟悉的装置的分离度提高，这就是本发明的任务。

根据本发明对于该任务的解决办法是，在水槽及组件的上方装有一级干式分离结构，它由一进口分离器及簇集体而组成，从组件排出的空气依次流过进口分离器以及簇集体，流经两者的方向相反。

这一解决办法在已熟悉装置的湿式分离部分附加了干式分离部分，并且与湿式分离部分装在同一罐内。通过附加的干式分离部分，分离度至少将提高到10000，因在此部分内微米级大小的十分细微的空气悬浮物也被析出。

本发明作出改进后的特点在从属的权利要求中表明。

对本发明方案的实例将借助于示图在下面作进一步的解释，其中，

图1本发明装置的简意示图；

图2装置的垂直剖图；

图3喷嘴排列俯视图；

图4喷嘴结构细节；

图5带有三块挡板喷嘴的纵剖面图。

图1中管道编号是1，它在图1中未画出的管端与核反应堆装置的壳体或安全容器内部相连接，在管道1未画出的部分装有壳体隔离阀，该阀在壳体内超出允许压力时打开。管道1穿入一罐体2，该罐体为消除管道1导入的空气中所含悬浮物的装置的一部分，管道1在圆柱体罐体2的中心向下伸，并与一分布系统3接通，该系统上装有下文中作进一步说明的喷嘴4。

在罐体2下部有一水槽5，其水平面大约位于罐体2高度一半的位置。在罐体2的下半部装有由静止混合元件构成的组件6，它们由外套7围绕，外套向下一直延伸到喷嘴4区域附近。在罐体2上端部附近设有一环状盘形进口分离器8，从水槽5排出的空气由下向上流过分离器。在罐体2中央，顺气流方向在分离器8之后是一环状盘形簇集体9，从分离器8流出的空气以相反的方向流过簇集体。簇集体9上附加连接着一个出口分离器10，它们于罐体2中央，空气以通过进口分离器相同的方向流经它。在罐体2的最高处与管道11连接，它将被消除悬浮物的空气通过烟囱12排入大气。在簇集体9的下部有一个带排导管17的汇集盘16。

在管道1上接着一个贮备罐13，罐中装有液态硫代硫酸钠，从贮备罐13上部穿出管道14的管端浸入该液体中，管道穿入罐体2中，并与喷嘴15接通，喷嘴15与喷嘴4装在同一高度，但彼此相隔离。

如图2和图3所示，分布系统3有一个与管道1下端接通的、集流管状的分布头20，其下端是封闭的，并以该管端支撑在罐体2的底部。从分布头20径向向外延伸出分布臂21和21，其中分布臂21水平安置，分布臂21＇略向上倾斜，这样就使分布臂21和21＇与分布头20的相连点的布置，不至于形成分布头壁上超限的薄弱处。在分布臂21纵向分布安装着喷嘴4，如图4和图5所示，它由一垂直管段22和焊接在其上、带有一向上缩口状喷孔25的板23组成，管段22的下端焊在分布臂21上，板23上焊有三根向上突起的垂直杆26(在图5中仅画出两根杆)，在其之间是三块挡板27，三块挡板27在中心各有一个与喷嘴孔25同心的孔28，其中最下面的板27的孔径最小，在其之上的挡板孔径增大。上述类型的喷嘴在罐体2内的分布臂21和21＇之间也存在，并且与相对分布臂21横向伸出的分布指29(图4)相连接，在其端部各有一个喷嘴4。与所介绍的分布臂21相同，在分布臂21＇上也安着带垂直管段22的喷嘴4。

根据图2，组件6由30、31和32三层静止混合元件组成，三层混合元件都以熟悉的方式由波状或沟状板材制成，例如，由金属板制成。在它们组合时，相互间以一定的空隙形成交叉的气流通道，这些混合元件的详细结构在诸如CH-PS547120的专利中作了描述。在组件6中，下层30和上层32的混合元件的结构尺寸比中间层31的混合元件略粗些，也就是说上、下层30、32的气流通道横截面尺寸比中间层31的稍大。组件6在下孔板33和上孔板34之间固定在外套7内。喷嘴4所处的中间平面在图2中以点划线E表示，喷嘴4与组件6进口之间空间的高度至少为0．25D，在此D是外套7的内径，该

空间的高度不要大于等于D。

在罐体2上部的进口分离器8是由一层象组件6的组合层30或31一样的静止混合元件构成，进口分离器8的内径以管段35为限，该管段构成汇集盘16的一部分。汇集盘16向下以一平坦的漏斗19为边，在漏斗的最低处与凝聚液导管17接通，在汇集盘16内漏斗19的上平面高度装着一块水平板18，它通过许多支脚撑在漏斗19上板的外缘与漏斗之间存在垂直间隙。在汇集盘16内与管段35同心向上凸起一管段36，它以其上端与罐体2的盖密封固定。在管段35和36之间采用安装簇集体9的方式形成环状间隙，簇集体9由两层静止混合元件构成，但它们并非用平板材料，而是金属丝织品制成的。簇集体上部的管段35和36之间固定着径向及轴向薄接片37，它们对进入簇集体9的空气起到导向片的作用。按气流方向在簇集体9的下方有叶片状的导向片38固定在管段36上，叶片相对垂线倾斜，由此导致从簇集体9中流出的空气围绕汇集盘16垂直轴的涡流运动。在管段36内装着出口分离器10，它和进口分离器8相同，是由板片状的静止混合元件组成。与组件6的情况类似，出口分离器10的静止混合元件被固定在两块孔板39之间。如图2所示，进口分离器8和出口分离器10的气流横截面与簇集体9的完全不同，后者的横截面比分离器8和10的要小得多。组件6出口与进口分离器8入口间的距离至少应力0．8D₁，D₁，为罐体2的内径。

上述装置的工作过程如下：当安全壳体内产生超限的过压情况，例如由于反应堆芯产生熔解，上文提到的在管道1中的壳体隔离阀开启，含有诸如水蒸汽、二氧化碳、氢、碘等悬浮物的空气从壳体流出，再经过管道1进入分布头20，由此处再经过分布臂21和21′，必要时还经过分布指29进入喷嘴4，从喷嘴孔25排出的空气夹带着

周围的水，在穿过附加挡板27的孔28时充分混合，由此形成的水和空气的混合物而后继续向上流动，并经过孔33进入组件6的静止混合元件。在混合元件相互交错的流道内，水和空气混合物的成分发生裂解、膨胀和重排列，由此使夹带悬浮物的空气在水中弥散，悬浮物从空气中分离到水中或分离到混合元件上。在组件6的上端，大部分悬浮物被消除掉的空气从该装置的湿式部分流出，而后向上继续流向位于罐体2上部的干式部分。在此向上流动的空气中仍然含有的悬浮物以十分细微的水滴形式存在，它含有应被回收的物质，水滴的直径是微米级的。为了从空气中再消除这些微水滴，空气由下往上首先流经进口分离器8。空气由进口分离器8流出后，在罐体2的拱状盖板处朝相反方向运动，而后流过簇集体9。在空气流出簇集体9时，由于导向片38而产生涡流。因此在汇集盘16中存在一个旋转的气流，微米水滴因此而由离心力被抛向汇集盘16的管段35，在此过程中分离出来的微小水滴作为凝聚液在漏斗19中流向排导管17，再经过它回流到水槽5之中。以此方式消除微小水滴后的空气再转向上流经出口分离器10，又一次析出悬浮物微小水滴。从出口分离器10流出的非常干净的空气再通过管道11直接送到烟囱12。经过上述的喷嘴4和组件6之间的距离，以及干式分离部分的出口分离器10，使分离度借助所介绍的装置达到约100000。

壳体隔离阀的开启，以及空气进入分布系统3的流动也使空气进入贮备罐13，这致使硫代硫酸钠通过导管14从该罐流到喷嘴15，硫代硫酸钠喷入水槽5，与空气中带入的碘结合，用苏打将水的pH值调节在10-11范围内。

对所述的结构实例进行修改，可使水槽5的水平面比图中所示的低，这样使组件6仅部分处于水中，或全部不在水里。

环形盘状结构形式的进口分离器可由相互靠拢排列的静止混合元件的组件拼装成一体，这样，每一个组件构成环的一部分。相同的结构亦可在环形盘状的簇集体9上采用。

Claims (14)

1．一种消除存在于核反应堆壳体超压时从壳体内排出的空气中的悬浮物的装置，其中空气通过与壳体相连接的管道导入水槽，管道与装在水槽里的许多喷嘴相连，喷嘴上方至少装有一块带孔的挡板，挡板上方在水槽内装着由外套围绕的静止混合元件的组件，其特征是，在水槽和组件的上方装有干式分离结构，它由一进口分离器和一簇集体构成，从组件流出的空气依次从进口分离器和簇集体流过，流经两者的方向相反。

2．根据权利要求1的装置，其特征是，进口分离器和簇集体是环状盘形结构，且簇集体由进口分离器围绕。

3．根据权利要求1或2的装置，其特征是，进口分离器由薄板或塑料制成的静止混合元件构成。

4．根据权利要求1的装置，其特征是，簇集体由金属丝织品做的静止混合元件构成。

5．根据权利要求1的装置，其特征是，簇集体附加着一个出口分离器，空气按照与簇集体中流体相反的方向流过该分离器。

6．根据权利要求5的装置，其特征是，出口分离器由薄板或塑料制成。

7．根据权利要求5的装置，其特征是，在簇集体和出口分离器下方装有带漏斗状底板的汇集盘。

8．根据权利要求7的装置，其特征是，在汇集盘内位于大约漏斗状底板上端面的高度装有一水平板，其边缘存在通到漏斗状底板的便利通道。

9．根据权利要求1的装置，其特征是，每个喷嘴上重叠安装着若干带一中心孔的挡板。

10．根据权利要求9的装置，其特征是，顺着空气的流动方向，板与板的中心孔直径逐个加大。

11．根据权利要求2的装置，其特征是，顺空气流动方向紧靠着环状盘形簇集体，在其圆周分布着螺旋布置的导向片。

12．根据权利要求1的装置，其特征是，在喷嘴和组件之间的垂直距离至少为外套内径的0．25倍。

13．根据权利要求1的装置，其特征是，有一硫代硫酸钠引管接到水槽内。

14．根据权利要求13的装置，其特征是，硫代硫酸钠引管有一个贮备罐，贮备罐在其贮备液以上部分与连接壳体的管道相连，它有一连接管，连接管的一端浸入贮备液，另一端通到水槽内喷嘴的高度。

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