CN105374406B - 一种快堆钠火事故排烟的通风方法及系统设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快堆钠火事故排烟的通风方法及系统设备。所述通风系统设备包括：电动防火阀(1)(2)(3)、水浴洗涤器(4)、空气预过滤器(5)、高效空气粒子过滤器(6)、风机(7)、电动密闭阀(8)、剂量监测仪表(10)、压差测量仪表(9)。本发明将钠烟雾首先经过水浴洗涤器，将空气中钠的氧化物转化成氢氧化钠碱液，再将空气中放射性气溶胶物质通过预过滤器和高效空气粒子过滤器净化，净化效率达99.99％，最终将钠烟雾中的有害物质吸附净化相对完全后排入环境。

Description

一种快堆钠火事故排烟的通风方法及系统设备

技术领域

本发明属于快堆特定环境下机械通风领域，具体涉及一种核安全事故通风方法。

背景技术

钠是一种非常活泼的金属元素，暴露在空气中会自燃，遇水会爆炸。快堆是以钠液为载热体，一回路和二回路中都是熔融的液态钠。如果一回路或二回路管道破裂熔融的液态钠从管道中泄露出来，就会发生钠火事故。

钠燃烧时生成大量白色钠烟雾，其主要成分由钠的氧化物(氧化钠或过氧化钠)、钠的氢氧化物和少量钠的碳酸盐组成。钠烟雾粒径大小从几十分之一微米到几十微米，一回路钠在反应堆中被中子活化，成为放射性钠同位素22Na,24Na,燃烧后形成放射性气溶胶，对环境人员设备及构筑物造成极大的危害。

钠气溶胶对人体的危害：钠的氧化物和氢氧化物对人体皮肤造成严重灼伤，进入机体时会直接损伤呼吸系统，引起嘴唇、粘膜腔、食管和胃的灼伤，进一步会损伤肾脏、肝脏，继而发展到肺水肿，损伤虹膜，导致眼病甚至可能失明。国外资料中明确指出人体吸入20克钠气溶胶就好造成内呼吸到严重灼伤而导致死亡。

钠火事故会使着火房间热压升高，局部区域产生高温效应，高温高压会造成对构筑物结构的破坏。

钠火是快堆特有的事故工况，当冷却回路管道破裂时，钠液泄露，在空气中自燃，产生钠烟雾，钠火事故发生。通风排烟系统在此工况下如何有效抑制放射性钠烟雾蔓延，避免放射性钠气溶胶扩散，钠火事故排烟系统正是为解决此目的而设置。钠火事故专设排烟系统就是要安全地解决钠火产出的热压突增、吸附钠烟雾、净化放射性气溶胶保证钠火事故后不会带来环境的危害。

发明内容

本发明在潜在钠火工艺间设置一套专设事故排烟系统。钠工艺间是严格控制区，为气密性空间，要求在负压100Pa时，其泄漏率小于1％，钠火发生时，立即封闭空间，首先切断钠火房间的一切进风口和排风口，切断氧气来源，避免火灾产生的热压作用使钠烟雾顺管道外逸，与此同时打开专设事故排烟系统，降低火灾房间的热压，排风量按不小于房间体积的10次/h换气量，使钠烟雾能有序地排入事故排烟系统，并经过合理有效的处理手段，将放射性钠烟雾净化处理，达标排放。

钠的燃烧产物为氧化钠和过氧化钠，它们都具有亲水性，与水反应后生产氢氧化钠碱液，与水反应化学方程式：Na2O+H2O＝2NaOH。

专设事故排烟系统是钠火事故处理的最后一道防护屏障，它要包容事故中释放的钠和放射性气溶胶，因此系统的安全性、可靠性尤为重要。

该系统设备和与之相关的边界设备均采用安全级设备，有一套完整的质保体系和抗震性能要求，设备布置采用100％冗余方式，能动部件的供电分别由应急供电系统两个不同通道提供电源。

本发明提供一种快堆钠火事故排烟的通风系统设备，所述通风系统设备包括：第一电动防火阀、第二电动防火阀、第三电动防火阀、水浴洗涤器、空气预过滤器、高效空气粒子过滤器、风机、剂量监测仪表、压差测量仪表；所述第一电动防火阀两组串联安装在钠工艺间送风系统管道上，所述第二电动防火阀两组串联安装在钠工艺间排风系统管道上，所述第三电动防火阀两组并联安装在钠工艺间排烟系统管道上；第三电动防火阀通过管道顺序连接所述水浴洗涤器、空气预过滤器、高效空气粒子过滤器、风机，并最终连接至烟道。

以上防火阀冗余设置，遵循单一故障准则，其连接方式能确保钠火工况下通风系统运行正确，即送排风系统关闭，专设事故排烟系统能保证启动。

进一步地，如上所述的一种快堆钠火事故排烟的通风系统设备，所述通风设备进一步包括若干电动密闭阀，安装在所述管道上，控制管道的开闭。

进一步地，如上所述的一种快堆钠火事故排烟的通风系统设备，所述水浴洗涤器为两个，并联布置，一用一备，用来吸附钠烟雾中钠的氧化物；所述空气预过滤器为两个，并联布置，一用一备，每个空气预过滤器后均串联一个高效空气粒子过滤器；所述风机为两个并联布置，一用一备。

进一步地，如上所述的一种快堆钠火事故排烟的通风系统设备，所述压差测量仪表分别并联安装在所述空气预过滤器、高效空气粒子过滤器两端，所述剂量监测仪表分别安装在第二电动防火阀和排风系统之间的管道、高效空气粒子过滤器与风机之间的管道上。

进一步地，本发明提供一种使用如上所述设备的快堆钠火事故排烟的通风方法，钠火工况下，所述排风系统管道上剂量监测仪表出现异常，火灾报警系统发出信号，关闭第一电动防火阀和第二电动防火阀，切断火灾房间的进排风通道，联动打开第三电动防火阀，同时启动专设事故排烟系统风机和电动密闭阀，排风首先通过水浴洗涤器，再通过空气预过滤器和高效空气粒子过滤器净化后达标排放至烟囱。

本发明利用钠元素的亲水性，将钠烟雾首先经过水浴洗涤器，将空气中钠的氧化物转化成氢氧化钠碱液(氢氧化钠碱液的处理属于三废专业领域，这里仅对空气处理加以描述)，再将空气中放射性气溶胶物质通过预过滤器和高效空气粒子过滤器净化，净化效率达99.99％，最终将钠烟雾中的有害物质吸附净化相对完全后排入环境。

附图说明

图1为本发明快堆钠火事故排烟的通风方法及系统设备的流程示意图。

1/2/3-电动防火阀；4-水浴洗涤器；5-空气预过滤器；6-高效空气粒子过滤器；7-风机；8-电动密闭阀；9-压差测量仪表；10-剂量监测仪表；11-钠工艺间；A-送风系统；B-排风系统；C-专设事故排烟系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，为专设事故排烟系统流程图。设计遵循单一故障准则，钠工艺间采用的为电动防火阀，布置采用冗余方式，送风管道和排风管道串联布置第一电动防火阀1和第二电动防火阀2，电机分别由供电系统安全系统一通道和二通道供电，考虑设备或供电即使有一项故障，另一设备功能仍能保证完好，确保钠火房间进排风道封闭，同时钠火专设排烟系统设计成2个并联设置的第三电动防火阀3，电机分别由供电系统安全系统一通道和二通道供电，考虑设备或供电即使有一项故障，另一设备功能仍能保证完好，确保钠火房间专设排烟系统启用。电动防火阀的动作信号采用3种信号并列，一为烟感信号，二为温感信号，三为排风系统放射性气溶胶监测报警，能在第一时间发现火情，及时采取应对措施。

4为水浴洗涤器，并联布置，一用一备，用来吸附钠烟雾中钠的氧化物；5为空气预过滤器，过滤效率为85％，过滤粒径为≥0.5μm；6为高效空气过滤器，过滤效率为99.99％，过滤粒径为≥0.5μm，并联布置，一用一备，7为风机，是有害气体通过设备处理最终排放的动力，并联布置，一用一备。

钠火事故工况下，排风管道B上的剂量监测仪表9出现异常，火灾报警系统发出信号，关闭第一电动防火阀1和第二电动防火阀2，切断火灾房间的进排风通道，联动打开第三电动防火阀3，同时启动专设事故排烟系统风机7和电动密闭阀8，排风首先通过水浴洗涤器4，再通过空气预过滤器5和高效空气粒子过滤器6净化后达标排放至烟囱。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种快堆钠火事故排烟的通风系统设备，其特征在于：

所述通风系统设备包括：第一电动防火阀、第二电动防火阀、第三电动防火阀、水浴洗涤器、空气预过滤器、高效空气粒子过滤器、风机、剂量监测仪表、压差测量仪表；

所述第一电动防火阀两组串联安装在钠工艺间送风系统管道上，所述第二电动防火阀两组串联安装在钠工艺间排风系统管道上，所述第三电动防火阀两组并联安装在钠工艺间排烟系统管道上；

第三电动防火阀通过管道顺序连接所述水浴洗涤器、空气预过滤器、高效空气粒子过滤器、风机，并最终连接至烟道；所述水浴洗涤器为两个，并联布置，一用一备，用来吸附钠烟雾中钠的氧化物；所述空气预过滤器为两个，并联布置，一用一备，每个空气预过滤器后均串联一个高效空气粒子过滤器；所述风机为两个并联布置，一用一备。

2.如权利要求1所述的一种快堆钠火事故排烟的通风系统设备，其特征在于：

所述通风设备进一步包括若干电动密闭阀，安装在所述管道上，控制管道的开闭。

3.如权利要求1或2所述的一种快堆钠火事故排烟的通风系统设备，其特征在于：

所述压差测量仪表分别并联安装在所述空气预过滤器、高效空气粒子过滤器两端，所述剂量监测仪表分别安装在第二电动防火阀和排风系统之间的管道、高效空气粒子过滤器与风机之间的管道上。

4.一种使用如权利要求1-3任意一项所述设备的快堆钠火事故排烟的通风方法，其特征在于：

钠火事故工况下，所述排风系统管道上剂量监测仪表出现异常，火灾报警系统发出信号，关闭第一电动防火阀和第二电动防火阀，切断火灾房间的进排风通道，联动打开第三电动防火阀，同时启动专设事故排烟系统风机和电动密闭阀，排风首先通过水浴洗涤器，再通过空气预过滤器和高效空气粒子过滤器净化后达标排放至烟囱。

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