CN107481773B - 一回路加氢一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种一回路加氢一体化装置，其包括壳体、主流入管、主流出管、引射泵、引射泵引气管及气水混合单元，引射泵具有入口段、喉部及出口段，喉部呈中空状且内壁面均匀的开设有气流孔，出口段的管壁有均匀分布的多通道结构并与喉部的气流孔连通；冷却水流经引射泵时，引射泵喉部形成的负压使壳体顶部的氢气进入喉部并与里面的水混合形成气水混合物，进入混合单元中进行搅混从而使一部分氢气溶于水，进入壳体中的气水混合物因密度差而发生分离，其中溶氢后的水从主流出管流出，分离出来的氢气被引射泵引气管吸入参与循环加氢。本发明集引射、混合、气液分离为一体，安全可靠、安装方便、结构简单且实用性强，可广泛应用于各种应堆堆型中。

Description

一回路加氢一体化装置

技术领域

本发明涉及一种核反应堆用部件，尤其涉及一种用于对核反应堆一回路冷却水进行加氢的加氢装置。

背景技术

现有用于对核反应堆一回路冷却水进行加氢的技术有如下三种：

第一种：容控箱喷淋加氢(适用CPR堆型)：

典型的容控箱加氢方案，反应堆冷却剂从容控箱顶部的喷头喷入，雾状冷却剂与容控箱气相的氢气充分接触，使得氢气能够充分地溶解到冷却剂中，从而完成冷却剂的加氢。

第二种：一回路射流加氢(适用EPR堆型)：

一回路射流加氢(以下简称加氢站)是一种先进的冷却剂加氢工艺，加氢站主要包含喷射泵、混合管和气体分离器三大设备：

喷射泵：利用来自上充泵出口的引射流从气体分离器中吸入氢气，并将氢气与水的混合物喷射注入到混合管的上游；

混合管：来自喷射泵的喷射流与下泄主流汇合后一起进入混合管，混合管中的静态混合元件对汇合流中的氢气气泡作多次的切割分解，使气泡变得更为细碎，以增大冷却剂与氢气的接触面积，从而达到使氢气充分混合溶解的目的；

气体分离器：经过混合管混合溶解后的气水混合物仍残留部分的氢气气泡，这些氢气气泡将在气体分离器中被分离并进入分离器上部的气相空间，一方面可避免氢气气泡对上充泵的危害，另一方面可实现氢气的复用。

第三种：高压储罐直接注入加氢(适用AP1000堆型)：

AP1000堆型的主泵为屏蔽泵，其加氢方案是将高压储罐中的氢气直接注入到主泵入口，利用主泵的搅混促进氢气溶解进入到冷却剂中。

然而，上述三种加氢手段均存有严重的技术缺陷，具体如下：

容控箱喷淋加氢系统正常运行时，容控箱气相采用氢气覆盖，气相氢气体积达到8－32Nm³(Nm³表示标况下的立方米，控箱压力为1bar abs时，氢气体积为8Nm³；容控箱压力为4bar abs时，氢气体积为32Nm³)。如果容控箱或相应的氢气管线发生破裂，将造成大量氢气释放到燃料厂房内，大量氢气向周围扩散过程中，将导致大量爆炸极限内的混合氢气存在，是一个明显的安全隐患。

一回路射流加氢系统由三大部件组成，安装空间大，安装麻烦，需要对现有系统进行改造，费时费力。

高压储罐直接注入加氢系统主泵要求为屏蔽泵，目前只有一种堆型的机组的主泵为屏蔽泵，其它堆型的主泵均非屏蔽泵，不能使用该套系统，应用范围很窄。

因此，亟需一种安全可靠、安装方便、结构简单且实用性强的加氢装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全可靠、安装方便、结构简单且实用性强的一回路加氢一体化装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种一回路加氢一体化装置，用于对核反应堆一回路冷却水进行加氢，其中，所述一回路加氢一体化装置包括壳体，主流入管、主流出管、引射泵、引射泵引气管及气水混合单元，所述壳体呈中空结构，所述壳体的下部开设有出水口，所述壳体的顶部开设有进气口；

主流入管，所述主流入管从所述壳体的底部呈密封的插入所述壳体中，所述主流入管的末端的端面距离所述壳体的顶面一定距离，所述主流入管的末端的侧面均匀开设有通孔，冷却水藉由所述主流入管进入；所述主流出管与所述出水口对接连通；所述引射泵设置于所述主流入管中，所述引射泵包括相互连通的入口段、喉部及出口段，所述入口段与出口段分别位于所述喉部的两端，所述入口段呈渐缩喷管状，所述喉部的内壁面呈均匀的开设有气流孔，所述出口段呈渐扩喷管状且内管壁内有均匀分布的多通道结构，所述多通道结构与所述气流孔连通；所述引射泵引气管呈密封的穿入所述主流入管中，并与所述引射泵的喉部的内壁面的气流孔连通，氢气藉由所述引射泵引气管进入，所述引射泵引气管进入的氢气与所述主流入管进入的冷却水于所述引射泵的喉部内接触混合形成气水混合物；所述气水混合单元呈平行堆叠状的设置于所述主流入管中，所述气水混合单元位于所述引射泵的出口段的正上方，气水混合物依次进入堆叠设置的所述气水混合单元中进行搅混从而使一部分氢气溶于冷却水，未溶于冷却水的氢气和溶氢后的冷却水形成的气水混合物从所述主流入管的末端的通孔流出进入所述壳体中，进入所述壳体中的气水混合物因密度差而发生分离，其中溶氢后的冷却水水位于所述壳体下部并藉由壳体的出水口而从所述主流出管流出，分离出来的氢气位于所述壳体上部并继续被所述引射泵引气管吸入参与循环加氢。

较佳地，所述引射泵的出口段的管壁末端呈“一分多”接管结构，所述“一分多”接管结构与所述引射泵的喉部的内壁面气流孔连通。

较佳地，所述引射泵的喉部呈中空状，所述出口段的多通道结构延伸至所述喉部的内壁面上，所述多通道结构等间距的呈多列分布于所述出口段的内管壁及所述喉部的内壁面。

较佳地，所述多通道结构的每一通道分别对应与所述“一分多”接管结构的一列气流管连通。

较佳地，所述气流孔等间距的呈多列分布，所述多通道结构的每一通道分别对应与一列所述气流孔连通。

较佳地，所述“一分多”接管结构为“一分十”接管结构。

较佳地，所述引射泵引气管呈竖直的穿过所述气水混合单元并凸伸出所述主流入管，所述引射泵引气管位于所述进气口的正下方。

与现有技术相比，工作时，一小部份冷却水流过引射泵，并在引射泵的喉部形成负压，从而使壳体顶部的氢气进入喉部并与里面的冷却水形成气水混合物，从引射泵出来的气水混合物和从主流入管进来的主流冷却水混合后依次进入气水混合单元中发生搅混使得氢气气泡变得更小更均匀，从而使得氢气不断溶于冷却水中，气水混合物在通过全部的气水混合单元后从主流入管的末端的通孔流入壳体内，流入壳体内的气水混合物因密度差而发生分离，其中溶氢后的水位于所述壳体下部并藉由壳体的出水口从主流出管流出，分离出来的氢气位于所述壳体上部并继续被所述引射泵引气管吸入继续参与加氢，从而使得本发明完成对核反应堆一回路冷却水的循环加氢；在本发明对冷却水进行加氢的过程中，由于与引射泵引气管连通的引射泵的喉部呈均匀的开设有气流孔，从而使得氢气呈多束状的均匀射入引射泵内，使得氢气能更加充分的与冷却水进行接触而溶解于冷却水中形成气水混合物，从而大大的提高了加氢效果；另，由于主流入管的末端的端面距离壳体的顶面一定距离从而形成汇聚腔，未溶解于冷却水中的氢气从主流入管流出后上升汇聚于体积较小的汇聚腔中，汇聚于汇聚腔中的氢气继续从引射泵引气管进入引射泵从而实现循环利用，溶氢的冷却水则从主流入管流出后向下流出朝壳体底部汇聚使得气液分离效果明显且显著；综上可知，本发明的一回路加氢一体化装置集引射、混合、气液分离为一体，未溶解的氢气在壳体内体积较小，本体发生泄漏后氢气会立即被冷却水填满，极大地减少了氢气泄漏造成的危险性；另外本发明壳体占地面积小，结构简单，安装方便，可在现有的系统上直接改造，省时省力，因此，本发明的一回路加氢一体化装置安全可靠、安装方便、结构简单且实用性强，可广泛应用于现有的所有堆型中。

附图说明

图1是本发明一回路加氢一体化装置的结构示意图。

图2是图1的另一角度结构示意图。

图3是沿图2中A－A线的剖视图。

图4是本发明加氢一体化装置内部的结构示意图。

图5是图3中B部分的放大结构示意图。

图6是图4中C部分的放大结构示意图。

图7是图3中D部分的放大结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

如图1－图7所示，本发明一回路加氢一体化装置100，用于对核反应堆一回路冷却水进行加氢，该一回路加氢一体化装置100包括壳体1、主流入管2、主流出管3、引射泵4、引射泵引气管7及气水混合单元6，壳体1呈中空结构，壳体1的下部开设有出水口11，壳体1的顶部开设有进气口12，进气管12a与进气口12对接连通，氢气藉由进气管通过进气口12不断给壳体1内空间供气，从而维持壳体1内空间的气相压力；主流入管2从壳体1的底部呈密封的插入壳体1的中空结构中，主流入管1的末端的端面距离壳体1的顶面一定距离，从而使得主流入管2的末端的端面21与壳体1的顶面13之间形成一汇聚腔14，主流入管2的末端的侧面均匀开设有通孔22，冷却水藉由主流入管2进入；主流出管3与壳体1的出水口3对接连通；引射泵4设置于主流入管2中，引射泵4具有入口段41、喉部40及出口段42，引射泵4的入口段41呈渐缩喷管状，引射泵4的喉部40内壁面呈均匀的开设有气流孔43，引射泵4的出口段42的呈渐扩喷管状且内管壁内有均匀分布的多通道结构，该多通道结构与气流孔43连通，该多通道结构由多条中空结构的通道44组成，每一通道44均并引射泵4的喉部40藉由气流孔43连通；引射泵引气管7呈密封的穿入主流入管2中，引射泵引气管7穿入主流入管2中与引射泵4的入口段41相连通；气水混合单元6呈平行堆叠状的设置于主流入管2中，气水混合单元6位于引射泵4的出口段42的正上方，分离出来的氢气位于壳体1上部并继续被引气管7吸入继续参与加氢。工作时，一部分冷却水从引射泵进水管5进入引射泵4，在引射泵4的喉部40形成负压从而使从壳体1顶部进入的氢气进入引射泵4的喉部40并与里面的冷却水形成气水混合物，同时从引射泵4出来的气水混合物和从主流入管2进来的主流冷却水混合后依次进入气水混合单元6中发生搅混在气水混合单元6的搅混作用下，氢气气泡变得更小更均匀，从而使得氢气不断溶于冷却水中，气水混合物在通过全部的气水混合单元6后从主流入管2的末端的通孔22流入壳体1内，流入壳体1内的气水混合物因密度差而发生分离，其中溶氢后的水位于所述壳体1下部并藉由壳体1的出水口11从主流出管3流出，分离出来的氢气位于所述壳体1上部并继续被所述引射泵引气管7吸入继续参与加氢，从而使得本发明完成对核反应堆一回路冷却水循环加氢；在本发明对冷却水进行加氢的过程中，藉由多通道结构44和气流孔43使得氢气呈多束状的均匀射入引射泵4内，使得氢气与冷却水进行了充分的接触，从而大大的提高了加氢效果；本发明的一回路加氢一体化装置集引射、混合、气液分离为一体，未溶解于冷却水中的氢气在壳体1上方的汇聚腔14的狭小空间内汇聚，本体发生泄漏后氢气会立即被水填满，极大地减少了氢气泄漏造成的危险性；因此，本发明的一回路加氢一体化装置100安全可靠、安装方便、结构简单且实用性强，可广泛应用于现有的所有堆型中。以下结合图1－图7对本发明一回路加氢一体化装置100作进一步详细的说明：

结合图3－图6所示，较佳者，所述引射泵的出口段42的管壁末端呈“一分多”接管结构，所述“一分多”接管结构与所述引射泵的喉部的内壁面气流孔连通。

继续结合图3－图6所示，较佳者，所述引射泵的喉部40呈中空状，所述出口段42的多通道结构延伸至所述喉部40的内壁面上，所述多通道结构等间距的呈多列分布于所述出口段42的内管壁及所述喉部40的内壁面。

继续结合图3－图6所示，较佳者，所述多通道结构的每一通道44分别对应与所述“一分多”接管结构的一列气流管连通；即，“一分多”接管结构所具有的气流管列数与多通道结构所具有的通道44数量及位置一一对应；如，“一分多”接管结构为“一分十”接管结构则，多通道结构具有十条通道44；又如，“一分多”接管结构为“一分九”接管结构，多通道结构则具有九条通道44；以此类推，再次不在一一举例；另，所述气流孔等间距的呈多列分布，所述多通道结构的每一通道的分别对应与一列所述气流孔连通；即多通道结构的每一通道44的下端分别对应与一列气流孔43，多通道结构的每一通道44的上端分别对应与一列气流管连通，呈一列排布的所有气流孔43与同一通道44连通，具体地，每一气流孔43均藉由一气流管43a与其对应的通道44连通。更具体地，如图5及图6所示的实施例可知，该实施例中多通道结构具有十条通道44(即一分多结构)，因此，引射泵4的喉部40设置有十列气流孔43，每一列具有四个气流孔43，即气流孔43沿引射泵4的喉部40的径向呈等间距且分层的分布，每一层分布十个气流孔43，共四层；当然气流孔43也可设置为具有八列、九列、十一列等，每一列也可设置为具有三个、五个等气流孔43；所述气流孔43的列数及每一列所设置的气流孔43的数量，本领域技术人员根据实际情况的需要，无需任何创造性的劳动即可作出选择，在此不再详细说明。

如图7所示，较佳者，本发明的多通道结构呈竖直设置；具体地，多通道结构于出口段42的内管壁及喉部40的内壁面上呈竖直的开设形成，于自身壁体上开设形成，结构简单且试用。

如图3及图4所示，较佳者，本发明的引射泵引气管7呈竖直的穿过气水混合单元6并凸伸出主流入管2，引射泵引气管7位于进气口12的正下方；具体地，引射泵4出口段42通过“一分多”接管结构与引射泵引气管7连通。

结合图1－图7所示，与现有技术相比，工作时，一小部份冷却水流过引射泵4，并在引射泵4的喉部40形成负压，从而使壳体1顶部的氢气进入喉部40并与里面的冷却水形成气水混合物，从引射泵4出来的气水混合物和从主流入管2进来的主流冷却水混合后依次进入气水混合单元6中发生搅混使得氢气气泡变得更小更均匀，从而使得氢气不断溶于冷却水中，气水混合物在通过全部的气水混合单元后从主流入管2的末端的通孔22流入壳体1内，流入壳体1内的气水混合物因密度差而发生分离，其中溶氢后的水位于所述壳体1下部并藉由壳体1的出水口11从主流出管3流出，分离出来的氢气位于所述壳体1上部并继续被所述引射泵引气管7吸入继续参与加氢，从而使得本发明完成对核反应堆一回路冷却水的循环加氢；在本发明对冷却水进行加氢的过程中，由于与引射泵引气管7连通的引射泵4的喉部40呈均匀的开设有气流孔43，从而使得氢气呈多束状的均匀射入引射泵4内，使得氢气能更加充分的与冷却水进行接触而溶解于冷却水中形成气水混合物，从而大大的提高了加氢效果；另，由于主流入管2的末端的端面距离壳体1的顶面一定距离从而形成汇聚腔14，未溶解于冷却水中的氢气从主流入管2流出后上升汇聚于体积较小的汇聚腔14中，汇聚于汇聚腔14中的氢气继续从引射泵引气管7进入引射泵4从而实现循环利用，溶氢的冷却水则从主流入管2流出后向下流出朝壳体1底部汇聚使得气液分离效果明显且显著；综上可知，本发明的一回路加氢一体化装置集引射、混合、气液分离为一体，未溶解的氢气在壳体1内体积较小，本体发生泄漏后氢气会立即被冷却水填满，极大地减少了氢气泄漏造成的危险性；另外本发明壳体占地面积小，结构简单，安装方便，可在现有的系统上直接改造，省时省力，因此，本发明的一回路加氢一体化装置安全可靠、安装方便、结构简单且实用性强，可广泛应用于现有的所有堆型中。

另，本发明所涉及的引射泵4的工作原理及具体结构，均为本领域普通技术人员所熟知的，在此不再作详细的说明。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种一回路加氢一体化装置，用于对核反应堆一回路冷却水进行加氢，其特征在于，所述一回路加氢一体化装置包括：

壳体，所述壳体呈中空结构，所述壳体的下部开设有出水口，所述壳体的顶部开设有进气口；

主流入管，所述主流入管从所述壳体的底部呈密封的插入所述壳体中，所述主流入管的末端的端面距离所述壳体的顶面一定距离，所述主流入管的末端的侧面均匀开设有通孔，冷却水藉由所述主流入管进入；

主流出管，所述主流出管与所述出水口对接连通；

引射泵，所述引射泵设置于所述主流入管中，所述引射泵包括相互连通的入口段、喉部及出口段，所述入口段与出口段分别位于所述喉部的两端，所述入口段呈渐缩喷管状，所述喉部的内壁面呈均匀的开设有气流孔，所述出口段呈渐扩喷管状且内管壁内有均匀分布的多通道结构，所述多通道结构与所述气流孔连通；

引射泵引气管，所述引射泵引气管呈密封的穿入所述主流入管中，并与所述引射泵的喉部的内壁面的气流孔连通，氢气藉由所述引射泵引气管进入，所述引射泵引气管进入的氢气与所述主流入管进入的冷却水于所述引射泵的喉部内接触混合形成气水混合物；

气水混合单元，所述气水混合单元呈平行堆叠状的设置于所述主流入管中，所述气水混合单元位于所述引射泵的出口段的正上方，气水混合物依次进入堆叠设置的所述气水混合单元中进行搅混从而使一部分氢气溶于冷却水，未溶于冷却水的氢气和溶氢后的冷却水形成的气水混合物从所述主流入管的末端的通孔流出进入所述壳体中，进入所述壳体中的气水混合物因密度差而发生分离，其中溶氢后的冷却水位于所述壳体下部并藉由壳体的出水口而从所述主流出管流出，分离出来的氢气位于所述壳体上部并继续被所述引射泵引气管吸入参与循环加氢。

2.如权利要求1所述的一回路加氢一体化装置，其特征在于：所述引射泵的出口段的管壁末端呈“一分多”接管结构，所述“一分多”接管结构与所述引射泵的喉部的内壁面气流孔连通。

3.如权利要求2所述的一回路加氢一体化装置，其特征在于：所述引射泵的喉部呈中空状，所述出口段的多通道结构延伸至所述喉部的内壁面上，所述多通道结构等间距的呈多列分布于所述出口段的内管壁及所述喉部的内壁面。

4.如权利要求3所述的一回路加氢一体化装置，其特征在于：所述多通道结构的每一通道分别对应与所述“一分多”接管结构的一列气流管连通。

5.如权利要求4所述的一回路加氢一体化装置，其特征在于：所述气流孔等间距的呈多列分布，所述多通道结构的每一通道分别对应与一列所述气流孔连通。

6.如权利要求3所述的一回路加氢一体化装置，其特征在于：所述“一分多”接管结构为“一分十”接管结构。

7.如权利要求1所述的一回路加氢一体化装置，其特征在于：所述引射泵引气管呈竖直的穿过所述气水混合单元并凸伸出所述主流入管，所述引射泵引气管位于所述进气口的正下方。

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