CN108022659B - 一种可高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统，属于反应堆安全设施技术领域。由安全壳、贯穿件组件、安全壳隔离阀组件、爆破膜组件、水洗过滤器、金属纤维过滤器、螺旋管预热器、银沸石过滤器、限流孔板和放射性监测仪11组成；系统采用串联结构，银沸石过滤器内置于安全壳的设计方式，避免了蒸汽在银沸石内的冷凝现象；多环节的水分离和气体预热结构设计，保证了排放气体在进入银沸石前已经处于过热状态，提高了有机碘的过滤效率；本发明避免了利用大幅度节流减压来实现蒸汽过热的方式，从而可以保证过滤排放系统在高压状态下运行，这样在同样的迎面风速下，大大减小了银沸石分子筛的用量，既减小了设备体积，又降低了建造成本。

Description

一种可高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统

技术领域

本发明属于反应堆安全设施技术领域，具体涉及一种可高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统。

背景技术

当反应堆发生严重事故时，大量冷却剂喷放到安全壳内，由于安全壳内压力较低，因此过热的冷却剂很快汽化成蒸汽。与此同时，熔融堆芯将压力容器熔穿后落入堆坑，堆芯熔融物与混凝土底板发生反应产生大量的不凝性气体。这些不凝性气体与冷却剂汽化产生的蒸汽在安全壳内积聚会造成安全壳的升温升压，最终可能导致安全壳内部压力超过其承压限值，安全壳的完整性遭到破坏，大量的放射性物质将会释放到环境中，从而造成对周围环境的放射性污染，危及周围民众安全。为保护安全壳的完整性，需对其进行主动排放卸压。在进行排放的同时，需要对排放气体中的放射性物质进行过滤，以减轻放射性物质释放到环境中所造成的放射性污染。为达到上述目的，国内外研究学者提出了安全壳过滤排放系统，通过在核电站中设置该系统可以将安全壳内的气体经过滤后排放到环境中，以防止安全壳超压，确保安全壳的完整性。

目前国内外广泛采用由水洗过滤器和金属纤维过滤器组合的安全壳过滤排放系统。在专利号为201210174006.1和201210191958.4的专利中，都曾提出过这种安全壳过滤排放系统，该系统主要由水洗过滤器和金属纤维过滤器组成，通过水洗过滤器及金属纤维过滤器过滤的气体经烟囱最终排入大气。在我国的秦山二期、岭澳二期和福清5、6号机组都采用的这种安全壳过滤排放系统，甚至全新自主化设计的华龙一号核电站中，也将该方案作为过滤排放系统的设计方案。然而现有系统中所采用的过滤技术对有机碘的过滤效果不佳，这是由以往对有机碘的认识不足，重视程度不够造成的。传统认为有机碘仅占总放射性物质释放量的1.5％，不会对人体造成危害。但福岛核事故后分析发现，在所释放出来的碘中，有机碘的比例达到了70％，而且美国核管会分析表明在总放射性物质中，有机碘的含量要大于4％。而且有机碘作为一种重要的放射性核素对人体的危害非常大，因此对严重事故后有机碘的高效过滤不容忽视。瑞士保罗谢尔联邦研究所曾公开一种提高有机碘过滤效率的方法，该方法表明在湿式过滤器中加入甲基三辛基氯化铵能提高有机碘的过滤效率。虽然实验结果表明加入添加剂后能够提高有机碘的过滤效率，但由于这种有机添加剂与化学溶液不相容，长期静置容易出现分层现象而失去提高效率的作用，同时添加剂的分层聚集增加了其在常温条件下的爆炸性风险，因此该方法并未得到推广使用。在IAEA的报告中曾提出采用银沸石分子筛对有机碘的去除具有优势，世界各国的学者也开展了一些银沸石分子筛过滤性能方面的研究，研究结果表明在进行干空气内有机碘的过滤时，银沸石分子筛中的银离子能够与有机碘发生化学反应，生成性质稳定的碘化银，从而达到过滤有机碘的目的，这一方法具有比较优良的有机碘过滤性能。然而，当安全壳过滤排放系统工作时，排放的气体中含有大量的水蒸汽，水蒸汽遇冷将凝结成水随空气一起流动，当含水的气体与银沸石接触时，水会进入银沸石分子筛，大大降低有机碘的过滤效果。因此，尽管银沸石分子筛对有机碘具有较高的去除效率，但至今仍缺少可行的方案将其应用在安全壳过滤排放系统中。德国和韩国等国家曾提出采用孔板节流减压的方法来提高蒸汽的过热度，从而避免蒸汽冷凝，并消除液滴的影响。例如：申请号为201580000054.0的专利中公开了一种用于核电站的过滤排放系统，其中提到利用孔板节流减压的方法，来降低液体的饱和温度，提高的过热度，进而通过液体闪蒸的方法来去除气体中的水。但是在安全壳过滤排放系统启动初期，银沸石滤床的温度很低，仅依靠节流产生的过热度根本无法满足银沸石滤床的升温需求，再加上多孔沸石内毛细冷凝效应的存在，因此仍会有大量的冷凝水进入到银沸石的孔隙中影响有机碘的去除效率。此外，在孔板节流减压后，在质量流量不变的前提下，排气的体积流量会大幅度提升。为保证通过银沸石的表观流速，需要大幅度提高银沸石过滤器的流通面积，进而需要提高银沸石的装载量，使银沸石过滤器的成本达到了无法承受的高度，严重降低了核电站建设的经济性。因此，尽管银沸石分子筛对有机碘具有较高的过滤效率，但目前还缺少应用该技术的过滤排放系统方案设计，从而使得在严重事故发生时有机碘无法被高效地过滤。为了克服现有专利的不足，本发明期望提供一种可高效去除有机碘且经济性较高的安全壳过滤排放系统。

发明内容

本发明的目的在于提供满足严重事故时放射性有机碘的过滤需求，以克服现有安全壳过滤排放系统无法去除有机碘的缺陷和不足的一种可高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种可高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统，包括水洗过滤器、金属纤维过滤器、内置于安全壳的螺旋预热管和内置于安全壳的银沸石过滤器以及相应的管道阀门等。

水洗过滤器位于安全壳外，通过安全壳隔离阀与安全壳进行隔离。在核电站正常运行期间，安全壳隔离阀处于关闭状态，将安全壳与过滤排放系统之间相互隔离。水洗过滤器与安全壳隔离阀之间采用并联通道和U型进气管相连接。

两个并联通道分别为能动通道和非能动通道。非能动通道上设置一个一个爆破膜，用于在核电站严重事故条件下，非能动开启过滤排放系统。能动通道上设置隔离阀，若爆破膜出现故障无法及时打开，通过手动开启能动通道上的隔离阀也可使过滤排放系统投入运行。

U型进气管利用水封原理，可有效防止水洗器内的水倒流进入蒸汽管道，与蒸汽大面积接触，发生剧烈的水锤现象，同时也可以减小过滤排放系统启动时，排放管内蒸汽与水洗器内过冷水的接触面积，防止水锤发生。

水洗过滤器主要采用湿式过滤方法，可以为文丘里水洗过滤器、鼓泡式水洗过滤器或者冲击射流式水洗过滤器。严重事故时，安全壳的排气与水洗过滤器内的水或者化学溶液相互作用，在气、液相之间形成较大的接触面积，以达到去除放射性气溶胶和碘的作用。

金属纤维过滤器位于水洗器的后端。主要由粗纤维过滤单元和细纤维过滤单元组成。粗纤维过滤单元用来分离从水洗过滤器内携带出来的大部分液滴，防止大量的水进入细纤维过滤单元内造成水封，增加系统流动阻力。细纤维过滤单元用来去除从水洗过滤器内逃逸出来的小颗粒气溶胶以及微小液滴。这样可以降低金属纤维过滤器出口处气体的含水量，更有利于提高银沸石过滤器入口的气体干度，提高有机碘的过滤效率。

螺旋管预热器位于金属纤维过滤器的下游并内置于安全壳内。由于排放气体流过水洗器后，温度已经降低到分压力下的饱和温度，饱和蒸汽与温度较低的设备或者银沸石接触时，必然会发生冷凝现象，从而产生大量的水，水被银沸石吸收后会影响有机碘的过滤效果。因此，为提高排放气体的过热度，同时又避免节流降压而带来的气体膨胀问题，在金属纤维过滤器后布置了水平螺旋管的预热器，以此借助安全壳内的高温气体来加热排放系统内的低温气体。在螺旋管预热器处，排放气体在管内的螺旋流动有助于流体形成二次流，增强换热能力，同时螺旋布置方式可以使设备更加紧凑，节省安全壳内的布置空间。所述螺旋管外侧采用低肋管结构，由于严重事故时，安全壳内含有大量的高温水蒸汽，因此螺旋管主要依靠管外蒸汽冷凝释放的潜热来加热管内的气体，低肋管结构能够利用液体表面张力的作用，有效地减薄液膜并排走凝液，起到强化管外冷凝换热的作用。

银沸石过滤器连接在螺旋管预热器的下游，主要由入口法兰、入口冲击分离器、受热壳体、银沸石过滤单元以及出口法兰组成。

银沸石过滤器布置在安全壳内。反应堆发生严重事故后，安全壳内会不断积聚的气体使压力升高。由于所设计的安全壳具有一定的承压能力，因此在安全壳内压力达到其承压阈值以前，安全壳的完整性不会受到威胁，在此期间不需要启动安全壳过滤排放系统。根据安全壳结构设计的不同，其承压阈值也各有不同，但至少可以保证在严重事故发生后的24小时内安全壳过滤排放系统不投入工作。因此，将银沸石过滤器布置在安全壳内可以充分利用这段时间对其进行加热，使得银沸石过滤器的温度随安全壳内的气体温度一同升高。这样在安全壳过滤排放系统启动前，银沸石过滤器已经处于热备用状态。从而，在安全壳过滤排放系统启动初期，避免了高温的排放蒸汽与低温的银沸石接触而造成的冷凝，进而避免了启动初期冷凝对有机碘过滤效率的影响。

银沸石过滤器布置在安全壳的上部空间，由于安全壳内密度较低的蒸汽多积聚在上方，这样可以使预热更加充分。

银沸石过滤器放置于安全壳过滤排放系统的末端，由于流动阻力的原因，银沸石过滤器内的压力要低于安全壳内的压力，因此进入到银沸石过滤器内的气体温度要低于安全壳内的气体温度，从而保证在安全壳过滤排放系统启动后，安全壳内气体仍能对银沸石过滤器内的气体进行持续的保温加热。

入口冲击分离器安装在银沸石过滤器的入口，高速气流进入后，能够在挡罩上产生冲击并改变流动方向，从而可以进一步分离气流中携带的水滴。在入口冲击挡罩的作用下，改变方向的气流会沿着受热壳体流动，并进一步被高温壳体加热后进入银沸石，从而增加了进入银沸石分子筛内气体的过热度，保证了银沸石分子筛对有机碘的过滤效率。

银沸石过滤单元采用同轴的双层套筒结构，套筒截面的几何形状可为矩形、圆形或三角形，也可采用双层折叠板的结构。在双层套筒之间的间隙内放入银沸石分子筛，通过改变双层套筒之间的距离，可以改变银沸石分子筛的床层深度。在双层套筒的筒壁上开有一定尺寸和数量的孔，排放气体可经过这些孔流入和流出银沸石过滤单元。

银沸石分子筛是一种由具有均匀微孔的硅酸铝盐沸石经过离子交换而载带一定含量银的吸附材料。其中的银离子可以和有机碘反应生成稳定的碘化银，从而达到永久去除有机碘的目的。

银沸石过滤器的后端依次连接系统隔离阀、限流孔板、爆破膜和放射性监测仪，所述隔离阀能够在正常运行时将安全壳过滤排放系统与外界环境隔离，所述限流孔板能够确保排放过程中从安全壳向环境排放的气体维持稳定的体积流量。所述的爆破膜能够在系统压力达到整定值后自动开启，所述放射性监测仪能在事故条件下监测排放气体是否符合排放标准。

本发明的有益效果在于：

1、所述安全壳过滤排放系统通过采用银沸石过滤器与水洗过滤器、金属纤维过滤器的串联结构。利用银沸石与有机碘之间的化学反应，实现了过滤排放系统对有机碘的高效过滤。

2、采用银沸石过滤器内置于安全壳的设计方式，可以在安全壳过滤排放系统启动前的一段时间内，充分利用安全壳内的高温气体对银沸石过滤器进行预热，确保过滤排放系统启动时，银沸石的温度大于排放蒸汽的饱和温度，从而避免了蒸汽在银沸石内的冷凝现象，减小了冷凝水对有机碘去除效率的影响。

3、安全壳过滤排放系统启动后，系统中多环节的水分离和气体预热结构设计，保证了排放气体在进入银沸石前已经处于过热状态，有效地防止了气体携带水滴和气体冷凝水滴对银沸石的除碘性能的影响，提高了有机碘的过滤效率。

4、通过银沸石过滤器的内置设计和预热结构的设计，避免了利用大幅度节流减压来实现蒸汽过热的方式，从而可以保证过滤排放系统在高压状态下运行，这样在同样的迎面风速下，大大减小了银沸石分子筛的用量，既减小了设备体积，又降低了建造成本。

附图说明

图1是本发明的整体系统图；

图2是本发明的银沸石过滤器主体图；

图3是本发明的银沸石过滤器俯视剖面图；

图4是本发明的银沸石过滤单元图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

实施例一：

一种可高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统，由安全壳1、贯穿件组件、安全壳隔离阀组件、爆破膜一4、水洗过滤器5、金属纤维过滤器6、螺旋管预热器7、银沸石过滤器8、限流孔板9、爆破膜二10和放射性监测仪11组成；

安全壳过滤排放系统的入口管线通过贯穿件组件穿入安全壳1内，在入口管线上安装有安全壳隔离阀组件；在入口管线与水洗过滤器入口之间有两条并联通道，分别为能动通道和非能动通道，能动通道上安装安全壳隔离阀组件，在非能动通道上安装一个爆破膜一4；水洗过滤器5的进口通过法兰与外部设备连接，水洗过滤器5的出口与金属纤维过滤器6的入口相连接，在连接管道上安装安全壳隔离阀组件；金属纤维过滤器6的出口管道通过贯穿件组件穿入安全壳1内，并与位于安全壳1内的螺旋管预热器7的入口相连接；位于安全壳1内的银沸石过滤器8出口通过法兰与外部连接，入口通过法兰与螺旋管预热器7的出口相连，银沸石过滤器8的出口管道通过贯穿件组件穿出安全壳1；在安全壳1外部，紧接着银沸石过滤器8的下游，依次安装安全壳隔离阀组件、限流孔板9、爆破膜二10和放射性监测仪11。

贯穿件组件由贯穿件一2.1、贯穿件二2.2组成，贯穿件一2.1与入口管线和安全壳1相连，贯穿件二2.2与银沸石过滤器8的出口管道和安全壳1相连；

所述的安全壳隔离阀组件由安全壳隔离阀一3.1、安全壳隔离阀二3.2、安全壳隔离阀三3.3、安全壳隔离阀四3.4、安全壳隔离阀五3.5组成，安全壳隔离阀一3.1安装在安全壳1与并联通道之间，安全壳隔离阀二3.2安装在能动通道上；安全壳隔离阀三3.3安装在水洗过滤器5的出口与金属纤维过滤器6的入口之间，安全壳隔离阀四3.4安装在金属纤维过滤器6的出口与安全壳1之间，安全壳隔离阀五3.5安装在银沸石过滤器8与限流孔板9之间。

银沸石过滤器8由入口法兰8.1，进气口8.2，入口冲击挡罩8.3，受热壳体8.4，银沸石过滤单元8.5，出口法兰8.6和气流隔板8.7组成；

入口法兰8.1与出口法兰8.6通过焊接的方式与受热壳体8.4相连，入口冲击挡罩8.3位于银沸石过滤器的入口接管处，并与银沸石过滤器的受热壳体8.4焊接相连，在入口冲击挡罩8.3上开有水平方向的进气口8.2，开口面积不小于过滤排放系统管道的流通面积，银沸石过滤单元8.5呈正方的排列布置形式，气流隔板8.7位于银沸石过滤器的顶部，通过焊接的方式连接在竖直柱体与封头的交接处，在气流隔板8.7上开有一些按正方形排列布置的方孔，每一个银沸石过滤单元8.5安装在一个对应的方孔上。

受热壳体8.4采用导热性能良好的金属材料制成，受热壳体8.4采用柱体结构，中间段为竖直的柱体，上、下两端是椭球行封头，受热壳体8.4的截面形态设计为类椭圆形，柱体的两个较大的面采用弧面设计，两个小面采用直面设计。

银沸石过滤单元8.5由底板5.1，多孔柱体5.2，顶盖5.3，通气孔5.4和银沸石分子筛5.5组成；

多孔柱体5.2由两层相互平行的板或者同心圆筒组成，在平行板或筒之间填充银沸石分子筛5.5，平行板或筒之间的距离要保证银沸石分子筛具有足够的滤层深度，平行板或筒的表面积要能保证银沸石过滤单元内具有合适的迎面风速，在平行板或筒上开有通气孔5.4。

当反应堆发生严重事故时，大量的蒸汽和不凝性气体在安全壳1内积聚，安全壳1内气体的温度和压力逐渐升高。位于安全壳1内的银沸石过滤器8被高温的气体所包围，高温气体的热量通过银沸石过滤器的壳体8.4传递到银沸石过滤器的内部，并将银沸石加热。随着安全壳内积聚气体的增加，安全壳内的压力和温度也逐渐增加，与之相应的银沸石过滤器8的温度也随之增加。当安全壳内的压力达到其设计阈值时，需要启动安全壳过滤排放系统进行排气卸压，打开安全壳隔离阀3，待系统压力达到爆破膜4的爆破压力时，爆破膜自动打开，安全壳过滤排放系统投入运行。若爆破膜出现故障无法及时打开，则采用与之并联的能动通道，通过手动开启隔离阀使系统投入运行。水洗过滤器5接收来自安全壳的排气，排气与水洗溶液发生高速搅混，形成较大的气液接触面积，通过化学反应和相互碰撞，排放气体中的大部分元素碘和气溶胶、以及少量的有机碘在水洗器中被去除。被过滤的排气离开水洗过滤器5进入到金属纤维过滤器6。在金属纤维过滤器6内，首先经过一级初级过滤，去除气体中携带的液滴，然后再经过一级精过滤，去除气体中残留的微小气溶胶颗粒和液滴。从金属纤维过滤器6排出的气体从管道内经贯穿件2进入到位于安全壳1内的螺旋管预热器7中，在螺旋管预热器7内，借助安全壳内的高温气体对管道内的排放气体进行加热。从螺旋管预热器7内加热的气体进入到银沸石过滤器8，在入口冲击挡罩8.3的作用下，气流改变方向，沿受热壳体流动并被进一步加热。因此从螺旋管预热器7到银沸石过滤器8，排放气体被层层加热，层层保温。当排放气体与银沸石接触后，气体中的有机碘和少量的氙和氪被去除。经银沸石过滤器过滤后的气体从出口管道流出，经贯穿件2穿出安全壳1，并依次经过安全壳隔离阀3、限流孔板9、爆破膜10和放射性监测仪11后排入大气。限流孔板9可以限制事故条件下的最大体积排放流量，在一段时间内维持系统内流速保持恒定，从而使系统流速与设计流速基本一致，长期保证系统的过滤能力。

严重事故时，在安全壳过滤排放系统投入以前，安全壳内气体的温度要高于银沸石过滤器的温度，安全壳内的热量通过受热壳体8.4传递到内部，内部流体形成自然对流，将银沸石过滤单元加热，使之处于备用状态。待安全壳内压力达到其设计阈值后，安全壳过滤排放系统投入运行，排放气体经银沸石过滤器入口8.1进入，在入口冲击挡罩的作用下改变流动方向。气体沿受热壳体8.4的切线方向流出，沿受热壳体的壁面流动，并被高温壁面加热。当气体流动到气流隔板8.7后，再次转变流动方向至银沸石过滤器内部，并通过银沸石过滤器单元8.5。在银沸石过滤单元内气体中的有机碘与银离子发生化学反应，生成稳定的碘化银，从而实现永久去除有机碘的目的。

实施例二：

如图1所示，一种高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统，由水洗过滤器、金属纤维过滤器、螺旋管预热器和银沸石过滤器以及相应的管道阀门等组成。

安全壳过滤排放系统的入口管线通过贯穿件2穿入安全壳1内，在入口管线上安装有安全壳隔离阀3，用于将安全壳1与安全壳过滤排放系统相互隔离。在安全壳隔离阀与水洗过滤器入口之间有两条并联通道，分别为能动通道和非能动通道。在能动通道上设置一道隔离阀3，在非能动通道上设置一个爆破膜4。水洗过滤器5的进口通过法兰与外部设备连接。水洗过滤器5的出口与金属纤维过滤器6的入口相连接，在连接管道上安装隔离阀3。金属纤维过滤器6的出口管道通过贯穿件2穿入安全壳1内，并与位于安全壳1内的螺旋管预热器7的入口相连接。位于安全壳1内的银沸石过滤器8通过进出口法兰与外部连接。入口法兰8.1与螺旋管预热器7的出口相连。银沸石过滤器8的出口管道通过贯穿件2穿出安全壳1。在每个安全壳贯穿件2的外部都安装一个安全壳隔离阀3。在安全壳外部，紧接着银沸石过滤器的下游，依次装有隔离阀3、限流孔板9、爆破膜10和放射性监测仪11。下面参照附图1对安全壳过滤排放系统的运行过程加以说明：当反应堆发生严重事故时，大量的蒸汽和不凝性气体在安全壳1内积聚，安全壳1内气体的温度和压力逐渐升高。位于安全壳1内的银沸石过滤器8被高温的气体所包围，高温气体的热量通过银沸石过滤器的壳体8.4传递到银沸石过滤器的内部，并将银沸石加热。随着安全壳内积聚气体的增加，安全壳内的压力和温度也逐渐增加，与之相应的银沸石过滤器8的温度也随之增加。当安全壳内的压力达到其设计阈值时，需要启动安全壳过滤排放系统进行排气卸压，打开安全壳隔离阀3，待系统压力达到爆破膜4的爆破压力时，爆破膜自动打开，安全壳过滤排放系统投入运行。若爆破膜出现故障无法及时打开，则采用与之并联的能动通道，通过手动开启隔离阀使系统投入运行。水洗过滤器5接收来自安全壳的排气，排气与水洗溶液发生高速搅混，形成较大的气液接触面积，通过化学反应和相互碰撞，排放气体中的大部分元素碘和气溶胶、以及少量的有机碘在水洗器中被去除。被过滤的排气离开水洗过滤器5进入到金属纤维过滤器6。在金属纤维过滤器6内，首先经过一级初级过滤，去除气体中携带的液滴，然后再经过一级精过滤，去除气体中残留的微小气溶胶颗粒和液滴。从金属纤维过滤器6排出的气体从管道内经贯穿件2进入到位于安全壳1内的螺旋管预热器7中，在螺旋管预热器7内，借助安全壳内的高温气体对管道内的排放气体进行加热。从螺旋管预热器7内加热的气体进入到银沸石过滤器8，在入口冲击挡罩8.3的作用下，气流改变方向，沿受热壳体流动并被进一步加热。因此从螺旋管预热器7到银沸石过滤器8，排放气体被层层加热，层层保温。当排放气体与银沸石接触后，气体中的有机碘和少量的氙和氪被去除。经银沸石过滤器过滤后的气体从出口管道流出，经贯穿件2穿出安全壳1，并依次经过安全壳隔离阀3、限流孔板9、爆破膜10和放射性监测仪11后排入大气。限流孔板9可以限制事故条件下的最大体积排放流量，在一段时间内维持系统内流速保持恒定，从而使系统流速与设计流速基本一致，长期保证系统的过滤能力。放射性监测仪14可以监测释放到环境中的放射性量，一方面可以监测系统过滤能力，另一方面可以为环境受到放射性污染程度评估提供一定的参考依据。

图1所示过滤排放系统的两端由隔离阀与外界隔离，这样在反应堆正常运行期间可以对系统进行充氮保护，使系统内的压力略高于大气压力，可以防止银沸石与空气接触，吸收空气中的二氧化碳和水分而失效，同时可以防止水洗过滤器5内的化学溶液因受自然环境的影响而造成的变质或由于自然蒸发而造成水洗溶液量的减少。

如图2所示，银沸石过滤器是保证过滤排放系统高效去除有机碘的关键设备，它主要由入口法兰8.1，进气口8.2，入口冲击挡罩8.3，受热壳体8.4，银沸石过滤单元8.5，出口法兰8.6和气流隔板8.7组成。入口法兰8.1与出口法兰8.6可以通过焊接的方式与受热壳体8.4相连。入口冲击挡罩8.3位于银沸石过滤器的入口接管处，并与银沸石过滤器的受热壳体8.4焊接相连。在入口冲击挡罩8.3上开有若干个水平方向的进气口8.2，开口面积不小于过滤排放系统管道的流通面积。气流通过冲击挡罩后，在进气口处可以改变气体的流动方向，使气流进入银沸石过滤器后沿受热壳体8.4流动被加热。受热壳体8.4采用导热性能良好的金属材料制成。受热壳体采用柱体结构，中间段为竖直的柱体，上、下两端是椭球行封头。为保证内部布置的紧凑性并能够承受一定的压力，受热壳体8.4的截面形态设计为类椭圆形，如图3所示，柱体的两个较大的面采用弧面设计，两个小面采用直面设计。银沸石过滤单元8.5呈正方的排列布置形式。气流隔板8.7位于银沸石过滤器的顶部，通过焊接的方式连接在竖直柱体与封头的交接处。在气流隔板8.7上开有一些按正方形排列布置的方孔。每一个银沸石过滤单元8.5安装在一个对应的方孔上。气流隔板8.7可以防止排放气体在银沸石过滤器内的流动“短路”，保证排放气体通过银沸石过滤单元。

如图4所示，银沸石过滤单元8.5是银沸石过滤器8的重要组成部分，也是系统高效去除有机碘的关键部分。它由底板5.1，多孔柱体5.2，顶盖5.3，通气孔5.4和银沸石分子筛5.5组成。多孔柱体由两层相互平行的板或者同心圆筒组成，在平行板或筒之间填充银沸石分子筛5.5，平行板或筒之间的距离要保证银沸石分子筛具有足够的滤层深度。平行板或筒的表面积要能保证银沸石过滤单元内具有合适的迎面风速。在平行板或筒上开有一定数量通气孔5.4，底板5.1和顶盖5.3用来保证平行板或筒的上、下两端的密封。

严重事故时，在安全壳过滤排放系统投入以前，安全壳内气体的温度要高于银沸石过滤器的温度，安全壳内的热量通过受热壳体8.4传递到内部，内部流体形成自然对流，将银沸石过滤单元加热，使之处于备用状态。待安全壳内压力达到其设计阈值后，安全壳过滤排放系统投入运行，排放气体经银沸石过滤器入口8.1进入，在入口冲击挡罩的作用下改变流动方向。气体沿受热壳体8.4的切线方向流出，沿受热壳体的壁面流动，并被高温壁面加热。当气体流动到气流隔板8.7后，再次转变流动方向至银沸石过滤器内部，并通过银沸石过滤器单元8.5。在银沸石过滤单元内气体中的有机碘与银离子发生化学反应，生成稳定的碘化银，从而实现永久去除有机碘的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (3)

1.一种可高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统，其特征在于：由安全壳(1)、贯穿件组件、安全壳隔离阀组件、爆破膜一(4)、水洗过滤器(5)、金属纤维过滤器(6)、螺旋管预热器(7)、银沸石过滤器(8)、限流孔板(9)、爆破膜二(10)和放射性监测仪(11)组成；

安全壳过滤排放系统的入口管线通过贯穿件组件穿入安全壳(1)内，在入口管线上安装有安全壳隔离阀组件；在入口管线与水洗过滤器入口之间有两条并联通道，分别为能动通道和非能动通道，能动通道上安装安全壳隔离阀组件，在非能动通道上安装一个爆破膜一(4)；水洗过滤器(5)的进口通过法兰与外部设备连接，水洗过滤器(5)的出口与金属纤维过滤器(6)的入口相连接，在连接管道上安装安全壳隔离阀组件；金属纤维过滤器(6)的出口管道通过贯穿件组件穿入安全壳(1)内，并与位于安全壳(1)内的螺旋管预热器(7)的入口相连接；位于安全壳(1)内的银沸石过滤器(8)出口通过法兰与外部连接，入口通过法兰与螺旋管预热器(7)的出口相连，银沸石过滤器(8)的出口管道通过贯穿件组件穿出安全壳(1)；在安全壳(1)外部，紧接着银沸石过滤器(8)的下游，依次安装安全壳隔离阀组件、限流孔板(9)、爆破膜二(10)和放射性监测仪(11)；

所述的贯穿件组件包括贯穿件一(2.1)、贯穿件二(2.2)，贯穿件一(2.1)与入口管线和安全壳(1)相连，贯穿件二(2.2)与银沸石过滤器8的出口管道和安全壳(1)相连；

所述的安全壳隔离阀组件由安全壳隔离阀一(3.1)、安全壳隔离阀二(3.2)、安全壳隔离阀三(3.3)、安全壳隔离阀四(3.4)、安全壳隔离阀五(3.5)组成，安全壳隔离阀一(3.1)安装在安全壳(1)与并联通道之间，安全壳隔离阀二(3.2)安装在能动通道上；安全壳隔离阀三(3.3)安装在水洗过滤器(5)的出口与金属纤维过滤器(6)的入口之间，安全壳隔离阀四(3.4)安装在金属纤维过滤器(6)的出口与安全壳(1)之间，安全壳隔离阀五(3.5)安装在银沸石过滤器(8)与限流孔板(9)之间；

所述的银沸石过滤器(8)由入口法兰(8.1)，进气口(8.2)，入口冲击挡罩(8.3)，受热壳体(8.4)，银沸石过滤单元(8.5)，出口法兰(8.6)和气流隔板(8.7)组成；

入口法兰(8.1)与出口法兰(8.6)通过焊接的方式与受热壳体(8.4)相连，入口冲击挡罩(8.3)位于银沸石过滤器的入口接管处，并与银沸石过滤器的受热壳体(8.4)焊接相连，在入口冲击挡罩(8.3)上开有水平方向的进气口(8.2)，开口面积不小于过滤排放系统管道的流通面积，银沸石过滤单元(8.5)呈正方的排列布置形式，气流隔板(8.7)位于银沸石过滤器的顶部，通过焊接的方式连接在竖直柱体与封头的交接处，在气流隔板(8.7)上开有一些按正方形排列布置的方孔，每一个银沸石过滤单元(8.5)安装在一个对应的方孔上。

2.根据权利要求1所述的一种可高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述的受热壳体(8.4)采用导热性能良好的金属材料制成，受热壳体(8.4)采用柱体结构，中间段为竖直的柱体，上、下两端是椭球行封头，受热壳体(8.4)的截面形态设计为类椭圆形，柱体的两个较大的面采用弧面设计，两个小面采用直面设计。

3.根据权利要求1所述的一种可高效去除有机碘的安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述的银沸石过滤单元(8.5)由底板(5.1)，多孔柱体(5.2)，顶盖(5.3)，通气孔(5.4)和银沸石分子筛(5.5)组成；

多孔柱体(5.2)由两层相互平行的板或者同心圆筒组成，在平行板或筒之间填充银沸石分子筛(5.5)，平行板或筒之间的距离要保证银沸石分子筛具有足够的滤层深度，平行板或筒的表面积要能保证银沸石过滤单元内具有合适的迎面风速，在平行板或筒上开有通气孔(5.4)。