CN108877964A - 核电站安全壳过滤排放系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种核电站安全壳过滤排放系统，包括安全壳、水洗过滤器、金属过滤器、加药罐、加水罐和充气罐，所述安全壳的上方设有安全壳排出口、下方设有安全壳回流口，所述水洗过滤器的顶部设有排气口和进液口、底部设有文丘里、底部设有排液口，所述金属过滤器顶部设有排气口、底部设有出液口和进气口。本发明能够将安全壳内排出的含有放射性物质的气体进行充分过滤，使安全壳内的压力始终保持在安全稳定的范围，有效杜绝放射性物质外泄，全方位监测且安全环保。
Description
技术领域
本发明属于核电站设备领域，具体的涉及核电站安全壳过滤排放系统。
背景技术
安全壳是防止放射性产物释放到环境中的最后一道屏障，但是当堆芯熔融等事故发生后，安全壳内的温度大幅上升，如果没有任何缓解措施，堆芯熔融物与水及混凝土底板相互反应，产生大量的不凝结气体，随着事故的发展，气体不断增加，从而导致安全壳内安全压力的不断升高，最终将破坏安全壳完整性，造成放射性物质外泄，进而对周围环境造成污染，危及周边人员的安全。现有的核电站安全壳过滤排放系统由于设计简单，存在一定的安全隐患。
文丘里净化装置是一种高效湿式洗涤器，在捕集被污染气体中的细小粉尘以及吸收气态污染物方面具有独特的优越性，故在大气污染控制与化工领域中应用广泛。其用于放射性废气净化，具有体积较小、结构简单、造价低廉、操作方便、净化效率高、维护量小等优点，并可通过在洗涤液中添加适当的化学物质，增强对废气中特定成分的净化作用。利用文丘里洗涤和金属纤维过滤联合净化的方式已成为安全壳过滤排放系统的发展趋势。
发明内容
本发明为解决现有技术问题，提供了一种过滤效果好、安全系数高、气液可循环过滤的核电站安全壳过滤排放系统。
本发明采用的技术方案为：核电站安全壳过滤排放系统，包括安全壳、水洗过滤器、金属过滤器、加药罐、加水罐和充气罐，所述安全壳的上方设有安全壳排出口、下方设有安全壳回流口，所述水洗过滤器的顶部设有排气口和进液口、底部设有文丘里、底部设有排液口，所述金属过滤器顶部设有排气口、底部设有出液口和进气口；所述安全壳的安全壳排出口借助第一气体管道与水洗过滤器内的文丘里相连通，所述安全壳的回流口借助第一排液管道与水洗过滤器的排液口相连通；所述水洗过滤器的排气口借助第三气体管道与金属过滤器的进气口相连通、水洗过滤器的进液口借助第二排液管道与金属过滤器的出液口相连通；所述金属过滤器的排气口上设有第四气体管道；所述加药罐和加水罐分别借助加药管路和加水管路与水洗过滤器的中部相连通；所述充气罐借助充气管主路和4个充气管支路分别与水洗过滤器的下部、水洗过滤器的上部、金属过滤器的中部和第四气体管道相连通；所述第一气体管道两端分别设有第一隔离阀和第二隔离阀，所述第一排液管道上设有第四隔离阀，所述第四气体管道上设有第五隔离阀；所述加药管路上设有第一止回阀，所述加水管路上设有第二止回阀，所述充气管主路上设有第三止回阀，所述4个充气管支路上依次设有第三止回阀Ⅰ、第三止回阀Ⅱ、第三止回阀Ⅲ和第三止回阀Ⅳ。
进一步地，所述第一气体管道上还设有第二气体管道，所述第二气体管道的一端位于第一气体管道的第一隔离阀与第二隔离阀之间处、另一端位于第一气体管道的第二隔离阀与文丘里的连接处，所述第二气体管道上按气体走向依次设有第三隔离阀和空气冷却器。
进一步地，所述第二气体管道为并排的多个。
进一步地，所述第四气体管道的排气端按气体走向依次设有放射性检测器、802、强化过滤器Ⅰ、强化过滤器Ⅱ和强化过滤器Ⅲ。
进一步地，所述金属过滤器还包括第二压力检测器、安全阀，其内部从下到上依次设有气液分离器和金属过滤网。
进一步地，所述金属过滤网借助龙骨架和隔板固定在金属过滤器内；所述隔板借助螺钉固定在金属过滤器的内壁、龙骨架借助连接法兰和螺钉吊装固定在隔板上、金属过滤网附着在龙骨架上；所述连接法兰的下表面设有梯形凸环、隔板上设有与梯形凸环相匹配的梯形环槽。
进一步地，所述加药罐还设有第二浓度检测器和第二液位检测器。
进一步地，所述加水罐还设有第三液位检测器。
进一步地，所述加水过滤器内部还包括气体均布器、第一浓度检测器、第一液位检测器、和第一压力检测器，所述气体均布器位于文丘里上部。
进一步地，所述金属过滤网为不锈钢丝编织网折成的环形波纹筒，所述龙骨架为侧壁带通气孔的不锈钢桶体，所述龙骨架的数量为多个。
本发明获得的有益效果为：本发明能够将安全壳内排出的含有放射性物质的气体进行充分过滤，使安全壳内的压力始终保持在安全稳定的范围，有效杜绝放射性物质外泄，全方位监测且安全环保。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
其中1代表安全壳、2代表空气冷却器、3代表水洗过滤器、4代表金属过滤器、5代表加药罐、6代表加水罐、7代表充气罐、8代表放射性检测器、101代表安全壳排出口、102代表安全壳回流口、103代表第一隔离阀、104代表第一气体管道、105代表第二隔离阀、201代表第三隔离阀、202代表第二气体管道、301代表第四隔离阀、302代表第一排液管道、303代表文丘里、304代表气体均布器、305代表第一浓度检测器、306代表第一液位检测器、307代表第一压力检测器、308代表第三气体管道、401代表气液分离器、402代表金属过滤网、403代表第二压力检测器、404代表安全阀、405代表第二排液管道、406代表第四气体管道、501代表第一止回阀、502代表加药管路、503代表第二浓度检测器、504代表第二液位检测器、601代表第二止回阀、602代表加水管路、603代表第三液位检测器、701代表第三止回阀、701a代表第三止回阀Ⅰ、701b代表第三止回阀Ⅱ、701c代表第三止回阀Ⅲ、701d代表第三止回阀Ⅳ、702代表充气管支路、703代表充气管主路、801代表第五隔离阀、802代表强化过滤器Ⅰ、803代表强化过滤器Ⅱ、804代表强化过滤器Ⅲ。
具体实施方式
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
如图1所示，核电站安全壳过滤排放系统，包括安全壳1、水洗过滤器3、金属过滤器4、加药罐5、加水罐6和充气罐7，所述安全壳1的上方设有安全壳排出口101、下方设有安全壳回流口102，所述水洗过滤器3的顶部设有排气口和进液口、底部设有文丘里303、底部设有排液口，所述金属过滤器4顶部设有排气口、底部设有出液口和进气口；所述安全壳1的安全壳排出口101借助第一气体管道104与水洗过滤器3内的文丘里303相连通，所述安全壳1的回流口借助第一排液管道302与水洗过滤器3的排液口相连通；所述水洗过滤器3的排气口借助第三气体管道308与金属过滤器4的进气口相连通、水洗过滤器3的进液口借助第二排液管道405与金属过滤器4的出液口相连通；所述金属过滤器4的排气口上设有第四气体管道406；所述加药罐5和加水罐6分别借助加药管路502和加水管路602与水洗过滤器3的中部相连通；所述充气罐7借助充气管主路703和4个充气管支路702分别与水洗过滤器3的下部、水洗过滤器3的上部、金属过滤器4的中部和第四气体管道406相连通；所述第一气体管道104两端分别设有第一隔离阀103和第二隔离阀105，所述第一排液管道302上设有第四隔离阀301，所述第四气体管道406上设有第五隔离阀801；所述加药管路502上设有第一止回阀501，所述加水管路602上设有第二止回阀601，所述充气管主路703上设有第三止回阀701，所述4个充气管支路702上依次设有第三止回阀Ⅰ701a、第三止回阀Ⅱ701b、第三止回阀Ⅲ701c和第三止回阀Ⅳ701d。所述第一气体管道104上还设有第二气体管道202，所述第二气体管道202的一端位于第一气体管道104的第一隔离阀103与第二隔离阀105之间处、另一端位于第一气体管道104的第二隔离阀105与文丘里303的连接处，所述第二气体管道202上按气体走向依次设有第三隔离阀201和空气冷却器2。所述第二气体管道202为并排的多个。所述第四气体管道406的排气端按气体走向依次设有放射性检测器8、强化过滤器Ⅰ802、强化过滤器Ⅱ803和强化过滤器Ⅲ804。所述金属过滤器4还包括第二压力检测器403、安全阀404，其内部从下到上依次设有气液分离器401和金属过滤网402。所述金属过滤网402借助龙骨架和隔板固定在金属过滤器4内；所述隔板借助螺钉固定在金属过滤器4的内壁、龙骨架借助连接法兰和螺钉吊装固定在隔板上、金属过滤网402附着在龙骨架上；所述连接法兰的下表面设有梯形凸环、隔板上设有与梯形凸环相匹配的梯形环槽。所述加药罐5还设有第二浓度检测器503和第二液位检测器504。所述加水罐6还设有第三液位检测器603。所述加水过滤器3内部还包括气体均布器304、第一浓度检测器305、第一液位检测器306、和第一压力检测器307，所述气体均布器304位于文丘里303上部。所述金属过滤网402为不锈钢丝编织网折成的环形波纹筒，所述龙骨架为侧壁带通气孔的不锈钢桶体，所述龙骨架的数量为多个。
具体实施时：安全壳排出口101通过第一气体管道104与水洗过滤器3内的文丘里303相连接，在第一气体管道104上依次设置第一隔离阀103和第二隔离阀105，安全壳1内的含有放射性物质的高温高压气体通过安全壳排出口101排放到“核电站安全壳过滤排放(EUF)系统”中，进而起到泄压的作用；安全壳回流口102通过第一排液管道302与水洗过滤器3的排液口相连接，在第一排液管道302上设置第四隔离阀301，水洗过滤器3内含有放射性物质的水洗液通过安全壳回流口102排回到安全壳1内，放射性物质不会产生外泄。
空气冷却器2设置在第一气体管道104上，具体是：若干组空气冷却器2与第二隔离阀105并列设置在第一气体管道104，在每个空气冷却器2进气端的第二气体管道202上设置第三隔离阀201。空气冷却器2用来对安全壳1内排出的高温高压气体进行预降温，从而降低水洗过滤器3内的温度负荷和压力负荷。空气冷却器2的组数设置为3组，当第二气体管道202上的第三隔离阀201全部关闭，第一隔离阀103和第二隔离阀105全部打开时，安全壳1内排出的气体直接通过第一气体管道104进入水洗过滤器3，当第二隔离阀105关闭，第三隔离阀201中的一个或多个打开时，安全壳1内排出的气体经过空气冷却器2冷却后再进入水洗过滤器3。
水洗过滤器3内部包括由下到上设置的文丘里303、气体均布器304，水洗过滤器3内盛有放射物吸附液，放射物吸附液为NaOH质量浓度为0.6～0.65％、Na2S2O3质量浓度为0.3～0.35％的水溶液。文丘里303和气体均布器304均设置在放射物吸附液的液面下，气均均布器304靠近在文丘里303上进气口的上部。在水洗过滤器3的底部设置第一浓度检测器305，第一浓度检测器305用于监测水洗过滤器3内放射物吸附液的浓度。在水洗过滤器3的侧面设置第一液位检测器306，第一液位检测器306用于监测水洗过滤器3内放射物吸附液的液面高度。在水洗过滤器3的顶部设置第一压力检测器307，第一压力检测器307用于监测水洗过滤器3内气体的压力。经水洗过滤器3过滤后的气体经过第三气体管道308进入金属过滤器4。
金属过滤器4包括由下到上设置的气液分离器401、金属过滤网402。金属过滤网402为不锈钢丝编织网折成的环形波纹筒，金属过滤网402附着在龙骨架上，龙骨架为侧壁带通气孔的不锈钢桶体，不锈钢桶体的数量为多个，在金属过滤器4的腔内设有隔板，在隔板上有龙骨架安装孔，龙骨架上带有连接法兰，龙骨架通过连接法兰吊挂在隔板上，在连接法兰上设有龙骨架连接螺钉孔，龙骨架通过螺钉与隔板固定，龙骨架与隔板之间无垫气密封，即在连接法兰的下表面上设有梯形凸环，在隔板上设有匹配的梯形环槽，梯形凸环与梯形环槽气密封配合。经过第三气体管道308进入金属过滤器4内的气体，先由气液分离器401进行气液分离，分离后的气体穿过气液分离器401而到达金属过滤网402，分离出的液体落回金属过滤器4的底部并经由第二排液管道405流回水洗过滤器3内。在金属过滤器4的顶部设置第二压力检测器403，第二压力检测器403用于监测金属过滤器4内气体的压力。在金属过滤器4上还设置安全阀404。
加药罐5内盛有放射物吸附液，放射物吸附液为NaOH质量浓度为0.6～0.65％、Na2S2O3质量浓度为0.3～0.35％的水溶液。加药罐5通过加药管路502与水洗过滤器3相连接，在加药管路502上设置第一止回阀501。加药罐5用于向水洗过滤器3内补加放射物吸附液。在加药罐5的底部设置第二浓度检测器503，第二浓度检测器503用于监测加药罐5内放射物吸附液的浓度。在加药罐5的侧面设置第二液位检测器504，第二液位检测器504用于监测加药罐5内放射物吸附液的液面高度。
加水罐6内盛有纯净水，加水罐6通过加水管路602与水洗过滤器3相连接，在加水管路602上设置第二止回阀601。加水罐6用于向水洗过滤器3内补加水，用来调节水洗过滤器3内放射物吸附液的浓度。在加水罐6的侧面设置第三液位检测器603，第三液位检测器603用于监测加水罐6内的液面高度。
充气罐7内盛有惰性压缩气体，如氮气、氦气。充气罐7通过充气管路702分别与水洗过滤器3、金属过滤器4相连通，具体是在充气管路702的主管路上设置第三止回阀701，在充气管路702的支管路上分别设置第三止回阀Ⅰ701a、第三止回阀Ⅱ701b、第三止回阀Ⅲ701c、第三止回阀Ⅳ701d，设置第三止回阀Ⅰ701a的支管路与水洗过滤器3的底部相连接，设置第三止回阀Ⅱ701b的支管路与水洗过滤器3上部空腔相连接，设置第三止回阀Ⅲ701c的支管路与金属过滤器4的空腔相连接，设置第三止回阀Ⅳ701d的支管路与第四气体管道406相连接。通过控制充气管路702上的各个止回阀的开闭，实现对上述空间内爆炸性气体浓度范围的调整，防止发生爆炸事故。
在第四气体管道406的出口处设置放射性检测器801，用于检测排出的气体中的放射性物质的含量。在第四气体管道406上还依次设置第五隔离阀801、强化过滤器Ⅰ802、强化过滤器Ⅱ803、强化过滤器Ⅲ804。
关于物料流向：
(一)气体流向。
安全壳1内排出的含有放射性物质的气体经过第一气体管道104和/或第二气体管道202后，进入水洗过滤器3，含有放射性物质的气体在水洗过滤器3内与放射物吸附液充分混合并发生反应后，由第三气体管道308进入金属过滤器4，先经过气液分离器401进行气液分离，再经过金属过滤网402过滤，由第四气体管道406排出。
(二)液体流向。
加药罐5内的放射物吸附液经加药罐路502进入水洗过滤器3，加水罐6内的纯净水经加水管路602进入水洗过滤器3，水洗过滤器3内的放射物吸附液会被气体夹带进入金属过滤器4，经气液分离器401分离后的放射物吸附液由第二排液管道405流回水洗过滤器3，水洗过滤器3内含有放射性物质的放射物吸附液由第一排液管302流回安全壳1内。
废气中的有害气体可分为易溶和难溶性气体两类，采用普通的过滤器往往难以滤除，而采用文丘里净化装置则能够达到良好的净化效果。对于易溶性气体，其在文丘里净化装置中的净化过程与气溶胶类似。对于难溶性气体，则需在水洗液中加入适当的化学试剂，使其与待去除物发生化学反应的生成物能够溶于溶剂中，同时兼顾生成物的溶解度、粘性、化学稳定性、腐蚀性等。
Claims (10)
1.核电站安全壳过滤排放系统，其特征在于：包括安全壳(1)、水洗过滤器(3)、金属过滤器(4)、加药罐(5)、加水罐(6)和充气罐(7)，所述安全壳(1)的上方设有安全壳排出口(101)、下方设有安全壳回流口(102)，所述水洗过滤器(3)的顶部设有排气口和进液口、底部设有文丘里(303)、底部设有排液口，所述金属过滤器(4)顶部设有排气口、底部设有出液口和进气口；所述安全壳(1)的安全壳排出口(101)借助第一气体管道(104)与水洗过滤器(3)内的文丘里(303)相连通，所述安全壳(1)的回流口借助第一排液管道(302)与水洗过滤器(3)的排液口相连通；所述水洗过滤器(3)的排气口借助第三气体管道(308)与金属过滤器(4)的进气口相连通、水洗过滤器(3)的进液口借助第二排液管道(405)与金属过滤器(4)的出液口相连通；所述金属过滤器(4)的排气口上设有第四气体管道(406)；所述加药罐(5)和加水罐(6)分别借助加药管路(502)和加水管路(602)与水洗过滤器(3)的中部相连通；所述充气罐(7)借助充气管主路(703)和4个充气管支路(702)分别与水洗过滤器(3)的下部、水洗过滤器(3)的上部、金属过滤器(4)的中部和第四气体管道(406)相连通；所述第一气体管道(104)两端分别设有第一隔离阀(103)和第二隔离阀(105)，所述第一排液管道(302)上设有第四隔离阀(301)，所述第四气体管道(406)上设有第五隔离阀(801)；所述加药管路(502)上设有第一止回阀(501)，所述加水管路(602)上设有第二止回阀(601)，所述充气管主路(703)上设有第三止回阀(701)，所述4个充气管支路(702)上依次设有第三止回阀Ⅰ(701a)、第三止回阀Ⅱ(701b)、第三止回阀Ⅲ(701c)和第三止回阀Ⅳ(701d)。
2.根据权利要求1所述核电站安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述第一气体管道(104)上还设有第二气体管道(202)，所述第二气体管道(202)的一端位于第一气体管道(104)的第一隔离阀(103)与第二隔离阀(105)之间处、另一端位于第一气体管道(104)的第二隔离阀(105)与文丘里(303)的连接处，所述第二气体管道(202)上按气体走向依次设有第三隔离阀(201)和空气冷却器(2)。
3.根据权利要求2所述核电站安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述第二气体管道(202)为并排的多个。
4.根据权利要求1所述核电站安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述第四气体管道(406)的排气端按气体走向依次设有放射性检测器(8)、强化过滤器Ⅰ(802)、强化过滤器Ⅱ(803)和强化过滤器Ⅲ(804)。
5.根据权利要求1所述核电站安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述金属过滤器(4)还包括第二压力检测器(403)、安全阀(404)，其内部从下到上依次设有气液分离器(401)和金属过滤网(402)。
6.根据权利要求5所述核电站安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述金属过滤网(402)借助龙骨架和隔板固定在金属过滤器(4)内；所述隔板借助螺钉固定在金属过滤器(4)的内壁、龙骨架借助连接法兰和螺钉吊装固定在隔板上、金属过滤网(402)附着在龙骨架上；所述连接法兰的下表面设有梯形凸环、隔板上设有与梯形凸环相匹配的梯形环槽。
7.根据权利要求1所述核电站安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述加药罐(5)还设有第二浓度检测器(503)和第二液位检测器(504)。
8.根据权利要求1所述核电站安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述加水罐(6)还设有第三液位检测器(603)。
9.根据权利要求1所述核电站安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述加水过滤器(3)内部还包括气体均布器(304)、第一浓度检测器(305)、第一液位检测器(306)、和第一压力检测器(307)，所述气体均布器(304)位于文丘里(303)上部。
10.根据权利要求6所述核电站安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述金属过滤网(402)为不锈钢丝编织网折成的环形波纹筒，所述龙骨架为侧壁带通气孔的不锈钢桶体，所述龙骨架的数量为多个。
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