CN109323354B - 一种熔盐仿真堆堆舱负压排风装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔盐仿真堆堆舱负压排风装置，包括：所述负压排风装置包括：上堆舱负压排风系统，包括一与上堆舱连通的上堆舱排风管道；下堆舱负压排风系统，包括一与下堆舱连通的下堆舱排风管道；以及气流组织模拟系统，包括一模拟系统排风管道，在该模拟系统排风管道的排气口连接于下堆舱负压排风系统的下堆舱排风管道上。该装置可以实现堆舱正常负压排风、堆舱事故负压排风、验证堆舱气流组织模型、实时参数监测的功能，因此能够满足熔盐仿真堆堆舱负压排风的要求，便于检修维护，降低了投入成本。

Description

一种熔盐仿真堆堆舱负压排风装置

技术领域

本发明涉及反应堆负压通风设计技术领域，尤其涉及一种熔盐仿真堆堆舱负压排风装置。

背景技术

不同于水堆，熔盐堆具有固有安全性。因此熔盐堆的通风设计与压水堆不同，熔盐堆不设置安全壳，堆舱外部的所采用的包容体无密闭性和承全压要求，包容体的“包容”功能是通过保持堆舱、包容体以及外界的负压实现气流方向从低污染区到高污染区，防止放射性物质向外部区域扩散。

因此，需要设计一套合理的熔盐堆堆舱与包容体的排风装置，使得运行过程中维持堆舱和包容体区域的负压梯度，控制气流从包容体流向堆舱，同时能够实现正常工况和事故工况下不同排风控制的切换。由于上堆舱部分设备需要检修维护，在检修维护时，该装置还须防止下堆舱泄漏。

目前尚不存在熔盐堆堆舱的负压排风装置，因此有必要设计一套熔盐仿真堆堆舱负压排风装置，并以熔盐仿真堆为平台，开展堆舱负压排风、模拟废气净化处理和验证堆舱气流组织模型等实验，优化负压排风参数，积累运行经验，为熔盐堆堆舱与包容体的排风设计提供依据。

发明内容

本发明旨在提供一种熔盐仿真堆堆舱负压排风装置，以开展堆舱负压排风、模拟废气净化处理和验证堆舱气流组织模型等实验，满足设计和建设要求。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种仿真堆堆舱负压排风装置，所述仿真堆堆舱分为上堆舱和下堆舱，且中间有不完全密封的隔层，所述负压排风装置包括：上堆舱负压排风系统，包括一与上堆舱连通的上堆舱排风管道；下堆舱负压排风系统，包括一与下堆舱连通的下堆舱排风管道；以及气流组织模拟系统，包括一模拟系统排风管道，在该模拟系统排风管道的排气口连接于下堆舱负压排风系统的下堆舱排风管道上。

在所述上堆舱排风管道上自与上堆舱的接口处依次串联有：一上堆舱测量支路管道，与一上堆舱微差压变送器相连；上堆舱电磁阀，用于控制所述上堆舱排风管道的开闭；上堆舱过滤器，用于净化所述上堆舱排风管道排出的气体；上堆舱质量流量控制器，用于控制并显示所述上堆舱排风管道的流量；和上堆舱真空泵，用于提供排气动力。

在所述下堆舱排风管道上自与下堆舱的接口处依次串联有：一下堆舱测量支路管道，其依次与一下堆舱第二气体冷却装置和一下堆舱第一微差压变送器相连；高温阀门，用于控制下堆舱高温气体的排放；温度测量装置，用于测量所述负压排风时下堆舱排气的温度；下堆舱第一气体冷却装置，用于降低所述负压排风系统的下堆舱排气的温度；下堆舱第一电磁阀，用于控制所述下堆舱负压排风系统与气流组织模拟系统的切换；下堆舱过滤器，用于净化所述负压排风管道排出的气体；下堆舱质量流量控制器，用于控制并显示所述下堆舱排风管道的流量；和下堆舱真空泵，用于提供排气动力；且所述模拟系统排风管道的排气口连接于所述下堆舱第一电磁阀和第二过滤器之间。

所述上堆舱真空泵与所述上堆舱微差压变送器之间或所述的下堆舱真空泵与所述下堆舱第一微差压变送器之间设有信号联锁。

所述上堆舱过滤器或下堆舱过滤器的两端均设有压力传感器。

在所述模拟系统排风管道上沿气体的走向依次串联有：气体发生器，用于提供气源；模拟系统第一电磁阀，用于控制模拟系统排风管道的开闭；模拟系统质量流量控制器，用于控制并显示模拟系统排风管道的流量；气体暂存罐，用于模拟堆舱；和模拟系统第二电磁阀，用于控制所述气流组织模拟系统与下堆舱负压排风系统的切换。

所述气体暂存罐上还设有一容器测量管道，并通过该容器测量管道依次连接模拟系统第三电磁阀和模拟系统微差压变送器。

所述气体暂存罐为压力容器，装有安全泄压阀。

所述气体暂存罐的两端设有压力传感器。

所述仿真堆堆舱负压排风装置还包括辅助测量系统，所述辅助测量系统包括一个或两个与下堆舱连通的辅助测量管道，在该辅助测量管道上依次串联有：气体冷却装置、电磁阀以及微差压变送器。

本发明的熔盐仿真堆堆舱负压排风装置能够同时满足四方面功能：一是进行堆舱正常负压排风，通过上下堆舱的负压排风，实现下堆舱气体冷却后排放，上下堆舱形成负压梯度，使堆舱内气体泄漏由上至下；二是进行堆舱事故负压排风，模拟事故发生时，增加下堆舱负压排风流量，使下堆舱快速换气；三是验证堆舱气流组织模型，以气体暂存罐模拟堆舱开展负压通排风模型实验，确定堆舱实现气流均匀、减少回流区的排风参数；四是可以实时参数监测，包括压差、温度、管道流量等。因此，能够优化负压排风参数，积累运行经验，为熔盐堆堆舱与包容体的排风设计和建设需求提供依据，进而实现熔盐仿真堆堆舱负压排风的功能要求。此外，本发明的熔盐仿真堆堆舱负压排风装置由于其仅仅以仿真熔盐堆为平台，因此维护方便且投入成本较低。真空泵与微差压变送器的联锁控制，实现了间歇式负压排风并使上、下堆舱形成负压梯度，便于上堆舱设备检修维护，同时降低了下堆舱气体泄漏至上堆舱的可能性。

附图说明

图1是熔盐仿真堆堆舱负压排风装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。

实施例1一种熔盐仿真堆堆舱负压排风装置

如图1所示为本发明的一个实施例的熔盐仿真堆堆舱负压排风装置，所述熔盐仿真堆堆舱分为上堆舱A1和下堆舱A2，且中间有不完全密封的隔层，所述负压排风装置包括：与所述上堆舱A1连通的上堆舱负压排风系统100、与下堆舱A2连通的下堆舱负压排风系统200以及连接于所述下堆舱负压排风系统200的支路上的气流组织模拟系统300。

所述上堆舱负压排风系统100连接上堆舱A1及外部大气环境，用以控制上堆舱的负压，从而在正常运行工况下对下堆舱进行正常负压排风，其包括一与上堆舱A1连通的上堆舱排风管道P1，在该上堆舱排风管道P1上自与上堆舱A1的接口处依次串联有：

一上堆舱测量支路管道P11，与一上堆舱微差压变送器DW3相连，所述上堆舱微差压变送器DW3用于测量上堆舱A1的接口处的压差；

上堆舱电磁阀DK5，用于控制所述上堆舱排风管道P1的开闭；

上堆舱第一压力传感器DP1，用于测量压力；

上堆舱过滤器G1，用于净化所述上堆舱排风管道P1排出的气体；

上堆舱第二压力传感器DP2，用于测量压力并通过与上堆舱第一压力传感器DP1的压力差判断上堆舱过滤器G1是否堵塞；

上堆舱质量流量控制器DM1，用于控制并显示所述上堆舱排风管道P1的流量；和

上堆舱真空泵DZ1，用于提供排气动力。

在本实施例中，所述上堆舱真空泵DZ1与所述上堆舱微差压变送器DW3之间设有信号联锁，使得上堆舱真空泵DZ1根据所述上堆舱微差压变送器DW3的信号值发生启闭，实现了间歇式负压排风并使上、下堆舱形成负压梯度，便于上堆舱设备检修维护，同时降低了下堆舱气体泄漏至上堆舱的可能性。

所述下堆舱负压排风系统200与所述下堆舱A2连通，用于在正常运行工况下对下堆舱A2进行正常负压排风，以及在模拟事故工况下对下堆舱A2进行事故负压通风，其包括一与下堆舱A2连通的下堆舱排风管道P2，在该下堆舱排风管道上自与下堆舱A2的接口处依次串联有：

高温阀门DH，优选为高温气动阀，用于控制下堆舱高温气体的排放；

温度测量装置DT，优选为一热电偶，用于测量所述负压排风时下堆舱排气的温度；

一下堆舱测量支路管道P21，其依次与一下堆舱第二气体冷却装置DX2和一下堆舱第一微差压变送器DW4相连，所述下堆舱第二气体冷却装置DX2优选为空冷管，用于降低进入下堆舱第一微差压变送器DW4的气体的温度，所述下堆舱第一微差压变送器DW4用于测量所述下堆舱负压排风系统200的下堆舱排风口的压差；

下堆舱第一气体冷却装置DX，优选为循环水冷却器，用于降低所述负压排风系统的下堆舱排气的温度；

下堆舱第一电磁阀DK6，用于控制所述下堆舱负压排风系统200与气流组织模拟系统300的切换；

下堆舱第一压力传感器DP3，用于测量压力；

下堆舱过滤器G2，用于净化所述负压排风管道排出的气体；

下堆舱第二压力传感器DP4，用于测量压力并通过与下堆舱第一压力传感器DP3的压力差判断下堆舱过滤器G2是否堵塞；

下堆舱质量流量控制器DM2，用于控制并显示所述下堆舱排风管道P2的流量；和

下堆舱真空泵DZ2，用于提供排气动力。

在本实施例中，所述的下堆舱真空泵DZ2与所述下堆舱第一微差压变送器DW4之间设有信号联锁，使得上堆舱真空泵DZ1根据所述上堆舱微差压变送器DW3的信号值发生启闭，实现了间歇式负压排风并使上、下堆舱形成负压梯度，便于上堆舱设备检修维护，同时降低了下堆舱气体泄漏至上堆舱的可能性。

所述气流组织模拟系统300包括一模拟系统排风管道P3，在该模拟系统排风管道P3上沿气体的走向依次串联有：

气体发生器DQ，用于提供气源；

模拟系统第一电磁阀DK1，用于控制模拟系统排风管道P3的开闭；

模拟系统质量流量控制器DM3，用于控制并显示所述模拟系统排风管道P3的流量；

模拟系统第一压力传感器DP5；

气体暂存罐R，为压力容器，用于模拟堆舱，其上装有安全泄压阀，用于防止气压过高导致容器损坏，且其上还设有一容器测量管道，并通过该容器测量管道依次连接模拟系统第三电磁阀DK2和模拟系统微差压变送器DW5，所述模拟系统微差压变送器DW5用于测量所述气流组织模拟系统300在模拟排风时气体暂存罐R内部测量点的压差，所述模拟系统第三电磁阀DK2用于控制该测量管道的开闭；

模拟系统第二压力传感器DP6，用于和模拟系统第一压力传感器DP5分别测量气体暂存罐R进出口的压力；和

模拟系统第二电磁阀DK7，用于控制所述系统与下堆舱负压排风系统的切换。

下堆舱负压排风系统200的所述高温阀门DH由所述气流组织模拟系统300的气体发生器DQ提供气源。

此外，所述模拟系统排风管道P3的排气口连接于所述下堆舱第一电磁阀DK6和第二过滤器G2之间的下堆舱排风管道P2上，使得所述气流组织模拟系统300和下堆舱负压排风系统200共用下堆舱过滤器G2、置于下堆舱过滤器G2两端的下堆舱第一、第二压力传感器DP3、DP4、下堆舱质量流量控制器DM2和下堆舱真空泵DZ2。

如图所示，所述熔盐仿真堆堆舱负压排风装置还包括辅助测量系统400，该辅助测量系统400包括一个或两个与下堆舱A2连通的辅助测量管道P4，在该辅助测量管道P4上依次串联有：

下堆舱第三气体冷却装置DX3和/或下堆舱第四气体冷却装置DX4，优选为空冷管，用于降低进入辅助测量管道P4的气体的温度，

下堆舱第二电磁阀DK3和/或下堆舱第三电磁阀DK4，用于控制辅助测量管道P4的开闭；以及

下堆舱第二微差压变送器DW1和/或下堆舱第三微差压变送器DW2，用于测量所述下堆舱负压排风系统200在负压排风时下堆舱A2内部测量点的压差。

工作原理

利用上述的熔盐仿真堆堆舱负压排风装置，可以实现三种工况，包括正常负压排风工况、堆舱事故负压排风工况和模拟堆舱气流组织工况。

其中，当熔盐仿真堆正常运行时，本发明的熔盐仿真堆堆舱负压排风装置启动堆舱正常负压排风工况。

上堆舱电磁阀DK5打开，上堆舱质量流量控制器DM1开度适当，上堆舱真空泵DZ1抽出上堆舱的气体，通过上堆舱微差压变送器DW3进行监控，当上堆舱达到相对负压150Pa的时候，上堆舱真空泵DZ1停止工作。环境空气通过孔、缝隙、盖板等位置进入上堆舱，同时上堆舱部分气体泄漏至下堆舱，使得上堆舱相对负压降低，当降到相对负压50Pa时，联锁重新启动上堆舱真空泵DZ1，以此循环，上堆舱真空泵DZ1间歇式工作始终维持上堆舱相对负压50～150Pa。抽出的气体经过上堆舱过滤器G1净化后进入环境。

下堆舱的高温阀门DH、下堆舱第一电磁阀DK6打开，模拟系统第二电磁阀DK7关闭，下堆舱质量流量控制器DM2开度适当，下堆舱真空泵DZ2抽出下堆舱的高温气体，通过循环水冷却器DX进行冷却到100℃以下，通过下堆舱第一微差压变送器DW4进行监控，当下堆舱达到相对负压450Pa的时候，下堆舱真空泵DZ2停止工作。环境空气通过孔、缝隙等位置进入下堆舱，同时上堆舱A1的部分气体泄漏至下堆舱A2，使得下堆舱A2的相对负压降低，当降到相对负压150Pa时，联锁重新启动下堆舱真空泵DZ2，以此循环，下堆舱真空泵DZ2间歇式工作始终维持下堆舱相对负压150～450Pa。抽出的气体经过滤器G2净化后进入环境。

熔盐仿真堆堆舱负压排风装置的正常工况始终维持上堆舱A1与下堆舱A2以及环境的负压梯度。

当熔盐仿真堆模拟事故发生时，本发明的熔盐仿真堆堆舱负压排风装置启动堆舱事故负压排风工况，以模拟废气净化处理。

上堆舱负压排风系统100保持正常负压排风。

下堆舱负压排风系统200高温气动阀门DH、下堆舱第一电磁阀DK6打开，模拟系统第二电磁阀DK7关闭，下堆舱质量流量控制器DM2开度增大，使排风流量增大2倍，下堆舱A2的相对负压快速达到450Pa，下堆舱A2的真空泵DZ2停止，下堆舱气体泄漏使相对负压降到150Pa时，联锁重新启动下堆舱真空泵DZ2，以此循环。该循环时间缩短，实现事故工况下堆舱快速换气。

在需要验证堆舱气流组织模型时，本发明的熔盐仿真堆堆舱负压排风装置启动模拟堆舱气流组织工况。

下堆舱第一电磁阀DK6关闭，模拟系统第一电磁阀DK1、模拟系统第二电磁阀DK7打开，气体发生器DQ为气体暂存罐R提供进气，下堆舱真空泵DZ2抽出气体暂存罐R内的气体，通过调节下堆舱质量流量控制器DM2、模拟系统质量流量控制器DM3的开度，使气体暂存罐R内部达到相对负压150Pa/450Pa。改变进气口的位置模拟堆舱不同的泄漏部位，通过模拟系统微差压变送器DW5对气体暂存罐R内不同部位的差压进行测量，得到不同泄漏部位对堆舱气流组织的影响规律。

在调节下堆舱质量流量控制器DM2、模拟系统质量流量控制器DM3的开度时，若气体暂存罐R内压力(正压或负压)超过设定值，则关闭气体发生器DQ和下堆舱真空泵DZ2，打开安全泄压阀，使其恢复常压。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，例如上堆舱过滤器或下堆舱过滤器的两端设置的压力传感器可以省去。因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种仿真堆堆舱负压排风装置，所述仿真堆堆舱分为上堆舱（A1）和下堆舱（A2），且中间有不完全密封的隔层，其特征在于，所述负压排风装置包括：

上堆舱负压排风系统（100），包括一与上堆舱（A1）连通的上堆舱排风管道（P1）；

下堆舱负压排风系统（200），包括一与下堆舱（A2）连通的下堆舱排风管道（P2）；以及

气流组织模拟系统（300），包括一模拟系统排风管道（P3）；在所述上堆舱排风管道（P1）上自与上堆舱（A1）的接口处依次串联有：

一上堆舱测量支路管道（P11），与一上堆舱微差压变送器（DW3）相连；

上堆舱电磁阀（DK5），用于控制所述上堆舱排风管道（P1）的开闭；

上堆舱过滤器（G1），用于净化所述上堆舱排风管道（P1）排出的气体；

上堆舱质量流量控制器（DM1），用于控制并显示所述上堆舱排风管道（P1）的流量；和

上堆舱真空泵（DZ1），用于提供排气动力；

在所述下堆舱排风管道（P2）上自与下堆舱（A2）的接口处依次串联有：

一下堆舱测量支路管道（P21），其依次与一下堆舱第二气体冷却装置（DX2）和一下堆舱第一微差压变送器（DW4）相连；

高温阀门（DH），用于控制下堆舱高温气体的排放；

温度测量装置（DT），用于测量所述负压排风时下堆舱排气的温度；

下堆舱第一气体冷却装置（DX），用于降低所述负压排风系统的下堆舱排气的温度；

下堆舱第一电磁阀（DK6），用于控制所述下堆舱负压排风系统（200）与气流组织模拟系统（300）的切换；

下堆舱过滤器（G2），用于净化所述负压排风管道排出的气体；

下堆舱质量流量控制器（DM2），用于控制并显示所述下堆舱排风管道（P2）的流量；和

下堆舱真空泵（DZ2），用于提供排气动力；

且所述模拟系统排风管道（P3）的排气口连接于所述下堆舱第一电磁阀（DK6）和第二过滤器（G2）之间；

在所述模拟系统排风管道（P3）上沿气体的走向依次串联有：

气体发生器（DQ），用于提供气源；

模拟系统第一电磁阀（DK1），用于控制模拟系统排风管道（P3）的开闭；

模拟系统质量流量控制器（DM3），用于控制并显示模拟系统排风管道（P3）的流量；

气体暂存罐（R），用于模拟堆舱；和

模拟系统第二电磁阀（DK7），用于控制所述气流组织模拟系统（300）与下堆舱负压排风系统（200）的切换；

所述模拟系统排风管道（P3）的排气口连接于所述下堆舱第一电磁阀（DK6）和第二过滤器（G2）之间的下堆舱排风管道（P2）上；

高温阀门（DH）为高温气动阀；所述高温阀门（DH）由所述气流组织模拟系统（300）的气体发生器（DQ）提供气源。

2.根据权利要求1所述的仿真堆堆舱负压排风装置，其特征在于，所述上堆舱真空泵（DZ1）与所述上堆舱微差压变送器（DW3）之间或所述的下堆舱真空泵（DZ2）与所述下堆舱第一微差压变送器（DW4）之间设有信号联锁。

3.根据权利要求1所述的仿真堆堆舱负压排风装置，其特征在于，所述上堆舱过滤器（G1）或下堆舱过滤器（G2）的两端均设有压力传感器（DP1、DP2、DP3、DP4）。

4.根据权利要求1所述的仿真堆堆舱负压排风装置，其特征在于，所述气体暂存罐（R）上还设有一容器测量管道，并通过该容器测量管道依次连接模拟系统第三电磁阀（DK2）和模拟系统微差压变送器（DW5）。

5.根据权利要求1所述的仿真堆堆舱负压排风装置，其特征在于，所述气体暂存罐（R）为压力容器，装有安全泄压阀。

6.根据权利要求1所述的仿真堆堆舱负压排风装置，其特征在于，所述气体暂存罐（R）的两端设有压力传感器（DP5、DP6）。

7. 根据权利要求1所述的仿真堆堆舱负压排风装置，其特征在于，还包括辅助测量系统（400），所述辅助测量系统（400）包括一个或两个与下堆舱（A2）连通的辅助测量管道（P4），在该辅助测量管道（P4）上依次串联有：气体冷却装置（DX3、 DX4）、电磁阀（DK3、DK4）以及微差压变送器（DW1、DW2）。

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