CN112755987A - 一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核电站废气处理技术，具体涉及一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，包括引入压缩空气的压缩空气源、加热压缩空气源输出管道的电加热器、与加热后的输出管道依次通过阀门连接的试验滞留床、冷冻式空气干燥机、真空泵和排空滞留床；能够在滞留床活性炭不卸出的情况下，通过在线真空干燥再生技术，通过零排放方式提升活性炭的吸附性能，能够为滞留床活性炭处理提供新的方式，对后续核电机组惰性气体滞留系统设计、运行提供优化借鉴。
Description
技术领域
本发明属于核电站废气处理技术，具体涉及一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置。
背景技术
核电厂放射性气体净化系统设计功能为去核电机组废气处理系统中的放射性惰性气体，该系统为直流排放设计，接收燃氢系统和放射性液体贮罐的排气，带放射性的废气经过滞留床活性炭吸附后，扫气和剩余气体经过烟筒排放到大气中，滞留床为系统的关键部件，其中的活性炭性能优劣影响系统向环境排放的放射性水平。
长期运行的滞留床活性炭湿度逐渐增大，吸附惰性气体能力下降，运行时只能调高主辅两个系列沸石过滤器再生频率，减少进入滞留床气体湿度，但无法根本去除活性炭内的湿度。随着运行时间增长，活性炭吸附将趋于饱和，活性炭对惰性气体的吸附性能持续下降，通过更换活性炭方法，仅能暂时提升滞留床活性炭吸附惰性气体能力，滞留床活性炭存在共因失效的风险，而且需要处理大量更换后的放射性固体废物，增加电站的储备压力。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，能够提升活性炭的吸附性能，并且滞留床活性炭不卸出，实现零排放。
本发明的技术方案如下：
一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，包括引入压缩空气的压缩空气源、加热压缩空气源输出管道的电加热器、与加热后的输出管道依次通过阀门连接的试验滞留床、冷冻式空气干燥机、真空泵和排空滞留床；
所述的加热后的输出管道上依次设有加热回路旁路阀、干燥回路旁路阀和真空回路旁路阀；
所述的加热回路旁路阀的前后并联连接试验滞留床；
所述的干燥回路旁路阀前后并联连接冷冻式空气干燥机；
所述的真空回路旁路阀前后并联连接真空泵。
所述的加热回路旁路阀的前后均安装分支管路，通过分支管路及其上安装的阀门与试验滞留床的进口和出口连接。
所述的加热回路旁路阀的前后分支管路上分别设有试验滞留床进口阀和试验滞留床出口阀，分别与试验滞留床的试验滞留床进口法兰和试验滞留床出口法兰连接，因此通过阀门的开关可以控制输出管道与试验滞留床的出口和进口的连通。
所述的试验滞留床的进口管道上设有滞留床边界隔离阀I。
所述的冷冻式空气干燥机的前后分别安装冷凝回路进口阀和冷凝回路出口阀。
所述的真空泵的前后分别安装真空回路进口阀和真空回路出口阀。
所述的输出管道末端设有抽真空回路调节阀，并且与排空滞留床的进口连接，排空滞留床的出口与原系统通道连通。
所述的抽真空回路调节阀后的管路连接在排空滞留床进口法兰处，同时排空滞留床的进口管路上安装滞留床边界隔离阀II，滞留床边界隔离阀II的出口处安装排空滞留床出口法兰，通过滞留床出口法兰与原系统通道连通。
所述的加热后的输出管道依次安装加热流量调节阀、加热回路旁路阀、、干燥回路旁路阀和真空回路旁路阀。
所述的加热后的输出管道依次安装加热流量调节阀、加热回路压力表、温度计I、湿度计I、加热回路旁路阀、辐射监测仪、温度计II、湿度计II、干燥回路旁路阀、真空回路旁路阀、湿度计III。
所述的压缩空气源和电加热器之间的管道上依次安装压缩空气供气开关、流量计和进气压力表。
进行干燥再生时，干燥的压缩空气通过流量计，经加热流量调节阀调节后的定量气流经过电加热器进行加热，再通过试验滞留床进口阀、试验滞留床进口法兰进入试验滞留床对内部的活性炭进行干燥，通过试验滞留床出口法兰、试验滞留床出口阀和冷凝回路进口阀进入冷冻式空气干燥机冷凝干燥，关闭排空滞留床上游边界滞留床边界隔离阀II后，分离出水分的气流直接通过冷凝回路出口阀、真空回路旁路阀、抽真空回路调节阀和排空滞留床进口法兰注入排空滞留床，气体经过滞留床活性炭吸附后由排空滞留床出口法兰进入原系统通道排放。
进行真空再生时，关闭滞留床边界隔离阀、试验滞留床进口阀，启动真空泵，气流通过试验滞留床进口法兰、试验滞留床出口阀和冷凝回路进口阀进入冷冻式空气干燥机冷凝干燥，分离出水分的气流通过冷凝回路出口阀、真空回路进口阀、真空泵、真空回路出口阀，关闭滞留床边界隔离阀II后，气流经过抽真空回路调节阀和排空滞留床进口法兰注入排空滞留床，气体经过滞留床活性炭吸附后由排空滞留床进口法兰进入原系统通道排放。
本发明的显著效果如下：能够在滞留床活性炭不卸出的情况下，通过在线真空干燥再生技术，通过零排放方式提升活性炭的吸附性能，能够为滞留床活性炭处理提供新的方式，对后续核电机组惰性气体滞留系统设计、运行提供优化借鉴。
实现核电机组滞留床活性炭的在线再生，提升了原活性炭使用寿命；采用离线设备对滞留床活性炭实现在线再生，通过简单的隔离和接入，便可进行操作。
实现滞留床活性炭在线再生周期短，解决更换活性炭周期长的问题；采用干燥再生和真空再生两种方式进行活性炭再生，混合实施活性炭再生，除湿效果显著，再生时间较短。
可以利用再生气流内部过滤、多级测量的方式，实现排放气体零污染。
避免活性炭更换带来放射性固体废物增多，以及减少了新碳采购成本和废旧活性炭处置成本。
使用范围广泛，通过修改装置与系统的接口，可应用于其他领域滞留床活性炭再生领域，具有较大的推广价值。
采用多个旁路进行工况切换，减少设备制造难度，便于再生工作实施。
串联排空滞留床进行气流的过滤和排放，有效避免活性炭中有害物质释放至空气中，实现排放零污染。
附图说明
图1为用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置；
图中：1.压缩空气供气开关；2.流量计；3.进气压力表；4.电加热器；5.加热流量调节阀；6.加热回路压力表；7.温度计I；8.湿度计I；9.加热回路旁路阀；10.辐射监测仪；11.温度计II；12.湿度计II；13.干燥回路旁路阀；14.真空回路旁路阀；15.湿度计III；16.真空回路出口阀；17.真空回路进口阀；18.冷凝回路出口阀；19.冷凝回路进口阀；20.试验滞留床出口阀；21.试验滞留床进口阀；22.冷冻式空气干燥机；23.真空泵；24.滞留床边界隔离阀I；25.试验滞留床进口法兰；26.试验滞留床出口法兰；27.试验滞留床；28.抽真空回路调节阀；29.滞留床边界隔离阀II；30.排空滞留床进口法兰；31.排空滞留床出口法兰；32.排空滞留床；33.原系统通道；34.压缩空气源。
具体实施方式
下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，再生装置包括引入压缩空气的压缩空气源34、加热压缩空气源34输出管道的电加热器4、与加热后的输出管道依次通过阀门连接的试验滞留床27、冷冻式空气干燥机22、真空泵23和排空滞留床32。
压缩空气源34和电加热器4之间的管道上依次安装压缩空气供气开关1、流量计2和进气压力表3；
在加热后的输出管道依次安装如下阀门及仪表。
包括加热流量调节阀5、加热回路压力表6、温度计I7、湿度计I8、加热回路旁路阀9、辐射监测仪10、温度计II11、湿度计II12、干燥回路旁路阀13、真空回路旁路阀14、湿度计III15；
上述加热回路旁路阀9的前后均安装分支管路，通过分支管路及其上安装的阀门与试验滞留床27的进口和出口连接；如图1所示，前后分支管路上分别安装试验滞留床进口阀21和试验滞留床出口阀20，并分别与试验滞留床27的试验滞留床进口法兰25和试验滞留床出口法兰26连接，因此通过阀门的开关可以控制输出管道与试验滞留床27的出口和进口的连通。试验滞留床27的进口管道上设有滞留床边界隔离阀I24。
上述干燥回路旁路阀13前后并联连接冷冻式空气干燥机22，并且在冷冻式空气干燥机22的前后分别安装冷凝回路进口阀19和冷凝回路出口阀18；
上述真空回路旁路阀14前后并联连接真空泵23，并且在真空泵23的前后分别安装真空回路进口阀17和真空回路出口阀16；
上述湿度计III15后的管路上安装抽真空回路调节阀28并且与排空滞留床32的进口连接，如图1所示，抽真空回路调节阀28后的管路连接在排空滞留床进口法兰30处，同时排空滞留床32的进口管路上安装滞留床边界隔离阀II29，滞留床边界隔离阀II的出口处安装排空滞留床出口法兰31，通过滞留床出口法兰31与原系统通道33连通。
以下为装置工作的主要原理。
作为干燥再生方案
压缩空气源34与压缩空气供气开关1通过软管进行快插连接，进气压力表3的显示气压力值；干燥的压缩空气通过流量计2，经加热流量调节阀5调节后的定量气流经过电加热器4进行加热，加热回路压力表6、温度计I 7和湿度计I8可以显示加热空气工艺参数；气流再通过试验滞留床进口阀21、试验滞留床进口法兰25进入试验滞留床27对内部的活性炭进行干燥，辐射监测仪10、温度计II11、湿度计II12可以显示经过滞留床活性炭气流的放射性水平、温湿度变化；气流通过试验滞留床出口法兰26、试验滞留床出口阀20和冷凝回路进口阀19进入冷冻式空气干燥机22冷凝干燥，关闭排空滞留床32上游边界滞留床边界隔离阀II29后，分离出水分的气流直接通过冷凝回路出口阀18、真空回路旁路阀14、抽真空回路调节阀28和排空滞留床进口法兰30注入排空滞留床，气体经过滞留床活性炭吸附后由排空滞留床出口法兰31进入原系统通道33排放。
整个加热再生过程持续直到湿度计II12达到要求值后，关闭电加热器4和冷冻式空气干燥机22，关闭压缩空气供气开关1，停止通入现场干燥压缩空气，干燥再生过程结束。
电加热器4进气管段，设置压力表3和流量计2，分别用于监测进气压力和流量；电加热器4排气管段设置温度计I 7和湿度计I 8，分别用于监测试验滞留床的进气温度和湿度；试验滞留床27排气管段设置温度计II 11和湿度计II12，分别用于监测试验滞留床27排气温度和湿度，用于监测活性炭中水分被解析带出的水平；试验滞留床27排气管段设置辐射监测仪10，用于监测排气的放射性水平；排空滞留床32进气管段设置湿度计III15，用于表征冷冻式空气干燥机22捕集水分的效果和监测排空滞留床32的进气湿度。
作为真空再生方案
关闭试验滞留床27上游边界滞留床边界隔离阀24、试验滞留床进口阀21后，启动真空泵23将滞留床内的剩余水分抽干，辐射监测仪10、温度计II11、湿度计II12的显示滞留床内气体的放射性水平、温湿度变化；气流通过试验滞留床进口法兰26、试验滞留床出口阀20和冷凝回路进口阀19进入冷冻式空气干燥机22冷凝干燥，分离出水分的气流通过冷凝回路出口阀18、真空回路进口阀17、真空泵23、真空回路出口阀16，湿度计III15显示冷凝后气体的含湿量，关闭排空滞留床32上游边界滞留床边界隔离阀II29后，气流经过抽真空回路调节阀28和排空滞留床进口法兰30注入排空滞留床，气体经过滞留床活性炭吸附后由排空滞留床进口法兰31进入原系统通道33排放。
监测压力表6，待试验滞留床27真空度降低至1000Pa以下，关闭阀门20、21，关停真空泵23和冷冻式空气干燥机22，完成抽真空再生过程。
在距离试验滞留床27抽真空点的远端布置了压力表6，监控系统内真空度；在试验滞留床27进气口和排气口设置湿度计I 8、湿度计II12，用于检测抽真空过程中试验滞留床27含湿量的变化；在真空泵23的出口布置了湿度计III15，用于表征冷冻式空气干燥机22捕集水分的效果和监测排空滞留床32的进气湿度。
作为干燥机维护方案
压缩空气供气开关1与压缩空气通过软管进行快插连接，干燥的压缩空气通过流量计2，关闭电加热器4，常温的气流依次通过加热回路旁路阀9、冷凝回路进口阀19、冷冻式空气干燥机22、冷凝回路出口阀18，对冷冻式干燥机进行吹扫净化，关闭排空滞留床32上游边界滞留床边界隔离阀II29后，气流再通过真空回路旁路阀14、抽真空回路调节阀28和排空滞留床进口法兰30注入排空滞留床，气体经过滞留床活性炭吸附后由排空滞留床出口法兰31进入原系统通道33排放。
当干燥再生和真空再生阶段完成后，恢复系统初始阀门状态，断开试验滞留床27的连接管道，并将其连接至下一组执行在线活化的试验滞留床；重复上述二至四阶段，依次完成其他滞留床活性炭的在线再生。
Claims (13)
1.一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：包括引入压缩空气的压缩空气源(34)、加热压缩空气源(34)输出管道的电加热器(4)、与加热后的输出管道依次通过阀门连接的试验滞留床(27)、冷冻式空气干燥机(22)、真空泵(23)和排空滞留床(32)；
所述的加热后的输出管道上依次设有加热回路旁路阀(9)、干燥回路旁路阀(13)和真空回路旁路阀(14)；
所述的加热回路旁路阀(9)的前后并联连接试验滞留床(27)；
所述的干燥回路旁路阀(13)前后并联连接冷冻式空气干燥机(22)；
所述的真空回路旁路阀(14)前后并联连接真空泵(23)。
2.如权利要求1所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：所述的加热回路旁路阀(9)的前后均安装分支管路，通过分支管路及其上安装的阀门与试验滞留床(27)的进口和出口连接。
3.如权利要求2所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：所述的加热回路旁路阀(9)的前后分支管路上分别设有试验滞留床进口阀(21)和试验滞留床出口阀(20)，分别与试验滞留床(27)的试验滞留床进口法兰(25)和试验滞留床出口法兰(26)连接，因此通过阀门的开关可以控制输出管道与试验滞留床(27)的出口和进口的连通。
4.如权利要求3所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：所述的试验滞留床(27)的进口管道上设有滞留床边界隔离阀I(24)。
5.如权利要求4所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：所述的冷冻式空气干燥机(22)的前后分别安装冷凝回路进口阀(19)和冷凝回路出口阀(18)。
6.如权利要求5所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：所述的真空泵(23)的前后分别安装真空回路进口阀(17)和真空回路出口阀(16)。
7.如权利要求6所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：所述的输出管道末端设有抽真空回路调节阀(28)，并且与排空滞留床(32)的进口连接，排空滞留床(32)的出口与原系统通道(33)连通。
8.如权利要求7所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：所述的抽真空回路调节阀(28)后的管路连接在排空滞留床进口法兰(30)处，同时排空滞留床(32)的进口管路上安装滞留床边界隔离阀II(29)，滞留床边界隔离阀II(29)的出口处安装排空滞留床出口法兰(31)，通过滞留床出口法兰(31)与原系统通道(33)连通。
9.如权利要求8所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：所述的加热后的输出管道依次安装加热流量调节阀(5)、加热回路旁路阀(9)、干燥回路旁路阀(13)和真空回路旁路阀(14)。
10.如权利要求9所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：所述的加热后的输出管道依次安装加热流量调节阀(5)、加热回路压力表(6)、温度计I(7)、湿度计I(8)、加热回路旁路阀(9)、辐射监测仪(10)、温度计II(11)、湿度计II(12)、干燥回路旁路阀(13)、真空回路旁路阀(14)、湿度计III(15)。
11.如权利要求10所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：所述的压缩空气源(34)和电加热器(4)之间的管道上依次安装压缩空气供气开关(1)、流量计(2)和进气压力表(3)。
12.如权利要求11所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：进行干燥再生时，干燥的压缩空气通过流量计(2)，经加热流量调节阀(5)调节后的定量气流经过电加热器(4)进行加热，再通过试验滞留床进口阀(21)、试验滞留床进口法兰(25)进入试验滞留床(27)对内部的活性炭进行干燥，通过试验滞留床出口法兰(26)、试验滞留床出口阀(20)和冷凝回路进口阀(19)进入冷冻式空气干燥机(22)冷凝干燥，关闭排空滞留床(32)上游边界滞留床边界隔离阀II(29)后，分离出水分的气流直接通过冷凝回路出口阀(18)、真空回路旁路阀(14)、抽真空回路调节阀(28)和排空滞留床进口法兰(30)注入排空滞留床，气体经过滞留床活性炭吸附后由排空滞留床出口法兰(31)进入原系统通道(33)排放。
13.如权利要求11所述的一种用于核电机组滞留床活性炭在线真空干燥再生的装置，其特征在于：进行真空再生时，关闭滞留床边界隔离阀(24)、试验滞留床进口阀(21)，启动真空泵(23)，气流通过试验滞留床进口法兰(26)、试验滞留床出口阀(20)和冷凝回路进口阀(19)进入冷冻式空气干燥机(22)冷凝干燥，分离出水分的气流通过冷凝回路出口阀(18)、真空回路进口阀(17)、真空泵(23)、真空回路出口阀(16)，关闭滞留床边界隔离阀II(29)后，气流经过抽真空回路调节阀(28)和排空滞留床进口法兰(30)注入排空滞留床，气体经过滞留床活性炭吸附后由排空滞留床进口法兰(31)进入原系统通道(33)排放。
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