CN113893689A - 一种带保护结构的非能动氢复合器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带保护结构的非能动氢复合器，包括内部为空腔结构的壳体，壳体的上端设有出气口，壳体的下端设有进气口，所述出气口处设置出气口挡板，所述进气口处设置有进气口挡板，出气口和出气口挡板之间、进气口与进气口挡板之间均采用低熔点合金焊接密封，在事故条件下，焊缝处的低熔点合金能够熔化，进气口挡板和出气口挡板在自身重力作用下能自动从进气口和出气口掉落；进气口与出气口之间设置有催化床。本发明的非能动复合器，在出气口、进行口设置挡板，并使用低熔点合金对挡板焊接密封，能对催化剂起到良好保护作用，同时低熔点合金在事故条件下能够自动熔化，挡板落下，从而实现非能动复合器设备的自动开启。
Description
技术领域
本发明涉及核电站安全壳非能动除氢技术领域，具体而言，涉及一种带保护结构的非能动氢复合器。
背景技术
核电安全是核能利用追求发展的重要目标，目前，非能动安全，即减少安全保障对外界操作与能动的依靠又是核安全研究的重要热点。核安全的要求在不断增加，要求在设计中必须考虑设计基准事故，同时要加装事故状态下非能动安全保护系统。
在核电站压水堆发生失水事故后，由于冷却剂丧失和应急备用冷却剂注入的失败，燃料温度急剧升高，会导致主系统中蒸汽与燃料包壳锆合金之间发生高温化学反应。在严重事故状况下，燃料包壳有可能被完全氧化，该反应为放热反应，同时会产生大量氢气，该反应所产生的氢气随蒸汽一起从主系统破损处进入反应堆安全壳环境之中；另外，水的辐照分解及堆芯熔融物与混凝土的反应，也会产生大量的氢气。在严重的事故中，氢气的释放速率最高可能达到1kg/s的数量级，存在氢爆的危险。因此，有必要研发高性能的核电站除氢系统。
核电站除氢系统是重要的核安全设备，早期二代核电站主要采用常规点火器除氢，由于常规点火器需要由外部提供电源和动力才能进行点火工作，这样在全厂失电等事故工况下会存在失效的危险，由此可见非能动除氢对核电站安全的重要意义，尤其是在福岛核电站发生氢爆后，对非能动除氢的要求越来越高。因此有必要针对现有技术的不足，研发出更加安全高效的设备。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有非能动氢复合器，催化剂直接暴露在反应堆安全壳环境中，催化剂使用寿命短，存在复合器失效的风险，目的在于提供一种新的带保护结构的非能动氢复合器，通过在出气口、进行口设置挡板，并使用低熔点合金焊接挡板来对复合器进行密封，能够对其中的催化剂起到良好的保护作用，同时挡板焊缝处的低熔点合金在事故条件下能够自动熔化，挡板利用自身重力落下，从而实现非能动复合器设备的自动开启。
本发明通过下述技术方案实现：
一种带保护结构的非能动氢复合器，包括内部为空腔结构的壳体，壳体的上端设有出气口，壳体的下端设有进气口，所述出气口处设置出气口挡板，所述进气口处设置有进气口挡板，出气口和出气口挡板之间、进气口与进气口挡板之间均采用低熔点合金焊接密封，在事故条件下，焊缝处的低熔点合金能够熔化，进气口挡板和出气口挡板在自身重力作用下能自动从进气口和出气口掉落；进气口与出气口之间设置有催化床。
本发明的非能动复合器，在现有非能动复合器的基础上，在出气口和进气口安装密封挡板，从而对壳体内部起到密封的作用，然后利用低熔点合金在密封挡板与出气口、进气口之间的缝隙处焊接，进一步提高密封性能，同时低熔点合金在事故条件下能够自动熔化，使得密封挡板可以自行脱落，实现非能动复合器设备的自动开启。
本发明的工作原理是：在核电站压水堆发生失水事故后，系统内的放热反应会使温度升高，出气口焊缝与进气口焊缝的低熔点合金融化，出气口挡板、进气口挡板在自身重力作用下掉落，使出气口、进气口打开，然后氢气和氧气的混合气体从复合器壳体底部的进气口进入，经过催化床，氢气和氧气在低温条件下即可发生反应，然后氢气和氧气反应产生的热量能够对局部的空气进行加热，热空气因温度增加密度减小而向上运动，热空气上升后留下的空间又能由装置下部冷空气过来补充，从而形成气体自然扩散循环，这样，装置与安全壳中混合气体之间的自然对流循环不断的复合，实现了本发明的非能动除氢的要求。同时该装置。
低熔点合金由Bi、Sn、Pb元素组成，其成分重量百分比为：Bi：30～40％，Sn：30～40％， Pb20～40％，熔化温度为50～130℃，低熔点合金的具体成分配比可以根据实际事故条件进行选取。
出气口设置在壳体上端的侧面，且出气口上装有防护金属网格，能够阻挡异物的进入，减轻喷淋液的喷溅作用，避免复合器在工作过程中催化床受到损坏，进气口设置在壳体的底部，与出气口之间形成L形流道，能够保证混合气体顺利进入壳体内，实现气体的自然扩散循环。
所述催化床内并排设置有多个与气体流动方向相同的平行金属催化剂板。
所述催化床为无底板的抽屉式结构，催化床通过反应床定位滑轨和紧固螺钉与壳体可拆卸连接，这样方便催化床地整体装卸。
壳体的内部填充惰性气体或者抽真空，能够利用惰性气体或者抽真空保护催化床中的催化剂，延长其使用寿命。
壳体的顶面为弧形结构的弧顶，该结构可以使复合器上方滴下的喷淋液沿着圆弧形曲面流下，同时结合防护金属网格能够避免喷淋液从其他侧面流下从而进入出气口腐蚀催化剂，对催化床起到了良好的保护作用，延长其使用寿命；同时该圆弧形曲面可以最小化混合气体排出时的摩擦阻力，有助于混合气体的从侧面出气口中排出。
壳体外还设置有装置安装固定梁，用于将壳体安装在反应堆的安全壳上。
催化床的内壁上均匀分布有插槽，金属催化剂板端部插设在插槽中，能够方便属催化剂板的更换，插槽与金属催化剂板之间设有防震弹性垫片，能够增强金属催化剂板抗震性能，提高其稳定性。
催化床和壳体的接触处设置密封垫，保证壳体内部的密封性。
催化床上位于壳体外部的侧面上安装有拉手，能够方便催化床的推拉。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明实施例提供的一种带保护结构的非能动氢复合器，在出气口进气口处设置密封挡板，并用低熔点合金焊接密封，使壳体内部处于密封环境中，能够有效保护催化床中的催化剂，延长其使用寿命；
2、本发明实施例提供的一种带保护结构的非能动氢复合器，低熔点合金在事故条件下能够自动熔化，使得密封挡板可以自行脱落，实现非能动复合器设备的自动开启。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的复合器轴侧解剖图；
图2为本发明实施例提供的复合器正视图。
附图标记及对应零部件名称：
1-弧顶，2-壳体，3-出气口，4-防护金属网格，5-装置安装固定梁，6-催化床，7-拉手， 8-金属催化板，9-紧固螺钉，10-反应床定位滑轨，11-进气口，12-密封垫，13-进气口焊缝， 14-进气口挡板，15-出气口挡板，16-出气口焊缝。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
如图1和2所示，本发明实施例提供的一带保护结构的非能动氢复合器，包括内部为空腔结构的壳体2，壳体2的上端设有出气口3，壳体2的下端设有进气口11，所述出气口3处设置出气口挡板15，所述进气口11处设置有进气口挡板14，出气口3和出气口挡板15 之间、进气口11与进气口挡板14之间均采用低熔点合金焊接密封，在事故条件下，焊缝处的低熔点合金能够熔化，进气口挡板14和出气口挡板15在自身重力作用下能自动从进气口和出气口掉落；进气口11与出气口3之间设置有催化床6。
本发明的非能动复合器，在现有非能动复合器的基础上，在出气口和进气口安装密封挡板，从而对壳体内部起到密封的作用，然后利用低熔点合金在密封挡板与出气口、进气口之间的缝隙处焊接，进一步提高密封性能，同时低熔点合金在事故条件下能够自动熔化，使得密封挡板可以自行脱落，实现非能动复合器设备的自动开启。
本发明的工作原理是：在核电站压水堆发生失水事故后，系统内的放热反应会使温度升高，出气口焊缝与进气口焊缝的低熔点合金融化，出气口挡板、进气口挡板在自身重力作用下掉落，使出气口、进气口打开，然后氢气和氧气的混合气体从复合器壳体底部的进气口进入，经过催化床，氢气和氧气在低温条件下即可发生反应，然后氢气和氧气反应产生的热量能够对局部的空气进行加热，热空气因温度增加密度减小而向上运动，热空气上升后留下的空间又能由装置下部冷空气过来补充，从而形成气体自然扩散循环，这样，装置与安全壳中混合气体之间的自然对流循环不断的复合，实现了本发明的非能动除氢的要求。同时该装置。
实施例2
本发明实施例提供的一种带保护结构的非能动氢复合器，壳体2为一烟囱状矩形结构，其内部空腔为混合气体流道，壳体可以通过装置安装固定梁5安装于反应堆安全壳上；壳体 2的顶部为弧形结构的弧顶，该结构可以使复合器上方滴下的喷淋液沿着圆弧形曲面流下，同时结合防护金属网格能够避免喷淋液从其他侧面流下从而进入出气口腐蚀催化剂，对催化床起到了良好的保护作用，延长其使用寿命；壳体2上端的三个非弧形侧面上均设置有出气口3，圆弧形曲面的弧顶可以最小化混合气体排出时的摩擦阻力，有助于混合气体的从侧面出气口中排出1；
出气口3上装有防护金属网格4，能够阻挡异物的进入，减轻喷淋液的喷溅作用，避免复合器在工作过程中催化床受到损坏；
壳体2底部设有进气口11，进气口11上方设置有抽屉式催化床6，抽屉式催化床6的内壁上均布多个与所述风道方向相同的平行的插槽，插槽内插有金属催化剂板8，插槽与金属催化剂板8之间设有防震弹性垫片紧固，以增强其抗震性能；
壳体2的进气口11和出气口3处设置进气口挡板14和出气口挡板15，并用低熔点合金在进气口焊缝13和出气口焊缝16处进行密封，同时在抽屉和壳体接触处设置密封垫12，从而使其处于密封环境中，从而有效保护催化床中的催化剂，延长其使用寿命。
优选的，可以对复合器壳体2内部充惰性气体或者抽真空，能够进一步保护催化剂。
优选的，壳体2内设置有双层抽屉式催化床6。
优选的，为了便于催化床的装卸与检修，所述的催化床为无底板的抽屉式结构，其通过紧固螺钉9及反应床定位滑轨10与复合器壳体连接，这样可以方便其整体装卸。
优选的，低熔点合金由Bi、Sn、Pb元素组成，其成分重量百分比为：Bi：30～40％，Sn： 30～40％，Pb20～40％，熔化温度为50～130℃，具体的成分配比可以根据实际事故条件进行选取。
优选的，催化床上位于壳体外部的侧面上安装有拉手，能够方便催化床的推拉。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带保护结构的非能动氢复合器，其特征在于，包括内部为空腔结构的壳体(2)，壳体(2)的上端设有出气口(3)，壳体(2)的下端设有进气口(11)，所述出气口(3)处设置出气口挡板(15)，所述进气口(11)处设置有进气口挡板(14)，出气口(3)和出气口挡板(15)之间、进气口(11)与进气口挡板(14)之间均采用低熔点合金焊接密封，在事故条件下，焊缝处的低熔点合金能够熔化，进气口挡板(14)和出气口挡板(15)在自身重力作用下能自动从进气口和出气口掉落；进气口(11)与出气口(3)之间设置有催化床(6)。
2.根据权利要求1所述的带保护结构的非能动氢复合器，其特征在于，低熔点合金由Bi、Sn、Pb元素组成，其成分重量百分比为：Bi：30～40％，Sn：30～40％，Pb20～40％，熔化温度为50～130℃。
3.根据权利要求1所述的带保护结构的非能动氢复合器，其特征在于，出气口(3)设置在壳体(2)上端的侧面，且出气口(3)上装有防护金属网格(4)，进气口(11)设置在壳体(2)的底部。
4.根据权利要求1所述的带保护结构的非能动氢复合器，其特征在于，所述催化床(6)内并排设置有多个与气体流动方向相同的平行金属催化剂板(8)。
5.根据权利要求1所述的带保护结构的非能动氢复合器，其特征在于，所述催化床(6)为无底板的抽屉式结构，催化床(6)通过反应床定位滑轨(10)和紧固螺钉(6)与壳体(2)可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的带保护结构的非能动氢复合器，其特征在于，壳体(2)的内部填充惰性气体或者抽真空。
7.根据权利要求1所述的带保护结构的非能动氢复合器，其特征在于，壳体(2)的顶面为弧形结构的弧顶(1)。
8.根据权利要求1所述的带保护结构的非能动氢复合器，其特征在于，壳体(1)外还设置有装置安装固定梁(5)，用于将壳体(2)安装在反应堆的安全壳上。
9.根据权利要求4所述的带保护结构的非能动氢复合器，其特征在于，催化床(6)的内壁上均匀分布有插槽，金属催化剂板(8)端部插设在插槽中，插槽与金属催化剂板(8)之间设有防震弹性垫片。
10.根据权利要求5所述的带保护结构的非能动氢复合器，其特征在于，催化床(6)和壳体(2)的接触处设置密封垫(12)。
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2021
- 2021-11-17 CN CN202111365025.8A patent/CN113893689A/zh active Pending
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