CN117870043A - 核电厂房及其非能动事故通风系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种核电厂房及其非能动事故通风系统，包括：出风部、过滤组件、热交换组件、烟囱、房间以及输气管道。出风部排出的核电厂控制区房间内的废气依次通过过滤组件，热交换器以及烟囱，最终通过烟囱的顶端开口排出，根据烟囱效应，烟囱底部的气体密度较低，与烟囱顶部的空气产生密度差，产生足够的压力，维持核电厂控制区房间内的负压，使得进入烟囱底部的气体源源不断地被气压沿着烟囱内部压至烟囱的顶部开口并排出，可以在核电厂丧失交流电源的情况下，对核电厂控制区实施持续的非能动排风过滤功能，避免使用风机情况下交流电源失效引起风机无法工作，导致的核电厂控制区的废气因排风不畅，从而无法正常过滤后排出的后果。
Description
技术领域
本申请涉及核能安全技术领域，特别是涉及核电厂房及其非能动事故通风系统。
背景技术
核电厂放射性控制区域需设置通风过滤系统，在核电厂正常及事故运行期间，通风过滤系统投入运行以维持放射性控制区相对于室外环境一定的负压，收集并过滤区域内的放射性气体，以限制气载放射性向环境的释放。
现有的核电厂放射性控制区通风过滤系统一般由厂房的排风管网、过滤系统以及风机构成。其中厂房的排风管网用于收集控制区的排风；过滤系统用于过滤灰尘等污染物并吸附排风中的碘，风机用于提供输送排气经过过滤系统所需的压力。
然而上述的核电厂放射性控制区通风过滤系统的排风排气动力需要依赖核安全级的电源保障，需要配套核安全级的应急柴油机，设备采购和运行维护成本高，稳定性较差。
发明内容
基于此，有必要针对现有的核电厂放射性控制区通风过滤系统的排风排气动力需要依赖核安全级的电源保障，需要配套核安全级的应急柴油机，设备采购和运行维护成本高，稳定性较差问题，提供一种核电厂房及其非能动事故通风系统。
一种非能动事故通风系统，所述非能动事故通风系统包括：出风部、过滤组件、热交换组件、烟囱以及输气管道；
所述出风部、所述过滤组件、所述热交换组件以及烟囱底部通过所述输气管道依次连通。
出风部排出的核电厂控制区房间内的废气依次通过过滤组件，热交换器以及烟囱，最终通过烟囱的顶端开口排出，其中，过滤组件用于对出风部排出的核电厂控制区房间内的废气进行过滤，以达到排放标准，热交换器用以将过滤组件排出的可排放气体控制在一定的高温，使得进入烟囱底部的过滤组件排出的可排放气体将烟囱底部的温度控制在较高温度，根据烟囱效应，此时，烟囱底部的气体密度较低，与烟囱顶部的空气产生密度差，产生足够的压力，从而使得烟囱顶部的气体下沉，烟囱底部的气体上升，从而产生气体对流，维持核电厂控制区房间内的负压，使得进入烟囱底部的气体源源不断地被气压沿着烟囱内部压至烟囱的顶部开口并排出，从而可以在核电厂丧失交流电源的情况下，对核电厂控制区实施持续的非能动排风过滤功能，避免了使用风机情况下交流电源失效引起风机无法工作，导致的核电厂控制区的废气因排风不畅，从而无法正常过滤后排出的后果。
在一实施例中，所述热交换组件包括：蓄热箱、热管、换热件；
所述换热件设于所述输气管道上，所述蓄热箱用于提供热源，所述热管的两端分别为放热段与吸热段，所述吸热段内嵌于所述蓄热箱内，所述放热段内嵌于换热件内部。
蓄热箱内部热源产生的热量通过热管传递至换热件内，可排放废气在热却器内与热管的蒸发段发生热交换，从而将升温后的可排放废气输送至烟囱内部，从而使得烟囱内底部的温度升高，烟囱底部的气体密度较低，与烟囱顶部的空气产生密度差，产生足够的压力，从而使得烟囱顶部的气体下沉，烟囱底部的气体上升，从而产生气体对流，维持核电厂控制区房间内的负压，使得进入烟囱底部的气体源源不断地被气压沿着烟囱内部压至烟囱的顶部开口并排出，从而可以在核电厂丧失交流电源的情况下，对核电厂控制区实施持续的非能动排风过滤功能，避免了使用风机情况下交流电源失效引起风机无法工作，导致的核电厂控制区的废气因排风不畅，从而无法正常过滤后排出的后果。同时，蓄热箱、热管以及换热件的升温、控温方式，相较于电加热器，能够在恶劣环境下稳定性更强，能够配合烟囱的非能动效果，使得整个非能动事故通风系统更少依赖外部电能、机械能的供给。
具体地，热管设置有控温阀，烟囱的底部设置有温度检测器，控温阀用以控制热源进入换热器的流量和流速，从而能够控制可排放气体进入烟囱时的温度，从而能够根据温度检测器得知烟囱底部的温度，进而能够根据烟囱的结构和底部温度控制烟囱对出风部排放的气体抽吸的压力，以控制气体在输气管道内的流速。当需要重点过滤时，则控制热源流速，将气体温度控制在较低范围，从而使得烟囱底部的温度控制在较低范围内，进而能相对降低烟囱对出风部排放的气体抽吸的压力，以降低气体在输气管道内的流速。反之，当需要快速过滤时，则控制热源流速，将气体温度控制在较高范围，从而使得烟囱底部的温度控制在较高范围内，从而增大烟囱内外温差，进而能相对升高烟囱对出风部排放的气体抽吸的压力，以降低气体在输气管道内的流速。
具体地，上述通过控温阀控制热源流速以控制气体温度，进而控制烟囱抽气压力的形式为其中一种实施例，还可以通过电加热温控器进行加热，或者其他形式进行控温，只需使得通过烟囱效应控制抽气压力以满足不同情况下的抽气压力即可。
其中，具体的温度对应的抽气压力需要根据不同的烟囱结构，气体密度等进行实验与测试，如内部空间为部分圆锥的烟囱相较内部为柱状在相同压力差下所需温度差较小、高度越高的烟囱达到一定压力差所需温度差越小、不同数量和种类的过滤器的抽气阻力是否增加如何增加的测试，该方法中具体的管路布设、过滤器的增减、烟囱和气体的变量控制、温度和压力测试方式以及实验流程均能通过本申请中的举例体现，因此均属于本申请的保护范围。
在一实施例中，所述换热组件还包括升温液源、升温管以及回液管；
所述升温管的一端与升温液源连通，另一端与蓄热箱连通；
所述回液管的一端与升温液源连通，另一端与蓄热箱连通。
在一实施例中，所述热管的所述放热段与吸热段之间的部分为绝热段，所述绝热段用以防止其内外进行热交换。
在一实施例中，所述过滤组件包括HEPA过滤器和碘吸附器；
所述出风部、所述HEPA过滤器、所述碘吸附器以及所述热交换组件通过所述输气管道依次连通。
在一实施例中，所述过滤组件还包括前置过滤器；
所述出风部、前置过滤器、所述HEPA过滤器、所述碘吸附器以及所述热交换组件通过所述输气管道依次连通。
在一实施例中，所述过滤组件还包括后置过滤器；
所述出风部、前置过滤器、所述HEPA过滤器、所述碘吸附器、所述后置过滤器以及所述热交换组件通过所述输气管道依次连通。
在一实施例中，所述烟囱的内径由下至上渐缩。
在一实施例中，所述烟囱的内部沿其径向的截面处处为圆形。
本申请一实施例还提供一种核电厂房，所述核电厂房包括房间以及所述的非能动事故通风系统；
所述出风部设置于所述房间外壁，用以将所述房间内的气体输送至所述非能动事故通风系统内部。
出风部排出的核电厂控制区房间内的废气依次通过过滤组件，热交换器以及烟囱，最终通过烟囱的顶端开口排出，其中，过滤组件用于对出风部排出的核电厂控制区房间内的废气进行过滤，以达到排放标准，热交换器用以将过滤组件排出的可排放气体控制在一定的高温，使得进入烟囱底部的过滤组件排出的可排放气体将烟囱底部的温度控制在较高温度，根据烟囱效应，此时，烟囱底部的气体密度较低，与烟囱顶部的空气产生密度差，产生足够的压力，从而使得烟囱顶部的气体下沉，烟囱底部的气体上升，从而产生气体对流，维持核电厂控制区房间内的负压，使得进入烟囱底部的气体源源不断地被气压沿着烟囱内部压至烟囱的顶部开口并排出，从而可以在核电厂丧失交流电源的情况下，对核电厂控制区实施持续的非能动排风过滤功能，避免了使用风机情况下交流电源失效引起风机无法工作，导致的核电厂控制区的废气因排风不畅，从而无法正常过滤后排出的后果。
附图说明
图1为一实施例的非能动事故通风系统的示意图。
图2为图1中过滤组件的放大图。
附图标号说明：
100-非能动事故通风系统；
110-出风部；
120-过滤组件；121-HEPA过滤器；122-碘吸附器；123-前置过滤器；124-后置过滤器；
130-热交换组件；131-蓄热箱；132-热管；133-换热件；134-升温液源；135-升温管；136-回液管；137-放热段；138-吸热段；139-绝热段；
140-烟囱；
150-输气管道。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1，图1示出了本申请一实施例中的非能动事故通风系统100的结构示意图，本申请一实施例提供的非能动事故通风系统100，包括：出风部110、过滤组件120、热交换组件130、烟囱140以及输气管道150。
上述的非能动事故通风系统100中，出风部110、过滤组件120、热交换组件130以及烟囱140底部通过输气管道150依次连通。
出风部110排出的核电厂控制区房间内的废气依次通过过滤组件120，热交换器以及烟囱140，最终通过烟囱140的顶端开口排出，其中，过滤组件120用于对出风部110排出的核电厂控制区房间内的废气进行过滤，以达到排放标准，热交换器用以将过滤组件120排出的可排放气体控制在一定的高温，使得进入烟囱140底部的过滤组件120排出的可排放气体将烟囱140底部的温度控制在设定范围，该设定范围的温度高于烟囱顶部与外界接触处的空气的温度。根据烟囱140效应，此时，烟囱140底部的气体密度较低，与烟囱140顶部的空气产生密度差，产生足够的压力，从而使得烟囱140顶部的气体下沉，烟囱140底部的气体上升，从而产生气体对流，维持核电厂控制区房间内的负压，使得进入烟囱140底部的气体源源不断地被气压沿着烟囱140内部压至烟囱140的顶部开口并排出，从而可以在核电厂丧失交流电源的情况下，对核电厂控制区实施持续的非能动排风过滤功能，避免了使用风机情况下交流电源失效引起风机无法工作，导致的核电厂控制区的废气因排风不畅，从而无法正常过滤后排出的后果。
参阅图1，在一实施例中，热交换组件130包括：蓄热箱131、热管132、换热件133。换热件133设于输气管道150上，蓄热箱131用于提供热源，热管132的两端分别为放热段137与吸热段138，吸热段138内嵌于蓄热箱131内，放热段137内嵌于换热件133内部。
蓄热箱131内部热源产生的热量通过热管132传递至换热件133内，可排放废气在热却器内与热管132的蒸发段发生热交换，从而将升温后的可排放废气输送至烟囱140内部，从而使得烟囱140内底部的气体温度升高，烟囱140底部的气体密度较低，与烟囱140顶部的空气产生密度差，产生足够的压力，从而使得烟囱140顶部的气体下沉，烟囱140底部的气体上升，从而产生气体对流，维持核电厂控制区房间内的负压，使得进入烟囱140底部的气体源源不断地被气压沿着烟囱140内部压至烟囱140的顶部开口并排出，从而可以在核电厂丧失交流电源的情况下，对核电厂控制区实施持续的非能动排风过滤功能，避免了使用风机情况下交流电源失效引起风机无法工作，导致的核电厂控制区的废气因排风不畅，从而无法正常过滤后排出的后果。同时，蓄热箱131、热管132以及换热件133的升温、控温方式，相较于电加热器，能够在恶劣环境下稳定性更强，能够配合烟囱140的非能动效果，使得整个非能动事故通风系统100更少依赖外部电能、机械能的供给。
具体地，热管132设置有控温阀，烟囱140的底部设置有温度检测器，控温阀用以控制热源进入换热器的流量和流速，从而能够控制可排放气体进入烟囱140时的温度，从而能够根据温度检测器得知烟囱140底部的温度，进而能够根据烟囱140的结构和底部温度控制烟囱140对出风部110排放的气体抽吸的压力，以控制气体在输气管道150内的流速。当需要重点过滤时，则控制热源流速降低，将气体温度控制在设定范围的温度中较低的范围，从而使得烟囱140底部的温度控制在较低范围内，进而能相对降低烟囱140对出风部110排放的气体抽吸的压力，以降低气体在输气管道150内的流速。反之，当需要快速过滤时，则控制热源流速，将气体温度控制在设定范围的温度中较高的范围，从而使得烟囱140底部的温度控制在较高范围内，从而增大烟囱140内外温差，进而能相对升高烟囱140对出风部110排放的气体抽吸的压力，以降低气体在输气管道150内的流速。
在另一实施例中，热交换器有两个，分别对输气管道内的气体进行升温和降温，当输气管道内的气体温度较低，需要快速过滤时，升温的热交换组件对输气管道内的气体升温。当从出风部排出的气体温度过高，排气污染较严重需要重点过滤时，则通过降温的热交换组件对输气管道内的气体降温至，一定温度，并控制在设定范围内，以保证进入烟囱后能够具有一定的抽气压力，使得压力控制在一定范围内，保证气体缓慢通过过滤组件，以保证气体能够充分过滤。
具体地，上述通过控温阀控制热源流速以控制气体温度，进而控制烟囱140抽气压力的形式为其中一种实施例，还可以通过电加热温控器进行加热，或者其他形式进行控温，只需使得通过烟囱140效应控制抽气压力以满足不同情况下的抽气压力即可。
其中，具体的温度对应的抽气压力需要根据不同的烟囱140结构，气体密度等进行实验与测试，如内部空间为部分圆锥的烟囱140相较内部为柱状在相同压力差下所需温度差较小、高度越高的烟囱140达到一定压力差所需温度差越小、不同数量和种类的过滤器的抽气阻力是否增加如何增加的测试，该方法中具体的管路布设、过滤器的增减、烟囱140和气体的变量控制、温度和压力测试方式以及实验流程均能通过本申请中的举例体现，因此均属于本申请的保护范围。
在一实施例中，换热组件还包括升温液源134、升温管135以及回液管136。升温管135的一端与升温液源134连通，另一端与蓄热箱131连通。回液管136的一端与升温液源134连通，另一端与蓄热箱131连通，从而能够源源不断地提供升温液，用以对可排放气体进行升温。
在一实施例中，热管132的放热段137与吸热段138之间的部分为绝热段139，绝热段139进行绝热处理以防止其内外进行热交换，如在绝热段139外侧设置隔热件或绝热段139由隔热材料制备，从而防止升温液在进入放热段137对输气管道150内气体进行升温的过程中，由于外界的低温导致升温液温度下降，使得升温效率下降。
在一实施例中，过滤组件120包括HEPA（高效粒子空气过滤器，High EfficiencyParticulate Air Filter）过滤器和碘吸附器122。出风部110、HEPA过滤器121、碘吸附器122以及热交换组件130通过输气管道150依次连通，从而能够保障对气体中碘的吸附并过滤气溶胶污染物。
一组过滤系统，一般由一个电加热器用于保证排风的相对湿度满足要求，进而保障碘吸附器122的吸附效率；一个前置过滤器123，过滤灰尘等污染物；一个高效粒子空气过滤器（HEPA），过滤气溶胶污染物；一台碘吸附器122，吸附排风中的碘；一台后置过滤器124，过滤活性炭。
在一实施例中，过滤组件120还包括前置过滤器123，出风部110、前置过滤器123、HEPA过滤器121、碘吸附器122以及热交换组件130通过输气管道150依次连通，从而能够在进行碘吸附和过滤气溶胶之前过滤灰尘等污染物。
在一实施例中，过滤组件120还包括后置过滤器124，出风部110、前置过滤器123、HEPA过滤器121、碘吸附器122、后置过滤器124以及热交换组件130通过输气管道150依次连通，从而能够在进行碘吸附和过滤气溶胶之后过滤活性炭。
在一实施例中，烟囱140的内径由下至上渐缩，从而能够增强烟囱140效应，在烟囱140内外具有较小的温度差时能够达到更大的抽气压力。
在一实施例中，烟囱140的内部沿其径向的截面处处为圆形，从而能够使得烟囱140内部的气体流动更为顺畅，避免了内部具有拐角导致的气体在某处堆积，影响烟囱140内气体的流动方向，破坏烟囱140效应，降低抽气压力。
本申请一实施例还提供一种核电厂房，核电厂房包括房间以及非能动事故通风系统100。
出风部110设置于房间外壁，用以将房间内的气体输送至非能动事故通风系统100内部。
出风部110排出的核电厂控制区房间内的废气依次通过过滤组件120，热交换器以及烟囱140，最终通过烟囱140的顶端开口排出，其中，过滤组件120用于对出风部110排出的核电厂控制区房间内的废气进行过滤，以达到排放标准，热交换器用以将过滤组件120排出的可排放气体控制在一定的高温，使得进入烟囱140底部的过滤组件120排出的可排放气体将烟囱140底部的温度控制在较高温度，根据烟囱140效应，此时，烟囱140底部的气体密度较低，与烟囱140顶部的空气产生密度差，产生足够的压力，从而使得烟囱140顶部的气体下沉，烟囱140底部的气体上升，从而产生气体对流，维持核电厂控制区房间内的负压，使得进入烟囱140底部的气体源源不断地被气压沿着烟囱140内部压至烟囱140的顶部开口并排出，从而可以在核电厂丧失交流电源的情况下，对核电厂控制区实施持续的非能动排风过滤功能，避免了使用风机情况下交流电源失效引起风机无法工作，导致的核电厂控制区的废气因排风不畅，从而无法正常过滤后排出的后果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种非能动事故通风系统，其特征在于，所述非能动事故通风系统包括：出风部、过滤组件、热交换组件、烟囱以及输气管道；
所述出风部、所述过滤组件、所述热交换组件以及烟囱底部通过所述输气管道依次连通。
2.根据权利要求1所述的非能动事故通风系统，其特征在于，所述热交换组件包括：蓄热箱、热管、换热件；
所述换热件设于所述输气管道上，所述蓄热箱用于提供热源，所述热管的两端分别为放热段与吸热段，所述吸热段内嵌于所述蓄热箱内，所述放热段内嵌于换热件内部。
3.根据权利要求2所述的非能动事故通风系统，其特征在于，所述换热组件还包括升温液源、升温管以及回液管；
所述升温管的一端与升温液源连通，另一端与蓄热箱连通；
所述回液管的一端与升温液源连通，另一端与蓄热箱连通。
4.根据权利要求2所述的非能动事故通风系统，其特征在于，所述热管的所述放热段与吸热段之间的部分为绝热段，所述绝热段用以防止其内外进行热交换。
5.根据权利要求1所述的非能动事故通风系统，其特征在于，所述过滤组件包括HEPA过滤器和碘吸附器；
所述出风部、所述HEPA过滤器、所述碘吸附器以及所述热交换组件通过所述输气管道依次连通。
6.根据权利要求5所述的非能动事故通风系统，其特征在于，所述过滤组件还包括前置过滤器；
所述出风部、前置过滤器、所述HEPA过滤器、所述碘吸附器以及所述热交换组件通过所述输气管道依次连通。
7.根据权利要求6所述的非能动事故通风系统，其特征在于，所述过滤组件还包括后置过滤器；
所述出风部、前置过滤器、所述HEPA过滤器、所述碘吸附器、所述后置过滤器以及所述热交换组件通过所述输气管道依次连通。
8.根据权利要求1所述的非能动事故通风系统，其特征在于，所述烟囱的内径由下至上渐缩。
9.根据权利要求1所述的非能动事故通风系统，其特征在于，所述烟囱的内部沿其径向的截面处处为圆形。
10.一种核电厂房，其特征在于，所述核电厂房包括房间以及权利要求1-9任一项所述的非能动事故通风系统；
所述出风部设置于所述房间外壁，用以将所述房间内的气体输送至所述非能动事故通风系统内部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410006735.9A CN117870043A (zh) | 2024-01-03 | 2024-01-03 | 核电厂房及其非能动事故通风系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410006735.9A CN117870043A (zh) | 2024-01-03 | 2024-01-03 | 核电厂房及其非能动事故通风系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117870043A true CN117870043A (zh) | 2024-04-12 |
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ID=90596365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410006735.9A Pending CN117870043A (zh) | 2024-01-03 | 2024-01-03 | 核电厂房及其非能动事故通风系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN117870043A (zh) |
-
2024
- 2024-01-03 CN CN202410006735.9A patent/CN117870043A/zh active Pending
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