CN203365369U - 一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统 - Google Patents

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谢淳
徐迟
纪雪松
李煦
刘继伟
李君瑜
俞晓琛
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Abstract

本实用新型属于快中子反应堆技术领域，尤其是一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统。该系统包括排气主管道和氢气测量旁路，其中排气主管道包括水蒸气冷凝器、一级气液分离器、分流阀及阻火器，水蒸气冷凝器、一级气液分离器、分流阀及阻火器通过管道依次连接；测量旁路包括二级气液分离器、氢标准气钢瓶、浮子流量计、样品池、分析仪，二级气液分离器、氢气标准钢瓶分别通过管道与浮子流量计连接。该系统能够不受饱和水蒸气干扰、不受待测气体压力和流量波动影响、无需在预处理中安装稳压稳流设备的氢气监测系统。

Description

一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统
技术领域
本实用新型属于快中子反应堆技术领域，尤其是一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统。 
背景技术
钠冷快堆在运行和退役期间必须对钠设备进行清洗除钠，国际上从事钠冷快堆的各个国家对钠设备的清洗技术进行了研究，采用的清洗方法主要包括水清洗法、水蒸气清洗法、水雾清洗法、醇清洗法、真空蒸馏法和真空清洗法六种清洗法，除真空蒸馏法外的其它五种清洗法，在清洗的过程中都会产生氢气，为了防止氢气燃烧和爆炸，必须建立切实可行的氢在线监测方法，严格控制清洗全过程中氢气的含量。从安全性、可行性和经济性考虑，目前广泛使用的是水蒸气-氮气清洗法和水雾—二氧化碳（或氮气）清洗法。这两种清洗法在对钠设备进行清洗时，排气管道上会排出氮气、水蒸气、氢气、二氧化碳和碱性气体的混合气（简称混合氢），且温度有时可高达100℃。这给氢气的在线监测带来了难度。 
在快堆钠设备的清洗中，国内普遍采用热导式气体分析仪进行氢气浓度的在线监测。热导式气体分析仪器的工作原理是利用各种气体不同的热导系数，即具有不同的热传导速率来进行测量的。当被测气体以恒定的流速流入分析仪时，热导池内的铂热电阻丝的阻值会因被测气体的浓度变化而变化，运用惠斯顿电桥将阻值信号转换成电信号，通过电路处理将信号放大、温度补偿、线性化，使其成为测量值。热导式氢气分析仪测得是混合气体的总热导系数，但由于氢气的热导系数要明显高于其它气体，因此混合气体的热导系数可以由氢气的热导系数决定，采用氢气热导式分析仪来测量混合氢中的氢气浓度是较为合适的。但是也存在以下缺点:热导式氢气分析仪对气体的压力波动、流量波动十分敏感，介质中水汽、颗粒等杂质对测量影响较大，因此预处理系统相当复杂，另外，混合氢的温度必须不大于50℃。 
发明内容
（一）实用新型目的
根据现有技术所存在的问题，本实用新型提供了一种能够不受饱和水蒸气干扰、不受待测气体压力和流量波动影响、无需在预处理中安装稳压稳流设备的氢气监测系统。
（二）技术方案
一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统，该系统包括排气主管道和氢气测量旁路，其中排气主管道包括水蒸气冷凝器、一级气液分离器、分流阀及阻火器，水蒸气冷凝器、一级气液分离器、分流阀及阻火器通过管道依次连接；测量旁路包括二级气液分离器、氢标准气钢瓶、浮子流量计、样品池、氢分析仪，二级气液分离器、氢气标准钢瓶分别通过管道与浮子流量计连接。
优选地，所述的氢分析仪为钯镍电阻式氢分析仪。 
优选地，所述的氢分析仪位于样品池的上端，待测气体先经管道进入到样品池然后进入氢分析仪。。 
优选地，清洗系统产生的气体经水蒸气冷凝器冷凝和一级气液分离器分离后，冷凝水经水蒸气冷凝器冷凝和一级气液分离器的底部进入废液排放管道。 
（三）有益效果
采用本实用新型提供的用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统，该系统对氢气的监测不受饱和水蒸气、CO2、H2S、碱性气体和CH化合物等其他可燃性气体干扰，同时测量数据不受待测气体压力和流量波动的影响，无需在预处理装置中安装稳压、稳流、脱硫和脱碳等设备。
附图说明
图1:是氢气监测系统示意图； 
其中1.水蒸气冷凝器；2.一级气液分离器；3.二级气液分离器；4.请标准气钢瓶；5.浮子流量计；6.样品池；7.氢分析仪；8.分流阀；9.阻火器。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述。 
一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统，如图1，该系统包括排气主管道和氢气测量旁路，其中排气主管道包括水蒸气冷凝器1、一级气液分离器2、分流阀8及阻火器9，水蒸气冷凝器1、一级气液分离器2、分流阀8及阻火器9通过管道依次连接；测量旁路包括二级气液分离器3、氢标准气钢瓶4、浮子流量计5、样品池6、氢分析仪7，二级气液分离器3、氢气标准钢瓶4分别通过管道与浮子流量计5连接。 
所述的氢分析仪7为型号为HY-OPTIMATM1700的钯镍电阻式氢分析仪。该分析仪的测量原理为用Pd、Ni合金制成敏感薄膜，芯片内部有加热单元和温度传感器，H2分子在Pd催化下形成活性的H原子，被吸附在Pd、Ni合金的晶格中，产生电阻变化，通过外围电路从而可以定性和定量检测H2。所述的氢分析仪位于样品池的上端。 
利用该系统对氢气监测的操作方法为： 
关闭HJC01阀和分流阀8，接通氢分析仪7的电源，由自动的预热程序对氢分析仪7进行预热。打开氢标准气钢瓶4、HJC02阀和HJC03阀，按照氢分析仪7检定的操作规程，采用含氢1%（V/V%）的标准气对它进行检定。若氢分析仪没有通过检定，则需要进行校准。当氢气分析仪达到可开始测量的要求后，关闭HJC02。启动水蒸气冷凝器1的循环冷却水，启动钠设备的清洗，清洗过程中产生了混合氢气体，打开排气主管道上的进口阀和分流阀8，混合氢经过水蒸气冷凝器1和一级气液分离器2后，大部分的水蒸气冷凝成水进入废液排放管道。打开HJC01阀，调节浮子流量计和分流阀的开度，使混合氢的流量维持在40L/h后开始在线测量。为了控制清洗过程中氢气的释放量，氢气的测量值与水蒸气的开启阀建立了联锁，若氢含量超过1%，则自动联锁切断水蒸气进口阀；若氢含量低于0.5%，则开启水蒸气进口阀，以防止氢气释放的量过多与空气接触、遇明火或高热极易引起燃烧爆炸。

Claims (4)

1.一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统，其特征在于，该系统包括排气主管道和氢气测量旁路，其中排气主管道包括水蒸气冷凝器、一级气液分离器、分流阀及阻火器，水蒸气冷凝器、一级气液分离器、分流阀及阻火器通过管道依次连接；测量旁路包括二级气液分离器、氢标准气钢瓶、浮子流量计、样品池、氢分析仪，二级气液分离器、氢气标准钢瓶分别通过管道与浮子流量计连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统，其特征在于，所述的氢分析仪为钯镍合金电阻式氢分析仪。
3.根据权利要求1所述的一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统，其特征在于，所述的氢分析仪位于样品池的上端，待测气体先经管道进入到样品池后进入氢分析仪。
4.根据权利要求1所述的一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的系统，其特征在于，经水蒸气冷凝器冷凝和一级气液分离器分离后，混合氢气体冷凝的水经水蒸气冷凝器冷凝和一级气液分离器的底部进入废液排放管道。
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