CN208270220U - 核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置 - Google Patents

Abstract

核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置，属于核空气净化系统现场性能试验技术领域。核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置，包括注入管、喷头、以及用于将注入管固定于核空气净化系统的风管壁上的固定装置；所述注入管由外层示踪剂注入管和内层压缩空气管构成；所述喷头连接于所述压缩空气管的出口处；所述注入管伸入风管内的部分采用弯头设计结构。本实用新型结构简单，成本低廉，解决了上游示踪剂与空气混合均匀性的问题。

Description

核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置

技术领域

本实用新型涉及核空气净化系统（核电站、核反应堆、核工厂等核设施的放射性过滤系统）现场性能试验技术领域，尤其涉及一种核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置。

背景技术

在核反应堆运行、核燃料制造、放射化学操作过程中均会产生对人体和环境有害的放射性气体及气溶胶。因此，在这些核设施厂房中均设置有核空气净化系统。

按照核安全法规和核行业标准的规定，核空气净化系统必须经现场试验合格后，才能投入运行，投入运行的系统也需要定期检测以证明其有效性。高效过滤器和碘吸附器是核空气净化系统中关键的净化部件。在现场测量高效过滤器和碘吸附器效率的方法有多种，其原理均是在上游风管中注入示踪剂，在净化部件的上、下游取样，然后对取样结果进行分析计算，最后得出净化部件的效率或穿透率。示踪剂注入的均匀性、稳定性和取样的代表性是试验数据准确的关键，因此在现场试验中经常需要使用辅助的注入和取样装置。注入、取样装置按其结构划分为单点和多点两种，在工程应用中往往需要组合使用，以适应复杂条件下的现场试验。

单点注入、单点取样方法简单、方便，所以通常被推荐采用。为保证单点取样具有代表性，需要保证示踪剂与空气在到达取样点前已充分混合。若注入点与上游取样点的距离达到管道直径的10倍以上，则通常可达到单点取样所需的混合均匀度。若上述条件无法保证，则需要采用辅助装置来加快示踪剂的混合，如在风管中设置搅拌装置、采用多点注入装置等。

在单点注入无法满足混合均匀性要求的情况下，目前国内外普遍采用的是设置多点注入和多点取样管，如实用新型专利CN207051052U公开的一种用于核空气净化的示踪剂多点采样管。多点注入和取样管无论设计、制造和试验都是一个复杂的过程，成本高、安装复杂，对试验人员的技术和经验要求都比较高。对此，欧美一些国家采用了在风道中安装搅拌风扇、安装紊流挡板等方式，该方法虽然可以达到试验要求的混合均匀度，但是会增加风道的阻力，而且需要定期检查和维护，使试验成本增大，并给核空气净化系统带来了不稳定性。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提出了一种结构简单、成本低廉、解决上游示踪剂与空气混合均匀性问题的核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置。

本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：

本实用新型一种核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置包括注入管、喷头、以及用于将注入管固定于核空气净化系统的风管壁上的固定装置；所述注入管由外层示踪剂注入管和内层压缩空气管构成；所述喷头连接于所述压缩空气管的出口处；所述注入管伸入风管内的部分采用弯头设计结构。

作为优选，所述注入管伸入风管内的部分相比于风管外的部分呈90度角，使得喷头喷射气流与风管内气流方向垂直。

作为优选，所述固定装置包括快卸法兰。

作为优选，所述固定装置还包括密封端盖、滑动法兰。

作为优选，所述喷头旋转连接于所述压缩空气管的出口处。

作为优选，所述示踪剂注入管的管径为35mm。

作为优选，所述注入管的外层示踪剂注入管和内层压缩空气管均由金属管制成。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型一种核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置：

1、单点分散注入装置可以在3-5倍风管直径内实现示踪剂与空气的均匀混合。

2、可以替代管道内的多点注入和混合搅拌装置。

3、单点分散注入装置具有伸缩功能，可以在不同尺寸的风道内使用。

4、单点分散注入具有成本低、分散效果好、结构简单易于维护的特点。

5、 对于复杂的通风系统，多个单点分散注入装置可以组合和叠加使用。

总之，单点分散注入装置具有比传统单点注入装置优良的混合均匀度，可以替代管道内的多点注入和混合搅拌装置，简化试验过程。如果在国内各个核空气净化系统中推广使用，可以提高试验的准确性、降低测试成本、避免安装复杂的搅拌装置，提高系统的可靠性。

附图说明

图1为现有技术示踪剂单点注入装置用于核空气净化系统的结构示意图；

图2为现有技术示踪剂混合装置用于核空气净化系统的结构示意图；

图3为本实用新型一种核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置的结构示意图；

图4为图3中示踪剂单点分散注入装置用于核空气净化系统的结构示意图；

图5为混合均匀性试验的示意图；

图6为混合均匀性试验测点分布图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

在核空气净化系统的现场试验中，准确测量净化部件过滤效率的关键是取样的代表性，即过滤器上下游取样点采集到的样品浓度与该过滤器排示踪剂浓度的平均值的偏差要在允许范围内。在ASME N509和AG-1中规定，上游各测点示踪剂浓度值与平均值之间的偏差不超过±20%。

通常采用的注入示踪剂的方式是，气溶胶或气体垂直于气流方向注入，然后从中心向风道周围扩散（参照图1）。在这种注入方式下，注入点与上游取样点的距离达到管道直径的10倍以上，才可达到单点取样所需的混合均匀度。

但是在很多情况下，现场往往很难找到10倍以上管径处合适的注入点。常见的情况有：

1) 在过滤器排架前无进气管道的循环系统中进行试验时；

2) 进气管道较短或管道有分支导致注入点距离过滤器排架较近；

3) 10倍管径处的注入点位置较高、放射性剂量较高等原因导致人员不可接近。

对于这种情况，以往国内外常采用的方法是在风管中设置混合搅拌装置(参照图2)或采用多点注入装置（如实用新型专利CN207051052U公开的一种用于核空气净化的示踪剂多点采样管）。这些方法都需要对通风管道进行改造，成本高、可维修性差、使用不方便、增加额外阻力、而且不同尺寸的风管需要安装不同大小的混合装置。

为此，本实用新型提出一种核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置。如图3，所述示踪剂单点分散注入装置包括注入管、喷头3、固定装置4。所述注入管通过固定装置4固定于核空气净化系统的风管5壁上。

所述注入管由内外两层金属管组成，分别为内层压缩空气管1和外层示踪剂注入管2。所述示踪剂注入管2用于注入示踪气体或气溶胶通道。所述压缩空气管1通入压缩空气，其出口处连接有喷头3，导出高速的空气流用以分散示踪气体或气溶胶。

所述注入管伸入风管5内的部分采用弯头设计结构，优选的，所述注入管伸入风管5内的部分相比于风管5外的部分呈90度角，使得喷头喷射气流与风管5内气流方向垂直。这样，能避免管道出口承受来自气流的正向动压，同时有利于示踪剂的混合和扩散。

所述喷头3采用旋转设计，其旋转连接于所述压缩空气管1的出口处。喷头在压缩空气带动下在管道口快速转动，喷射出的压缩空气形成连续的气流，被分散的示踪剂均匀无死角。

所述示踪剂注入管2的内径设计值为35mm，具有足够大的通径，可减少气溶胶的沉积和团聚。

所述固定装置包括快速法兰，所述注入装置与风管5采用快卸式法兰连接，密封性好，安装快捷。

所述固定装置还包括滑动法兰、密封端盖。所述注入管可以根据管道的直径进行伸缩，即伸入风管5内的长度进行缩短或伸长控制，利用滑动法兰滑动控制注入管伸入风管5内长度，当适合该风管5管径时，利用快速法兰将注入管固定在风管5壁上。这样可利用一个单点分散注入装置在不同管道直径的系统中使用。

如图4，该示踪剂单点分散注入装置在上游小于10倍管径距离处注射气溶胶或气体。该示踪剂单点分散注入装置简单方便，可以在较短管道长度上达到示踪剂与空气的均匀混合。

如图5、6，采用该示踪剂单点分散注入装置在三门核电站SRTF厂房VSS系统中进行了测试，在净化机组上游风管中预先开设一个试验孔，试验孔距离待测过滤器约5倍风管管径，分别采用三种方式注入：

单点注入：未使用任何注入管；

单点注入：使用伸入风管中心的注入管；

单点注入：使用单点分散注入装置。

试验分别在两种气溶胶浓度下进行，过滤器排架上游的测点位置见图6，每个HEPA过滤器的中心选取一个取样点，在排架截面四个角和两边再选取了6个点，确保取样点的代表性。

试验结果见表1

表1为混合均匀性试验结果表

从表1的试验结果可见，未使用注入管的混合均匀度结果不符合要求，使用了注入管和单点分散注入装置的均达到了合格指标的要求，但使用单点分散注入装置的混合均匀度更好，可以在更近的距离内达到混合均匀性。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (7)

1.核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置，其特征在于，包括注入管、喷头、以及用于将注入管固定于核空气净化系统的风管壁上的固定装置；所述注入管由外层示踪剂注入管和内层压缩空气管构成；所述喷头连接于所述压缩空气管的出口处；所述注入管伸入风管内的部分采用弯头设计结构。

2.根据权利要求1所述的核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置，其特征在于，所述注入管伸入风管内的部分相比于风管外的部分呈90度角，使得喷头喷射气流与风管内气流方向垂直。

3.根据权利要求1所述的核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置，其特征在于，所述固定装置包括快卸法兰。

4.根据权利要求3所述的核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置，其特征在于，所述固定装置还包括滑动法兰和密封端盖。

5.根据权利要求1所述的核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置，其特征在于，所述喷头旋转连接于所述压缩空气管的出口处。

6.根据权利要求1所述的核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置，其特征在于，所述示踪剂注入管的管径为35mm。

7.根据权利要求1所述的核空气净化系统的示踪剂单点分散注入装置，其特征在于，所述注入管的外层示踪剂注入管和内层压缩空气管均由金属管制成。