CN209087419U - 一种防氢氧燃爆装置以及防氢氧燃爆系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防氢氧燃爆装置，包括：氢气泄漏监测设备，用于监测核电站含氢废气处理系统的衰变箱中的压力变化，并在监测到压力变化达到压力差报警值时，进行报警；在线气体组分监测设备，与控制机构相连，用于监测核电站含氢废气处理系统中的含氧量，并在监测到含氧量达到第一阈值时，发送报警信号至控制机构；控制机构，用于根据接收到的报警信号控制核电站含氢废气处理系统的废气入口关闭，并对核电站含氢废气处理系统进行氮气吹扫。相应的，还公开了一种防氢氧燃爆系统。该装置和系统能够有效降低核电站含氢废气处理系统中因氢氧发生混合而产生爆炸气体的风险。

Description

一种防氢氧燃爆装置以及防氢氧燃爆系统

技术领域

本实用新型涉及一种适用于核工业的防氢氧燃爆装置以及包含该防氢氧燃爆装置的防氢氧燃爆系统。

背景技术

含氢废气作为易燃易爆气体，以一定比例与氧气混合后易发生燃爆，从而引发火灾，会危及核电站的安全。按照HAD401/02 《核电厂放射性废物管理系统的设计》(1997)的要求，含氢废气处理的设计应考虑防止氢氧混合发生燃爆。但目前运行的核电站含氢废气处理系统中的防氢氧燃爆设计并不完善，缺少对衰变箱内废气贮存情况的监测，使得系统仍存在一定的安全风险。

因此亟需一种防氢氧燃爆装置，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种能够有效降低核电站含氢废气处理系统中因氢氧发生混合而产生爆炸气体的风险的防氢氧燃爆装置以及防氢氧燃爆系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种防氢氧燃爆装置，包括氢气泄漏监测设备、在线气体组分监测设备和控制机构，

氢气泄漏监测设备，用于监测核电站含氢废气处理系统的衰变箱中的压力变化，并在监测到压力变化达到压力差报警值时，进行报警；

在线气体组分监测设备与控制机构相连，用于监测核电站含氢废气处理系统中的含氧量，并在监测到含氧量达到第一阈值时，发送报警信号至控制机构；

控制机构根据接收到的报警信号控制核电站含氢废气处理系统的废气入口关闭，并对核电站含氢废气处理系统进行氮气吹扫。

可选的，氢气泄漏监测设备包括设置在衰变箱上的压力表，压力表与控制室相连，以将其监测到的压力变化传送至控制室。

可选的，在线气体组分监测设备设置在核电站含氢废气处理系统的缓冲罐之前的含氢废气总管上，在线气体组分监测设备包括氧分析仪，控制机构与氧分析仪相连，第一阈值设于氧分析仪中，

氧分析仪中还设有第二阈值，第二阈值小于第一阈值，当氧分析仪监测到核电站含氢废气处理系统中的含氧量达到第二阈值时，进行预警报警。

可选的，第一阈值为3.5％，第二阈值为1.5％。

可选的，在线气体组分监测设备还包括氢分析仪，用于对核电站含氢废气处理系统中的氢浓度进行连续监测。

可选的，防氢氧燃爆装置还包括氢气探测仪，用于监测核电站含氢废气处理系统所在设备间的氢气浓度，并在监测到氢气浓度达到预设值时，进行报警。

可选的，防氢氧燃爆装置还包括气密性检测设备，用于对核电站含氢废气处理系统进行气密性检测，并在检测到泄漏率达到泄漏率预设值时，进行报警。

本实用新型还提供一种防氢氧燃爆系统，包括核电站含氢废气处理系统和上述的防氢氧燃爆装置。

可选的，核电站含氢废气处理系统中的所有设备均为抗震类。

可选的，核电站含氢废气处理系统中的电气设备均为防爆型，核电站含氢废气处理系统设于设备间中，设备间的电气设备均为防爆型。

本实用新型防氢氧燃爆装置通过对衰变箱的压力变化进行监测，可以及时发现衰变箱的压力异常，以防止含氢废气泄漏到房间内，同时还可以连续监测核电站含氢废气处理系统内的含氧量和含氢量以及设备间的含氢量，并在达到相应的预设值(报警值) 时，能够及时采取措施，阻止氢氧燃爆气体的产生，从而大大降低了核电站含氢废气处理系统中因氢氧混合发生爆炸的风险，能够有效防止在核电站厂房内发生由于氢气导致的火灾、爆炸等危及反应堆安全和工业安全的事故。

附图说明

图1为本实用新型实施例2中防氢氧燃爆系统的结构示意图。

图中：1-废气入口阀；2-氮气吹扫阀；3-缓冲罐；4-压缩机； 5-压力表；6-衰变箱；7-第一氧分析仪；8-第二氧分析仪；9-氢分析仪；10-控制室。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种防氢氧燃爆装置，包括氢气泄漏监测设备、在线气体组分监测设备和控制机构，

氢气泄漏监测设备，用于监测核电站含氢废气处理系统的衰变箱中的压力变化，并在监测到压力变化达到压力差报警值时，进行报警；

在线气体组分监测设备与控制机构相连，用于监测核电站含氢废气处理系统中的含氧量，并在监测到含氧量达到第一阈值时，发送报警信号至控制机构；

控制机构根据接收到的报警信号控制核电站含氢废气处理系统的废气入口关闭，并对核电站含氢废气处理系统进行氮气吹扫。

相应的，本实用新型还提供一种防氢氧燃爆系统，包括核电站含氢废气处理系统和上述的防氢氧燃爆装置。

实施例1：

本实施例中的防氢氧燃爆装置特别适用于核电站含氢废气处理系统中。如图1所示，核电站含氢废气处理系统包括通过含氢废气总管依次相连的缓冲罐3、压缩机4和衰变箱6。含氢废气在含氢废气总管中流动，经压缩机4压缩后，最后贮存在衰变箱6 中。在缓冲罐3前的含氢废气总管上还设有废气入口阀1和氮气吹扫阀2。

所述防氢氧燃爆装置包括氢气泄漏监测设备、在线气体组分监测设备和控制机构。其中：

氢气泄漏监测设备用于监测核电站含氢废气处理系统的衰变箱6中的压力变化，并在监测到压力变化达到压力差报警值时，进行报警；

在线气体组分监测设备与控制机构相连，用于监测核电站含氢废气处理系统中的含氧量，并在监测到含氧量达到第一阈值时，发送报警信号至控制机构；

控制机构根据接收到的报警信号控制核电站含氢废气处理系统的废气入口关闭，并对核电站含氢废气处理系统进行氮气吹扫。

本实施例中，氢气泄漏监测设备包括设置在衰变箱6上的压力表5，压力表5用于监测衰变箱6中的压力变化，压力表5与控制室10的报警器相连，当压力表5监测到衰变箱6中的压力变化达到压力差报警值时发送报警信号至报警器，由报警器进行报警，以提醒控制室10中的操作员，衰变箱6中的压力异常，可能存在泄漏的问题，操作员可以检查并及时采取措施以阻止泄漏的发生。压力表5优选采用远传压力表。

具体的，当压力表5设置为“启动”状态时，会自动记录启动时的压力值为初始值，在监测过程中，压力表5会将当前压力值与初始值进行比较，一旦压力值下降到达压力差报警值，压力表5发送相应的报警信号至报警器，就可在控制室10内触发报警器进行报警。优选的，压力差报警值可设置为0.007MPa。

可选的，压力表5还与用于控制全厂的总控室相连，具体是与总控室内的报警器相连，当压力表5监测到衰变箱6中的压力变化达到压力差报警值时，压力表5同时发送报警信号至总控室内的报警器，以进行报警10。

其中，控制室10和主控室内还分别设有显示器，压力表5还与控制室10和主控室内的显示器分别相连，以将其监测到的压力数据分别传送至控制室10和主控室的显示器。

含氢废气总管中的含氧量即为核电站含氢废气处理系统中的含氧量，本实施例中，将在线气体组分监测设备设置在核电站含氢废气处理系统的缓冲罐之前的含氢废气总管上。在线气体组分监测设备包括氧分析仪。本实施例中，在线气体组分监测设备包括第一氧分析仪7，第一阈值(高高浓度报警值)设于第一氧分析仪7中，控制机构与第一氧分析仪7相连。

本实施例中，将控制机构设于控制室10内，当第一氧分析仪 7监测到含氢废气总管中的含氧量达到第一阈值时，发送报警信号至控制机构，控制机构根据接收到的报警信号联锁关闭含氢废气总管上的废气入口阀1，并打开氮气吹扫阀2，以对核电站含氢废气处理系统进行氮气吹扫，直到含氢废气总管中的氧气浓度降低到可接受的水平。

优选的，第一氧分析仪7中还设有第二阈值(高浓度预警值)，第二阈值小于第一阈值，第一氧分析仪7还与设于控制室10内的预警器相连，当第一氧分析仪7监测到含氢废气总管中的含氧量达到第二阈值时，发出预警信号至控制室10内的预警器，预警器进行预警，以提醒操作员在含氢废气总管的上游废气流中氧气浓度增高，操作员此时需要密切关注含氧量的变化，以确定其是否会持续增长。引发氧气浓度高的最可能原因是系统上游有空气渗入，操作员应检查并阻止该渗入。

第一阈值和第二阈值可以根据实际情况进行设定。本实施例中，将第一阈值设为3.5％(体积百分比)，第二阈值设为1.5％(体积百分比)。

可选的，在线气体组分监测设备还包括第二氧分析仪8，第二氧分析仪8是作为第一氧分析仪7的冗余设置，其各种连接关系和功能作用均与第一氧分析仪7相同，即第二氧分析仪8中也设有第一阈值和第二阈值，并且它也与控制机构和设于控制室10 内的预警器相连。与第一氧分析仪一样，当第一氧分析仪8监测到含氢废气总管中的含氧量达到第二阈值时，会发送报警信号至控制机构；当第二氧分析仪8监测到含氢废气总管中的含氧量达到第二阈值时，会发出预警信号至控制室10内的预警器，以进行预警。

可选的，在线气体组分监测设备还包括氢分析仪9，氢分析仪9用于对含氢废气总管中的氢浓度进行连续监测，不需要进行报警。氢分析仪9与控制室10相连，以用于将其实时监测到的氢浓度数据传送至控制室。氢分析仪9设置的目的主要是在大修期间，防止系统内氢气浓度达到燃爆点，发生爆炸，危及工作人员和厂房的安全。

可见，本装置中通过设置在线气体组分监测设备，从而可在含氢废气进行压缩贮存之前，测定含氢废气中的含氧量，以便于及时有效地采取措施防止氢气燃爆，保证后续对含氢废气处理的安全。

可选的，防氢氧燃爆装置还包括氢气探测仪，其用于监测核电站含氢废气处理系统所在设备间的氢气浓度，并在监测到氢气浓度达到预设值(爆炸极限值)，比如达到4％时，进行报警。氢气探测仪还可与控制室10内的控制机构相连，当氢气探测仪监测到氢气浓度达到预设值时，控制机构控制核电厂的通风系统增加设备间内的通风次数，具体是由通风系统的送风机将风量送至设备间，设备间内的空气由通风系统的排风机抽走，风量通过送风平衡阀进行调节，从而控制通风次数。

可选的，防氢氧燃爆装置还可包括气密性检测设备，其用于对核电站含氢废气处理系统进行气密性检测，并在检测到泄漏率达到泄漏率预设值时，进行报警。

在核电站含氢废气处理系统中的各个设备装箱运输之前，厂家需要采用气密性检测设备对核电站含氢废气处理系统中的各个设备进行气密性试验，试验结果未超过相应的规定值时才可出厂。

待核电站含氢废气处理系统中的各个设备安装完毕后，需要采用气密性检测设备对整个系统和单体设备进行气密性试验，应保证各设备废气侧的泄漏率以及系统整个的泄漏率均不应超过相应的规定值。

其中，气密性检测设备具体可采用氦气检漏方式进行检测。

可见，本实施例防氢氧燃爆装置不仅可以保证核电站含氢废气处理系统中所有的单体设备和整个系统的密封性，及时发现衰变箱的压力异常，防止含氢废气泄漏到房间内，还可以连续监测系统内的含氧量和含氢量以及设备间的含氢量，在达到相应的报警值时，通过及时采取措施，可以阻止氢氧燃爆气体的产生。

为了防止氢氧混合爆炸性气体的产生，本实施例装置是从防止泄漏和防止氧气进入系统内两个方面来采取措施。为了防止泄漏，对核电站含氢废气处理系统和单体设备进行气密性试验，通过氦气检漏方式进行气密性试验，在气密性试验中，单体设备废气侧的泄漏率以及核电站含氢废气处理系统整个的泄漏率均不应超过相应的规定值。因为泄漏率是进行爆炸性气体分区的重要依据，必须严格控制在规定值内，以使得氢氧燃爆的可能性和危害性在预想可控范围内。同时，衰变箱上设置的远传压力表将其信号传至控制室和主制室，通过压力差进行报警，采取该措施能够及时发现衰变箱内的压力异常情况，对可能出现的衰变箱泄漏能够及时采取措施，以防止爆炸发生。同时在缓冲罐前的含氢废气总管上设置在线气体组分监测设备，以便于在线监测系统中的含氢量和含氧量，其中，氧分析仪中设置有高报警值和高高报警值，当氧分析仪氧含量达到高高报警值时联锁关闭废气入口阀并打开氮气吹扫阀，此联锁能够自动并及时有效的降低系统内的氧含量。为了监测设备间中的氢气浓度，通过在房间顶部设置氢气探测仪，在氢气浓度达到爆炸极限时，可及时增加通风次数。为了防止氧气进入核电站含氢废气处理系统内，还可以将核电站含氢废气处理系统内的压力设置为略高于大气压。此外，还可以将核电站含氢废气处理系统内的设备设置为抗震类和防爆电气设备，防止发生地震后核电站含氢废气处理系统内的氢气泄漏到空气中发生爆炸。

可见，本实施例中的适用于核电站含氢废气处理系统的防氢氧燃爆装置包括气密性试验、在线气体组分监测、氢气泄漏监测、设备抗震、电气设备防爆等项目，能够有效地降低核电站含氢废气系统中氢氧混合爆炸气体产生的风险，能够防止在核电站厂房内发生由于氢气导致的火灾、爆炸等危及反应堆安全和工业安全的事故。

实施例2：

本实施例公开一种防氢氧燃爆系统，其包括核电站含氢废气处理系统和实施例1中的防氢氧燃爆装置。

为了防止氧气进入核电站含氢废气处理系统内，可将该系统内压力设置为略高于大气压。

本实施例中，核电站含氢废气处理系统中的所有设备均为抗震类，以防止发生地震后核电站含氢废气处理系统内的氢气泄漏到空气中。

具体来说，可以将核电站含氢废气处理系统中的所有设备设置为抗震1I类，并将核电站含氢废气处理系统中的电气设备均设置为防爆型。由于核电站含氢废气处理系统处于设备间中，因此可将设备间的电气设备也设置为防爆型。

由于含氢废气处理装置所在房间划分为爆炸性气体环境2 区，因此所述房间内也采用相应等级的防爆电气设备，且各个阀门和设备的电气部件也均为防爆型。

采用本实施例的防氢氧燃爆系统，能够有效防止在核电站厂房内发生由于氢气泄漏而导致的火灾、爆炸等危及反应堆安全和工业安全的事故。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种防氢氧燃爆装置，其特征在于，包括氢气泄漏监测设备、在线气体组分监测设备和控制机构，

氢气泄漏监测设备，用于监测核电站含氢废气处理系统的衰变箱中的压力变化，并在监测到压力变化达到压力差报警值时，进行报警；

在线气体组分监测设备与控制机构相连，用于监测核电站含氢废气处理系统中的含氧量，并在监测到含氧量达到第一阈值时，发送报警信号至控制机构；

控制机构根据接收到的报警信号控制核电站含氢废气处理系统的废气入口关闭，并对核电站含氢废气处理系统进行氮气吹扫。

2.如权利要求1所述的防氢氧燃爆装置，其特征在于，氢气泄漏监测设备包括设置在衰变箱上的压力表，压力表与控制室相连，以将其监测到的压力变化传送至控制室。

3.如权利要求1所述的防氢氧燃爆装置，其特征在于，在线气体组分监测设备设置在核电站含氢废气处理系统的缓冲罐之前的含氢废气总管上，在线气体组分监测设备包括氧分析仪，控制机构与氧分析仪相连，第一阈值设于氧分析仪中，

氧分析仪中还设有第二阈值，第二阈值小于第一阈值，当氧分析仪监测到核电站含氢废气处理系统中的含氧量达到第二阈值时，进行预警报警。

4.如权利要求3所述的防氢氧燃爆装置，其特征在于，第一阈值为3.5％，第二阈值为1.5％。

5.如权利要求3所述的防氢氧燃爆装置，其特征在于，在线气体组分监测设备还包括氢分析仪，用于对核电站含氢废气处理系统中的氢浓度进行连续监测。

6.如权利要求1-5任一项所述的防氢氧燃爆装置，其特征在于，防氢氧燃爆装置还包括氢气探测仪，用于监测核电站含氢废气处理系统所在设备间的氢气浓度，并在监测到氢气浓度达到预设值时，进行报警。

7.如权利要求6所述的防氢氧燃爆装置，其特征在于，防氢氧燃爆装置还包括气密性检测设备，用于对核电站含氢废气处理系统进行气密性检测，并在检测到泄漏率达到泄漏率预设值时，进行报警。

8.一种防氢氧燃爆系统，其特征在于，包括核电站含氢废气处理系统和权利要求1-7任一项所述的防氢氧燃爆装置。

9.如权利要求8所述的防氢氧燃爆系统，其特征在于，所述核电站含氢废气处理系统中的所有设备均为抗震类。

10.如权利要求9所述的防氢氧燃爆系统，其特征在于，所述核电站含氢废气处理系统中的电气设备均为防爆型，核电站含氢废气处理系统设于设备间中，设备间的电气设备均为防爆型。