CN220913061U - 一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，包括气源部分，试验部分，汽液分离部分和样品采集分析部分；气源部分用于模拟核电站严重事故状态对应的复杂工况条件；试验部分为吸收液容器；气液分离部分包括两条分离支路，分别用于对试验部分的进、出气进行气相和液相分离；样品采集分析部分同时采集试验部分的进、出气，检测确定甲基碘浓度，最终实现对甲基碘吸收液性能的评价。本装置结构简单，操作方便，可在干式、湿式两种含甲基碘的气流状态下及不同的流量、温度、压力、初始浓度条件下对甲基碘吸收液性能进行评价，满足不同试验条件需求。甲基碘浓度检测可达到10‑2ppb级，而且配有尾气处理系统，安全环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，属于核环保技术领域。
背景技术
当核电站发生严重事故时，安全壳内压力升高会损坏壳体，从而导致壳内放射性物质释放，对周围环境和人群造成巨大危害。安全壳过滤排放系统通过排气和过滤净化实现对安全壳泄压和过滤净化放射性物质。放射性甲基碘是核电站严重事故下安全壳内形成的一种放射性物质，由于其易挥发、难以捕获而且容易在人体甲状腺内浓集引发病变，虽然含量较低，但仍然受到特殊关注。目前，安全壳过滤排放系统的化学吸收液对放射性甲基碘去除效率较低，因此需要开发具有更高放射性甲基碘去除效率的化学吸收液。
评价放射性甲基碘去除效率的装置是能够对放射性甲基碘进行性能测试的试验系统。专利202110538431.3中设计了一种对甲基碘吸附材料进行性能测试的实验系统，采用空压机、蒸汽锅炉和甲基碘供给装置实现对核电站严重事故状态下高温、高压、高湿条件的模拟，然而该系统的实验段为固体吸附床，不能用于甲基碘吸收液的性能评价。专利202111677979.2中设计了一种测量不同设备过滤效率的多功能复合测量系统，可测量不同类型过滤装置对甲基碘的去除效率；但该测量系统不能对过滤装置进行温度控制，如无法测量吸收液温度变化对甲基碘去除性能的影响；该测量系统无尾气净化单元，对于长时间的寿命评价会导致有害气体甲基碘大量释放，污染环境；该系统对各路气源分别控温，然后混合，并未对混合后的气体进行统一的温度、压力控制，有可能导致不同气源混合后温度、压力波动，影响试验结果；而且该系统甲基碘过滤前后取样共用取样管路，无法做到同步取样，也会影响试验结果的准确性。由此，设计一套操作简便、检测准确且满足核电站严重事故状态复杂工况条件下评价甲基碘吸收液性能的试验系统尤为重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，要求其能在核电站严重事故状态的复杂工况条件下对甲基碘吸收液性能进行评价，并且检测灵敏度高，检测结果准确，操作方便，安全环保。
为了实现本实用新型的目的，采取以下技术方案：
一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，包括气源部分，试验部分，汽液分离部分和样品采集分析部分；
气源部分用于向试验部分提供甲基碘混合气体，用于模拟核电站严重事故状态对应的复杂工况条件；
试验部分由吸收液容器组成，吸收液容器用于盛放待测试的甲基碘吸收液；
气液分离部分包括两条分离支路，第一支路用于对进入试验部分前的混合气体进行气相和液相分离；第二支路用于对经试验部分吸收后的混合气体进行气相和液相分离；
样品采集分析部分同时采集两条分离支路提供的可分析样品气，校验混合气体中水蒸汽和空气的比例关系，检测确定甲基碘浓度，最终实现对甲基碘吸收液性能的评价。
进一步的，所述气源部分包括蒸汽锅炉，空压机，甲基碘集束钢瓶和混气室，通过分别控制蒸汽锅炉，空压机和甲基碘集束钢瓶进入混气室的气体流量和压力，实现各种复杂工况条件下蒸汽、空气、甲基碘的组合要求。
进一步的，所述气液分离部分的两条分离支路结构相同，依次包括用于冷凝的冷凝器，以及用于气相、液相分离的分离器。
进一步的，所述气液分离部分的两条分离支路的末端设有洗气吸收塔，用于去除气流中残余的甲基碘。
进一步的，洗气吸收塔中的吸收材料为活性炭，改性活性炭，沸石，载银沸石，可溶银盐溶液。
进一步的，样品采集分析部分为气相色谱。
进一步的，所述气相色谱所用检测器为电子俘获检测器ECD，对甲基碘检测灵敏度达到10-2ppb级。
进一步的，吸收液容器包括入口管道，入口管道伸入到吸收液容器底部，入口管道出口装有喇叭状多孔喷口，用于出口气流的均匀释放，吸收液容器的压力由压力表显示。
进一步的，混气室、吸收液容器均附带温控系统，两条分离支路的压力分别由背压阀控制。
根据试验要求配制的甲基碘混合气经三通阀S2与试验部分连接，当混气室的出气管路与第一支路中的冷凝器连通时，通过第二背压阀18调节气路压力，冷凝器和分离器实现第一支路中水蒸气与空气的气液分离，气相部分经过流量计M4计量并在进口取样口取样，样品气通过气相色谱检测确定甲基碘入口浓度，分离器的液相部分通过计量确定混合气中水蒸气含量；当混气室气流组成、温度和压力符合试验要求，调节三通阀S2使混气室出气管路与吸收液容器连通，开始试验。
吸收液容器入口管道伸入到吸收液容器底部，入口管道出口装有喇叭状多孔喷口，用于出口气流的均匀释放。吸收液容器的压力由压力表显示，试验系统压力由背压阀控制。
在试验进行时，通过打开阀门，将一定甲基碘混合气体引入第一支路中的冷凝器，分离器实现气液分离，气相部分经过流量计M4计量并在进口取样口取样，样品气通过气相色谱检测确定甲基碘入口浓度；反应后的混合气通过第二支路中的冷凝器，分离器实现气液分离，气相部分经过流量计M5计量并在进口取样口取样，样品气通过气相色谱检测确定甲基碘出口浓度；通过检测得到的进出口甲基碘浓度计算甲基碘的去除效率，由此评价吸收液去除甲基碘的性能；进口取样动作和出口取样动作同时完成，以降低气流波动对甲基碘浓度造成的影响，提高试验的准确性；气相色谱中检测器为电子俘获检测器(ECD)。对甲基碘检测灵敏度高，可达到10-2ppb级。
试验流程两支路的尾气经洗气吸收塔去除气流中残余的甲基碘，吸收材料可选用改性活性炭，载银吸附剂，可溶银盐溶液等常见的甲基碘吸附材料，经过吸收塔后的尾气直接放空，安全环保。
有益效果：
1、本实用新型提供了一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，对蒸气、空气和甲基碘三路气源采用独立供气的方式，便于根据不同的试验要求配制不同组分的气源；
2、气源气体在混气室内均匀混合，同时通过混气室温控系统控制混合气的温度、压力，便于为试验流程提供稳定的且满足试验条件的气流；
3、通过三通阀S2在支路配气，快速方便且减少试验初期工况调节过程中气流对吸收液性能的影响；
4、通过对吸收液容器内部的吸收液进行温度控制，可以考察不同吸收液温度条件下的甲基碘去除效率，更全面的了解吸收液的吸收性能；
5、进口、出口取样口同步采样，可有效降低混合气流波动对试验结果的影响；
6、支路与试验管路末端均安装洗气吸收塔，可有效净化尾气中残余甲基碘，安全环保；
7、样品采集分析部分中的气相色谱所用检测器为电子俘获检测器(ECD)，甲基碘浓度检测可达到10-2ppb级。
附图说明：
图1为本实用新型试验装置示意图。其中，1-蒸汽锅炉，2-空压机，3-甲基碘集束钢瓶，4-混气室，5-混气室控温系统，6-吸收液容器，7-吸收液容器温控系统，8-第一冷凝器，9-第一分离器，10-进口采样口，11-第一洗气吸收塔，12-第二背压阀，18-第一背压阀，13-第二冷凝器，14-第二分离器，15-出口采样口，16-第二洗气吸收塔，17-气相色谱，P1-P5：压力表，T1-T2：温度显示器，M1-M5：流量计，S1-S2：三通阀，F1-F4：截止阀。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置由气源部分，试验部分，气液分离部分，尾气处理部分和样品采集处理部分组成。气源部分由蒸汽锅炉1，空压机2，甲基碘集束钢瓶3和混气室4组成；试验部分为盛有甲基碘吸收液的吸收液容器6；汽液分离部分由第一冷凝器8、第二冷凝器13，第一汽水分离器9、第二汽水分离器14组成，尾气处理部分由第一洗气吸收塔11、第二洗气吸收塔16组成，样品采集分析部分为气相色谱17。模拟核电站严重事故状态的复杂工况条件由气源部分提供，气液分离部分实现混合气中气相和液相分离以此为气相色谱提供可分析样品气，尾气处理部分实现了环境保护。
混气室4附带混气室温控系统5，吸收液容器6附带吸收液容器温控系统7，第一背压阀18控制第一分离支路压力，第二背压阀12控制第二分离支路压力；
蒸汽锅炉1加热去离子水，为试验装置提供高温、高压水蒸气；空压机2为试验装置提供空气，甲基碘集束钢瓶3内装有高浓度甲基碘与氮气混合气体，为试验装置提供甲基碘气源。如图1所示，三路气源气体流量和压力通过阀门F1、F2和F3控制，气体流量通过流量计M1、M2和M3测量，气体压力通过压力表P1、P2和P3测量。甲基碘集束钢瓶3通过三通阀S1与流量计M3连接，三通阀S1用于更换甲基碘集束钢瓶时稳定甲基碘气流，在钢瓶中准确配制高浓度甲基碘与氮气混合气体，通过更换钢瓶为试验流程提供连续稳定的甲基碘气源。
混气室4用于不同气流的均匀混合，当采用湿式气源时，用于水蒸气、甲基碘和空气的均匀混合，当采用干式气源时，用于甲基碘和空气的均匀混合；通过截止阀和流量计调节控制不同气源的流量和压力使混气室4内气体组成和压力满足试验要求；通过温控系统5加热到所需试验温度，混气室压力由压力表P4测量；三通阀S2用于试验前试验气流(即混合气体)的配制与稳定；吸收液容器6用于装填待测吸收液，采用大管径(管径大于200mm)、高长径比(＞5)的不锈钢罐以适应高温、高压、高湿的试验条件，通过温控系统7控制吸收液温度，吸收液容器6内的气相压力由压力表P5测量；第一背压阀18用于调节进入试验部分前的混合气体的流量和压力，第二背压阀12用于调节经试验部分吸收后的混合气体的流量和压力，第一冷凝器8和第二冷凝器13用于冷凝两条支路气流中的蒸汽，并分别通过第一分离器9和第二分离器14进行分离，第一、第二支路中冷凝后的气流流量分别由第一流量计M4和第二流量计M5测量，冷凝后的气流分别经过第一洗气吸收塔11和第二洗气吸收塔16净化后排空。
整个试验过程如下：
试验前，检查试验用各仪器仪表是否运转正常，在进行试验时，第一冷凝器8、第二冷凝器13、第一洗气吸收塔11、第二洗气吸收塔16和气相色谱17均处于待命状态，将待测吸收液加入到吸收液容器6中，调节吸收液容器6的温控系统使吸收液温度达到试验温度。将三通阀S2打到气源部分与第一冷凝器8相连，根据气源组分要求将所需气源通入混气室4，调节各气源流量、压力和混气室4的温度、压力以及背压阀18使混气室4出口气体参数达到试验要求；将三通阀S2打到与吸收液容器6相连，调节背压阀12使系统压力达到指定压力，为防止试验过程中产生气流波动，在数据采集过程中，调节阀门F4，同时采集进口采样口10和出口采样口15的气流样品，在气相色谱中分析甲基碘浓度，再通过计算得出吸收液对甲基碘的吸收效率，吸收效率计算公式为：
式中：
η—过滤效率
CI—进口采样口气流样品甲基碘浓度值mg/m3
CII—出口采样口气流样品甲基碘浓度值mg/m3
完成吸收液性能测试试验后，关闭蒸汽锅炉、甲基碘气源、吸收液控温系统、混气室控温系统和冷凝器冷却水，调节三通阀S2和阀门F4，继续用空压机吹扫支路和试验管路中残余的甲基碘气体，待进口、出口采样口检测不到甲基碘，关闭气相色谱、空压机。
Claims (9)
1.一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，其特征在于:包括气源部分，试验部分，汽液分离部分和样品采集分析部分；
气源部分用于向试验部分提供甲基碘混合气体，用于模拟核电站严重事故状态对应的复杂工况条件；
试验部分由吸收液容器组成，吸收液容器用于盛放待测试的甲基碘吸收液；
气液分离部分包括两条分离支路，第一支路用于对进入试验部分前的混合气体进行气相和液相分离；第二支路用于对经试验部分吸收后的混合气体进行气相和液相分离；
样品采集分析部分同时采集两条分离支路提供的可分析样品气，校验混合气体中水蒸汽和空气的比例关系，检测确定甲基碘浓度，最终实现对甲基碘吸收液性能的评价。
2.根据权利要求1所述的一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，其特征在于：所述气源部分包括蒸汽锅炉(1)，空压机(2)，甲基碘集束钢瓶(3)和混气室(4)，通过分别控制蒸汽锅炉(1)，空压机(2)和甲基碘集束钢瓶(3)进入混气室(4)的气体流量和压力，实现各种复杂工况条件下蒸汽、空气、甲基碘的组合要求。
3.根据权利要求1所述的一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，其特征在于：所述气液分离部分的两条分离支路结构相同，依次包括用于冷凝的冷凝器，以及用于气相、液相分离的分离器。
4.根据权利要求3所述的一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，其特征在于：所述气液分离部分的两条分离支路的末端设有洗气吸收塔，用于去除气流中残余的甲基碘。
5.根据权利要求4所述的一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，其特征在于：洗气吸收塔中的吸收材料为活性炭，改性活性炭，沸石，载银沸石，可溶银盐溶液。
6.根据权利要求1所述的一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，其特征在于：样品采集分析部分为气相色谱(17)。
7.根据权利要求6所述的一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，其特征在于：所述气相色谱(17)所用检测器为电子俘获检测器ECD，对甲基碘检测灵敏度达到10-2ppb级。
8.根据权利要求1所述的一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，其特征在于：吸收液容器(6)包括入口管道，入口管道伸入到吸收液容器(6)底部，入口管道出口装有喇叭状多孔喷口，用于出口气流的均匀释放，吸收液容器(6)的压力由压力表显示。
9.根据权利要求2或3或6或8所述的一种用于评价甲基碘吸收液性能的试验装置，其特征在于：混气室(4)、吸收液容器(6)均附带温控系统，两条分离支路的压力分别由背压阀控制。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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