CZ2018453A3 - Způsob a zařízení pro odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondezovatelného plynu, zejména vodíku, a páry z technologie tlakového systému - Google Patents
Způsob a zařízení pro odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondezovatelného plynu, zejména vodíku, a páry z technologie tlakového systému Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2018453A3 CZ2018453A3 CZ2018-453A CZ2018453A CZ2018453A3 CZ 2018453 A3 CZ2018453 A3 CZ 2018453A3 CZ 2018453 A CZ2018453 A CZ 2018453A CZ 2018453 A3 CZ2018453 A3 CZ 2018453A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- steam
- gas mixture
- gas
- pressure
- accumulation
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 235
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 179
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 title claims abstract 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 11
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 17
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000003608 radiolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
- G21C9/04—Means for suppressing fires ; Earthquake protection
- G21C9/06—Means for preventing accumulation of explosives gases, e.g. recombiners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K24/00—Devices, e.g. valves, for venting or aerating enclosures
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
- G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
- G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
- G21C19/303—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for gases
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
- G21C9/004—Pressure suppression
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Při provádění způsobu odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu, zejména vodíku, a páry z technologie tlakového systému dochází v alespoň dvou místech (1a) k hromadění této paroplynové směsi a z nich se paroplynová směs odebírá a odvádí spojovacími potrubími (3) do kolektoru (4), kterým se odvádí k dalšímu zpracování. U všech míst (1a) hromadění se vytvoří mezi místem (1a) hromadění a společným kolektorem (4) alespoň 10x vyšší tlaková ztráta, než je tlaková ztráta spojovacího potrubí (3) s nejvyšší tlakovou ztrátou, a současně se pro jednotlivá místa (1a) hromadění nastaví požadovaný poměr odběrů paroplynové směsi. Dále se nastaví celkové požadované množství paroplynové směsi odváděné z technologie (1) a požadovaný tlakový spád. Zařízení pro provádění tohoto způsobu odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu a páry z technologie tlakového systému obsahuje alespoň dvě místa (1a) hromadění, ve kterých se paroplynová směs hromadí, a každé místo (1a) hromadění je spojené spojovacím potrubím (3) se škrtící odměrnou clonou (2) se společným kolektorem (4), kterým je paroplynová směs přes tlakový mařič (6) energie odváděna.
Description
Pň provádění způsobu odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu, zejména vodíku, a páry z technologie tlakového systému dochází v alespoň dvou místech (la) k hromadění této paroplynové směsi a z nich se paroplynová směs odebírá a odvádí spojovacími potrubími (3) do kolektoru (4), kterým se odvádí k dalšímu zpracování. U všech míst (la) hromadění se vytvoří mezi místem (la) hromadění a společným kolektorem (4) alespoň lOx vyšší tlaková ztráta, než je tlaková ztráta spojovacího potrubí (3) s nejvyšší tlakovou ztrátou, a současně se pro jednotlivá místa (la) hromadění nastaví požadovaný poměr odběrů paroplynové směsi. Dále se nastaví celkové požadované množství paroplynové směsi odváděné z technologie (1) a požadovaný tlakový spád. Zařízení pro provádění tohoto způsobu odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu a páry z technologie tlakového systému obsahuje alespoň
CZ 2018 - 453 A3
Způsob a zařízení pro odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu, zejména vodíku, a páry z technologie tlakového systému
Oblast techniky
Vynález pojednává o způsobu a zařízení pro odvádění paroplynové směsi obsahující alespoň jeden nekondenzovatelný plyn vznikající v tlakovém systému, který je nutné odstranit. Způsob i zařízení podle vynálezu slouží zejména pro zvýšení bezpečnosti tlakového systému. Zvláště výhodně pak vynález pojednává o zařízení pro odvádění vodíku z primárního okruhu tlakovodní jaderné elektrárny, které slouží pro zvýšení bezpečnosti této jaderné elektrárny.
Dosavadní stav techniky
Nekondenzovatelné plyny, které nejsou žádoucí, vznikají v mnoha tlakových systémech. Např. v jaderných reaktorech s tlakovodními reaktory vzniká především radiolýzou vody v primárním okruhu aktivní zóny a také chemickými režimy vodík. Takto vzniklý vodík je rozpuštěn ve vodě primárního okruhu a vylučuje se ve formě bublinek v místě s nejnižším tlakem. Tímto místem je v případě primárního okruhu jaderné elektrárny zejména hladina vody v kompenzátoru objemu. Vodík je lehký plyn a jako takový se společně s párou dostává k hlavním pojistným ventilům, které jsou umístěny nad kompenzátorem objemu, a tam se od páry odděluje. Pokud by se vodík neodváděl, vznikal by zde vodíkový polštář, který:
1. se vzduchem vytváří třaskavý plyn, který může při svém uvolnění, tj. např. při otevření pojistných ventilů, explodovat, jako se stalo v elektrárně ve Fukušimě;
2. díky tomu, že vodík je velmi dobrý tepelný izolant, způsobuje tepelné odizolování, takže pokud se vodík nachází před pojistnými ventily kompenzace objemu, dochází ke značnému podchlazování těchto komponent, na což nejsou tyto ventily navrženy a hrozí jejich poškození nebo minimálně ohrožení jejích funkčnosti.
Na tlakovodních jaderných elektrárnách již bylo vyzkoušeno několik řešení systémů odvodu vodíku, ale všechny tyto systémy trpí vysokým opotřebováváním, nadměrným počtem nekondenzovatelných teplotních cyklů a tak vyžadují častou kontrolu, respektive opravy.
- 1 CZ 2018 - 453 A3
Odvod vodíku z primárního okruhu jaderné elektrárny řeší např. US2013129034 (Al), který popisuje řešení založené na speciálních armaturách, které jsou ovládány v závislosti na teplotě, obdobně jako termostatické hlavice. Pokud se v odpouštěné směs objevil vodík, směs se ochladí a ventil se sám otevře. Jakmile se vodík upustí, teplota směsi vzroste a ventil se uzavře. Nevýhodou tohoto řešení je, že mezi sedlem ventilu a kuželkou je kritický tlakový spád, takže se sedlo brzy vyšlehá a ventil ztratí těsnost. Navíc ventil nelze externě ovládat.
Výše uvedené nevýhody řeší a omezuje způsob a zařízení pro odvod nekondenzovatelného plynu z tlakového systému podle tohoto vynálezu.
Podstata vynálezu
Podle prvního aspektu tohoto vynálezu je popsán způsob pro odvádění paroplynové směsi, která je tvořena směsí páry a alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu, z tlakového systému s technologií, ve které dochází k separaci alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu a páry z tlakového média v tlakovém systému, kde tento tlakový systém obsahuje alespoň dvě místa hromadění této paroplynové směsi. Podle dalšího aspektu tohoto vynálezu je popsáno zařízení pro odvádění paroplynové směsi z tlakového systému s technologií, která obsahuje alespoň dvě místa hromadění této paroplynové směsi, které umožňuje provedení výše uvedeného způsobu. Paroplynovou směsí se pro účelu tohoto vynálezu rozumí směs alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu a páry z daného média v technologii, přičemž se za paroplynovou směs považuje i taková, u které může být podíl páry podle provozních podmínek dané technologie i jen velmi malý, např. jen cca 1 %. Je ale zřejmé, že podíl páry v odváděné paroplynové směsi může být i výrazně vyšší. U způsobu i zařízení podle vynálezu se místem hromadění uvedené paroplynové směsi současně rozumí i místo odběru této paroplynové směsi, oba uvedené termíny mohou být používány v současné přihlášce zaměnitelně. Místem hromadění paroplynové směsi, resp. místem jejího odběru, je vždy nejvýše situované místo určitého úseku technologie, ve kterém dochází k hromadění paroplynové směsi, protože nekondenzovatelný plyn je lehčí než pára z daného tlakového média a stoupá vzhůru. Místo hromadění paroplynové směsi je spojeno spojovacím potrubím s kolektorem, kterým je vzniklá paroplynová směs odváděna z technologie. Zařízení podle vynálezu má mezi každým místem hromadění paroplynové směsi a kolektorem uspořádánu škrtící odměmou clonu vytvořenou pro zajištění požadované tlakové ztráty mezi místem hromadění paroplynové směsi, ze kterého se
-2CZ 2018 - 453 A3 tato odebírá, a kolektorem, přičemž škrtící odměmá clona současně zajišťuje i požadovaný průtok v každé větvi spojovacího potrubí mezi místem hromadění paroplynové směsi a kolektorem, resp. zachování požadovaného poměru množství paroplynové směsi jednotlivými spojovacími potrubími. Množství paroplynové směsi se uvádí v kg/h a rozumí se jím pro účely této přihlášky hmotností průtok paroplynové směsi daným spojovacím potrubím, resp. kolektorem. Kolektor je uspořádán níže, než je nejnižší místo odběru uvedené paroplynové směsi, a u výstupu z kolektoru má zařízení podle vynálezu upraven tlakový mařic energie vytvořený pro odvádění předem definovaného množství paroplynové směsi. Uvedenou technologií tlakového systému je myšleno například potrubí, ve kterém dochází k oddělení nekondenzovatelného plynu a vytvoření uvedené paroplynové směsi, nebo nádoba, ve které dochází k tomu jevu, a další. Požadovaná tlaková ztráta je škrtící odměmou clonou zajištěna tím, že jednotlivé škrtící odměmé clony jsou ve všech větvích spojovacích potrubí navrženy se škrtícím průměrem vytvářejícím na každé škrtící odměmé cloně alespoň desetkrát větší tlakovou ztrátu, než je tlaková ztráta spojovacího potrubí s nejvyšší tlakovou ztrátou, přičemž škrtící průměr každé škrtící odměmé clony současně zajišťuje alespoň požadovaný odběr paroplynové směsi z daného místa hromadění této paroplynové směsi a rovněž zajišťuje dodržení požadovaných poměrů množství paroplynové směsi z jednotlivých míst hromadění paroplynové směsi. Tím, že je tlaková ztráta na škrtící cloně alespoň lOx větší než tlaková ztráta potrubí s největší tlakovou ztrátou totiž o tlakové ztrátě jednotlivých spojovacích potmbí, nazývaných případně větvě, nerozhoduje např. rozdílná délka, průměr nebo tvar následujícího potmbí, ale především škrtící odměmá clona, čímž se pro účely tohoto vynálezu zajistí, že rozdíly tlakových ztrát v jednotlivých potmbích jsou v podstatě zanedbatelné v porovnání s tlakovou ztrátou škrtící odměmé clony a není již s nimi zapotřebí počítat. Ještě výhodněji má zařízení podle vynálezu škrtící odměmou clonu dimenzovanou pro alespoň cca lOOx větší tlakovou ztrátu, než je tlaková ztráta spojovacího potmbí s největší tlakovou ztrátou, a ještě výhodněji škrtící odměmou clonu dimenzovanou pro alespoň cca 300x větší tlaková ztrátu než je tlaková ztráta spojovacího potmbí s největší tlakovou ztrátou. Tím se zajistí, že vůči sobě všechna spojovací potmbí spolu s příslušnými škrtícími odměmými clonami vykazují v podstatě stejně velkou tlakovou ztrátu bez ohledu na tlakové ztráty jednotlivých spojovacích potmbí, protože vlastní tlakovou ztrátu spojovacího potmbí je možné zanedbat. Současně je však nutné, aby každá škrtící odměmá clona zajistila jednak průtok alespoň požadovaného množství paroplynové směsi z příslušného místa jejího hromadění a současně i aby zajistila dodržení vzájemných poměrů odváděných množství paroplynové směsi z jednotlivých míst
-3 CZ 2018 - 453 A3 jejího hromadění. Vzhledem ktomu, že u aplikací na jaderných elektrárnách je většinou je rozdíl tlakových ztrát na jednotlivých spojovacích potrubích podobný, stejně jako množství hromadící se paroplynové směsi v jednotlivých místech hromadění této směsi, je možné pro tyto aplikace výhodně použít škrtící odměmé clony o stejném průměru pro všechny větve spojovacího potrubí. V některých aplikacích zařízení podle vynálezu, nebo pokud jsou požadovány rozdílné průtoky z jednotlivých odběrných míst, však mohou být zapotřebí škrtící odměmé clony mající různé průměry otvorů.
Zařízení podle vynálezu zvláště výhodně slouží k odvádění vodíku z primárního okruhu jaderné tlakovodní elektrárny.
Pro účely tohoto vynálezu se tlakovým mařičem energie se rozumí prostředek zajišťující odvádění předem definovaného množství paroplynové směsi při vysokém tlakovém spádu mezi vstupem do tlakového mařice energie a výstupem z něj. Účel tlakového mařiče energie je tedy zajistit požadovaný celkový průtok paroplynové směsi ze všech míst jejího hromadění do kolektoru při požadovaném tlakovém spádu na tlakovém maří či energie. Součet hmotnostních průtoků všemi odměmými škrtícími clonami ve spojovacích potrubích je roven hmotnostnímu průtoku paroplynové směsi, včetně hmotnosti případně zkondenzované vody, procházející tlakovým mařičem energie. Celkové množství paroplynové směsi odebrané z uvedené technologie tlakového systému je tedy závislé především na tlakové ztrátě mařiče energie, ale také závisí i nátlakových ztrátách jednotlivých odměmých škrtících clon.
Tlakový mařič energie v zařízení podle vynálezu je zvláště výhodně tvořen soustavou škrtících mařičových clon, které jsou nadimenzovány tak, aby tlakový spád na každé z nich byl podkritický, což zaručuje dlouhou životnost tlakového mařiče energie. Ještě výhodněji je tlakový mařič energie opatřen integrovaným filtrem pro zamezení zanášení otvorů v škrtících mařicových clonách. Podle jiného výhodného uskutečnění zařízení podle vynálezu je filtr samostatný prvek, který je předřazen tlakovému mařiči energie.
Je tedy zřejmé, že škrtící odměmá clona v zařízení podle vynálezu může v důsledku svého dimenzování propouštět větší množství paroplynové směsi, než je množství odebírané za provozu tohoto zařízení z místa hromadění paroplynové směsi. Výsledné odebírané množství paroplynové směsi z jednotlivých míst jejího hromadění je v každém spojovacím potrubí dáno až kombinací dimenzování příslušné škrtící odměmé clony a tlakového mařiče energie, který řídí celkové odebírané množství paroplynové směsi. Nicméně, jak již bylo uvedeno, v případě poškození spojovacího potrubí za místem instalace škrtící odměmé clony je díky ní omezeno množství unikající páry oproti situaci, pokud by tam škrtící odměmá clona nebyla.
-4CZ 2018 - 453 A3
Zařízení podle vynálezu ve svém výhodném provedení obsahuje alespoň jednu uzavírací armaturu uspořádanou v kolektoru, díky čemuž je možné dočasně odstavit kontinuální odvod paroplynové směsi obsahující nežádoucí nekondenzovatelný plyn uzavřením uvedené uzavírací armatury při požadavku na dočasné odstavení zařízení podle vynálezu, například při některém z abnormálních provozních režimů nebo při jeho opravě. Zvláště výhodné uskutečnění zařízení pro odvádění paroplynové směsi podle vynálezu obsahuje dálkově uzavíratelnou armaturu umožňující dálkově odstavit zařízení podle vynálezu, např. pomocí elektroarmatury nebo tlakově ovládané armatury. Zařízení podle vynálezu v takovém provedení rovněž umožňuje relativně snadnou změnu hltnosti zařízení, kdy při umístění uzavírací armatury před tlakovým mařičem energie, myšleno ve směru průtoku paroplynové směsi, je možné odstavit tlakový mařič energie a výměnou příslušných clonek v tlakovém mařiči energie například změnit hltnost zařízení pro odvod paroplynové směsi podle vynálezu nebo nahradit poškozené clony v tlakovém mařiči energie apod. Požadavek na uzavření tlakového systému může také nastat například při některém z havarijních stavů, kdy je nutno snížit spotřebu elektroohříváků v kompenzátoru objemu. V některých uskutečněních zařízení podle vynálezu, zejména pokud je za tlakovým mařičem energie tlak vyšší než atmosférický, může být zapotřebí instalovat za tlakový mařič energie druhou uzavírací armaturu, aby bylo možné tlakový mařič energie vyjmout.
Počet míst hromadění paroplynové směsi, ze kterých je nutné nekondenzovatelný plyn odvádět je v podstatě neomezený, například u tlakovodních jaderných elektráren typu VVER existuje cca sedm míst, ze kterých je nutné paroplynovou směs odvádět. Hltnost zařízení podle vynálezu lze nadimenzovat na jakékoliv množství odlučované paroplynové směsi, například u výše uvedené tlakovodní jaderné elektrárny to je od cca. 35 do cca. 40 kg/hod dle výkonu reaktoru, a lze ji podle potřeby změnit úpravou tlakového mařiče energie při jeho odstavení, například výměnou škrtících mařicových clonek v tlakovém mařiči energie, jeho výměnou atd.
Zařízení pro odvod paroplynové směsi podle vynálezu má ve svém výhodném provedení škrtící odměmé clony opatřené filtry pro zamezení zanesení otvoru ve škrtící odměmé cloně. Zařízení pro odvod nekondenzovatelných plynů podle vynálezu má škrtící odměmé clony uspořádané vždy mezi místem hromadění paroplynové směsi, obsahující alespoň jeden nekondenzovatelný plyn, a kolektorem. Nejvýhodněji jsou ale škrtící mařičové clony uspořádány co nejblíže k místu hromadění paroplynové směsi, aby se zabránilo kondenzaci páry v potrubí před škrtící odměmou clonou, přičemž spoluprací s vhodně navrženou hltnosti tlakového mařiče energie je zajištěno, že přes jednotlivé škrtící odměmé clony se z jednotlivých
-5 CZ 2018 - 453 A3 míst hromadění paroplynové směsi kontinuálně odvádí takové množství paroplynové směsi, odpovídající množství paroplynové směsí, která se odvede tlakovým mařičem energie, tzn. že přes tlakový mařič energie projde takové množství paroplynové směsi, která jednak zajistí odvod v podstatě veškerého vzniklého nekondenzovatelného plynu v jednotlivých místech hromadění paroplynové směsi, a jednak zajistí odvedení celkového množství paroplynové směsi, která prošla přes jednotlivé škrtící odměmé clony, takže nedochází k nadbytečné kondenzaci paroplynové směsi v spojovacím potrubí a kolektoru před tlakovým mařičem energie.
Zařízení podle vynálezu je svou konstrukcí robustní, takže se předpokládá jeho dlouhá životnost.
Zařízení podle vynálezu poskytuje výhodu kontinuálního odvodu paroplynové směsi páry a alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu, zvláště výhodně vodíku, což zajišťuje, že například u jaderné elektrárny se teplota všech komponent v tlakovém systému udržuje na teplotě blízké teplotě v kompenzátoru objemu, čímž se zabraňuje cyklování teploty, které má nepříznivý vliv na životnost komponent.
Zařízení podle vynálezu obsahuje jednotlivé své části uspořádané ve funkčně správném pořadí, tedy v pořadí, které zabezpečí plnou funkčnost celého systému. Jde především o:
1) Odběrná místa paroplynové směsi z technologie tlakového systému.
2) Správně nadimenzované škrtící odměmé clony jsou umístěné ve spojovacích potrubích, výhodně co nejblíže místu hromadění paroplynové směsi, kde se tato směs odebírá z technologie, škrtící odměmá clona je výhodně opatřena filtrem, které zabezpečí, že se škrtící odměmá clona nezanese. Škrtící odměmé clony tak zajišťují, jak bylo popsáno, rovnoměrný odběr potřebného množství paroplynové směsi, tj. např. směsi vodíku a páry, ze všech odběrových míst bez ohledu na rozdílné tlakové ztráty následujícího spojovacího potrubí ke sběrnému kolektoru. Škrtící odměmé clony mohou být umístěny nad odběrovým místem svisle nebo vodorovně. Výhodou uspořádání škrtící odměmé clony v zařízení podle vynálezu co nejblíže k místu odběru je, že se jednak zamezí kondenzaci páry v potrubí před škrtící odměmou clonou a tím se zabrání jejímu zahlcení zkondenzovanou parou, a jednak, že v případě poškození spojovacího potrubí za odměmou clonou je díky použité odměmé cloně zajištěn omezený únik tlakového média, což znamená u jaderné elektrárny omezený únik páry z primárního okmhu jaderné elektrárny. Škrtící odměmá clona také zajišťuje tlakové oddělení prostom
-6CZ 2018 - 453 A3 odběru před a za ní takže, se paroplynová směs prošlá odměmou škrtící clonou díky tlakové ztrátě na škrtící odměmé cloně již nemůže vrátit zpět na místo odběru. Tím se především zabrání návratu částečně ochlazené páry zpět k místu odběru a zároveň se tím sníží množství zkondenzované vody v kolektoru před tlakovým mařičem energie.
3) Spojovací potrubí je spádováno od místa odběru paroplynové směsi z technologie tlakového systému k tlakovému mařiči energie pro zajištění odvodu případně zkondenzované páry ze spojovacího potrubí, pokud by ve spojovací potrubí došlo ke kondenzaci páry. Zabrání se tím zahlcení odběrného místa a znemožnění odběru paroplynové směsi.
4) Kolektor pro sběr paroplynové směsi z míst jejího hromadění je umístěn níže, než nejnižší odměmá clona proto, aby se zajistil spádováním všech spojovacích potrubí a kolektoru odvod zkondenzované páry z jednotlivých spojovacích potrubí, čímž se zamezí zahlcení škrtících odměmých clon zkondenzovanou kapalinou. Kolektor je spádován od míst napojení jednotlivých větví spojovacích potrubí k tlakovému mařiči energie a dále ven ze zařízení pro zajištění odvádění kondenzující páry ze zařízení podle vynálezu.
5) Ve směru toku paroplynové směsi před tlakovým mařičem energie je výhodně umístěna uzavírací armatura pro jeho odstavení, která může být zvláště výhodně opatřena elektropohonem pro možnost dálkového ovládání.
6) Tlakový mařič energie je umístěn na konci uvedeného kolektoru. Tento tlakový mařič energie je výhodně tvořen soustavou škrtících mařičovýeh clon a zvláště výhodně je opatřen i filtrem, jak bylo popsáno. Jednotlivé škrtící mařičové clony jsou nadimenzovány tak, aby tlakový spád na každé z nich byl podkritický, což zaručuje dlouhou životnost mařiče energie.
7) Za tlakovým mařičem energie je výhodně umístěna další uzavírací armatura pro možnost odstavení mařiče energie od navazujícího tlakového zařízení, pokud je instalováno.
8) Odvod nekondenzovatelného plynu ze zařízení podle vynálezu k jeho dalšímu zpracování a/nebo k likvidaci. Například u tlakovodní jaderné elektrárny typu VVER je odvod vodíku zaveden do barbotážní nádrže, kde po dochlazení je zpravidla odváděn do systému spalování vodíku v budově aktivních provozů.
-7CZ 2018 - 453 A3
Výhody oproti současnému stavu techniky:
Navržené zařízení se vyznačuje specifickým řazením jednotlivých komponent do systému a použití odměmých clon výhodně s filtry pro rovnoměrný odvod plynů z jednotlivých odběrů
Cílem předloženého zařízení je návrh a uvedení do provozu systému, který bezpečně kontinuálně odvádí nežádoucí plyny a tím zabezpečí nízký počet teplotních cyklů celého tlakového systému a bezpečnější provoz
Cílem je také využití konvenčních komponent, běžně používaných na jaderných elektrárnách, která splňují všechny legislativní požadavky a nevyžadují dlouhý proces jejich kvalifikace.
Objasnění výkresů
Provedení systému je popsáno dále s odkazem na obrázky, na kterých:
Obr. 1 představuje schematické znázornění zařízení podle vynálezu se dvěma odběrnými místy nekondenzovatelného plynu, s odměmými clonami s integrovaným filtrem, tlakovým mařičem energie s bočním vývodem a s dvěma uzavíracími armaturami a barbotážní nádrží
Obr. 2 představuje schematické znázornění zařízení podle vynálezu se dvěma odběrnými místy nekondenzovatelného plynu, se škrtícími odměmými clonami s integrovaným filtrem, tlakovým mařičem energie se zadním vývodem, se dvěma uzavíracími armaturami pro možnost revize tlakového mařiče s vývodem do barbotážní nádrže a s dalším zpracováním nekondenzovatelných plynů, např. ke spalování.
Obr. 3 představuje schematické znázornění zařízení podle vynálezu se dvěma odběrnými místy nekondenzovatelného plynu, s odměmými clonkami s integrovaným filtrem, tlakovým mařičem energie se zadním vývodem, s dvěma uzavíracími armaturami a dále např. ke spalování nebo jinému bezpřetlakovému zpracování.
Obr. 4 představuje schematické znázornění zařízení podle vynálezu se dvěma odběrnými místy nekondenzovatelného plynu, s odměmými clonkami se samostatným předřazeným filtrem, tlakovým mařičem energie se zadním vývodem, se dvěma uzavíracími armaturami a s přívodem do barbotážní nádrže.
CZ 2018 - 453 A3
Obr. 5 představuje schematické znázornění zařízení podle vynálezu se dvěma odběrnými místy nekondenzovatelného plynu, s odměmými clonkami se samostatným předřazeným filtrem, tlakovým mařičem energie se zadním vývodem, s jednou uzavírací armaturou a s vývodem do barbotážní nádrže
Obr. 6 představuje jednu z možných konstrukcí primární clony s integrovaným filtrem, které jsou umístěny vždy na každém odběru paroplynové směsi.
Obr. 7 představuje možné řešení rozebíratelného tlakového mařiče energie s bočním vývodem a s integrovaným filtrem použitelného v zařízení podle vynálezu, který však není předmětem vynálezu, ale je výhodně použitelný v zařízení podle jiného vynálezu. Tlakový mařič může být různých konstrukcí, včetně nerozebíratelných provedení.
Příklady uskutečnění vynálezu
Pro lepší pochopení zařízení pro odvádění paroplynové směsi obsahující alespoň jeden nekondenzovatelný plyn podle tohoto vynálezu a souvisejícího způsobu budou nyní popsány příklady jeho možného uskutečnění a to jak pro způsob odvádění paroplynové směsi, tak i zařízení pro odvádění paroplynové směsi podle tohoto vynálezu. Současný vynález bude sice dále popsán pomocí konkrétních uskutečnění a s odkazem na určité výkresy, ale vynález není omezen na popsaná uskutečnění, je omezen pouze nároky. Popsané výkresy jsou pouze schematické a nejsou zamýšleny jako omezující vynález na vyobrazená provedení. Na výkresech může být z ilustrativních důvodů velikost některých prvků zveličena a tyto nemusí být nakresleny v měřítku. Rozměry a relativní rozměry neodpovídají skutečným zmenšením. Dále výrazy první, druhý a podobné výrazy v popisu a v nárocích jsou použity pro rozlišení mezi podobnými prvky a neznamená to nutně popis následnosti, nebo dočasnosti, či prostoru nebo nadřazenosti jednoho prvku před druhým, pokud to tak není výslovně uvedeno. Navíc, i když některá zde popsaná uskutečnění vynálezu zahrnují jen některé prvky, ale další prvky nikoliv, zatímco tyto jsou zahrnuty do jiných uskutečnění, jsou možné kombinace prvků z různých uskutečnění tak, že spadají do rozsahu vynálezu a tvoří jiná uskutečnění, než jsou zde popsaná, což bude plně pochopitelné pro osoby znalé oboru. Na příklad v následujících nárocích mohou být všechna nárokovaná uskutečnění použita v jakékoliv kombinaci.
-9CZ 2018 - 453 A3
Příklad 1
Na obr. 1 je schematicky znázorněn jeden z možných příkladů provedení zařízení pro odvod paroplynové směsi obsahující alespoň jeden nekondenzovatelný plyn podle tohoto vynálezu, který je nainstalován na technologii tlakového systému, kterým je v tomto případě potrubí primárního okruhu jaderné elektrárny, přičemž v této technologii vzniká celkové množství cca. 35 až 40 kg/h paroplynové směsi, tedy směsi páry a nekondenzovatelného plynu, kterým je daném příkladu uskutečnění vodík, přičemž toto celkové množství je rovnoměrně rozprostřeno do sedmi míst, ve kterých se paroplynová směs hromadí. Zařízení podle vynálezu je na obr. 1 uspořádáno následně:
Odběr paroplynové směsi, tvořené nekondenzovatelným plynem, v tomto případě vodíkem, a parou, z technologie 1 tlakového systému je proveden vždy v nejvyšším místě technologie 1 tlakového systému, ve které se tento nekondenzovatelný plyn hromadí, v daném příkladu je to v sedmi místech la hromadění paroplynové směsi na technologii 1, kterou je například u jaderné elektrárny systém kompenzace objemu, kde dochází k oddělení nekondenzovatelného plynu z tlakového média, přičemž současně s ním dochází k uvolňování i páry, která vytváří s nekondenzovatelným plynem výše uvedenou paroplynovou směs, která se musí odvést. Celkové množství uvolněné paroplynové směsi obsahující nekondenzovatelný plyn v technologii 1 je, jak již bylo uvedeno, v tomto příkladu provedení cca. 35 až 40 kg/h. Pro jasnost se zdůrazňuje, že uvedená technologie 1 tlakového systému není součástí zařízení podle vynálezu. Zařízení podle vynálezu je napojeno na technologii 1 v každém místě la hromadění paroplynové směsi, která má být z technologie 1 odstraněna, a obsahuje spojovací potrubí 3, škrtící odměmou clonu 2 uspořádanou vždy v příslušném spojovacím potrubí 3 za místem jeho napojení na technologii 1 v místě la hromadění paroplynové směsi, dále kolektor 4, napojený na spojovací potrubí 3 vždy za škrtícími odměmými clonami 2 v každé větvi spojovacího potrubí 3, a tlakový mařič energie 6 uspořádaný v kolektoru 4. Z každého z těchto sedmi míst la hromadění paroplynové směsi tohoto příkladu provedení je odváděno v podstatě stejné množství paroplynové směsi, tedy cca. 1/7 zvýše uvedeného celkového množství uvolněné paroplynové směsi cca. 35 až 40 kg/h. Škrtící odměmá clona 2 je v tomto příkladu uskutečnění rozebíratelná a obsahuje integrovaný filtr 2a pro zamezení zanášení otvoru regulujícího tlakovou ztrátu ve škrtící odměmé cloně 2. Škrtící odměmé clona 2 je umístěna v tomto příkladu co nejblíže za místem la hromadění paroplynové směsi, tedy za místem jejího odběru z technologie 1, ve kterém je každá větev spojovacího potrubí 3 na technologii 1 napojena. Škrtící odměmá clona 2 je umístěna co nejblíže k místu odběru, tj. místu la hromadění
- 10 CZ 2018 - 453 A3 paroplynové směsi proto, aby nedocházelo ke kondenzování páry před škrtící odměmou clonou v spojovacím potrubí 3 a následně k jejímu zahlcení. Další výhodou takového umístění škrtící odměmé clony 2 je, že se tím zabrání úniku nadměrného množství páry při případném poškození spojovacího potrubí 3 nebo kolektoru 4. Například pro zařízení podle vynálezu použitelné na jaderné elektrárně je vhodný průměr otvoru škrtící odměmé clony 2 na každé větvi spojovacího potrubí 3 cca. 1 mm, což odpovídá její tlakové ztrátě cca. 7 kPa při průtoku cca 5kg/h, přičemž tlaková ztráta jednotlivých větví spojovacího potrubí 3 při tomto průtoku je cca 7 až 20 Pa a je tedy v podstatě cca. lOOOx až 350x menší, než tlaková ztráta škrtící odměmé clony 2. Tímto se zajistí, že všechna spojovací potmbí 3 vykazují v podstatě stejně velkou tlakovou ztrátu. Při tomto poměru tlakových ztrát je tedy určujícím členem výsledné tlakové ztráty pouze škrtící odměmá clona 2, přičemž požadovaný průtok paroplynové směsi cca. 5kg/h touto škrtící odměmou clonou 2 je při této tlakové ztrátě splněn. Pokud jde o filtr zamezující zanesení škrtící odměmé clony, má tento filtr otvory o průměru cca. 0,6 mm, čímž se zamezí zanášení otvom v škrtící odměmé cloně. Škrtící odměmá clona 2 je výhodně opatřena integrovaným filtrem a je vytvořena v rozebíratelném provedení pro umožnění čištění filtru. Spojovací potmbí je spádované od místa la hromadění (a odběm) paroplynové směsi z technologie 1 do kolektoru 4, ten je umístěn níže než nejnižší místo la, hromadění paroplynové směsi a je rovněž spádován směrem ven ze zařízení, aby se zajistil odvod případně zkondenzované páry ze zařízení podle vynálezu.
Kolektor 4 slouží k odvodu paroplynové směsi ven z technologie 1 tlakového systému a je spádován směrem k tlakovému mařiči energie 6, aby se zajistil odvod případně zkondenzované páry v zařízení podle vynálezu. Tlakový mařič energie 6 slouží k nastavení celkového požadovaného průtoku paroplynové směsi kolektorem 4, která do tlakového mařiče energie 6 proteče přes všechny škrtící odměmé clony 2. Navíc na tlakovém mařiči energie 6 dochází k výraznému snížení tlaku v kolektom 4 až na tlak připojené technologie, ve které se nekondenzovatelný plyn skladuje či jinak zpracovává. Tlakový mařič energie 6 je tvořen sestavou škrtících mařicových clon nadimenzovaných tak, aby tlakový spád na každé z nich byl podkritický, čímž se zabrání jejich nadměrnému opotřebování. Tlakový mařič energie 6 je v tomto příkladu uskutečnění opatřen integrovaným filtrem před první ze sestavy mařicových clon pro zabránění jejich zanášení nečistotami v paroplynové směsi. Tlakový mařič energie 6 je v tomto provedení rozebíratelný s bočním vývodem. Vlastní provedení tlakového mařice energie 6 není předmětem tohoto vynálezu, pro objasnění vytvoření je však na obr. 7 vyobrazen
- 11 CZ 2018 - 453 A3 příklad možného provedení tlakového mařiče energie 6. V tomto příkladu provedení pro návrhový průtok paroplynové směsi cca. 35-40 kg/h, při vstupním tlaku cca. 12-17 MPa v místě la a výstupním protitlaku cca. 0,1 MPa v místě napojení na barbotážní nádrž 7 je tlakový mařič energie 6 navržen s průměry mařičových clon v jednotlivých stupních tlakového mařice od cca. 0,7 do 2,5 mm, zajišťujícími požadovaný tlakový spád, přičemž průměr otvorů ve filtruje opět cca. 0.6 mm, což je menší průměr, než jaký má nejmenší otvor mařicové clony. Návrh konkrétních vhodných rozměrů otvorů v jednotlivých stupních tlakového mařiče energie 6 je u každého příkladu uskutečnění závislý na složení paroplynové směsi, požadovaném průtoku, vstupním tlaku, počtu clonek v tlakovém mařiči energie a případném protitlaku za tlakovým mařičem energie 6. Návrh vnitřního dispozičního uspořádání tlakového mařiče energie 6 a výpočet průměrů jednotlivých clonek však není předmětem tohoto vynálezu
Tlakový mařič energie 6 může být různých konstrukcí, včetně nerozebíratelných provedení neumožňujících změnu hltnosti, provedení neobsahujících filtr atd.
Před a za tlakovým mařičem energie 6 jsou v kolektoru 4 v tomto uskutečnění vynálezu uspořádány uzavírací armatury 5, přičemž uzavírací armatura 5 před tlakovým mařičem energie 6 je opatřena dálkově ovladatelným elektropohonem 9. Instalace uzavírací armatury za tlakovým mařičem energie 6 není ale vždy nutná, např. u nízkotlakých systémů může být jen jedna uzavírací armatura.
Z tlakového mařiče energie 6 je paroplynové směs o sníženém tlaku zavedena do barbotážní nádrže 7, ve které pára kondenzuje a nekondenzovatelný plyn je z ní odváděn k dalšímu zpracování, například ke spálení nebo ke skladování, nebo do jiného zařízení respektive nádoby pro jímání nekondenzovatelných plynů.
Způsob odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu s párou z tlakového systému se provádí následovně. Paroplynová směs vzniká samovolnou separací alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu a páry z média v technologii 1 tlakového systému, přičemž separací vzniklý nekondenzovatelný plyn je lehčí než pára a hromadí se v nejvyšším místě technologie 1, kterým jsou v tomto případě dvě místa la hromadění paroplynové směsi a odvádí se alespoň ze těchto dvou míst 1 a hromadění paroplynové směsi do společného kolektoru, kterým se odvádí k dalšímu zpracování. Uvedený způsob se provádí tak,
- 12 CZ 2018 - 453 A3 že se paroplynová směs odebírá ze všech míst la hromadění paroplynové směsi, zajištěním požadované tlakové ztráty mezi místem la odběru paroplynové směsi a společným kolektorem 4 na každé větvi spojovacího potrubí 3, která je alespoň lOx větší než je tlaková ztráta spojovacího potrubí 3 s největší tlakovou ztrátou a současně jsou škrtící průměry jednotlivých škrtících odměmých clon 2 tak velké, aby zajistily potřebné průtoky z jednotlivých míst la hromadění paroplynové směsi v požadovaném poměru. V tomto příkladu provedení je ale vznikající množství paroplynové směsi ve všech místech la hromadění stejné, takže všechny škrtící odměmé clony 2 jsou stejné a stejné jsou tedy i tlakové ztráty na jednotlivých škrtících odměmých clonách 2, které jsou 7 kPa, což je minimálně cca 350x více, než je tlaková ztrát spojovacího potmbí s největší tlakovou ztrátou činící 20 Pa. Ze všech míst la hromadění paroplynové směsi, ze kterých se paroplynová směs odebírá, se dále zajistí odvádění vody vzniklé případnou kondenzací páry pro zamezení zahlcení místa la touto vodou, přičemž se voda odvádí výškovým spádem mezi kterýmkoliv odběrovým místem, tj. místem la hromadění paroplynové směsi, a společným kolektorem 4, načež se ze společného kolektoru 4 odvádí směs plynu a páry. Odborníkovi je zřejmé, že počet míst la hromadění nekondenzovatelného plynu může být více než dvě.
Příklad 2
Na obr. 2 je schematicky vyobrazen další příklad uskutečnění zařízení podle vynálezu, který má pouze dvě místa la hromadění paroplynové směsi. V prvním místě la hromadění vzniká 10 kg/h paroplynové směsi, v druhém místě la hromadění vzniká 5 kg/h. Tlakový mařič energie 6 v tomto příkladu uskutečnění odvádí celkem 15 kg/h paroplynové směsi při vstupním tlaku 10 MPa a výstupním protitlaku 0,5 MPa. Tlaková ztráta prvního spojovacího potrubí 3 je 10 Pa, druhého spojovacího potrubí 3 je 20 Pa při uvedených průtocích, proto je zapotřebí v obou spojovacích potrubích 3 instalovat škrtící odměmé clony 2 s minimální tlakovou ztrátou alespoň 200 Pa. Protože potřebné velikosti škrtících otvorů v jednotlivých škrtících odměmých clonách 2, které mají zajistit požadovaný poměr množství paroplynové směsi procházející jednotlivými škrtícími odměmými clonami 2 odpovídají v podstatě dmhé odmocnině požadovaných průtoků jednotlivými škrtícími odměmými clonami 2, takže v tomto příkladu budou v poměru cca. 1,4:1.tedy ve větvi s požadovaným průtokem 10 kg/h bude vhodný průměr škrtící odměmé clony cca 2,3 mm a ve větvi s požadovaným průtokem 5 kg/h bude vhodný průměr škrtící odměmé clony cca 1,7 mm.
- 13 CZ 2018 - 453 A3
Jinak je tento příklad uskutečnění podobný uskutečnění na obr. 1, pouze je zde použit tlakový mařič energie 6, který není rozebíratelný a je opatřen zadním vývodem pro napojení na kolektor 4, ve kterém je uspořádán. Identické prvky zařízení z obr. 1 jsou označeny stejnými vztahovými značkami a nejsou v tomto příkladu uskutečnění již znovu probírány. Zařízení podle vynálezu je napojeno v tomto příkladu pouze na dvě oddělená místa la hromadění paroplynové směsi v technologii 1 tlakového systému, kde v každém místě vzniká stejné množství paroplynové směsi. Technologie 1 není ale součástí vynálezu a míst připojení může být i víc, např, 3, 4, 5, 6, 7 atd. Obsahuje opět spojovací potrubí 3, ve kterém je vždy v každé jeho větvi uspořádána odměmá clona 2, přičemž každé spojovací potrubí 3 je napojeno na kolektor 4 pro odvod paroplynové směsi. V kolektom 4 je uspořádána uzavírací armatura 5 ovládaná elektropohonem a za ní, myšleno ve směru průtoku paroplynové směsi, je uspořádán tlakový mařič energie 6, který je opatřen zadním vývodem pro napojení na kolektor 4, přičemž za tlakovým mařičem energie je instalována druhá uzavírací armatura, ovládaná ručně, která umožňuje odstavení tlakového mařiče energie pro případné práce na něm apod. Následuje odvod paroplynové směsi z tlakového mařice energie do barbotážní nádrže 7, kde zbylá pára z paroplynové směsi zkondenzuje a oddělí se zde nekondenzovatelný plyn, který se odvádí potrubím 8 k dalšímu zpracování, ukládání nebo likvidaci.
Příklad 3
Na obr. 3 je schematicky vyobrazen další příklad uskutečnění zařízení podle vynálezu, který je podobný uskutečnění na obr. 2, a proto bude popsán jen stměné. Tento příklad uskutečnění má opět pouze dvě místa la hromadění paroplynové směsi, přičemž v obou místech vzniká stejné množství 20kg/h paroplynové směsi. Tlakový mařič energie 6 v tomto příkladu uskutečnění odvádí celkem 40 kg/h paroplynové směsi při vstupním tlaku 13 MPa a výstupním protitlaku 0,1 MPa. Tlaková ztráta prvního spojovacího potrubí je 5 Pa, dmhého potrubí je 20 Pa při uvedených průtocích, proto je zapotřebí v obou spojovacích potmbích instalovat škrtící odměmé clony s minimální tlakovou ztrátou alespoň 200 Pa. Vzhledem k tomu, že jsou požadovaná množství odváděné paroplynové směsi u obou míst hromadění paroplynové směsi stejné, budou v tomto příkladu uskutečnění stejné i škrtící odměmé clony, které zajistí minimálně požadovaný průtok paroplynové směsi z jednotlivých míst jejího hromadění tedy do obou větví je vhodný průměr škrtící odměmé clony cca 2,5 mm
- 14 CZ 2018 - 453 A3
Identické prvky zařízení z obr. 1 jsou označeny stejnými vztahovými značkami a nejsou v tomto příkladu uskutečnění již znovu probírány. Zařízení podle vynálezu je napojeno v tomto příkladu opět na dvě oddělená místa la hromadění paroplynové směsi v technologii 1 tlakového systému. Technologie 1 není ale součástí vynálezu a míst připojení může být i víc, např. 3, 4, 5, 6. 7 atd. Obsahuje opět spojovací potrubí 3, ve kterém je vždy v každé jeho větvi uspořádána odměmá clona 2, přičemž každé spojovací potrubí 3 je napojeno na kolektor 4 pro odvod paroplynové směsi. V kolektoru 4 je uspořádána uzavírací armatura 5 a za ní (myšleno ve směru průtoku paroplynové směsi) je uspořádán tlakový mařič energie 6, který je opatřen zadním vývodem pro napojení na kolektor 4. Vzhledem k tomu, že z kolektoru 4 je uskutečněn přímý odvod paroplynové směsi s nekondenzovatelným plynem do atmosféry, není již zde instalována druhá uzavírací armatura, která není zapotřebí.
Příklad 4
Na obr. 4 je schematicky znázorněn další příklad uskutečnění zařízení podle vynálezu. Toto uskutečnění je v podstatě podobné uskutečnění na obr. 1, obsahuje ale některé rozdílné prvky a proto bude popsáno detailněji. Identické prvky jsou označeny opět stejnými vztahovými značkami a nejsou zde již podrobně probírány. Odběr nekondenzovatelného plynu, tvořícího s parou v technologii 1 tlakového systému paroplynovou směs, je proveden vždy v nejvyšším místě technologie 1 tlakového systému, ve které se v tento alespoň jeden nekondenzovatelný plyn hromadí, v daném příkladu je to ve dvou místech la, 1b hromadění paroplynové směsi obsahující nekondenzovatelný plyn (uvedená technologie 1 není součástí zařízení), ale je zřejmé, že míst hromadění paroplynové směsi v technologii 1 může být i víc, např. 3, 4, 5, 6, 7 atd.. Zařízení podle vynálezu je v tomto příkladu provedení napojeno na tato dvě místa la, 1b a obsahuje spojovací potrubí 3 v každé větvi, odměmou clonu 2b uspořádanou vždy v daném spojovacím potrubí 3 co nejblíže za místem la, ve kterém je zařízení podle vynálezu napojeno na technologii 1 z důvodů, uvedených již u příkladu 1. Mezi místem la, 1b a škrtící odměmou clonou 2 je uspořádán v tomto příkladu provedení samostatný filtr 2a. Škrtící odměmá clona 2 v tomto příkladu uskutečnění není rozebíratelná, rozebíratelný je pouze samostatný filtr 2a. Spojovací potmbí 3 jsou zaústěna do kolektoru 4, který je uspořádán níže, než je nejnižší místo la, 1b hromadění paroplynové směsi a jsou spádována od místa la 1b do kolektom 4, aby se zabránilo případně kondenzující páře ve spojovacím potmbí 3 zahltit místa la, 1b, ve kterých se paroplynová směs odebírá z technologie 1. V kolektom 4 je uspořádán tlakový mařič energie 6, přičemž kolektor 4 je rovněž spádovaný od místa napojení spojovacích potmbí pro zajištění
- 15 CZ 2018 - 453 A3 odtékání případné kondenzující páry ven ze zařízení. Před a za tlakovým mařičem energie 6 jsou v kolektoru uspořádány uzavírací armatury 5, přičemž uzavírací armatura 5 před tlakovým mařičem energie 6 je opatřena dálkově ovladatelným pohonem 9 pro umožnění odstavení zařízení například v případě mimořádné stavu nebo poruchy. Uzavírací armatura 5 za tlakovým mařičem energie 6 již není v tomto příkladu uskutečnění dálkově ovládaná, protože je ručně uzavřena jen v případě nutnosti práce na tlakovém měřiči energie 6. Z tlakového mařiče energie 6 je paroplynové směs o sníženém tlaku zavedena do barbotážní nádrže 7, ve které pára kondenzuje a nekondenzovatelný plyn je z ní odváděn k dalšímu zpracování, například ke spálení nebo ke skladování.
Příklad 5
Další příkladu uskutečnění zařízení podle vynálezu je vyobrazen schematicky na obr. 5. Je v podstatě shodný s uskutečněním na obr. 4, protože však v tomto případě jde o tlakový systém s nižším tlakem takového média a není vyžadováno odstavení tlakového mařiče energie 6 pro jeho opravu či seřízení, není již mezi tlakovým mařičem energie 6 a barbotážní nádrží 7 uspořádána uzavírací armatura.
Průmyslová využitelnost
Praktické použití navrhovaného řešení je uvažováno zejména pro tlakovodní jaderné elektrárny typu VVER a PWR. Systém obdobné konstrukce je možno použít ve všech technologických procesech, u kterých se oddělují z kapaliny (nebo páry) nežádoucí nekondenzovatelné plyny, která se ze směsi odděluji před místy odběrů. Navržené zařízení výrazně zvyšuje bezpečnost uzlu hlavních pojistných ventilů kompenzace objemu, protože snižuje tepelné cyklování celého systému a průběžně odvádí vzniklý vodík do systému pro spalování vodíku.
Claims (9)
1. technologie tlakového systému, ze které se odvádí nekondenzovatelný plyn la místo hromadění paroplynové směsi, místo napojení
1. Způsob odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondenzovatelného plynu, zejména vodíku, a páry z technologie tlakového systému, ve které dochází k samovolné separaci plynu a páry, přičemž separací vzniklý plyn je lehčí než pára a hromadí se v alespoň dvou místech (la) hromadění paroplynové směsi, ze kterých se odebírá a odvádí spojovacími potrubími (3) do společného kolektoru (4). kterým se odvádí k dalšímu zpracování, vyznačující se tím, že u všech míst (la) hromadění se mezi místem (la) hromadění paroplynové směsi a společným kolektorem (4) vytvoří alespoň lOx vyšší tlaková ztráta, než je tlaková ztráta spojovacího potrubí (3) s nejvyšší tlakovou ztrátou, přičemž se současně pro jednotlivá místa (la) hromadění, ze kterých se paroplynová směs odebírá, nastaví požadovaný poměr odběrů paroplynové směsi, která má být danými spojovacími potrubími (3) ze všech míst (la) hromadění paroplynové směsi odebírána, a dále se zajistí odvádění zkondenzované kapaliny vzniklé případnou kondenzací páry do kolektoru (4) pro zamezení zahlcení místa (la) hromadění, touto vodou, přičemž se voda odvádí výškovým spádem mezi kterýmkoli v místem (la) hromadění a společným kolektorem (4), a v kolektoru (4) se nastaví celkové požadované množství paroplynové směsi odváděné z technologie (1) a požadovaný tlakový spád, čímž se dosáhne odvedení nekondenzovatelného plynu z každého místa (la) hromadění, načež se z kolektoru (4) odvede jak paroplynová směs, tak i zkondenzovaná pára.
2. škrtící odměmá clona
2a filtr
2b otvor škrtící odměmé clony
2. Způsob odvádění paroplynové směsi podle nároku 1, vyznačující se tím, že u všech míst (la) hromadění se mezi místem (la) hromadění paroplynové směsi a společným kolektorem
- 16 CZ 2018 - 453 A3 (4) vytvoří alespoň 100x vyšší tlaková ztráta, než je tlaková ztráta spojovacího potrubí (3) s nej vyšší tlakovou ztrátou.
3. spoj ovací potrubí
3. Způsob odvádění paroplynové směsi podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se u
4. kolektor
4 výkresy
Seznam vztahových značek:
4. Zařízení pro odvádění paroplynové směsi páry a alespoňjednoho nekondenzovatelného plynu z technologie tlakového systému obsahující alespoň dvě místa (la) hromadění, ve ίο kterých se paroplynová směs hromadí, přičemž každé místo (la) hromadění je spojeno spojovacím potrubím (3) se společným kolektorem (4), kterým je paroplynová směs odváděna z místa (la)
- 17 CZ 2018 - 453 A3 hromadění, vyznačující se tím, že mezi každým místem (la) hromadění a kolektorem (4) je uspořádána škrtící odměmá clona (2) napojená na spojovací potmbí (3), kde tato škrtící odměmá clona (2) je vytvořena pro alespoň lOx vyšší tlakovou ztrátu, než je tlaková ztráta spojovacího potmbí (3) mezi místem (la) hromadění nekondenzovatelného plynu a společným kolektorem (4) u spojovacího potmbí (3) s největší tlakovou ztrátou, přičemž každá škrtící odměmá clona (2) současně zajišťuje odběr alespoň požadovaného množství paroplynové směsi z daného místa hromadění této paroplynové směsi a současně zajišťuje dodržení požadovaných poměrů množství paroplynové směsi z jednotlivých míst hromadění paroplynové směsi, společný kolektor (4) je uspořádán níže, než je nejnižší místo (la) hromadění nekondenzovatelného plynu a spojovací potmbí (3) jsou spádována k němu pro zamezení zahlcení místa (la) hromadění zkondenzovanou parou, a že společný kolektor (4) je opatřen tlakovým mařičem energie (6), který je vytvořený pro zajištění celkového požadovaného množství paroplynové směsi ze všech míst (la) jejího hromadění přes jednotlivé škrtící odměmé clony (2), kde toto celkové množství paroplynové směsi zajišťuje odvedení v podstatě celého množství vzniklého nekondenzovatelného plynu z technologie (1).
5. uzavírací armatura
5 11.Zařízení pro odvádění paroplynové směsi podle nároku 10, vyznačující se tím, že alespoň uzavírací armatura (5) před tlakovým mařičem energie (6) je opatřena dálkově ovladatelným pohonem (9).
5. Zařízení pro odvádění paroplynové směsi podle nároku 4, vyznačující se tím, že jednotlivé škrtící odměmé clony (2) jsou navrženy pro vytvoření alespoň lOOx vyšší tlakové ztráty nebo nejvýhodněji alespoň 300x vyšší tlakové ztráty mezi místem (la) hromadění paroplynové směsi a kolektorem (4), než jako má spojovací potmbí (3) s nejvyšší tlakovou ztrátou.
5 všech míst (la) hromadění paroplynové směsi zajistí odvod stejného množství paroplynové směsi pro každé toto místo.
6. tlakový mařič energie (ve svařovaném nebo rozebíratelném provedení)
6a filtr
6b otvory mařičových clon
6. Zařízení pro odvádění paroplynové směsi podle nároku 4, vyznačující se tím, že každá škrtící odměmá clona (2) je opatřena filtrem (2a) pro zamezení jejího zanášení.
7. barbotážní nádrž
7. Zařízení pro odvádění paroplynové směsi podle nároku 6, vyznačující se tím, že škrtící odměmá clona (2) a filtr (2a) jsou integrovány v jednom rozebíratelném celku.
8. odvod plynů k dalšímu zpracování (například spalování)
8. Zařízení pro odvádění paroplynové směsi podle kteréhokoliv z nároků 4 až 7, vyznačující se tím, že tlakový mařič energie (6) je opatřen filtrem (6a) pro zamezení jeho zanášení.
9. Zařízení pro odvádění paroplynové směsi podle kteréhokoliv z nároků 4 až 8, vyznačující se tím, že tlakovým systémem je primární okruh jaderné elektrárny tlakovodního typu.
- 18 CZ 2018 - 453 A3
10.Zařízení pro odvádění paroplynové směsi podle kteréhokoliv z nároků 4 až 9, vyznačující se tím, že v kolektoru (4) je před a za tlakovým mařiěem energie (6) uspořádána uzavírací armatura (5).
9. dálkově ovladatelný pohon (např. elektropohon)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-453A CZ308421B6 (cs) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | Způsob odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondezovatelného plynu, zejména vodíku, a páry z technologie tlakového systému a zařízení pro provádění tohoto způsobu |
| EP19782465.9A EP3847674A1 (en) | 2018-09-07 | 2019-09-03 | Method for removal of a steam-gas mixture containing at least one non-condensable gas, especially hydrogen, and steam from a pressure system technology and an equipment for such removal |
| UAA202101595A UA127995C2 (uk) | 2018-09-07 | 2019-09-03 | Спосіб видалення парогазової суміші, яка містить принаймні один газ, який не піддається конденсації, особливо водень, та пару, з установки з напірною системою та обладнання для такого видалення |
| PCT/CZ2019/000043 WO2020048554A1 (en) | 2018-09-07 | 2019-09-03 | Method for removal of a steam-gas mixture containing at least one non-condensable gas. especially hydrogen, and steam from a pressure system technology and an equipment for such removal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-453A CZ308421B6 (cs) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | Způsob odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondezovatelného plynu, zejména vodíku, a páry z technologie tlakového systému a zařízení pro provádění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2018453A3 true CZ2018453A3 (cs) | 2020-04-01 |
| CZ308421B6 CZ308421B6 (cs) | 2020-08-12 |
Family
ID=68136114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-453A CZ308421B6 (cs) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | Způsob odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondezovatelného plynu, zejména vodíku, a páry z technologie tlakového systému a zařízení pro provádění tohoto způsobu |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3847674A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ308421B6 (cs) |
| UA (1) | UA127995C2 (cs) |
| WO (1) | WO2020048554A1 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309361B6 (cs) * | 2021-01-28 | 2022-10-05 | ŠKODA JS a.s. | Zařízení pro odvádění alespoň jednoho plynu, výhodně paroplynové směsi obsahující alespoň jeden nekondenzovatelný plyn, zejména vodík, z tlakového systému s ventilem, zejména pojistným ventilem |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB336095A (en) * | 1928-10-09 | 1930-10-09 | Mather & Platt Ltd | Improvements in air heaters |
| US3598699A (en) * | 1969-04-09 | 1971-08-10 | Gen Electric | Nuclear reactor off-gas burner system |
| US4430293A (en) * | 1981-09-10 | 1984-02-07 | Combustion Engineering, Inc. | Containment hydrogen removal system for a nuclear power plant |
| JP5058016B2 (ja) * | 2008-02-13 | 2012-10-24 | 株式会社東芝 | 非凝縮性ガス蓄積燃焼防止システム |
| US20130129034A1 (en) * | 2011-11-21 | 2013-05-23 | Velan Inc. | Hydrogen venting device for cooling water of nuclear reactors |
| DE102012213614B3 (de) * | 2012-08-01 | 2014-04-03 | Areva Gmbh | Containment-Schutzsystem für eine kerntechnische Anlage und zugehöriges Betriebsverfahren |
-
2018
- 2018-09-07 CZ CZ2018-453A patent/CZ308421B6/cs unknown
-
2019
- 2019-09-03 UA UAA202101595A patent/UA127995C2/uk unknown
- 2019-09-03 EP EP19782465.9A patent/EP3847674A1/en active Pending
- 2019-09-03 WO PCT/CZ2019/000043 patent/WO2020048554A1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020048554A1 (en) | 2020-03-12 |
| UA127995C2 (uk) | 2024-03-06 |
| CZ308421B6 (cs) | 2020-08-12 |
| EP3847674A1 (en) | 2021-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11404178B2 (en) | Reactor containment vessel vent system | |
| CN207816088U (zh) | 一种液氨蒸发器盘管清洗装置 | |
| KR20130139326A (ko) | 화력 발전소 설비에서 가열 증기 추기 설비의 개조 | |
| CA2687524C (en) | Blowoff tank | |
| KR101250479B1 (ko) | 안전보호용기를 구비한 피동형 비상노심냉각설비 및 이를 이용한 열 전달량 증가 방법 | |
| CZ2018453A3 (cs) | Způsob a zařízení pro odvádění paroplynové směsi alespoň jednoho nekondezovatelného plynu, zejména vodíku, a páry z technologie tlakového systému | |
| US5596613A (en) | Pressure suppression containment system for boiling water reactor | |
| US8464747B2 (en) | Steam Trap | |
| CN108447570B (zh) | 船用反应堆及其二次侧非能动余热排出系统 | |
| KR100363574B1 (ko) | 원자력 발전소의 피동이차응축 계통의 작동제어방법 | |
| CN111247602B (zh) | 用于把核电厂紧急情况之后转入安全状态的方法和系统 | |
| CZ33306U1 (cs) | Víceúčelový vypouštěč vodíku | |
| JP2001349983A (ja) | 沸騰水型原子力発電プラントの運転方法 | |
| JP4106241B2 (ja) | 原子力発電所における非凝縮性ガスの蓄積・滞留防止装置 | |
| CZ34408U1 (cs) | Koncentrátor vodíku | |
| CZ34446U1 (cs) | Chlazený kolektor pro odvod vodíku | |
| JP7266006B2 (ja) | 原子炉格納容器ベント装置および原子力発電プラント | |
| CN216080349U (zh) | 一种锅炉改进式放水排尽装置 | |
| Lombardo et al. | Description of PERSEO Test n. 7 for International Open Benchmark Exercise | |
| CN217584388U (zh) | 一种高温气冷堆蒸汽发生器二次侧热干风保养系统 | |
| JP2009127952A (ja) | 低圧給水加熱器のドレン制御装置および蒸気タービンプラント | |
| JP2015017588A (ja) | 蒸気タービンシステムの保護装置 | |
| Babilas et al. | Simulation of Hydrogen Distribution in Ignalina NPP ALS Compartments During BDBA | |
| JP3447840B2 (ja) | 原子力プラントの湿分分離加熱器自動隔離装置 | |
| CZ309361B6 (cs) | Zařízení pro odvádění alespoň jednoho plynu, výhodně paroplynové směsi obsahující alespoň jeden nekondenzovatelný plyn, zejména vodík, z tlakového systému s ventilem, zejména pojistným ventilem |