RU2545103C2 - Контактный аппарат для каталитического сжигания водорода технологических газов на атомной электростанции - Google Patents
Контактный аппарат для каталитического сжигания водорода технологических газов на атомной электростанции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545103C2 RU2545103C2 RU2013131949/07A RU2013131949A RU2545103C2 RU 2545103 C2 RU2545103 C2 RU 2545103C2 RU 2013131949/07 A RU2013131949/07 A RU 2013131949/07A RU 2013131949 A RU2013131949 A RU 2013131949A RU 2545103 C2 RU2545103 C2 RU 2545103C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- contact apparatus
- gas mixture
- temperature
- pipe
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 35
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 33
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 18
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000010795 gaseous waste Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
Abstract
Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к конструкции контактного аппарата для каталитического сжигания водорода на атомной электростанции. В устройстве днище внутреннего корпуса, для подвода по трубопроводу газовой смеси, вплотную соединено с днищем наружного корпуса, для минимальной возможности образования концентрационного предела взрыва смеси водорода с воздухом. Обогрев наружного корпуса выполнен электронагревателями по всей его длине вместе с днищем и патрубком подачи газовой смеси. Корпус с его нагревателем и патрубок с трубопроводом подвода газовой смеси окружены теплоизоляцией для защиты от охлаждения и надежного запуска контактного аппарата. На корпусе установлена дополнительная термопара, измеряющая его температуру, для надежности системы управления температурным процессом и режимом сжигания водорода. Количество нагревателей, выбранных с запасом по мощности, разбито на группы с возможностью продолжения работы контактного аппарата в случае выхода из строя одной группы. Технический результат - снижение возможности образования концентрации взрыва смеси водорода с воздухом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к конструкции контактного аппарата для каталитического сжигания водорода на атомной электростанции.
Известны конструкции контактных аппаратов для каталитического сжигания водорода технологических газов, например, приведенные в книге Ю.В. Чечеткина, Е.К. Якшина, В.М. Ещеркина «Очистка радиоактивных газообразных отходов АЭС» - М.: Энергоатомиздат, - 1986, с.135-139.
Наиболее близким по конструкции является контактный аппарат, приведенный на рис. 3.18, с.138 данной книги, который выбран в качестве прототипа. Контактный аппарат для каталитического сжигания водорода технологических газов на атомной электростанции содержит наружный корпус с днищами и патрубками, с трубопроводами для подвода и отвода газовой смеси, внутренний корпус (корзину) с днищами, к одному из которых по трубопроводу подается газовая смесь, а второе выполнено с отверстиями для выхода газовой смеси после каталитического сжигания водорода на катализаторе, находящегося в нем, нагреватель, нагревающий наружный корпус в районе нахождения катализатора во внутреннем корпусе, и термопару, измеряющую температуру катализатора.
Недостатком указанного контактного аппарата для каталитического сжигания водорода технологических газов является наличие между днищами корпусов контактного аппарата свободного объема, где возможно образование концентрационной смеси взрыва водорода и кислорода, сложность поддержания необходимой температуры подогретого трубопровода подвода газовой смеси, наличие диффузии водорода через стенки внутреннего корпуса контактного аппарата, недостаточная управляемость процессом.
В основу настоящего изобретения положена задача повышения качества очистки технологических газов на АЭС, а именно повышение эффективности, безопасности и надежности очистки.
В основу настоящего изобретения поставлена задача обеспечения надежного обогрева наружного корпуса контактного аппарата для обеспечения надежного разогрева катализатора, находящегося во внутреннем корпусе (корзине) до необходимой для его работы температуры и с подогревом патрубка подвода газовой смеси в контактный аппарат, обеспечения надежного удержания достигнутой температуры катализатором, максимального снижения свободного объема внутри контактного аппарата, где возможно образование концентрированной смеси взрыва водорода и кислорода, обеспечения надежного управления температурным процессом в контактном аппарате при подготовке его к работе.
При использовании предлагаемого изобретения возможны, в частности, следующие технические результаты:
- улучшенный обогрев верхнего и нижнего днищ контактного аппарата;
- повышение надежности работы нагревателей;
- уменьшение свободного объема между днищами;.
- снижение диффузии водорода через стенки внутреннего корпуса контактного аппарата;
- улучшение управления процессом.
Как решение поставленной задачи, позволяющей достигнуть эффекта с указанными характеристиками, предлагается применение, трубчатых нагревателей, обогревающих корпус по всей длине вместе с днищем и патрубком подачи газовой смеси и обеспечивающих надежный разогрев до рабочей температуры катализатора, находящегося во внутреннем корпусе (корзине) через зазор между наружным и внутренним корпусами контактного аппарата.
Целесообразно количество нагревателей, выбранное с запасом по мощности, разбить на группы таким образом, чтобы выход из строя одной группы позволял контактному аппарату продолжить работу.
Целесообразно наружный корпус с его нагревателем и патрубок трубопровода подвода газовой смеси окружить теплоизоляцией для поддержания необходимой температуры подогретого трубопровода подвода газовой смеси.
Целесообразно для снижения возможности образования концентрационной смеси взрыва водорода с кислородом убрать свободный объем между днищами за счет соединения вплотную внутреннего и наружного корпусов контактного аппарата наверху аппарата, где возможно образование концентрационной смеси взрыва водорода и кислорода, способствующего резкому возрастанию давления при взрыве и еще большему давлению при детонации гремучей смеси.
Целесообразно для надежного управления температурными процессами в контактном аппарате и управления режимами сжигания водорода установить не одну термопару измерения температуры катализатора, а дополнительно установить термопару измерения температуры корпуса контактного аппарата.
Целесообразно для снижения возможности образования концентрационной смеси взрыва водорода с кислородом внутреннюю поверхность внутреннего корпуса покрывать водородозадерживающим покрытием, которое будет препятствовать проникновению водорода из газовой смеси в свободное пространство и способствовать более полному его сгоранию на катализаторе.
Технические результаты достигаются следующим образом:
- применение трубчатых нагревателей, обогревающих наружный корпус контактного аппарата по всей длине, обеспечивает за счет теплопроводности улучшение обогрева верхних и нижних днищ контактного аппарата и патрубков с трубопроводом подвода газовой смеси;
- разбивка выбранного количества нагревателей с запасом по мощности в группы таким образом, что выход из строя одной группы позволяет контактному аппарату продолжать работу, повышая надежность работы нагревателей;
- смещение верхнего днища внутреннего корпуса контактного аппарата вплотную к верхнему днищу наружного корпуса обеспечивает уменьшение (ликвидацию) свободного объема между днищами;
- введение на внутренней поверхности внутреннего корпуса контактного аппарата водородозадерживающего покрытия обеспечивает снижение диффузии водорода через стенки внутреннего корпуса контактного аппарата;
- установка теплоизоляции, закрывающей боковую поверхность, аппарата, оба днища контактного аппарата с трубопроводом подвода газовой смеси; наличие термопар для измерения температуры катализатора и наружного корпуса контактного аппарата для системы управления температурным процессом и режимами сжигания водорода, обеспечивают улучшение управления процессом.
Заявляемое изобретение, в частном случае реализации, поясняется следующими чертежами, представленными на фиг.1-3:
фиг.1 - разрез контактного аппарата и его окружения;
фиг 2 - установка термометра сопротивления измерения температуры катализатора;
фиг.3 - установка термометра сопротивления измерения температуры корпуса.
Контактный аппарат для каталитического сжигания водорода технологических газов на атомной электростанции представляет собой корпус 1 с верхним 4 и нижним 14 эллиптическими днищами, внутри которого находится внутренний корпус (корзина) 2 с верхним 5 и нижним 15 эллиптическими днищами, причем верхнее днище 5 внутреннего корпуса (корзины) 2 установлено вплотную к верхнему днищу 4 наружного корпуса 1.
Внутри внутреннего корпуса 2 расположен катализатор 3. Изнутри внутренний корпус 2 покрыт водородозадерживающим покрытием 11, снижающим диффузию водорода через стенки внутреннего корпуса контактного аппарата.
На верхнем днище наружного корпуса 1 расположен патрубок 7 с трубопроводом подвода газовой смеси. Наружный корпус 1 с эллиптическими днищами окружен трубчатыми электронагревателями 6. Боковая поверхность контактного аппарата вместе с электронагревателями 6 окружена теплоизоляцией 8, теплоизоляцией верхнего днища 9 и теплоизоляцией нижнего днища 16, патрубок с трубопроводом подвода газовой смеси 7 окружен теплоизоляцией 10.
Внутри катализатора 3 температуру измеряют термометром сопротивления 12, температуру корпуса измеряют термометром сопротивления 13.
По центральной оси контактного аппарата выполнено запорное устройство 17.
Контактный аппарат работает следующим образом:
Работа начинается с включения электронагревателей 6. Разогревается катализатор 3 до рабочих температур (120-140)°C. Контроль ведется по термометру сопротивления 12. В таком состоянии контактный аппарат находится до поступления газовой смеси. Газовая смесь поступает через патрубок 7. Температура газовой смеси должна быть в пределах (120-140)°C. На катализаторе 3 начинается каталитическое сжигание водорода. Температура катализатора и газовой смеси растет и с температурой примерно 350°C газовая смесь покидает контактный аппарат. В этот момент электронагреватели 6 выключаются. Каталитическое сжигание водорода продолжается без их участия. Термометры сопротивления используются для контроля заданной температуры в зоне реакции. Регулирование температуры осуществляется изменением концентрации составляющих элементов газовой смеси в зависимости от измеряемой температуры.
В установке сжигания водорода на АЭС имеется два контактных аппарата. Второй контактный аппарат нагрет, находится в режиме ожидания и готов к работе в любой момент времени при наличии каких-либо неисправностей первого.
Запорное устройство 17 необходимо для замены катализатора в контактном аппарате.
Claims (2)
1. Контактный аппарат для каталитического сжигания водорода технологических газов на атомной электростанции, содержащий наружный корпус с днищами и патрубками, с трубопроводами для подвода и отвода газовой смеси, внутренний корпус (корзину) с днищами, одно из которых с центральным отверстием для подвода по трубопроводу газовой смеси, а второе выполнено с отверстиями для выхода газовой смеси после каталитического сжигания водорода на катализаторе, находящегося в нем, нагреватель, нагревающий наружный корпус в районе нахождения катализатора во внутреннем корпусе, и термопару, измеряющую температуру катализатора, отличающийся тем,
что днище внутреннего корпуса, для подвода по трубопроводу газовой смеси, вплотную соединено с днищем наружного корпуса, практически без наличия свободного объема между днищами для минимальной возможности образования концентрационного предела взрыва смеси водорода с воздухом,
при этом обогрев наружного корпуса выполнен электронагревателями по всей его длине вместе с днищем и патрубком подачи газовой смеси,
корпус с его нагревателем и патрубок с трубопроводом подвода газовой смеси окружены теплоизоляцией для защиты от охлаждения и надежного запуска контактного аппарата,
на корпусе установлена дополнительная термопара, измеряющая его температуру, для надежности системы управления температурным процессом и режимом сжигания водорода,
количество нагревателей, выбранных с запасом по мощности, разбито на группы с возможностью продолжения работы контактного аппарата в случае выхода из строя одной группы.
что днище внутреннего корпуса, для подвода по трубопроводу газовой смеси, вплотную соединено с днищем наружного корпуса, практически без наличия свободного объема между днищами для минимальной возможности образования концентрационного предела взрыва смеси водорода с воздухом,
при этом обогрев наружного корпуса выполнен электронагревателями по всей его длине вместе с днищем и патрубком подачи газовой смеси,
корпус с его нагревателем и патрубок с трубопроводом подвода газовой смеси окружены теплоизоляцией для защиты от охлаждения и надежного запуска контактного аппарата,
на корпусе установлена дополнительная термопара, измеряющая его температуру, для надежности системы управления температурным процессом и режимом сжигания водорода,
количество нагревателей, выбранных с запасом по мощности, разбито на группы с возможностью продолжения работы контактного аппарата в случае выхода из строя одной группы.
2. Контактный аппарат для каталитического сжигания водорода технологических газов по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности внутреннего корпуса контактного аппарата нанесено водородозадерживающее покрытие для препятствия проникновения водорода в свободное пространство и образования в них концентрационного предела взрыва смеси водорода с воздухом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013131949/07A RU2545103C2 (ru) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Контактный аппарат для каталитического сжигания водорода технологических газов на атомной электростанции |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013131949/07A RU2545103C2 (ru) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Контактный аппарат для каталитического сжигания водорода технологических газов на атомной электростанции |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013131949A RU2013131949A (ru) | 2015-01-20 |
| RU2545103C2 true RU2545103C2 (ru) | 2015-03-27 |
Family
ID=53280669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013131949/07A RU2545103C2 (ru) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Контактный аппарат для каталитического сжигания водорода технологических газов на атомной электростанции |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2545103C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU993998A1 (ru) * | 1980-06-18 | 1983-02-07 | Предприятие П/Я Г-4090 | Устройство дл каталитической рекомбинации |
| CA1310768C (en) * | 1988-05-10 | 1992-11-24 | Willi Siegler | Apparatus for the recombination of hydrogen and oxygen |
| RU40211U1 (ru) * | 2004-02-25 | 2004-09-10 | Щербаков Сергей Иванович | Рекомбинатор водорода и кислорода |
| US20090225927A1 (en) * | 2008-03-07 | 2009-09-10 | Areva Np Gmbh | Method for Catalytic Recombination of Hydrogen, Which is Carried in a Gas Flow, With Oxygen, and a Recombination System for Carrying out the Method |
-
2013
- 2013-07-09 RU RU2013131949/07A patent/RU2545103C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU993998A1 (ru) * | 1980-06-18 | 1983-02-07 | Предприятие П/Я Г-4090 | Устройство дл каталитической рекомбинации |
| CA1310768C (en) * | 1988-05-10 | 1992-11-24 | Willi Siegler | Apparatus for the recombination of hydrogen and oxygen |
| RU40211U1 (ru) * | 2004-02-25 | 2004-09-10 | Щербаков Сергей Иванович | Рекомбинатор водорода и кислорода |
| US20090225927A1 (en) * | 2008-03-07 | 2009-09-10 | Areva Np Gmbh | Method for Catalytic Recombination of Hydrogen, Which is Carried in a Gas Flow, With Oxygen, and a Recombination System for Carrying out the Method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013131949A (ru) | 2015-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2016537296A5 (ru) | ||
| US8617266B2 (en) | Hydrogen generating apparatus using steam reforming reaction | |
| WO2015069749A4 (en) | Liquid fuel cpox reformers and methods of cpox reforming | |
| KR20110092471A (ko) | 배기가스 배출이 개선된 수증기 개질 반응을 이용한 수소발생장치 | |
| EP2406487B1 (en) | Fuel injection device and method for a fuel reformer | |
| KR101771303B1 (ko) | 연료처리장치 | |
| RU2545103C2 (ru) | Контактный аппарат для каталитического сжигания водорода технологических газов на атомной электростанции | |
| RU2372277C1 (ru) | Способ получения водорода и устройство для его осуществления | |
| TWI663325B (zh) | 熱、氫生成裝置 | |
| US8474240B1 (en) | Regenerative gas generator | |
| KR20250084958A (ko) | 화학 반응을 수행하는 방법 및 반응기 배열 | |
| KR100593487B1 (ko) | 반도체 및 엘씨디 생산 장비의 배출가스 퍼지용 질소가스보온/가열장치 | |
| RU2264853C1 (ru) | Способ рекомбинации водорода и кислорода, находящихся в газовой смеси, рекомбинатор водорода и кислорода | |
| RU2612306C1 (ru) | Устройство очистки отработавших газов двигателя транспортного средства | |
| RU2386898C2 (ru) | Устройство для сжигания жидких органических радиоактивных отходов | |
| JP6467591B2 (ja) | 水素生成装置 | |
| CN202581757U (zh) | 具有防爆功能的医用加热器 | |
| JP7656333B2 (ja) | 熱式除害装置及び該装置を用いた熱式除害方法 | |
| KR101383862B1 (ko) | 연료전지용 열교환기 및 열교환기 | |
| KR101443042B1 (ko) | 로카테스트 챔버의 피동형 수소 제거 모사 장치 | |
| RU2597873C1 (ru) | Батарея твердооксидных топливных элементов | |
| CN108905239A (zh) | 一种甲醇汽化器 | |
| RU2608053C1 (ru) | Модуль отведения и распределения тепловой энергии энергоустановки на твердооксидных топливных элементах | |
| WO2018146435A1 (en) | Reactor | |
| KR200346576Y1 (ko) | 반도체 및 엘씨디 생산 장비의 배출가스 퍼지용 질소가스보온/가열장치 |