RU2599145C1 - Recombiner and method for recombination of hydrogen or methane and oxygen in gas mixture - Google Patents
Recombiner and method for recombination of hydrogen or methane and oxygen in gas mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2599145C1 RU2599145C1 RU2015142420/07A RU2015142420A RU2599145C1 RU 2599145 C1 RU2599145 C1 RU 2599145C1 RU 2015142420/07 A RU2015142420/07 A RU 2015142420/07A RU 2015142420 A RU2015142420 A RU 2015142420A RU 2599145 C1 RU2599145 C1 RU 2599145C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- channel
- catalytic
- gas mixture
- recombiner
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 38
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005215 recombination Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000006798 recombination Effects 0.000 title claims abstract description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 102200052313 rs9282831 Human genes 0.000 description 6
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 5
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 Hydrogen cations Chemical class 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000004200 deflagration Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000003608 radiolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
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
-
- 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
-
- 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
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
[0001] Заявляемая группа изобретений относится к средствам и методам предотвращения образования в помещениях взрывоопасных газовых смесей с участием водорода или метана, в частности в защитной оболочке реакторов атомных электростанций.[0001] The claimed group of inventions relates to means and methods for preventing the formation of explosive gas mixtures involving hydrogen or methane in rooms, in particular in the protective shell of reactors of nuclear power plants.
[0002] Основным источником поступления водорода в помещения защитной оболочки АЭС является вода первого контура. Механизм поступления следующий:[0002] The primary source of hydrogen entering the rooms of the containment of a nuclear power plant is primary water. The entry mechanism is as follows:
- радиолиз воды под действием ионизирующего излучения в режимах нормальной эксплуатации реакторной установки;- radiolysis of water under the action of ionizing radiation in the normal operation of the reactor installation;
- пароциркониевые реакции в режимах проектных и запроектных аварий при кризисе теплообмена 1-го и 2-го рода и при плавлении активной зоны;- steam-zirconium reactions in the modes of design and beyond design basis accidents during a heat exchange crisis of the 1st and 2nd kind and during core melting;
- взаимодействие кориума с бетоном при запроектной аварии с проплавлением корпуса реактора.- the interaction of corium with concrete in a beyond design basis accident with the fusion of the reactor vessel.
[0003] Выход значительного количества водорода из первого контура в помещения герметичной защитной оболочки может привести к образованию взрывоопасной среды и спровоцировать процессы дефлаграции и детонации водорода. Данные процессы сопровождаются разрушениями оборудования 1-го контура реактора, систем безопасности и т.д. На АЭС ФУКУСИМА-1 произошла детонация водорода на 1-3 блоках, образовавшегося в результате пароциркониевой реакции при осушении и плавлении активной зоны, что привело к значительным разрушениям конструкционных элементов АЭС и нарушению целостности защитной оболочки.[0003] The release of a significant amount of hydrogen from the primary circuit into the rooms of a sealed containment can lead to the formation of an explosive atmosphere and provoke processes of hydrogen deflagration and detonation. These processes are accompanied by destruction of the equipment of the primary reactor loop, safety systems, etc. At the FUKUSIMA-1 NPP, detonation of hydrogen occurred on blocks 1-3, which was formed as a result of the steam-zirconium reaction during drying and melting of the active zone, which led to significant destruction of the structural elements of the NPP and violation of the integrity of the protective shell.
[0004] В соответствии с концепцией обеспечения водородной взрывобезопасности и требованиями, изложенными в нормативных документах, в системе аварийного удаления водорода используется оборудование, принцип действия которого основан на беспламенной, каталитической рекомбинации водорода с кислородом, содержащимся в атмосфере под защитной оболочкой.[0004] In accordance with the concept of ensuring hydrogen explosion safety and the requirements set forth in regulatory documents, an emergency hydrogen removal system uses equipment whose operating principle is based on flameless, catalytic recombination of hydrogen with oxygen contained in the atmosphere under a protective envelope.
[0005] Способ беспламенной, каталитической рекомбинации водорода реализуется посредством пассивных каталитических рекомбинаторов водорода (ПКРВ). Так, в частности, известны ПКРВ, описанные в патентах RU 2360734, G21C 9/06, 2009, RU 2461900, G21C 9/06, 2012, RU 2499305, G21C 9/06, 2013, RU 2537956, G21C 9/06, 2015.[0005] A flameless, catalytic hydrogen recombination method is implemented by passive catalytic hydrogen recombiners (PCRV). So, in particular, PCRVs are known, described in patents RU 2360734,
[0006] Конструкции всех ПКРВ практически идентичны и представляют собой корпус из нержавеющей стали, в который помещен каталитический блок, и воздуховоды для отвода газовой смеси. Разница, в основном, состоит в конструкции и размещении каталитического блока, а также в конструкции корпуса.[0006] The designs of all RCCs are almost identical and comprise a stainless steel housing in which the catalytic unit is placed, and air ducts for discharging the gas mixture. The difference mainly lies in the design and placement of the catalytic unit, as well as in the design of the housing.
[0007] Также известны каталитическая система и рекомбинационное устройство для рекомбинации водорода и кислорода, описанные в патенте RU 2179758, G21C 9/06, опубл. 2002.[0007] Also known are a catalytic system and a recombination device for the recombination of hydrogen and oxygen, described in patent RU 2179758, G21C 9/06, publ. 2002.
[0008] Каталитическая система содержит металлический несущий лист, который выполнен хорошо теплопроводящим. Лист покрыт в первой зоне слоем первого каталитического благородного металла, а во второй зоне - слоем второго каталитического благородного металла. При этом первая и вторая зоны расположены предпочтительно на одной и той же стороне листа. В качестве благородных металлов предпочтительно используют платину и палладий. Несущий лист выполнен из нержавеющей стали и снабжен дополнительным каталитическим слоем.[0008] The catalytic system comprises a metal carrier sheet, which is well heat-conducting. The sheet is coated in the first zone with a layer of a first catalytic noble metal, and in the second zone with a layer of a second catalytic noble metal. In this case, the first and second zones are preferably located on the same side of the sheet. As the noble metals, platinum and palladium are preferably used. The carrier sheet is made of stainless steel and provided with an additional catalytic layer.
[0009] Отмеченное рекомбинационное устройство содержит множество каталитических систем, которые удерживаются в держателях. Поток газа сперва приводят в контакт во второй зоне с благородным металлом, а затем в первой зоне с первым благородным металлом.[0009] The noted recombination device comprises a plurality of catalyst systems that are held in holders. The gas stream is first brought into contact in the second zone with the noble metal, and then in the first zone with the first noble metal.
[0010] Известны рекомбинационное устройство и способ каталитической рекомбинации водорода и/или монооксида углерода с кислородом в газовой смеси, описанные в патенте RU 2222060, G21C 9/06, опубл. 2004. Данный патент выбран в качестве прототипа.[0010] A recombination device and method for the catalytic recombination of hydrogen and / or carbon monoxide with oxygen in a gas mixture are known, described in patent RU 2222060, G21C 9/06, publ. 2004. This patent is selected as a prototype.
[0011] В указанном рекомбинационном устройстве по меньшей мере одна каталитическая структура расположена в камере, через которую при функционировании проходит газовая смесь. Каталитическая структура в направлении потока газовой смеси имеет несколько участков. В направлении набегающего потока первый участок содержит каталитическое тело с окружающим дроссельным слоем для предотвращения диффузии притекающих к каталитическому телу реакционных газов, и следующий за первым участком второй участок содержит по меньшей мере одно каталитическое тело, непосредственно доступное газам.[0011] In said recombination device, at least one catalyst structure is located in a chamber through which the gas mixture passes during operation. The catalytic structure in the direction of flow of the gas mixture has several sections. In the direction of the oncoming flow, the first section contains a catalytic body with a surrounding throttle layer to prevent diffusion of reaction gases flowing to the catalytic body, and the second section following the first section contains at least one catalytic body directly accessible to gases.
[0012] Известный способ каталитической рекомбинации водорода и/или монооксида углерода с кислородом в газовой смеси заключается в том, что для введения в реакцию рекомбинации газовую смесь подводят к каталитическому телу. При этом каталитическое тело на первом в направлении потока участке нагружают лишь парциальным потоком газовой смеси и полностью разгружают от газовой смеси лишь на втором участке.[0012] A known method for the catalytic recombination of hydrogen and / or carbon monoxide with oxygen in a gas mixture is that for introducing into the recombination reaction the gas mixture is supplied to the catalytic body. In this case, the catalytic body in the first section in the direction of flow is loaded only with the partial flow of the gas mixture and completely unloaded from the gas mixture only in the second section.
[0013] Для разных типов современных ПКРВ порог поджига водородной смеси составляет 8-12% об. Столь низкий порог поджига водородосодержащей смеси имеющихся ПКРВ обусловлен особенностями конструкции, при которых, исходя из требований пассивности образа действия системы, прокачка водородосодержащей смеси осуществляется посредством естественной циркуляции. Это характеризуется малыми расходами прокачиваемой водородосодержащей смеси, что понижает производительность ПКРВ и снижает отвод тепла, выделяемого при каталитических реакциях. Таким образом, происходит значительный разогрев активного элемента до температур, способных вызвать поджиг водородосодержащей смеси.[0013] For different types of modern SCRV, the ignition threshold of the hydrogen mixture is 8-12% vol. Such a low threshold for ignition of a hydrogen-containing mixture of existing RCCs is due to design features in which, based on the requirements of the passivity of the system’s mode of action, the hydrogen-containing mixture is pumped through natural circulation. This is characterized by low costs of the pumped hydrogen-containing mixture, which reduces the performance of the PCRV and reduces the heat dissipation generated by catalytic reactions. Thus, there is a significant heating of the active element to temperatures that can cause ignition of a hydrogen-containing mixture.
[0014] По результатам исследований, проведенных ГНЦ РФ ФЭИ для некоторых типов запроектных аварий, сопровождаемых осушением, но не плавлением активной зоны (пароциркониевые реакции), объемная концентрация водорода в среднем по объему под защитной оболочкой может превысить 14%, в то время как в отдельных помещениях может доходить до 20%.[0014] According to the results of research conducted by the SSC RF IPPE for some types of beyond design basis accidents, accompanied by drainage, but not melting of the core (steam zirconium reactions), the average volumetric concentration of hydrogen in volume under the containment can exceed 14%, while in individual rooms can reach up to 20%.
[0015] Таким образом, даже для ограниченного набора исследуемых запроектных аварий, существующие системы не способны обеспечить водородную безопасность энергоблока. Более того, использование подобных систем может привести к детонации водородосодержащей смеси, поскольку нижний концентрационный предел детонации составляет 18% об., а верхний концентрационный предел детонации составляет 58% об.[0015] Thus, even for a limited set of investigated beyond design basis accidents, existing systems are not able to ensure the hydrogen safety of the power unit. Moreover, the use of such systems can lead to detonation of a hydrogen-containing mixture, since the lower concentration limit of detonation is 18% vol., And the upper concentration limit of detonation is 58% vol.
[0016] Технический результат предлагаемой группы изобретений заключается в расширении арсенала технических средств и методов предотвращения образования в помещениях взрывоопасных газовых смесей с участием водорода или метана за счет повышения порога поджига смеси минимум до 60% об.[0016] The technical result of the proposed group of inventions is to expand the arsenal of technical means and methods to prevent the formation of explosive gas mixtures with hydrogen or methane in the premises by increasing the ignition threshold of the mixture to at least 60% vol.
[0017] Кроме того, техническим результатом является повышение производительности рекомбинатора и понижение температуры каталитических элементов за счет замены естественной циркуляции воздушной смеси на принудительную при обеспечении требования пассивности образа работы системы (т.е. без внешнего источника и управляющего воздействия).[0017] In addition, the technical result is to increase the productivity of the recombiner and lower the temperature of the catalytic elements by replacing the natural circulation of the air mixture with a forced one while ensuring the passivity of the system’s way of working (ie without an external source and control action).
[0018] Указанный технический результат достигается за счет того, что рекомбинатор водорода или метана и кислорода в газовой смеси включает в себя корпус с входным и выходным участками и размещенный в корпусе, по крайней мере, один каталитический блок с, по крайней мере, одним каталитическим элементом.[0018] The indicated technical result is achieved due to the fact that the recombiner of hydrogen or methane and oxygen in the gas mixture includes a housing with inlet and outlet sections and at least one catalytic unit with at least one catalytic unit an element.
[0019] Каталитический блок содержит канал с входной и выходной зонами. Каталитический элемент выполнен в виде топливного элемента, размещенного в канале таким образом, что его анод расположен во входной части канала, а катод расположен в выходной части канала. В конкретном применении изобретения топливный элемент может работать на водороде, метане или другом взрывоопасном газе.[0019] The catalytic unit comprises a channel with input and output zones. The catalytic element is made in the form of a fuel cell located in the channel so that its anode is located in the input part of the channel, and the cathode is located in the output part of the channel. In a specific application of the invention, the fuel cell may operate on hydrogen, methane or other explosive gas.
[0020] Для принудительной циркуляции водородосодержащей смеси через каталитический блок рекомбинатор снабжен устройством для перемещения газовой среды. Питание устройства для перемещения газовой среды осуществляется от топливного(ых) элемента(ов).[0020] For forced circulation of the hydrogen-containing mixture through the catalytic unit, the recombiner is equipped with a device for moving the gaseous medium. The device for moving the gaseous medium is powered from the fuel element (s).
[0021] Количество каталитических блоков и каталитических элементов определяется конструкцией и электрическими характеристиками топливных элементов, потребным расходом газовой смеси через рекомбинатор, характеристиками устройства для перемещения газовой среды и т.п.[0021] The number of catalytic units and catalytic elements is determined by the design and electrical characteristics of the fuel elements, the required flow rate of the gas mixture through the recombiner, the characteristics of the device for moving the gas medium, etc.
[0022] Для обеспечения необходимого тока топливные элементы каталитических блоков могут быть соединены параллельно.[0022] In order to provide the required current, the fuel cells of the catalytic units can be connected in parallel.
[0023] Предпочтительно, чтобы в качестве устройства для перемещения газовой среды был применен компрессор.[0023] Preferably, a compressor is used as a device for moving the gaseous medium.
[0024] Предпочтительно, чтобы компрессор был установлен по потоку газовой среды выше каталитических блоков.[0024] Preferably, the compressor is installed upstream of the catalytic blocks in a gas stream.
[0025] Для улучшения теплового режима работы рекомбинатора катализаторный блок может быть снабжен, по крайней мере, одним радиатором, расположенным во входной зоне и/или выходной зоне канала.[0025] To improve the thermal operating mode of the recombiner, the catalyst unit may be provided with at least one radiator located in the inlet zone and / or outlet zone of the channel.
[0026] Способ рекомбинации водорода или метана и кислорода в газовой смеси заключается в следующем: для введения в реакцию рекомбинации газовую смесь подводят к, по крайней мере, одному каталитическому элементу. В качестве каталитического элемента используют топливный элемент, который помещают в канал с входной и выходной зонами таким образом, что анод топливного элемента расположен во входной зоне канала, а катод расположен в выходной зоне канала. Подвод газовой смеси к топливному элементу осуществляют при помощи устройства для перемещения газовой среды, запитанного от топливного элемента.[0026] A method for recombining hydrogen or methane and oxygen in a gas mixture is as follows: for introducing into the recombination reaction, the gas mixture is supplied to at least one catalytic element. As a catalytic element, a fuel element is used, which is placed in the channel with input and output zones so that the anode of the fuel element is located in the input zone of the channel, and the cathode is located in the output zone of the channel. The gas mixture is supplied to the fuel cell by means of a device for moving the gaseous medium powered from the fuel cell.
[0027] Предпочтительно, чтобы в качестве устройства для перемещения газовой среды был использован компрессор.[0027] Preferably, a compressor is used as a device for moving the gaseous medium.
[0028] В предлагаемом техническом решении естественная циркуляция водородосодержащей смеси через каталитический блок заменяется на принудительную, расход циркуляции смеси прямо пропорционален количеству поступаемого водорода. Таким образом, значительно повышается производительность ПКРВ и увеличивается теплоотвод от каталитического блока (понижена температура каталитических элементов), что приводит к увеличению пороговой концентрации поджига водородной смеси до 60% об. и увеличению производительности ПКРВ по рекомбинируемому водороду. При этом принцип работы ПКРВ остается пассивным (без управляющего воздействия), что соответствует требованиям нормативных документов МАГАТЭ и внутрироссийского законодательства.[0028] In the proposed technical solution, the natural circulation of the hydrogen-containing mixture through the catalytic unit is replaced by forced, the flow rate of the mixture is directly proportional to the amount of hydrogen supplied. Thus, PCRV productivity significantly increases and the heat removal from the catalytic unit increases (the temperature of the catalytic elements is lowered), which leads to an increase in the threshold concentration of ignition of the hydrogen mixture to 60% vol. and increase the performance of PCRV in recombinant hydrogen. At the same time, the principle of operation of the PCRV remains passive (without controlling influence), which meets the requirements of the IAEA regulatory documents and domestic legislation.
[0029] Вышеизложенное представляет собой краткое изложение сущности изобретения и, таким образом, может содержать упрощения, обобщения, включения и/или исключения подробностей; следовательно, специалистам в данной области техники следует принять во внимание, что данное краткое изложение сущности изобретения является только иллюстративным и не подразумевает какое-либо ограничение.[0029] The foregoing is a summary of the invention and, thus, may include simplifications, generalizations, inclusion and / or exclusion of details; therefore, those skilled in the art should take into account that this summary of the invention is illustrative only and does not imply any limitation.
[0030] Для лучшего понимания сути предлагаемого технического решения ниже приводится описание конкретного примера выполнения изобретения, не являющееся ограничительным примером практической реализации рекомбинатора и способа рекомбинации водорода или метана и кислорода в газовой смеси в соответствии с данным изобретением со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:[0030] For a better understanding of the essence of the proposed technical solution, a specific embodiment of the invention is described below, which is not a restrictive example of the practical implementation of the recombiner and method of recombination of hydrogen or methane and oxygen in a gas mixture in accordance with this invention with reference to the drawings, which show the following :
[0031] на фиг. 1 изображена обобщенная схема рекомбинатора;[0031] in FIG. 1 shows a generalized recombinant circuit;
[0032] на фиг. 2 изображена схема каталитического блока.[0032] in FIG. 2 shows a diagram of a catalytic unit.
[0033] Следует учесть, что на чертежах представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа предложения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.[0033] It should be noted that the drawings show only those details that are necessary for understanding the essence of the proposal, and related equipment, well known to specialists in this field, is not shown in the drawings.
[0034] Как показано на фиг. 1, рекомбинатор водорода включает корпус 1 из нержавеющей стали, выполненный в виде вертикально ориентированного кожуха, имеющего входной 2 и выходной 3 участки. Корпус 1 предназначен для направления потока газовой смеси через устройство снизу вверх.[0034] As shown in FIG. 1, the hydrogen recombiner includes a
[0035] Внутри корпуса 1 расположены каталитические блоки 4 и компрессор 5. Компрессор 5 по потоку установлен за каталитическими блоками 4. Как показано на фиг. 2, каталитический блок 4 содержит канал 6, имеющий входную 7 и выходную зоны 8. Внутри канала 6 находится водородный топливный элемент 9.[0035] Inside the
[0036] Водородный топливный элемент 9 установлен таким образом, что его анод 10 находится во входной зоне 7 канала, а катод находится в выходной зоне 8 канала. Как показано на фиг. 1, для обеспечения питания компрессора топливные элементы 9 соединены параллельно.[0036] The
[0037] В канале 6 расположены радиаторы 12, обеспечивающие отвод тепла экзотермической реакции рекомбинации водорода и кислорода.[0037]
[0038] Способ рекомбинации водорода и кислорода в газовой смеси будет показан на примере работы рекомбинатора.[0038] A method of recombination of hydrogen and oxygen in a gas mixture will be shown by the example of the operation of the recombiner.
[0039] Газовая смесь окружающей среды поступает к каталитическому блоку 3 через входной участок 2 корпуса 1 и выходит наружу через выходной участок 3. При отсутствии водорода в помещении с ПКРВ во входной 7 и выходной 8 зонах присутствует находящийся в окружающей среде кислород. Топливный элемент не вырабатывает электрический ток и компрессор 5 не работает.[0039] The gas mixture of the environment enters the
[0040] При появлении водорода в помещении с ПКРВ он первым делом попадает во входную зону 7 канала 6. На катализаторе анода 10 топливного элемента 9 молекулярный водород диссоциирует и теряет электроны. Катионы водорода проводятся через мембрану к катоду, а электроны отдаются во внешнюю цепь, так как мембрана не пропускает электроны.[0040] When hydrogen appears in the room with the RCC, it first enters the
[0041] Топливный элемент начинает вырабатывать электрический ток, вследствие чего в работу включается компрессор 5, обеспечивающий прокачку газовой смеси, содержащей рекомбинируемый газ, через ПКРВ в режиме принудительной циркуляции.[0041] The fuel cell begins to generate an electric current, as a result of which the
[0042] Предлагаемое изобретение также может быть использовано для удаления метана из угольных шахт. В этом случае, при обеспечении безопасности и предотвращении взрывов, значительно сокращаются затраты электроэнергии на вентиляцию шахт, поскольку она получается из рекомбинируемого метана.[0042] The present invention can also be used to remove methane from coal mines. In this case, while ensuring safety and preventing explosions, the cost of electricity for ventilation of mines is significantly reduced, since it is obtained from recombined methane.
[0043] Хотя в данном документе были описаны различные стороны осуществления заявленного изобретения, специалистам в данной области техники понятно, что возможны другие подходы к осуществлению данного изобретения. Различные стороны и реализация данного изобретения изложены в настоящем описании в иллюстративных целях и не подразумевают ограничения, причем объем защиты настоящего изобретения указан в нижеследующей формуле изобретения.[0043] Although various aspects of the practice of the claimed invention have been described herein, those skilled in the art will appreciate that other approaches to practicing the invention are possible. The various aspects and implementation of the present invention are set forth herein for illustrative purposes and are not meant to be limiting, the scope of protection of the present invention being indicated in the following claims.
Claims (7)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015142420/07A RU2599145C1 (en) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Recombiner and method for recombination of hydrogen or methane and oxygen in gas mixture |
| PCT/RU2016/000598 WO2017061903A1 (en) | 2015-10-06 | 2016-09-01 | Recombiner and method for recombining hydrogen or methane and oxygen in a gas mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015142420/07A RU2599145C1 (en) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Recombiner and method for recombination of hydrogen or methane and oxygen in gas mixture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2599145C1 true RU2599145C1 (en) | 2016-10-10 |
Family
ID=57127418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015142420/07A RU2599145C1 (en) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Recombiner and method for recombination of hydrogen or methane and oxygen in gas mixture |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2599145C1 (en) |
| WO (1) | WO2017061903A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109887621B (en) * | 2019-01-28 | 2021-01-19 | 中广核工程有限公司 | Passive hydrogen-oxygen recombiner for nuclear power plant and gas treatment method thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5301217A (en) * | 1990-05-11 | 1994-04-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for the recombination of hydrogen and oxygen and nuclear power plant using the device |
| US20030161786A1 (en) * | 2002-02-04 | 2003-08-28 | Bernd Eckardt | Method for the catalytic oxidation of a gas, recombination device for carrying out the method, and system which includes the recombination device |
| RU2222060C2 (en) * | 1999-03-31 | 2004-01-20 | Фраматоме Анп Гмбх | Recombination device and method for catalytic recombination of hydrogen and/or carbon monoxide with oxygen in gas mixture |
| RU2537956C1 (en) * | 2013-07-19 | 2015-01-10 | Владимир Андреевич Шепелин | Passive autocatalytic hydrogen and oxygen recombiner with lateral intake of hydrogen-air mixture |
-
2015
- 2015-10-06 RU RU2015142420/07A patent/RU2599145C1/en not_active IP Right Cessation
-
2016
- 2016-09-01 WO PCT/RU2016/000598 patent/WO2017061903A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5301217A (en) * | 1990-05-11 | 1994-04-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for the recombination of hydrogen and oxygen and nuclear power plant using the device |
| RU2222060C2 (en) * | 1999-03-31 | 2004-01-20 | Фраматоме Анп Гмбх | Recombination device and method for catalytic recombination of hydrogen and/or carbon monoxide with oxygen in gas mixture |
| US20030161786A1 (en) * | 2002-02-04 | 2003-08-28 | Bernd Eckardt | Method for the catalytic oxidation of a gas, recombination device for carrying out the method, and system which includes the recombination device |
| RU2537956C1 (en) * | 2013-07-19 | 2015-01-10 | Владимир Андреевич Шепелин | Passive autocatalytic hydrogen and oxygen recombiner with lateral intake of hydrogen-air mixture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017061903A1 (en) | 2017-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8848856B2 (en) | Method for catalytic recombination of hydrogen, which is carried in a gas flow, with oxygen and a recombination system for carrying out the method | |
| CN104470848A (en) | Hydrogen recombiner | |
| EP2704153B1 (en) | Gas treatment equipment of nuclear power plant | |
| Kim et al. | Systematic hydrogen risk analysis of OPR1000 containment before RPV failure under station blackout scenario | |
| EP3023992A1 (en) | Filtered containment vent system for a nuclear power plant | |
| RU2599145C1 (en) | Recombiner and method for recombination of hydrogen or methane and oxygen in gas mixture | |
| Kusmastuti et al. | Analysis of helium purification system capability during water ingress accident in RDE | |
| Zhipeng et al. | Discussion on the accident behavior and accident management of the HTGR | |
| JP6340003B2 (en) | Confinement flame system for mitigation after loss of coolant accident | |
| CN105225704A (en) | Non-active hydrogen recombiner with wind-powered electricity generation translation function and uses thereof | |
| EP3896704B1 (en) | Organic iodine collection device and organic iodine collection method | |
| JP2011252837A (en) | Heat removal system and method for reactor container | |
| KR102470433B1 (en) | Vortex Driven Passive Hydrogen Recombiner and Igniter | |
| RU2623459C1 (en) | Passive autocatalic hydrogen and oxygen recombinator by organization of environmental air additional flow to catalytic elements assembly in direction of transverse to main | |
| CN205050566U (en) | Active hydrogen recombiner of non - with wind -powered electricity generation, Thermoelectric conversion function | |
| Avdeenkov et al. | Passive electrochemical hydrogen recombiner for hydrogen safety systems: prospects | |
| RU77488U1 (en) | PASSIVE AUTOCATALYTIC RECOMBINATOR OF HYDROGEN AND OXYGEN FOR OPERATION IN A MEDIUM WITH A HIGH HYDROGEN CONTENT | |
| Kirillov et al. | Harmonization of approaches to evaluation of the efficiency and safe operating limits of passive catalytic recombiners: system model | |
| JP2012247331A (en) | Nuclear power plant and method of operating the same | |
| JP7304470B2 (en) | Organic iodine collection device and organic iodine collection method | |
| CN105225705A (en) | There is the non-active hydrogen recombiner and uses thereof of wind-powered electricity generation, thermoelectricity translation function | |
| Reinecke et al. | Design of catalytic recombiners for safe removal of hydrogen from flammable gas mixtures | |
| RU2782232C1 (en) | Nuclear power plant with ceramic fast neutron reactor | |
| JP2013178188A (en) | Hydrogen treatment equipment of nuclear power plant | |
| JP2012127716A (en) | Hydrogen treatment equipment of reactor container |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181007 |