SU1563476A1 - Способ регенерации холодных ловушек примесей жидкометаллических теплоносителей - Google Patents

Description

3 . го повреждени  материала корпусов холодных ловушек в процессе их регенерации , а также осуществление непррывного контрол  процесса регенерац в услови х эксплуатации  дерной энегетической установки на номинальной мощности.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что холодную ловушку отклон ют от жидкометаллического Контура и разогревают ее до температуры около 410тС, затем создают циркул цию жидкометаллического теплоносител  (натри ) по замкнутому контуру, включающему регенерационную камеру. При этом жндкометаллическнй теплоноситель (натрий), проход  через холодную ловушку насыщаетс  примес ми кислорода и водорода в виде оксидов гидридов и гидрооксидов. Затем жид- кометаллический теплоноситель (натрий ) направл етс  в регенерационную камеру, при этом обеспечивают положительный градиент температуры по длине транспортной линии,соедин ющей холодную ловушку с регенера- ционной камерой, дл  предотвращени  высаждени  примесей на стенки транспортной линии.

Разогрев холодной ловушки до температуры около обеспечивает повышение концентрации растворенных в жидкометаллическом (натрий) теплоносителе примесей до значений 6т 0,001 до 0,005 мольных долей, т.е. до значений, обеспечивающих эффектиность регенерации и, в то же врем , не представл ющих опасности с точки зрени  коррозионного повреждени  материала корпуса холодной, ловушки. Повышение температуры 41 Of С приводи к образованию в объеме холодной ловушки жидкой гидрооксидной фазы (раствора гидрида и оксида в гидроокси- дё), контакт которой с материалом корпуса способствует межкристаллит- ной коррозии.

Жидкокристаллический теплоноситель (натрий) выдерживают в регене- рационной камере,обеспечива  контакт между поверхностью жидкометаллического теплоносител  (натри ) с газовым объемом генерационной камеры пр отношении площади поверхности жидкометаллического теплоносител  (натри ) ,к его объемному расходу более 1,5 КУ1 (). Это отношение выбираетс  исход  из того, чтобы при

0

S

0

5

3476

прохождении жидкометаллического (натри ) теплоносител  через регенерационную камеру относительное пересыщение его оксидом было не менее 10%, что создает услови  дл  кристаллизации избытка оксида в рвгенераци- онной камере. При значени х этого отношени  менее 1,5-Ю невозможно удаление накопленной примеси кислорода из холодной ловушки, так как избыток образующегос  в регенераци- онной камере оксида не будет там осаждатьс , а будет возвращатьс  в холодную ловушку и в ней осаждатьс .. Выдерживание жидкометаллического теплоносител  (натри ) в регенераци- онной камере необходимо дл  -обеспечени  реакций между примес ми, диффузии реагирующих компонентов к поверхности жидкометаллического теплоносител  (натри ), выпадение образующегос  избытка растворенного оксида в осадок. В объеме жидкометаллического теплоносител  (натри ) у поверхности протекают следующие реакции:

2МеН 2 Me +

i

МеОН + 2Ме « + ИеН

(1)

(2)

5

0

5

5

0

где Me - жидкометаллический теплоноситель (натрий). В результате реакций (1,2) концентрации гидрида и гидрооксида в жидкометаллическом теплоносителе (натрий) станов тс  меньше насыщенных , а по оксиду теплоноситель становитс  пересыщенным.

Водород из жидкометаллического теплоносител  (натри ) теплоносител  удал ют вакуумированием регенерацион- ной камеры, при этом конденсируют пары жидкометаллического теплоносител  (натри ) из удал емого водорода и возвращают сконденсировавшийс  жидкометаллический теплоноси - тель (натрий) в холодную ловушку. В процессе регенерации измер ют расход откачиваемого водорода и заканчивают процесс при прекращении выделени  водорода из жидкометаллического теплоносител  (натри ). Кислород из жидкометаллического теплоносител  (натри ) удал ют путем осаждени  оксидов на массообменных поверхност х регенерационной камеры.

5

Контроль расхода водорода позвол ет судить о интенсивности процессов массопереноса и контролировать изменение при изменении таких пара- метров как расход жидкометаллическо го теплоносител  (натри ), глубина вакуума в регенерационной камере, температура и др.

При регенерации холодной ловушки содержащей избыток примеси кислорода по сравнению с примесью водорода вводитс  дополнительна  операци  перед организацией циркул ции жидкоме таллического теплоносител  (натри ) |через холодную ловушку и регенера- ционную камеру. В холодную ловушку вводитс  гидрид до достижени  мольного отношени  водорода к кислороду большего или равного 1,5..Указанное мольное отношение необходимо дл  пе реноса примеси кислорода из холодной ловушки в регенерационную камеру в форме гидрооксида. Предлагаемы процесс регенерации проходит практически в изотермических услови х при насыщении жидкометаллического теплоносител  (натри ) оксидом по всему контуру регенерации. Поэтому перенос примеси кислорода из холодной ловушки в регенерационную камеру возможен только за счет переноса гидрооксида, образующегос  в жидко металлическом теплоносителе (натрии по обратной реакции (2) и распадающегос  в регенерационной камере по пр мой реакции (2) с образованием избыточного оксида, выпадающего в осадок. Мольное отношение, большее 1,5, обеспечивает полное удаление примеси кислорода из холодной ловушки ранее момента удалени  примеси водорода.

Осуществление способа регенерации холодных ловушек примесей жидкометал лических теплоносителей по сн етс  с помощью устройства, представленного на чертеже.

Устройство содержит холодную ловушку 1, регенерационную камеру 2, электромагнитный насос- 3, вакуумный насос А, конденсатор 5 паров жидког металлического теплоносител  (натри  газовый расходомер 6, транспортные линии 7, электронагреватели 8 на транспортных лини х 7 и конденсаторе 5, вакуумную линию 9. В объеме регенерационной камеры 2 размещены нас сообменные поверхности 10.

10

15

20

25

30

35

40

5

0

ЕРГХОД холодной ловушки 1 сн чмн с входом регенерациошюй камеры 2 с помощью транспортной линии 7. В транспортной линии 7, соедин ющей . выход регенерационной камеры 2 с входом холодной ловушки 1, размещаетс  электромагнитный насос 3.

Газовый объем регенерационной камеры 2 через конденсатор 5 паров жидкометаллического теплоносител  (натри ) соединен вакуумной линией 9 с вакуумным насосом А, на выходе кото- рого установлен газовый расходомер 6. С целью регенерации холодной ловушки объемом 8 м3 второго контура  дерной энергетической установки НН- 600, содержащей около 1 м твердого осадка с избытком гидрида, выбраны следующие элементы: регенерацнонна  камера объемом 2 м со свободной поверхностью жидкометаллн«еского теплоносител  (натри ) 12,5 мги временем выдерживани  его в ре генерационной камере более 30 мин . ; электромагнитный насос производительностью 2 при напоре 0,1 МПа, расположенный ниже регенерацнонмой ка - меры по высоте на 10-15 м; форваку- умный ротационный насос производительностью 1500 нл/ч при остаточном давлении -10 мм рт.ст.; капилл рный газовый расходомер дл  измерени  расхода газа до 1000 нл/ч; конденсатор пароп жидкометаллического теплоносител  (натри ) с эффективной поверхностью конденсации 1,25 м 1

Регенераци  осуществл етс  следующим образом. .

Холодную ловушку отключают от контура очистки, разогревают ее и регенерационную камеру до 350-40d°C, транспортные линии - на выше. Электромагнитным насосом организуют циркул цию жидкометаллического теплоносител  (натри ) с расходом 0,2 -,: 0,8 . Вакуумным насосом создают давление в газовом объеме регенерационной камеры (1-10)-Ю-1 мм рт.ст., откачива  водород. Пары жидкометаллического теплоносител  (натри ) при этом конденсируют в конденсаторе,- наход щимс  при 110-140 0, и возвра

щают в контур очистки. Водород в процессе регенерации десорбируетс  , со свободной поверхности жидкометаллического теплоносител  (натри ) в газовый объем регенерационной камеры, в Образующийс  избыток по отношению

15 к насыщенному раствору оксида жидкометаллического теплоносител  (натри  осаждают на массообменных поверхност х . Расход водорода измер ют с помощью капилл рного расходомера на выходе вакуумного насоса и i при прекращении выделени  водорода гохлаждают ловушку и подключают ее в контур очистки. Врем  регенерации холодной ловушки составит 100-300 ч в зависимости от температуры регенерации и расхода теплоносител  жид- кометаллического (натри ). Восстановление массообменных поверхностей регенерационной камеры дл  проведени  последующих перегенераций осуществл етс  дистилл цией жидкометал- лического теплоносител  (натри ) из регенерационной камеры после дренажа свободного жидкометаллического теплоносител  (натри ) и отмывкой паром воды от оксида жидкометаллического теплоносител  (натри ).

Фотэмула изобретени 

Claims (2)

1. Способ регенерации холодных ловушек примесей жидкометаллических теплоносителей, включающий отключение Холодной ловушки от контура очистки , ее разогрев и удаление примесей водорода и кислорода, наход щихс  в виде гидридов, оксидов и гидрооксидов , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  срока службы

Еолодных ловушек за счет снижени  оррозионного повреждени  материала орпусов холодных ловушек в процессе их регенерации, а также осуществлени  непрерывного контрол  процесса регенерации в услови х эксплуатации  дерной энергетической установки на номинальной мощности, регенерацию

8

476

5

0

5

0

провод т при температуре в холодной ловушке около , создают циркул цию жидкометаллнческого теплоносител  (натри ) через холодную ловушку по замкнутому контуру, включающему регенерационную камеру, в которой жидкометаллический теплоноситель (натрий) выдерживают, обеспечива  контакт его поверхности с газовым объемом регеиерационной камеры при отношении площади поверхности к объемному расходу жидкометаллического ..теплоносител  (натри ) более 1,5-10 (м с), при этом обеспечивают положительный градиент температуры по длине транспортной линии, соедин ющей холодную ловушку с регенерационной камерой, удал ют водород и кислород из их соединений с жидкометаллическим теплоносителем (натрием) соответственно вакуумиро- ванием регенерационной камеры с конденсацией паров жидкометаллического теплоносител  (натри ) и возвращением его в холодную ловушку и осаждением оксидов на массообменных поверхност х регенерационной камеры, непрерывно контролируют расход удал емого водорода и заканчивают процесс регенерации при прекращении выделени  водорода.

2. Способ по п.1, отличающий с   тем, что при избытке в холодной ловушке примеси кислорода по сравнению с примесью водорода перед организацией циркул ции жидко- металлического теплоносител  (натри ) в холодную ловушку ввод т водород в виде гидрида жидкометаллического теплоносител  (натри ) до достижени  мольного отношени  примеси водорода к примеси кислорода большего или равного 1,5.