UA57854C2 - Пристрій і спосіб рекомбінації водню і кисню у газовій суміші - Google Patents
Пристрій і спосіб рекомбінації водню і кисню у газовій суміші Download PDFInfo
- Publication number
- UA57854C2 UA57854C2 UA2001032085A UA2001032085A UA57854C2 UA 57854 C2 UA57854 C2 UA 57854C2 UA 2001032085 A UA2001032085 A UA 2001032085A UA 2001032085 A UA2001032085 A UA 2001032085A UA 57854 C2 UA57854 C2 UA 57854C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- gas mixture
- heating chamber
- heating
- recombination
- hydrogen
- 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 36
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 title abstract 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 94
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 91
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 89
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 61
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 61
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 51
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 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
-
- 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
- G21C19/317—Recombination devices for radiolytic dissociation products
-
- 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)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
Пристрій (1) для рекомбінації водню і кисню у газовій суміші, зокрема для атомних електростанцій, в якому труба (4) підведення газової суміші до нагрівальної камери (30) оснащена вентилятором (6) пневмотранспортера, має простими засобами забезпечувати надійне розкладання наявного у газовій суміші водню в різних режимах роботи. Для цього згідно з винаходом вентилятор (6) пневмотранспортера оснащено регулювальним вузлом (80), який регулює продуктивність вентилятора (6) в залежності від вмісту водню у газовій суміші.
Description
Опис винаходу
Винахід стосується пристрою для рекомбінації водню і кисню у газовій суміші, в якому газова суміш через 2 підвідний трубопровід, в якому встановлено вентилятор пневмотранспортера, може бути подана до нагрівальної камери. Крім того, винахід стосується способу рекомбінації водню і кисню у газовій суміші.
На атомних електростанціях в разі несправностей чи аварій, при яких, наприклад, внаслідок розігрівання стрижнів може відбуватися оксидування цирконію, слід рахуватися із утворенням і вивільненням водню і монооксиду вуглецю всередині захисної оболонки, що оточує реактор. В результаті всередині захисної оболонки 70 можуть утворюватися вибухонебезпечні газові суміші.
Для запобігання утворенню таких вибухонебезпечних газових сумішей у захисній оболонці атомної електростанції застосовують різноманітні пристрої і способи. До них належать, наприклад, такі пристрої як каталітичні чи теплові рекомбінатори, запальні пристрої з каталітичним і електричним запуском або комбінація обох названих видів пристроїв, а також способи безперервної чи додаткової інертизації атмосфери захисної 72 оболонки. Зокрема теплові рекомбінатори відрізняються значною стійкістю проти речовин, що можуть вивільнятися із сердечника реактора, і мають таким чином високу функціональну надійність за найрізноманітніших умов експлуатації.
Тепловий рекомбінатор, описаний, наприклад, у заявці ФРН ОЕ 2 411 006 С2, містить нагрівальну камеру, до якої газова суміш може бути підведена через підвідний трубопровід. У нагрівальній камері газову суміш нагрівають до такої температури, що починається реакція рекомбінації підведеного водню з наявним у підведеній газовій суміші киснем, яка врешті-решт веде до розкладання водню до концентрації, нижчої від наперед заданого граничного значення. При цьому підведення газової суміші до нагрівальної камери здійснюють за допомогою встановленого у підвідному трубопроводі вентилятора пневмотранспортера.
Для відповідного потребам встановлення робочих параметрів такого теплового рекомбінатора застосовують с регулювання нагрівальної потужності у нагрівальній камері. Так, наприклад, із заявки ФРН ОЕ 3 339 242 С2 Ге) відомий тепловий рекомбінатор, в якому управління реакцією рекомбінації здійснюють шляхом електричного регулювання нагрівального стержня, призначеного для нагрівальної камери. При експлуатації відомого із заявки
ФРН ПЕ 2 411 006 С2 теплового рекомбінатора також передбачене нагрівання камери і наступне регулювання нагрівальної потужності в залежності від кількості тепла, що виділяється при реакції. З
Правда, така концепція з точки зору розрахунків параметрів нагрівальної камери і залучених до неї ю конструктивних елементів передбачає досить точне узгодження з вироблюваною нагрівальною потужністю і об'ємним потоком газової суміші, що підлягає обробці. Зокрема при попередньо заданому розрахунковому со об'ємному потоці це може призвести до порівняно габаритного і таким чином - також внаслідок можливо ї- необхідного резервування суттєвих з точки зору надійності елементів - дорогого нагрівального пристрою для 3о нагрівальної камери. о
Тому в основі винаходу лежить задача розробки пристрою вказаного вище виду для рекомбінації водню і кисню у газовій суміші, зокрема для атмосфери захисної оболонки реактора атомної електростанції, в якому особливо простими засобами навіть при різних експлуатаційних режимах забезпечене надійне розкладання « підведеного з газовою сумішшю водню. Крім того, має бути розроблений особливо придатний для експлуатації З такого пристрою спосіб рекомбінації водню і кисню у газовій суміші. с Згідно з винаходом для пристрою вказаного вище виду ця задача вирішена шляхом застосування вузла з» регулювання вентилятора пневмотранспортера, який встановлює продуктивність пневмотранспортера в залежності від значення параметра, що характеризує вміст водню у газовій суміші.
При цьому параметром, що характеризує вміст водню у газовій суміші, може бути безпосереднє виміряне значення вмісту водню. Одначе альтернативно цим параметром може бути також, наприклад, виміряне значення і-й температури газової суміші, що витікає із нагрівальної камери, оскільки ця температура при знанні інших -І крайових параметрів дозволяє зробити висновок про вміст водню у газовій суміші.
Винахід виходить із міркування, що надійне розкладання водню у газовій суміші за допомогою особливо со простих засобів може бути досягнуте шляхом особливо простого узгодження рекомбінаційного пристрою з точки сл 20 зору його експлуатаційних параметрів з великою кількістю режимів роботи. Для цього продуктивність вентилятора пневмотранспортера, тобто об'ємний потік підведеної до нагрівальної камери газової суміші має
Т» бути не постійним, а значною мірою змінним робочим параметром. Для досягнення високої ефективності рекомбінаційного пристрою навіть при порівняно малих концентраціях водню" у газовій суміші призначений для управління вентилятором пневмотранспортера регулювальний вузол виконаний таким чином, що як вхідна 22 величина для регулювання потоку газової суміші використовується поточне ("істинне") значення концентрації
ГФ) водню у газовій суміші.
При цьому запуск рекомбінаційного пристрою здійснюється з попередньо заданим початковим значенням о подачі газової суміші. В залежності від визначеної концентрації водню у газовій суміші - з урахуванням тепла, виділеного під час реакції рекомбінації - здійснюється плавне збільшення подачі газової суміші до 60 нагрівальної камери шляхом відповідного управління вентилятором пневмотранспортера. При цьому в разі потреби можливе збільшення подачі до значення, що, наприклад, в два рази перевищує початкове - в разі більш високої концентрації водню - без необхідності спеціального проектування нагрівальної камери на максимальну продуктивність. До того ж, може бути здійснене регулювання температури нагрівальної камери шляхом регулювання подачі - при майже постійній нагрівальній потужності. бо При цьому нагрівання нагрівальної камери може бути здійснене за допомогою кількох нагрівальних стрижнів,
потужність яких для забезпечення гнучкості при експлуатації рекомбінаційного пристрою також може регулюватися. У переважному варіанті виконання кожен нагрівальний стрижень розміщений всередині продувної труби, завдяки чому утворюється продувна зона для газової суміші у вигляді кільцевої щілини між нагрівальним стрижнем і продувною трубою.
Для запобігання перегріванню нагрівальні стрижні розподілені у осьовому напрямку на певну кількість, переважно 3, нагрівальні групи. Нагрівальні стрижні з'єднані за схемою трикутника, причому перевагу має схема з трьома групами по вісім послідовно з'єднаних нагрівальних стрижнів у кожній.
У переважному вдосконаленому варіанті вихід (по потоку газової суміші) нагрівальної камери з'єднаний з 70 реакційною камерою. У ній відбувається змішування перетвореної у нагрівальній камері газової суміші з газовою сумішшю, яка ще не прореагувала. Завдяки екзотермічному характеру реакції рекомбінації, уже перетворена газова суміш зазнає значного нагрівання. При її змішуванні з газовою сумішшю, яка ще не прореагувала, остання зазнає нагрівання, яке сприяє реакції рекомбінації. Завдяки цьому може бути досягнутий значний ступінь розкладання водню, початкове наявного у газовій суміші. При цьому реакційна камера може бути виконана у /5 Вигляді кільцевої камери, з якою з'єднані всі продувні труби нагрівальної камери, завдяки чому відбувається однорідне змішування всіх часткових потоків, що пронизують нагрівальну камеру. При такій конструкції, навіть при повному виході з ладу одного нагрівального стрижня завдяки додатковій рекомбінації у реакційній камері забезпечується надійне розкладання водню.
У альтернативному або далі вдосконаленому варіанті виконання після нагрівальної камери розміщений статичний змішувач. Він містить певну кількість змішувальних елементів, розрахованих на протікання потоку зі швидкістю понад 1Ом/с. Статичний змішувач здійснює особливо однорідне перемішування часткових потоків газової суміші, що протікають через нагрівальну камеру, завдяки чому у взаємодії з реакційною камерою забезпечується ефективна передача теплоти від перетворених складових газової суміші до складових газової суміші, що ще не прореагували, і залучення таким чином до реакції рекомбінації ще не перетвореної газової сч буміші.
У особливо переважному варіанті вдосконалення винаходу пристрій з точки зору шляху протікання потоку і) газової суміші виконано таким чином, що може здійснюватися нагрівання статичного змішувача щонайменше частиною потоку газової суміші, нагрітої внаслідок екзотермічного характеру реакції рекомбінації. Завдяки такій конструкції можливе особливо ефективне використання енергії екзотермічної реакції рекомбінації, «г зо причому разом із змішуванням різних часткових потоків газової суміші, що витікають із нагрівальної камери, здійснюється залучення до реакції рекомбінації ще не перетвореного водню, що міститься у газовій суміші. о
Для зменшення теплового навантаження структурних елементів рекомбінаційного пристрою, що зазнають со навантаження тиском, нагрівальна камера розміщена всередині корпусу, оснащеного внутрішньою теплоізоляцією. При цьому в разі виконання корпусу з двома оболонками між внутрішньою і зовнішньою ї- оболонками може бути передбачений повітряний зазор або теплоізоляційний матеріал. До того ж, для зниження ю теплопередачі шляхом випромінювання на внутрішню поверхню корпусу може бути нанесене дзеркальне покриття. При цьому зовнішня оболонка корпусу, що перебуває під тиском, розрахована на виконання найвищих вимог безпеки і виконана із забезпеченням теплової розв'язки від нагрівальної камери і реакційної камери.
Таким чином рекомбінаційний пристрій розрахований на закриту рекомбінацію з незначним виходом тепла у «
Зовнішнє середовище. Завдяки такому виконанню, забезпечується особливо вигідне використання енергії, що в с вивільняється при екзотермічній реакції рекомбінації, для залучення до реакції ще не перетвореної частини газової суміші. ;» Завдяки розв'язці елементів, що зазнають теплових навантажень, від елементів, що зазнають навантажень механічними зусиллями чи тиском, вони можуть бути виконані із застосуванням традиційних матеріалів при особливо низькій потребі у матеріалах та із забезпеченням значного терміну служби, наприклад понад 1000 с годин експлуатації. Крім того, при такому виконанні може бути забезпечено, що елементи, які зазнають навантажень механічними зусиллями чи тиском, навіть при максимальному навантаженні рекомбінаційного
Ш- пристрою зазнають теплового навантаження не більш, ніж 450"С, тоді як всередині рекомбінаційного пристрою
Го! може панувати температура до 8007С. Завдяки такій високій температурі, навіть при високій швидкості 5р проходження газового потоку забезпечується висока ефективність реакції. В температурному діапазоні до 4507 о для механічно навантажених елементів згідно з діючим стандартом техніки безпеки для атомних установок - ї» наприклад, Норми і Правила Американського товариства-інженерів-механіків (АЗМЕ-Соде) - може бути використана велика кількість матеріалів, що мають також тривалий термін служби при виготовленні з них елементів, що зазнають навантажень тиском.
У доцільному варіанті вдосконалення винаходу до нагрівальної камери приєднаний розбризкувальний охолоджувач, корпус котрого безпосередньо з'єднаний з корпусом нагрівальної камери. Розбризкувальний
Ф) охолоджувач здійснює ефективне охолодження газової суміші, що витікає із нагрівальної камери чи із реакційної ка камери, до рівня температури, прийнятного для зовнішніх поверхонь інших елементів, розміщених у захисній оболонці реактора. При цьому завдяки розміщенню охолоджувача безпосередньо біля нагрівальної камери - бо зокрема з утворенням монолітного корпусного, блоку зі спільною "холодною" зовнішньою оболонкою - відпадає потреба у перепускній трубі, для виготовлення якої були б необхідні жаростійкі матеріали.
Стосовно способу поставлена задача вирішена тим, що газову суміш подають до нагрівальної камери через підвідну трубу, в яку включений вентилятор пневмотранспортера, причому продуктивність вентилятора пневмотранспортера регулюють в залежності від параметра, що характеризує вміст водню у газовій суміші. 65 Переваги, які надає винахід, полягають у тому, що завдяки регулюванню продуктивності вентилятора пневмотранспортера в залежності від вмісту водню у газовій суміші і/або від температури реакційної зони експлуатацію рекомбінаційного пристрою можна здійснювати особливо гнучко. Таким чином з порівняно низькими витратами забезпечується дуже високий ступінь перетворення водню, причому при незначному вмісті водню у газовій суміші подача газової суміші до нагрівальної камери може бути раціонально узгоджена з наявною нагрівальною потужністю. До того ж, завдяки тепловій розв'язці елементів рекомбінаційного пристрою, що зазнають навантаження тиском, від нагрівальної і/або реакційної камери при невеликих конструктивних розмірах рекомбінаційного пристрою і порівняно тонкостінному виконанні структурних елементів може бути досягнута досить висока температура реакційної зони і, незважаючи на це, особливо простим чином забезпечується дотримання строгих вимог техніки безпеки для зовнішніх елементів. 70 Нижче приклади виконання винаходу детальніше пояснюються з використанням фігур. На них схематично зображено: фіг.1. пристрій для рекомбінації водню і кисню у газовій суміші, фіг.2. рекомбінаційний вузол пристрою згідно з п.1, фіг.3. альтернативний варіант рекомбінаційного вузла пристрою згідно з п.1, фіг.4. переріз реакційної камери рекомбінаційного вузла згідно з фіг.2 або фіг.3.
Однакові елементи на всіх фігурах мають однакові позиційні позначення.
Пристрій 1 згідно з фіг.1 призначений для рекомбінації водню з киснем у газовій суміші, а саме у атмосфері захисної оболонки не зображеного детальніше реактора атомної електростанції в разі несправності.
Пристрій 1 містить рекомбінаційний вузол 2, 2, до якого по підвідній трубі 4 подається газова суміш. Для подачі газової суміші до рекомбінаційного вузла 2, 2 у підвідну трубу 4 вмонтовано вентилятор 6 пневмотранспортера, валом 8 з'єднаний з привідним електродвигуном 10. Вихід рекомбінаційного вузла 2, 2 з'єднаний з обприскувальним охолоджувачем 12, до виходу якого приєднано відвідну трубу 14 для газової суміші. Для підведення охолоджувальної води до обприскувального охолоджувача під'єднана труба 16. не використана при охолодженні або випарувана вода може бути відведена із обприскувального охолоджувача 12 через водовідвідну трубу 18, в яку включений пароуловлювач 20. сч
Для пропускання газової суміші в обхід рекомбінаційного вузла 2, 2 і включеного після нього охолоджувача 12 підвідна труба 4 через обвідну трубу 24 з вентилем 22 напряму з'єднана з відвідною трубою 14. і)
Одна форма виконання рекомбінаційного вузла 2 детальніше представлена на фіг.2. Він містить нагрівальну камеру ЗО, в якій встановлено певна кількість нагрівальних стрижнів 32. В даному прикладі виконання передбачено 24 нагрівальних стрижні 32, які електричне об'єднані у три групи по 8 послідовно з'єднаних «г зо нагрівальних стрижнів 32. Одначе альтернативно може бути передбачено будь-яка інша підхожа кількість нагрівальних стрижнів 32. Нагрівальні стрижні 32 напрямляються спільною утримувальною пластиною 34, яка до о того ж обмежує нагрівальну камеру ЗО, а кінці стрижнів 32, що виступають із нагрівальної камери 30, со зафіксовані спільним утримувальним пристроєм 36.
У просторовій зоні 38 всередині нагрівальної камери 30 кожен нагрівальний стрижень 32 встановлений у ї- відведеній для нього продувній трубі 40. Таким чином кожен нагрівальний стрижень 32 разом із відповідною йому ю продувною трубою 40 у просторовій зоні 38 утворює кільцевий продувний канал для газової суміші, який з'єднує впускну зону 42, до якої приєднана підвідна труба 4, з реакційною камерою 44.
У реакційній камері 44 встановлено статичний змішувач 46, який забезпечує однорідне змішування часткових потоків газової суміші, що витікають із продувних труб 40. вихід реакційної камери 44 з'єднаний з пристроєм « 38 відхилення потоку газової суміші, який у свою Чергу з'єднаний з охолоджувачем 12. з с Нагрівальна камера 30 разом із реакційною камерою 44 розміщена в ізольованому зсередини корпусі 50. корпус 50 має зовнішню оболонку 52, яка сприймає тиск і, таким чином, механічне навантаження. Для ;» термоізоляції від нагрівальної камери 30 і від реакційної камери 44 зовнішня оболонка 52 містить внутрішній ізоляційний шар 54, який на внутрішній, оберненій до нагрівальної камери 30 чи реакційної камери 44, стороні
ЯК жарозахисний екран містить внутрішню оболонку 56. При цьому внутрішній ізоляційний шар 54 і внутрішня с оболонка 56 з точки зору вибору матеріалів і геометричних розмірів виконані таким чином, що навіть при температурі всередині нагрівальної камери 30 чи реакційної камери 44 більшій, ніж 820"С, температура
Ш- зовнішньої оболонки 52 не перевищує 45070.
Го! Таким чином, зовнішня оболонка 52 має теплову розв'язку відносно нагрівальної камери З0 і реакційної 5р Камери 44. Тому навіть при порівняно малій товщині стінки зовнішня оболонка при використанні звичайних о матеріалів може мати стійкість проти високого тиску, достатню для задовільнення підвищених вимог безпеки. ї» Зовнішня оболонка 52 безпосередньо з'єднана з корпусом 58 обприскувального охолоджувача 12 з утворенням монолітного корпусного блока. Завдяки цьому для сполучення реакційної камери 44 з обприскувальним охолоджувачем 12 не потрібен трубопровід під високим тиском. 5Б На фіг3 зображений альтернативний варіант виконання рекомбінаційного вузла 2. При цьому рекомбінаційний вузол 2" в основному аналогічний рекомбінаційному вузлу 2, одначе на противагу останньому в
Ф) ньому реалізовано сопла для вдування газової суміші і нагрівання статичного змішувача 46 з використанням ка часткового потоку газової суміші, нагрітої внаслідок реакції рекомбінації.
У рекомбінаційному вузлі 2" згідно з фіг.3 підвідна труба 4 з'єднана з певною кількістю розміщених по бо периметру нагрівальної камери 30 сопел 60. Газова суміш, що виходить із сопел 60, через систему прокладених між внутрішньою оболонкою 56 і зовнішньою оболонкою 52 каналів 62 попадає до впускної зони 42 нагрівальної камери 30.
Крім того, на відміну від рекомбінаційного вузла 2 у внутрішній оболонці 56 виконана певна кількість наскрізних отворів 64, які сполучають внутрішній простір реакційної камери 44 з системою каналів 62. Завдяки 65 цьому при роботі рекомбінаційного вузла 2" частковий потік газової суміші, що досягла реакційної камери 44, попадає до системи каналів 62 і через неї знову подається до впускної зони 42 нагрівальної камери. Таким чином, підведення газової суміші у впускну зону 42 через сопла 60 за принципом струминного насоса створює розрідження, яке забезпечує протікання потоку через систему каналів 62. Частковий потік, що протікає через систему каналів 62, має підвищену температуру, зумовлену реакцією рекомбінації. Цей ефект використовується
Для нагрівання розміщеного у реакційній камері 44 статичного змішувача 46.
Рекомбінаційний вузол 2, 2" може також бути оснащений альтернативно виконаною реакційною камерою 70, зображеною на фіг.4. В цьому варіанті виконання продувні труби 40, з яких на фіг.4 разом із відповідним нагрівальним стрижнем 32 показана лише одна, мають більшу довжину в осьовому напрямку, ніж відповідний нагрівальний стрижень 32. На не заповненому нагрівальним стрижнем 32 кінцевому відрізку 72 продувної труби 7/0 30 виконано отвори, через які газова суміш у напрямку, перпендикулярному поздовжній осі, витікає у спільну турбулентну камеру 74. Підведення часткових потоків газової суміші продувними трубами 40 до спільної турбулентної камери 74 забезпечує особливо інтенсивне перемішування цих часткових потоків.
До турбулентної камери 74 приєднана вихрова камера 76, в якій встановлено статичний змішувач 46. При цьому вихрова камера 76 таким чином оточена концентричним куполоподібним струминним елементом 78, що /5 газова суміш, що витікає із вихрової камери 76, омиває її зовнішню стінку у зустрічному напрямку. Газова суміш, що витікає із вихрової камери 76 і завдяки реакції рекомбінації має підвищену температуру - до 8007С, принаймні частину свого тепла передає зовнішній стінці вихрової камери 76 і розміщеному у ній статичному змішувачу 46. Таким чином, і в цій формі виконання винаходу статичний змішувач 46 може бути нагрітий принаймні частковим потоком газової суміші, нагрітої внаслідок реакції рекомбінації. 20 При роботі пристрою 1 здійснюється рекомбінація водню і кисню у газовій суміші, підведеній до рекомбінаційного вузла 2, 2". Газова суміш спочатку нагрівається у нагрівальній камері ЗО, причому завдяки тепловій розв'язці зовнішньої оболонки 52, що перебуває під тиском, від нагрівальної камери 30, може бути здійснене нагрівання до температури понад 800"С без побоювань з приводу безпеки. При такій високій температурі реакція рекомбінації відбувається з особливо високою швидкістю і ефективністю, завдяки чому сч ов навіть при малому - внаслідок високої швидкості протікання потоку - часі перебування газової суміші у о реакційній камері досягається досить високий ступінь реакції.
Із нагрівальної камери 30 газова суміш попадає до реакційної камери 44 або до вихрової камери 76. Там вона повністю гомогенізується, причому перетворені частинки газової суміші змішуються зі складовими, які ще можливо не прореагували. Для покращення цього змішування використовують один або кілька статичних «Е зо Змішувачів 46. Внаслідок змішування перетворені частинки газової суміші віддають частину теплоти, отриманої в ході екзотермічної реакції рекомбінації, складовим газової суміші, що ще не прореагували. Останні зазнають о нагрівання, яке в свою чергу сприяє реакції рекомбінації. Завдяки цьому пристрій 1 відрізняється особливо со високою ефективністю реакції рекомбінації.
Разом з тим пристрій 1 розрахований на гнучке регулювання режиму роботи - в залежності від кількості ї-
Зв ВОДНЮ, наявної у газовій суміші. Для того, щоб додатково до електричного регулювання нагрівальних стрижнів 32 ю забезпечити подальшу гнучкість управління режимом роботи, у пристрої 1 передбачене регулювання продуктивності вентилятора 6 пневмотранспортера. Для цього - як показано на фіг.1 - привідний електродвигун вентилятора 6 оснащений регулювальним вузлом 80: Регулювальний вузол 80 передає на привідний двигун 10 виконавчий сигнал, за допомогою якого здійснюється регулювання подачі чи продуктивності вентилятора 6 « пневмотранспортера. Вхід регулювального вузла 80 з'єднаний з водневим датчиком 82, який визначає вміст з с водню у газовій суміші.
Й При цьому регулювальний вузол 80 виконаний таким чином, що він формує виконавчий сигнал для и? встановлення швидкості обертання двигуна в залежності від визначеного вмісту водню у газовій суміші. Завдяки цьому при роботі пристрою 1 продуктивність вентилятора 6 пневмотранспортера змінюється в залежності від
Вмісту водню у газовій суміші і/або від температури в реакційній камері. При цьому на початку роботи пристрою ос 1 задають протікання через рекомбінаційний вузол 2, 2 мінімального потоку, наприклад, 150м З/год при - максимальній нагрівальній потужності нагрівальних стрижнів 32. При зростанні вмісту водню у газовій суміші потік плавно збільшують при підтриманні нагрівальної потужності. В залежності від вимог може бути здійснене (ее) збільшення потоку газової суміші через рекомбінаційний вузол вдвічі, тобто до З0Ом З/год. Завдяки такій, сл 50 залежній від потреби, подачі газової суміші до рекомбінаційного вузла 2, 27, забезпечується надійна рекомбінація водню у газовій суміші з особливо високою ефективністю і за допомогою особливо простих засобів. с»
Claims (10)
1. Пристрій (1) для рекомбінації водню і кисню у газовій суміші, в якому труба (4) підведення газової і) суміші до нагрівальної камери (30) оснащена вентилятором (6) пневмотранспортера, який відрізняється тим, іме) що вентилятор (6) пневмотранспортера оснащений регулювальним вузлом (80), виконаним з можливістю регулювання продуктивності вентилятора (6) пневмотранспортера в залежності від параметра, що характеризує бо вміст водню у газовій суміші.
2. Пристрій (1) згідно з п. 1, який відрізняється тим, що вхід регулювального вузла (80) з'єднано зі здатним визначати вміст водню у газовій суміші водневим датчиком (82).
З. Пристрій (1) згідно з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що нагрівальна камера містить кілька нагрівальних стрижнів (32). 65
4. Пристрій (1) згідно з п. З, який відрізняється тим, що кожен нагрівальний стрижень (32) розміщений всередині відповідної йому продувної труби (40).
5. Пристрій (1) згідно з одним із пп. 1-4, який відрізняється тим, що до виходу нагрівальної камери (30) приєднана реакційна камера (70).
6. Пристрій (1) згідно з одним із пп. 1-5, який відрізняється тим, що на виході нагрівальної камери (30) Встановлено статичний змішувач (46).
7. Пристрій (1) згідно з п. 6, який відрізняється тим, що шлях проходження потоку газової суміші виконано з можливістю нагрівання статичного змішувача (46) частковим потоком нагрітої внаслідок реакції рекомбінації газової суміші.
8. Пристрій (1) згідно з одним із пп. 1-7, який відрізняється тим, що нагрівальна камера розміщена всередині 7/0 оснащеного внутрішньою теплоізоляцією корпусу (50).
9. Пристрій (1) згідно з п. 8, який відрізняється тим, що до виходу нагрівальної камери (30) під'єднаний розбризкувальний охолоджувач (12), корпус котрого безпосередньо зв'язаний з корпусом нагрівальної камери (30).
10. Спосіб рекомбінації водню і кисню у газовій суміші, згідно з яким газову суміш подають до /5 нагрівальної камери (30) через підвідну трубу (4), в яку вмонтовано вентилятор (6) пневмотранспортера, який відрізняється тим, що продуктивність вентилятора (6) пневмотранспортера регулюють в залежності від параметра, що характеризує вміст водню у газовій суміші. с (8) « ІС) с ча ІС в) -
с . и? 1 -І (ее) с 50 с» Ф) іме) 60 б5
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19844982 | 1998-09-30 | ||
| PCT/DE1999/003134 WO2000019449A2 (de) | 1998-09-30 | 1999-09-29 | Vorrichtung und verfahren zur rekombination von wasserstoff und sauerstoff in einem gasgemisch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA57854C2 true UA57854C2 (uk) | 2003-07-15 |
Family
ID=7882885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2001032085A UA57854C2 (uk) | 1998-09-30 | 1999-09-29 | Пристрій і спосіб рекомбінації водню і кисню у газовій суміші |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020076358A1 (uk) |
| EP (1) | EP1118083B1 (uk) |
| JP (1) | JP2002526748A (uk) |
| KR (1) | KR100453794B1 (uk) |
| CN (1) | CN1144235C (uk) |
| AT (1) | ATE367638T1 (uk) |
| CA (1) | CA2345670A1 (uk) |
| DE (1) | DE59914421D1 (uk) |
| ES (1) | ES2291049T3 (uk) |
| RU (1) | RU2226724C2 (uk) |
| UA (1) | UA57854C2 (uk) |
| WO (1) | WO2000019449A2 (uk) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1279640A1 (en) * | 2000-03-31 | 2003-01-29 | David Systems Technology S.L. | System for controlling and eliminating hydrogen |
| DE102007059827B3 (de) | 2007-12-11 | 2008-11-20 | Areva Np Gmbh | Sicherheitssystem ein kerntechnischen Anlage |
| DE102008013213B3 (de) * | 2008-03-07 | 2010-02-18 | Areva Np Gmbh | Verfahren zur katalytischen Rekombination von in einem Gasstrom mitgeführtem Wasserstoff mit Sauerstoff sowie Rekombinationssystem zur Durchführung des Verfahrens |
| US8105563B2 (en) * | 2009-12-28 | 2012-01-31 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | Methods of controlling hydrogen concentrations in an offgas system of a nuclear reactor by passive air injection |
| DE102012213614B3 (de) * | 2012-08-01 | 2014-04-03 | Areva Gmbh | Containment-Schutzsystem für eine kerntechnische Anlage und zugehöriges Betriebsverfahren |
| CN102997961B (zh) * | 2012-12-10 | 2015-02-18 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种具有实时检测性能的消氢试验装置 |
| DE102013219294A1 (de) * | 2013-09-25 | 2015-03-26 | Areva Gmbh | Verfahren zur quantitativen Analyse der Zusammensetzung eines Gasgemischs und zugehörige Messvorrichtung |
| RU2550147C1 (ru) * | 2013-11-26 | 2015-05-10 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Система очистки газовой среды от водорода, способ эксплуатации такой системы и реакторная установка с такой системой |
| RU2554115C1 (ru) * | 2013-12-10 | 2015-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Дожигатель водорода и реакторная установка, имеющая такой дожигатель |
| MY174778A (en) * | 2013-11-26 | 2020-05-14 | Akme Eng Joint Stock Co | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof |
| CN109887621B (zh) * | 2019-01-28 | 2021-01-19 | 中广核工程有限公司 | 一种核电厂非能动氢氧复合器及其气体处理方法 |
| KR102409846B1 (ko) | 2020-06-25 | 2022-06-17 | (주) 테크윈 | 수소와 산소의 재결합장치 |
| KR102409847B1 (ko) | 2020-06-25 | 2022-06-17 | (주) 테크윈 | 수소와 산소의 재결합방법 및 시스템 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3907981A (en) * | 1973-03-12 | 1975-09-23 | Rockwell International Corp | Method for recombining hydrogen and oxygen |
| JPS5931497A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-02-20 | 株式会社東芝 | 原子炉格納容器内減圧装置 |
| DE3339242C2 (de) * | 1983-10-28 | 1994-07-07 | Siemens Ag | Rekombinator |
-
1999
- 1999-09-29 ES ES99969823T patent/ES2291049T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-29 EP EP99969823A patent/EP1118083B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-29 JP JP2000572862A patent/JP2002526748A/ja active Pending
- 1999-09-29 KR KR10-2001-7004139A patent/KR100453794B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-09-29 UA UA2001032085A patent/UA57854C2/uk unknown
- 1999-09-29 CA CA002345670A patent/CA2345670A1/en not_active Abandoned
- 1999-09-29 CN CNB998133418A patent/CN1144235C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-09-29 DE DE59914421T patent/DE59914421D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-29 AT AT99969823T patent/ATE367638T1/de not_active IP Right Cessation
- 1999-09-29 WO PCT/DE1999/003134 patent/WO2000019449A2/de active IP Right Grant
- 1999-09-29 RU RU2001111807/06A patent/RU2226724C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-03-30 US US09/821,858 patent/US20020076358A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010075517A (ko) | 2001-08-09 |
| CA2345670A1 (en) | 2000-04-06 |
| WO2000019449A2 (de) | 2000-04-06 |
| US20020076358A1 (en) | 2002-06-20 |
| JP2002526748A (ja) | 2002-08-20 |
| ES2291049T3 (es) | 2008-02-16 |
| DE59914421D1 (de) | 2007-08-30 |
| RU2226724C2 (ru) | 2004-04-10 |
| KR100453794B1 (ko) | 2004-10-20 |
| WO2000019449A3 (de) | 2000-10-26 |
| CN1144235C (zh) | 2004-03-31 |
| EP1118083B1 (de) | 2007-07-18 |
| EP1118083A2 (de) | 2001-07-25 |
| CN1335996A (zh) | 2002-02-13 |
| ATE367638T1 (de) | 2007-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA57854C2 (uk) | Пристрій і спосіб рекомбінації водню і кисню у газовій суміші | |
| JP4346450B2 (ja) | 無炎酸化を行なうための燃焼室を有するガスタービン | |
| US3503716A (en) | Apparatus for the catalytic removal of noxious substances from engine exhaust gases | |
| US4081958A (en) | Low nitric oxide emission combustion system for gas turbines | |
| KR100971674B1 (ko) | 난방 장치 | |
| JP2701990B2 (ja) | 加圧反応炉システムとその操作方法 | |
| JPH0823409B2 (ja) | ガス流中の燃料の無炎燃焼による熱発生方法と装置 | |
| US9120072B2 (en) | Ammonia detoxification device | |
| JP2012519823A (ja) | 暖房器具用の組み込みのバーナーを備えたドア | |
| US6293275B1 (en) | High-temperature gas heater | |
| US5059117A (en) | Radiant tube furnace and method of burning a fuel | |
| JPS6161006B2 (uk) | ||
| US5172548A (en) | Device for tapping off hot gases from a combustion chamber and injector head equipped with such a device | |
| US4000978A (en) | Thermal recombiner | |
| JPS63135706A (ja) | ガスバーナ | |
| US20110129393A1 (en) | Electrically-Heated Contact Fuel Vaporizer for a Hydrocarbon Reformer | |
| US5145362A (en) | Apparatus for burning pollutants contained in a carrier flow | |
| US4099554A (en) | Control system to regulate the wall temperature of a pressure vessel | |
| JPS6353374B2 (uk) | ||
| JPS6023860B2 (ja) | 高温反応用炉用の熱伝達装置 | |
| JP2004165584A (ja) | 半導体製造設備 | |
| US4166443A (en) | Jet pipe burner | |
| RU2079048C1 (ru) | Способ получения тепла при беспламенном сжигании топлива и устройство для его осуществления | |
| RU2027044C1 (ru) | Камера сгорания газотурбинной установки | |
| RU1814015C (ru) | Теплогенератор Щуркина Е.П. |