一种安全壳长期卸压过滤系统技术方案

本发明专利技术提供一种安全壳长期卸压过滤系统，壳体内设置有环形液体流动通道，环形液体流动通道外壁与壳体内壁之间形成鼓泡腔室，环形液体流动通道内壁之间形成倒T型的圆柱形的文丘里洗涤器腔室，且文丘里洗涤器腔室底部与环形液体流通通道的下端相连通，沿着文丘里洗涤器腔室周向均匀设置有自吸式文丘里洗涤器，每个自吸式文丘里洗涤器的下端入口均匀安全壳的卸放气体管路连通，环形液体流通通道的上端与鼓泡腔室相通，沿着鼓泡腔室下端的周向均匀设置有鼓泡系统，每个鼓泡系统包括鼓泡孔板和连通管，每个连通管的一端与对应的鼓泡孔板连接、另一端与文丘里洗涤器腔室的上方连通。本发明专利技术有更高的去除效率，尤其是对甲基碘气体的去除效率有明显改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种安全壳长期卸压过滤系统，主要用于核电厂严重事故后期的安全壳超压保护和放射性物质滞留，同时本专利技术也适用于工业除尘除气过程。
技术介绍
核电作为一种清洁高效的能源越来越受到人们的青睐。尽管压水堆核电站在设计时已经执行了纵深安全原则，保证核电站在设计基准事故下的安全，但核电仍存在着发生超设计基准事故的风险，进而引发类似堆芯熔穿压力容器并且叠加全厂断电的严重事故。在发生超设计基准下的严重事故时，一回路高温高压的冷却剂泄漏到安全壳后迅速闪蒸汽化，从液体变为大量的高温蒸汽，同时，熔融堆芯也将与混凝土底板反应产生大量不凝结气体，随着事故的进行，有可能导致安全壳内的压力会逐渐升高，最终会因超压而破坏安全壳的完整性，造成放射性物质的外泄。安全壳卸压过滤系统采用主动卸压的方式使安全壳内积聚的气体释放，降低安全壳内压力，从而使安全壳内压力不超过其承载限值，确保安全壳的完整性。同时，为了防止排放气体中的放射性产物对环境造成危害，通过系统的过滤装置对排放气体中的放射性物质进行过滤，主要包括放射性气溶胶、单质碘和气态甲基碘。国内外关于安全壳卸压过滤系统的研发设计起始于20世纪60年代，最早是由法国研发设计的砂床过滤器，其工作原理是利用砂石的吸附和滞留作用过滤气体中的放射性物质。但是该系统只对固态的气溶胶颗粒有较好的滞留效果，对单质碘只起到延迟作用而不能有效去除，对于气态甲基碘则没有去除效果，且砂床长期放置存在砂石板结问题，因此砂床过滤器需定期进行通风维护。德国设计制造了一种金属纤维过滤器，采用不锈钢纤维组成多层滤网，利用金属纤维的吸附与滞留作用除去气体中的放射性物质，金属纤维层同样对固态气溶胶有较好的滞留效率，对单质碘只起到延迟效果，不能有效去除，对于气态甲基碘则没有去除效果，且通气后放射性物质主要存在于金属纤维层中，造成后续处理困难。为了提高对元素碘的去除效率，西门子公司设计了一种非能动的滑压运行过滤排放系统，该系统采用湿式文丘里洗涤器与金属纤维过滤器相结合的设计方式，安全壳排放的气体首先在文丘里洗涤单元中除去绝大部分的气溶胶和单质碘，粒径更小的气溶胶以及气流中携带的雾滴在金属纤维过滤单元中被过滤掉。该过滤器对亚微米级气溶胶和单质碘均有很高的过滤效率，但是对于气态甲基碘的过滤效率较差。甲基碘气体由于溶解度小以及与溶液的化学反应速率慢等特性，其去除效率的改善已经成为安全壳卸压过滤系统设计和改进过程中的共性难题，如何在保证系统简单可靠的同时改善甲基碘气体的去除效率是目前需要解决的重要问题。另外，在现有的湿式过滤系统中，由于放射性物质释放的衰变热会造成溶液蒸发，系统运行时间一般不超过24小时，因此，如何延长系统在严重事故后期的运行时间是系统设计需要考虑的另一个重要问题。在现有的反应堆安全壳过滤系统中普遍采用了湿式与干式相结合的过滤方式，例如在专利号为CN204242599U和CN102723114A的专利中，均提到了采用文丘里洗涤器和金属纤维过滤器来进行过滤，但是两种专利中均没有给出系统的过滤效率，尤其是对甲基碘气体的过滤效率。在美国专利号为US8142665B2的专利中提到，通过在溶液中添加相转移催化剂甲基三辛基氯化铵(Aliquat336)的方法，来提高溶液对甲基碘气体的去除效率，但是由于Aliquat336本身具有易燃和结块的特性，很难实现工程上的应用。另外，还有文献中提到，可以采用装有活性炭或者银沸石等吸收材质的过滤器来改善甲基碘气体的去除效率，这种方法一方面会增加系统的复杂性，增加系统成本，另一方面，活性炭和银沸石等吸收材质对使用条件要求苛刻，同时也容易失效，仍然不是改善甲基碘气体吸收效率的最佳途径。文丘里洗涤器对固体颗粒的去除能力与颗粒直径密切相关，当颗粒直径大于0.5μm时，文丘里洗涤器对固体颗粒具有出色的去除性能，此时惯性碰撞作用是尘粒去除的主要机制；当颗粒直径小于0.5μm时，颗粒的布朗运动的影响逐渐明显，目前常见的文丘里洗涤器对尘粒的捕集效率会迅速恶化。文丘里洗涤器也常用于气体吸收领域，但是对气体的吸收效率是有选择性的，当气体与化学溶液之间的吸收速率很快时，文丘里洗涤器的除气效率很高，而对于吸收速率较慢的情况，由于接触时间不足，使得除气效率难以满足要求。在鼓泡反应器内，气相以离散气泡的形式均匀的分散在连续的液相中，气液接触面积和接触时间都较文丘里洗涤器内有了极大的改善，为颗粒沉降和气体吸收过程提供了充足的表面积和滞留时间，因此对于化学吸收速率较慢的气体吸收过程，以及小粒径气溶胶有较为理想的过滤效果。本专利技术提出一种新型的过滤系统，包含了文丘里洗涤器和鼓泡反应器，并且采用一体化串联布置，并通过内部结构设计，有效的保证系统能够串联稳定运行。该设计结构简单，运行稳定，能够有效的保证安全壳的完整性，同时具有出色的除尘除气效率，尤其能够改善安全壳排放气体中的小颗粒气溶胶和甲基碘气体去除效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种一体化布置、结构简单、运行稳定并且具有高效除尘除气效率的安全壳长期卸压过滤系统。本专利技术的目的是这样实现的：在壳体内设置有环形液体流动通道，环形液体流动通道外壁与壳体内壁之间形成鼓泡腔室，环形液体流动通道内壁之间形成倒T型的圆柱形的文丘里洗涤器腔室，且文丘里洗涤器腔室底部与环形液体流通通道的下端相连通，沿着文丘里洗涤器腔室周向均匀设置有自吸式文丘里洗涤器，每个自吸式文丘里洗涤器的下端入口均匀安全壳的卸放气体管路连通，环形液体流通通道的上端与鼓泡腔室相通，沿着鼓泡腔室下端的周向均匀设置有鼓泡系统，每个鼓泡系统包括鼓泡孔板和连通管，每个连通管的一端与对应的鼓泡孔板连接、另一端与文丘里洗涤器腔室的上方连通。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.所述自吸式文丘里洗涤器包括底面法兰、由下至上设置在底面法兰上的渐缩喷嘴、喉管段和扩张段，在喉管段上设置有不同长度的吸液管，喉管段外部设置有整流罩，整流罩连通有吸液管路，吸液管路的端部穿过环形液体流动通道后位于鼓泡腔室内，所述每个自吸式文丘里洗涤器的下端入口均匀安全壳的卸放气体管路连通是指每个自吸式文丘里洗涤器的渐缩喷嘴的下端穿过底面法兰后与安全壳的卸放气体管路连通。2.鼓泡孔板是开有微孔通道的不锈钢平板，连通板与鼓泡孔板连接的端部是渐扩结构，渐扩结构当量直径与鼓泡孔板的当量直径相等。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术有更高的去除效率，尤其是对甲基碘气体的去除效率有明显改善。1、自吸式文丘里洗涤器具有非能动特性，在事故状态下不依赖外界电源，而是依靠流体固有特性以非能动的方式稳定运行。2、池式的鼓泡层反应器对甲基碘气体有较好的去除效果。3、自吸式文丘里洗涤器与鼓泡层反应器采用串联的一体化布置，结构简单，可靠性高。4、环形液体流动通道的设计，有效的保证了两种过滤器之间串联运行的稳定性，同时系统具有自动反馈调节特性，在系统启动和变工况时，依靠两种过滤器所在腔室内的液位波动，使系统能够相应工况变化而稳定运行。附图说明图1为本专利技术的整体结构的主视方向的示意图图2为本专利技术的整体结构的俯视方向的示意图；图3为本专利技术的文丘里洗涤器的结构示意图；图4为本专利技术的鼓泡系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。结合附图1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全壳长期卸压过滤系统，其特征在于：在壳体内设置有环形液体流动通道，环形液体流动通道外壁与壳体内壁之间形成鼓泡腔室，环形液体流动通道内壁之间形成倒T型的圆柱形的文丘里洗涤器腔室，且文丘里洗涤器腔室底部与环形液体流通通道的下端相连通，沿着文丘里洗涤器腔室周向均匀设置有自吸式文丘里洗涤器，每个自吸式文丘里洗涤器的下端入口均匀安全壳的卸放气体管路连通，环形液体流通通道的上端与鼓泡腔室相通，沿着鼓泡腔室下端的周向均匀设置有鼓泡系统，每个鼓泡系统包括鼓泡孔板和连通管，每个连通管的一端与对应的鼓泡孔板连接、另一端与文丘里洗涤器腔室的上方连通。

【技术特征摘要】
1.一种安全壳长期卸压过滤系统，其特征在于：在壳体内设置有环形液体流动通道，环形液体流动通道外壁与壳体内壁之间形成鼓泡腔室，环形液体流动通道内壁之间形成倒T型的圆柱形的文丘里洗涤器腔室，且文丘里洗涤器腔室底部与环形液体流通通道的下端相连通，沿着文丘里洗涤器腔室周向均匀设置有自吸式文丘里洗涤器，每个自吸式文丘里洗涤器的下端入口均匀安全壳的卸放气体管路连通，环形液体流通通道的上端与鼓泡腔室相通，沿着鼓泡腔室下端的周向均匀设置有鼓泡系统，每个鼓泡系统包括鼓泡孔板和连通管，每个连通管的一端与对应的鼓泡孔板连接、另一端与文丘里洗涤器腔室的上方连通。2.根据权利要求1所述的一种安全壳长...

【专利技术属性】
技术研发人员：周艳民，谷海峰，王晨，温济铭，孙中宁，阎昌琪，曹夏昕，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23