本实用新型专利技术公开了一种具有风电、热电转换功能的非能动氢复合器，包括顶部设有烟道出口的氢复合器本体、风电转换模块、热电转换模块和储能模块；氢复合器本体上方侧壁设有开口，风电转换模块设在开口处；热电转换模块置在烟道出口处；储能模块包括保护壳，内置在保护壳中的蓄电池，以及设在保护壳内壁与蓄电池之间的石棉层；风电转换模块和热电转换模块均通过导线与蓄电池连接。本实用新型专利技术能同时在事故状态下消除氢气和产生电能供其他应急设备使用，缓解了事故状态应急能源紧张的状况，因此，本实用新型专利技术在保障安全壳氢安全的同时，并提高了核电安全壳的安全性，有效地将危险的氢气和烟道气流循环的动能均转化为了电能，实现了能源的综合利用。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种核电氢安全设备，具体涉及的是一种具有风电、热电转换功 能的非能动氢复合器。
技术介绍
日本福岛核事故以后，核电安全壳内的氢风险控制越来越受到重视，对氢安全设 备的要求也越来越高，特别是在严重事故工况下，氢安全设备是否仍然能发挥氢气控制或 消除的功能便成了设备的重要考核依据。尤其是作为主要消氢手段的非能动氢复合器 (PARs)，更是要考核其在各种严重事故工况的运行性能。 一般地，PARS可描述为底部装填催化剂的竖直通道（俗称"烟道")。事故发生后， 氢分子和空气中的氧分子在催化剂表面接触，发生如下反应： 该反应为强放热自由基反应。当使用活性组分为铂或钯的催化剂后，该反应活化 能会大大地减小，从而能够在低温条件下开始反应。反应遵循Langmuir - Hinchelwood两 步法机理：首先是反应物向催化剂表面的扩散，然后是吸附在催化剂上的反应物发生反应。 反应放出的热量为催化元件周围的气流上升提供推动力：气体温度升高，密度降低，在浮力 驱动下向上流动，同时从PARs下方吸入低温高浓度混合气，如此形成自然对流。催化反应 区出口的高温低密度气体将在复合器上部形成烟肉效应，提高复合器自然对流能力，增加 单位时间内流过复合器的气体，从而提高复合器的消氢能力，这个过程就是烟道效应。最 后，反应后的气体经过复合器顶部排出。PARs与安全壳大气环境的自然对流循环有效地促 进了易燃气体混合，避免了氢气的累积。 从以上描述可知，非能动氢复合器通过催化氧化的方式降低了安全壳氢爆的风 险，但同时也消耗了大量氢气，释放出大量的热量。一台氢复合器的消氢容量是2. 4kg/h，按 放热238KJ/mol计算，一台氢复合器满负荷工作一小时放出热量为285. 6MJ。氢气本身是一 种清洁能源，其单位质量燃烧释放出的热量是所有燃料中最高的，但由于结构设计不够合 理，在氢复合器消氢的过程中，这些热能被白白浪费，并没有得到有效的利用。同时，通过一 台复合器的气体总流量约l〇〇〇m3/h，平均线速度在2m/s以上。氢复合器消氢过程这些热能 和气体循环的动能同样被浪费掉了，也没有得到有效利用。 另外，在安全壳严重事故状态时，喷淋、测氢装置等许多安全设备的使用均需要能 源，福岛事故发生的一个重要原因即是备用发电机未正常启动，无法为安全设备提供充足 的工作电源。 因此，如何将氢复合器浪费的氢能源和气流循环动能均有效地利用起来，并进一 步提高核电安全壳内的氢风险控制能力，是一个需要解决的问题。
技术实现思路
针对上述技术不足，本技术提供了一种具有风电、热电转换功能的非能动氢 复合器，其能够在实现氢复合器消氢功能的同时，将释放的热量以及气流循环的动能均转 化为电能，然后供其他安全设备使用。 为实现上述目的，本技术解决问题的技术方案如下： 具有风电、热电转换功能的非能动氢复合器，包括顶部设有烟道出口的氢复合器 本体，还包括风电转换模块、热电转换模块和储能模块；所述氢复合器本体上方侧壁设有开 口，所述风电转换模块设置在开口处；所述热电转换模块设置在烟道出口处；所述储能模 块包括保护壳，内置在该保护壳中的蓄电池，以及设置在保护壳内壁与蓄电池之间、用于隔 热的石棉层；所述风电转换模块和热电转换模块均通过导线与蓄电池连接。 进一步地，所述热电转换模块与烟道出口尺寸相同。 具体地说，所述风电转换模块为风力发电机组。 作为优选，所述蓄电池为铅酸电池。 再进一步地，所述氢复合器本体的高度为1. 2米~2米。 与现有技术相比，本技术具有以下有益效果： (1)本技术在充分考虑到安全的基础上，通过合理的结构设计，巧妙地将风电 转换模块、热电转换模块和储能模块应用到了非能动氢复合器上，使得氢复合器消氢时释 放的大量热量以及烟道气流循环的动能均可以有效地转化为电能并进行存储，从而供其它 安全设备使用。如此一来，本技术既可以用作核电安全壳内的消氢设备，又可以在消氢 的同时成为支持其它安全设备工作的电源，并且电能十分充足，因而不仅实现了能源的综 合利用，减轻了核电事故状态时对备用能源的依赖，缓解了事故状态应急能源紧张的状况， 提高了核电站的安全性，而且节约了成本，真正做到了技术与安全、成本之间的平衡。 (2)本技术采用了现有的氢复合器作为主体结构设计，只需通过合理的结构 改动就能实现风电和热电转换，改动小，对现有设备的力学结构可靠性和热学可靠性影响 非常小。 (3)本技术使用消氢释放的热量作为能源，可以完全安装在安全壳内，不需要 贯穿件，在发生事故状态时，也不需要打开安全壳就可以给安全壳内的设备提供能源，并且 能够有效阻止放射性物质的外泄，进一步提高了核电站的安全性。 (4)本技术设计严谨、安全性高、改造成本低廉，其有效地拓宽了非能动氢复 合器的应用范围，使其更加适用于核电事故状态下的消氢，因此，本技术为非能动氢复 合器的设计能够达到相应实际工况的技术标准提供了非常有价值的参考，其很好地顺应了 科技的发展潮流，因而具有非常良好的应用前景和推广前景。【附图说明】 图1为本技术的结构示意图。 图2为本技术中储能模块的结构示意图。 图3为本技术消氢时的气体流速CFD模拟结果示意图。 图4为本技术进行低氢浓度消氢启动试验时的实际氢浓度与温度测量曲线 图。 其中，附图标记对应的名称为：...
【技术保护点】
具有风电、热电转换功能的非能动氢复合器，包括顶部设有烟道出口的氢复合器本体（1），其特征在于，还包括风电转换模块（2）、热电转换模块（3）和储能模块（4）；所述氢复合器本体（1）上方侧壁设有开口，所述风电转换模块（2）设置在开口处；所述热电转换模块（3）设置在烟道出口处；所述储能模块（4）包括保护壳（401），内置在该保护壳（401）中的蓄电池（403），以及设置在保护壳内壁与蓄电池之间、用于隔热的石棉层（402）；所述风电转换模块（2）和热电转换模块（3）均通过导线与蓄电池连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高博，赖新春，史伟，邵正锋，江婷，唐俊，郑振华，李嵘，唐涛，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，四川聚能核技术工程有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51
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