一种以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器，其包括管道进口(1)、管道壁(2)、电凝并区(3)、颗粒收集区(4)和管道出口(5)，其中，在管道进口(1)处设置有电荷网(11)，在管道壁(2)的外侧设置有热泳涂层(6)，用于产生热泳效应，这样可以有效防止小颗粒粘附在颗粒脱除器的管壁内侧。本实用新型专利技术所提供的颗粒脱除器结构简单，能够脱除粒径小于2.5μm的小颗粒物，且本实用新型专利技术所提供的颗粒脱除器在管道中心进行颗粒收集，有效防止了细小颗粒物粘附在管道内壁的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及核能领域，尤其涉及核能领域中的颗粒物脱除装置，特别地，涉及一种以超临界二氧化碳为工质的颗粒物脱除装置。
技术介绍
采用超临界二氧化碳作为第四代高温气冷堆的工质，不仅可以避免临界热流密度的热工安全限制，而且还可以容易提升堆芯出口温度、简化堆芯系统结构等优势。超临界二氧化碳介质由于其黏度为液体的1％，扩散系数为液体100倍，比液体更快的溶解溶质的速率，比气体更大的溶质的溶解能力，提高了细小颗粒物的溶解性能，使颗粒物在超临界二氧化碳介质中分散成更小的颗粒物。而高温气冷堆的燃料元件大部分是将全陶瓷型包覆颗粒弥散在石墨球基体中制成，虽然这种材料可以将绝大部分裂变产物阻挡在完整包覆颗粒的陶瓷SiC层内，但是仍然还会有一些细小的杂质以颗粒物的形式存在。这些细小的颗粒物(如石墨粉尘产生颗粒物)一般是具有放射性的颗粒，这些颗粒会引发一系列问题，影响冷却剂的传热性能、出现局部传热恶化、影响管道的使用寿命、影响反应堆的正常运行和安全，更为严重的还会威胁到核电站周围工作人员的生命健康。目前，国内外大部分是常规高效除尘设备，常见的有电除尘器、袋除尘器、静电颗粒层除尘器、静电旋风除尘器、电袋复合除尘器等，这些除尘器，对于粒子直径大于10μm的颗粒物除尘效率高，但是对于细颗粒物(直径＜2.5μm)除尘效率明显降低。这些除尘器大多是利用单一的原理对颗粒物进行除尘，效果不明显。虽然也有专家利用电凝并技术和静电除尘器相结合，但其装置难以解决一些细小颗粒物粘贴在管道内壁的问题，如果这个问题发生在反应堆内，那么将给反应堆运行带来很大不便。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器，所述颗粒脱除器将热泳效应与电凝并结合，能够有效脱除颗粒物，且不会导致颗粒物粘附在管壁上，从而完成本技术。本技术一方面提供了一种以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器，具体体现在以下方面：(1)一种以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器，所述颗粒脱除器为圆筒状管道结构，其特征在于，所述颗粒脱除器包括管道进口1、管道壁2、电凝并区3、颗粒收集区4和管道出口5，其中，在管道进口1处设置有电荷网11，在管道壁2的外侧设置有热泳涂层6；(2)根据上述(1)所述的颗粒脱除器，其中，所述电荷网11由电荷网丝111交叉构成；(3)根据上述(2)所述的颗粒脱除器，其中，所述电荷网丝111为锰铜合金丝，和/或邻近的电荷网丝111之间的间距为0.5～2.5mm；(4)根据上述(1)至(3)之一所述的颗粒脱除器，其中，所述热泳涂层6包括导体61、线圈62和保温材料63，其中，所述线圈62缠绕于导体61上，所述保温材料63包裹于缠有线圈62的导体外侧；(5)根据上述(4)所述的颗粒脱除器，其中，所述线圈62为铸铁铝镍钴材料，和/或在所述线圈62上通有交变电流，和/或所述保温材料63为云母材料；(6)根据上述(4)或(5)所述的颗粒脱除器，其中，所述热泳涂层6的厚度为20～30mm，其中，导体61的厚度为16～28mm，线圈62和保温材料63的厚度分别为1～2mm，其中，基于颗粒脱除器的管道内径为120～150mm；(7)根据上述(1)至(6)之一所述的颗粒脱除器，其中，在电凝并区3设置有交流电装置31和电凝并装置32；(8)根据上述(1)所述的颗粒脱除器，其中，所述交流电装置31为环形，紧贴管道壁2的内侧，和/或所述电凝并装置32设置于管道的中心，且为竖直设置；(9)根据上述(1)所述的颗粒脱除器，其中，所述颗粒收集区4包括颗粒沉附装置41和颗粒收集装置42，其中，所述颗粒沉附装置41为竖直设置，与电凝并装置32平行；颗粒收集装置42设置于颗粒沉附装置41上，且与颗粒沉附装置41垂直；(10)根据上述(9)所述的颗粒脱除器，其中，所述颗粒收集装置42的高度为20～30mm，优选为22～28mm，更优选为25mm，其中，基于颗粒脱除器的管道内径为120～150mm。附图说明图1示出以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器的整体结构示意图；图2示出图1中A-A处的轴向横截面图；图3示出电荷网的结构示意图；图4示出图1中B-B处的轴向纵截面图；图5示出图4中D-D处的径向截面图；图6示出图4中c处的局部放大图；图7示出以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器在高温气冷堆内部的装配图；图8示出以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器在高温气冷堆外部的装配图。附图标号说明：1-管道进口11-电荷网111-电荷网丝2-管道外壁3-电凝并区31-交流电装置32-电凝并装置4-颗粒收集区41-颗粒沉积装置42-颗粒收集装置5-管道出口6-热泳涂层61-导体62-线圈63-保温材料7-(以超临界二氧化碳为工质的)颗粒脱除器8-高温气冷堆81-堆体82-蒸汽发生器83-发电机84-汽轮机85-回热器86-冷却器87-压缩机具体实施方式下面通过附图对本技术进一步详细说明。通过这些说明，本技术的特点和优点将变得更为清楚明确。其中，尽管在附图中示出了实施方式的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。本技术提供了一种以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器，如图1所示，所述颗粒脱除器为圆筒状管道结构，其包括管道进口1、管道外壁2、电凝并区3、颗粒收集区4和管道出口5。其中，小颗粒在电凝并区3进行凝并作用，逐渐聚集形成大颗粒物，然后由颗粒收集区4对大颗粒进行收集。根据本技术一种优选的实施方式，如图2所示，在管道进口1处设置有电荷网11。在进一步优选的实施方式中，如图3所示，所述电荷网11由电荷网丝111交叉构成。其中，当小颗粒从管道进口1进入颗粒脱除器时会经过电荷网11，电荷网11能够使小颗粒在进入电凝并区前带上部分电荷，增加小颗粒进入电凝并区前的电荷量，以提高小颗粒的电凝并效果。根据本技术一种优选的实施方式，所述电荷网丝111为锰铜合金丝。在进一步优选的实施方式中，邻近的电荷网丝111的间距为0.5～2.5mm，优选为1～2mm，更优选为1.5mm。其中，锰铜合金丝具有良好的导电性，能够有效地为小颗粒提供电荷。根据本技术一种优选的实施方式，如图2所示，在管道外壁2的外侧设置有热泳涂层6。在进一步优选的实施方式中，如图2和图6所示，所述热泳涂层6包括导体61、线圈62和保温材料63。其中，所述线圈62缠绕于导体61上，所述保温材料63包裹于缠有线圈62的导体外侧。在更进一步优选的实施方式中，所述线圈62为铸铁铝镍钴材料，在所述线圈62上通有交变电流，所述保温材料63为云母材料。其中，热泳涂层的目的是用于产生热泳效应，线圈62上通有交变电流用于产生涡流。具体地：在线圈上通入交变电流，线圈将产生交变磁场，那么，在线圈中间的导体在圆周方向可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，因此，在导体圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，称为涡流，其中，涡流由感应电动势引起，并且涡流同一般的电流一样，会产生热效应，且产热多少符合焦耳定律。因此，在涡流作用下，使得管道外壁温度高于管道中心，产生温度梯度，使小颗粒产生与温度梯度相反的运动速度，即向管道中心移动，形成热泳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器，所述颗粒脱除器为圆筒状管道结构，其特征在于，所述颗粒脱除器包括管道进口(1)、管道壁(2)、电凝并区(3)、颗粒收集区(4)和管道出口(5)，其中，在管道进口(1)处设置有电荷网(11)；在管道壁(2)的外侧设置有热泳涂层(6)。

【技术特征摘要】
1.一种以超临界二氧化碳为工质的颗粒脱除器，所述颗粒脱除器为圆筒状管道结构，其特征在于，所述颗粒脱除器包括管道进口(1)、管道壁(2)、电凝并区(3)、颗粒收集区(4)和管道出口(5)，其中，在管道进口(1)处设置有电荷网(11)；在管道壁(2)的外侧设置有热泳涂层(6)。2.根据权利要求1所述的颗粒脱除器，其特征在于，所述电荷网(11)由电荷网丝(111)交叉构成。3.根据权利要求2所述的颗粒脱除器，其特征在于，所述电荷网丝(111)为锰铜合金丝；和/或邻近的电荷网丝(111)之间的间距为0.5～2.5mm。4.根据权利要求1所述的颗粒脱除器，其特征在于，所述热泳涂层(6)包括导体(61)、线圈(62)和保温材料(63)，其中，所述线圈(62)缠绕于导体(61)上，所述保温材料(63)包裹于缠有线圈(62)的导体外侧。5.根据权利要求4所述的颗粒脱除器，其特征在于，所述线圈(62)为铸铁铝镍钴材料；和/或在所述线圈(62)上通有交变电流；和/或所述保温材料(63)为云母材料。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，陈杰，周蓝宇，刘亮，陈娟，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11