一种长期非能动运行的安全壳过滤排放系统技术方案

本发明专利技术提供一种长期非能动运行的安全壳过滤排放系统，安全壳内的预过滤器的出口管路与安全壳隔离阀的一端连接，安全壳隔离阀的另一端同时与能动通道和非能动通道连接，二者还同时与水洗过滤器入口连接，水洗过滤器的出口与蒸汽冷凝器的管程入口连接，蒸汽冷凝器的管程出口与汽水分离器连接，蒸汽冷凝器的壳侧沿竖直方向安装有冷却风道，汽水分离器的上方出口依次连接有排放隔离阀、限流孔板和放射性检测仪后与大气相通，蒸汽冷凝器的下方出口和汽水分离器的凝液回流口分别依次连接有疏水阀、一号止回阀后与主回流管连接，主回流管的端部依次连接二号止回阀、二号隔离阀后与水洗过滤器连接。本发明专利技术在严重事故下可满足安全壳长期过滤排放。

Safety filter filtration system for long-term passive operation

The invention provides a long-term passive running containment venting system, pre filter the containment of the outlet pipe and the containment isolation valve is connected with the other end, containment isolation valve and is connected with the active and passive channel channel two, also with the washing water filter entrance connection tube entrance exit and steam condenser washing filter connecting the tube outlet and water separator steam condenser is connected, the shell side of the steam condenser is installed on the cooling duct along the vertical direction, above the outlet of the water separator are connected with discharge valves, flow limiting orifice plate and radioactivity detection instrument with the atmosphere, the condensate return steam condenser the bottom outlet and water separator outlet respectively and orderly connected with a drain valve, check valve and the main return pipe is connected at the end of the return pipe, the main Connect the two check valve and the No. two isolating valve in series with the water filter. The invention can meet the long-term filtration discharge of the safety shell under severe accidents.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种长期非能动运行的安全壳过滤排放系统，属于反应堆安全设施

技术介绍
反应堆发生堆芯熔毁的严重事故后，堆芯熔融物与混凝土底板发生反应产生大量的不凝性气体，该不凝性气体与冷却剂汽化产生的蒸汽混合后进入安全壳内，会造成安全壳的升温升压，当安全壳内部压力超过安全限值时，如果不及时对其进行卸压将会使安全壳的完整性遭到破坏，大量的放射性物质将会释放到环境中，从而造成对周围环境的放射性污染，危及周围民众安全。当事故条件下安全壳内压力超过安全限值时，为保护安全壳的完整性，需对其进行主动排放卸压。在进行排放的同时，需要对排放气体中的放射性物质进行过滤，以减轻放射性物质释放到环境中所造成的放射性污染。为达到上述目的，国内外研究学者通过研究提出了安全壳过滤排放系统，通过在核电站中设置该系统可以将安全壳内的气体经过滤后排放到环境中，以防止安全壳超压，确保安全壳的完整性。安全壳过滤排放系统中常用的过滤技术包括砂堆过滤器、金属纤维过滤器、水洗过滤器和干式过滤器等等。在众多的过滤技术中，采用湿式过滤技术的水洗过滤器，以其结构设计简单、操作方便、衰变热承载能力强等优点，被国内外广泛应用。例如，在专利号为201210174006.1中，提出了一种安全壳过滤排放系统，该系统主要由水洗过滤器和金属纤维过滤器组成，通过水洗过滤器及金属纤维过滤器过滤的气体经烟囱最终排入大气；在专利号为201210191958.4中，提出了一种双堆核电厂安全壳过滤排放系统，该过滤排放系统采用湿式过滤器对排放的气体进行过滤，最终经过过滤的气体同样经烟囱排入大气。以上所述这种过滤排放系统，均采用水洗过滤的方式，并能达到较好的过滤效果，但随着系统运行时间增加，安全壳内的高温高压气体以及放射性气溶胶的衰变热会对水洗溶液进行加热，当溶液温度达到饱和温度后，水洗溶液将会被蒸发并随安全壳排气一起被带到环境中。当水洗溶液减少到一定程度时将影响系统的过滤效果。为了回收水洗器内蒸发损失的水洗液，在题为《长期过滤排放系统换热器研究》的学位论文中提出了利用冷凝换热的方式回收水洗液，以延长过滤排放系统运行时间的概念设计。但其研究仅侧重于换热器的结构设计和分析，而非针对过滤排放系统长期运行的可行性和合理性进行研究。因此，所提出的系统概念还无法满足严重事故下过滤排放系统长期运行的需求。而且，在过滤排放系统长期运行过程中，除水洗液会蒸发损失外，大量的放射性气溶胶和元素碘会随着排气一同进入水洗器中。被滞留在水洗液中的气溶胶颗粒会在气流的搅动作用下运动。随着系统运行时间的延长，滞留的气溶胶增多，将会发生滞留气溶胶的二次携带现象，严重影响系统的过滤效率。而且，在长期过滤过程中，水洗液中的化学物质将与排气中大量的放射性碘发生反应而消耗，化学溶液的浓度会不断降低。这些系统长期运行产生的累积效应将导致系统的过滤效率降低，甚至会使系统失去过滤作用。因此，采用这种技术的过滤排放系统尽管具有很多突出的优点，但其无法保证长期地有效过滤，目前核电站上所应用的文丘里水洗器也仅能保证连续工作24小时。从最近发生的日本福岛核事故来看，这么短的运行时间无法满足严重事故条件下安全壳长期排放卸压的需求。因此为了克服现有专利的不足，本专利技术期望提供一种可以满足安全壳长期过滤要求的过滤排放系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了满足安全壳长期过滤排放卸压需求，以克服现有安全壳过滤排放系统无法长期工作的缺陷与不足而提供一种长期非能动运行的安全壳过滤排放系统，是一种在严重事故下可满足安全壳长期过滤排放的系统。本专利技术的目的是这样实现的：安全壳内设置有预过滤器，预过滤器的出口管路通过安全壳贯穿件伸出至安全壳外并与安全壳隔离阀的一端连接，安全壳隔离阀的另一端同时与能动通道和非能动通道连接，在能动通道上设置有一号隔离阀，非能动通道上设置有爆破膜，能动通道和非能动通道同时与水洗过滤器入口连接，水洗过滤器的出口与蒸汽冷凝器的管程入口连接，蒸汽冷凝器的管程出口与汽水分离器连接，所述蒸汽冷凝器的壳侧沿竖直方向安装有冷却风道，冷却风道末端设置有调节风门，汽水分离器的上方出口依次连接有排放隔离阀、限流孔板和放射性检测仪后与大气相通，蒸汽冷凝器的下方出口和汽水分离器的凝液回流口分别依次连接有疏水阀、一号止回阀后与主回流管连接，主回流管的端部依次连接二号止回阀、二号隔离阀后与水洗过滤器连接，主回流管还与氢氧化钠溶液罐、硫代硫酸钠溶液罐连接，氢氧化钠溶液罐、硫代硫酸钠溶液罐同时与高压氮气瓶连接。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.所述水洗过滤器是圆形压力容器，沉积静置段设置在水下过滤器的下部，沉积静置段上方设置有蜂窝型通道，水洗过滤器的与能动通道和非能动通道连接的入口接管是倒U型，位于水洗过滤器内的入口接管的端部连接有水平设置的流量分配母管，流量分配母管上设置有至少三个的子通道，高速气流从子通道流出与水之间发生剧烈冲击后依次形成冲击水洗段和鼓泡过滤段。2.在汽水分离器的上方布置两级分离孔板。3.蒸汽冷凝器的位置高于水洗过滤器，低于汽水分离器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、所述安全壳过滤排放系统采用预过滤器和水洗过滤器的串联结构，以及水洗过滤器内采用的多段过滤的布置方案，可以有效去除安全壳排气中的放射性碘、气溶胶、甲基碘等放射性物质。2、在水洗过滤器后设置蒸汽冷凝器，可以将水洗过滤器内蒸发的水冷凝，并通过相应回流管线回流至水洗器内，从而保证水洗过滤器长期连续甚至无限期运行，并且可以减小水洗过滤器的体积及内部化学溶液的初装量。3、通过设置安全壳内的预过滤以及水洗过滤器内的沉积静置段，有效地增加了水洗器的容尘能力，减小了气溶胶的再悬浮，延长了水洗过滤器的运行时间。4、蒸汽冷凝器采用完全非能动的运行方式，依靠空气侧自然循环，将水洗过滤器内蒸发的溶液冷凝，并通过多级汽水分离设计，保证了凝液被充分回收，延长了系统的运行时间，保证了安全壳长期过滤排放的需求。5、增设非能动的化学添加系统，有效地保证了化学溶液浓度的恒定，使水洗过滤器长期保持高效过滤的运行状态。附图说明图1是本专利技术的整体系统图；图2是本专利技术蒸汽冷凝器效果图；图3是本专利技术水洗器过滤器原理图。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。如图1所示，一种长期非能动运行的安全壳过滤排放系统，是由预过滤器、水洗过滤器、水洗液回收系统和化学试剂添加系统以及相应的管道阀门等组成。预过滤器2是一种由粗纤维组成的纤维过滤器，安装于安全壳1的内部，用于对排放气体内大直径的气溶胶颗粒进行初级过滤，这样可以将较大颗粒的气溶胶滞留在安全壳内，从而可以减少进入水洗过滤器的气溶胶数量，进而减少气溶胶颗粒在水洗过滤器内的积聚，有效缓解气溶胶的再悬浮，延长系统的使用时间。预过滤器2的出口通过安全壳贯穿件3穿出安全壳，并通过安全壳隔离阀4与壳外系统隔离。在安全壳隔离阀与水洗过滤器入口之间有两条并联通道，分别为能动通道和非能动通道。在能动通道上设置一道隔离阀5，若爆破膜出现故障无法及时打开，通过手动开启能动通道上的隔离阀也可使过滤排放系统投入运行；而在非能动通道上设置一个爆破膜6，用于在核电站严重事故条件下，非能动开启过滤排放系统。所述水洗过滤器位于安全壳外，与预过滤器之间通过安全壳贯穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长期非能动运行的安全壳过滤排放系统，其特征在于：安全壳内设置有预过滤器，预过滤器的出口管路通过安全壳贯穿件伸出至安全壳外并与安全壳隔离阀的一端连接，安全壳隔离阀的另一端同时与能动通道和非能动通道连接，在能动通道上设置有一号隔离阀，非能动通道上设置有爆破膜，能动通道和非能动通道同时与水洗过滤器入口连接，水洗过滤器的出口与蒸汽冷凝器的管程入口连接，蒸汽冷凝器的管程出口与汽水分离器连接，所述蒸汽冷凝器的壳侧沿竖直方向安装有冷却风道，冷却风道末端设置有调节风门，汽水分离器的上方出口依次连接有排放隔离阀、限流孔板和放射性检测仪后与大气相通，蒸汽冷凝器的下方出口和汽水分离器的凝液回流口分别依次连接有疏水阀、一号止回阀后与主回流管连接，主回流管的端部依次连接二号止回阀、二号隔离阀后与水洗过滤器连接，主回流管还与氢氧化钠溶液罐、硫代硫酸钠溶液罐连接，氢氧化钠溶液罐、硫代硫酸钠溶液罐同时与高压氮气瓶连接。

【技术特征摘要】
1.一种长期非能动运行的安全壳过滤排放系统，其特征在于：安全壳内设置有预过滤器，预过滤器的出口管路通过安全壳贯穿件伸出至安全壳外并与安全壳隔离阀的一端连接，安全壳隔离阀的另一端同时与能动通道和非能动通道连接，在能动通道上设置有一号隔离阀，非能动通道上设置有爆破膜，能动通道和非能动通道同时与水洗过滤器入口连接，水洗过滤器的出口与蒸汽冷凝器的管程入口连接，蒸汽冷凝器的管程出口与汽水分离器连接，所述蒸汽冷凝器的壳侧沿竖直方向安装有冷却风道，冷却风道末端设置有调节风门，汽水分离器的上方出口依次连接有排放隔离阀、限流孔板和放射性检测仪后与大气相通，蒸汽冷凝器的下方出口和汽水分离器的凝液回流口分别依次连接有疏水阀、一号止回阀后与主回流管连接，主回流管的端部依次连接二号止回阀、二号隔离阀后与水洗过滤器连接，主回流管还与氢氧化钠溶液罐、硫代硫酸钠溶液罐连接，氢氧化钠溶液罐、硫代硫酸钠溶液罐同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷海峰，孙中宁，徐慧强，周艳民，曹夏昕，阎昌琪，
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