一种内置式安全壳过滤排放系统技术方案

本发明专利技术提供一种内置式安全壳过滤排放系统，包括内置水池、射流管、汽水分离器、金属纤维过滤器、银沸石过滤器以及相应的管道阀门，本发明专利技术有效地利用了安全壳内部的水池空间，且系统简单、布置形式更加紧凑，取消了复杂的外部布置系统，为海洋浮动平台等小型核动力提供了更好的选择。利用内置水池与纵向射流管结合，有效地利用了水封原理，保证在不同流量下投入孔数的变化，使得射流喷嘴内的流速始终处于最佳状态，从而始终具有较高的气溶胶和碘去除效率。本发明专利技术采用限流孔板安装在内置式安全壳过滤排放系统的末端，整个系统处于高压下运行，可以减小设备尺寸，减少了银沸石的装载量，使设备小型化，有利于降低设备成本，提高经济型。

A built-in filter system for containment filtration

The invention provides a built-in containment filtering and discharging system, which comprises a built-in water tank, a jet pipe, a steam-water separator, a metal fiber filter, a silver zeolite filter and a corresponding pipeline valve. The invention effectively utilizes the water pool space in the containment case, and the system is simple, the arrangement form is more compact, and the system is cancelled. The complex external layout system provides a better choice for small floating nuclear power platforms, such as offshore platforms. Combining the built-in pool with the longitudinal jet pipe, the water seal principle is effectively utilized to ensure the change of the number of holes in the jet nozzle at different flow rates, so that the flow rate in the jet nozzle is always in the best state, thus always having high aerosol and iodine removal efficiency. The invention adopts a flow-limiting orifice plate installed at the end of the built-in containment filtering and discharging system, and the whole system runs under high pressure, which can reduce the size of the equipment, reduce the loading of silver zeolite, miniaturize the equipment, reduce the cost of the equipment and improve the economy.

【技术实现步骤摘要】
一种内置式安全壳过滤排放系统
本专利技术涉及一种内置式安全壳过滤排放系统，是一种严重事故下防止放射性物质释放到环境的安全壳过滤排放系统，属于反应堆安全设施

技术介绍
安全壳是防止放射性物质释放到环境的最后一道屏障。当反应堆发生严重事故时，大量的蒸汽和不凝性气体在安全壳内不断增加，安全壳内的压力会逐渐升高，最终可能会因超压而破坏安全壳的完整性，造成放射性物质的大量外泄，给周围环境和民众健康带来威胁。安全壳过滤排放系统采用主动卸压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。同时为防止排放气体对环境造成放射性危害，需要在安全壳过滤排放系统的卸压管线上安装过滤装置对排放气体中的放射性物质进行过滤。自三里岛核事故以来，国内外的核电站都要求加装安全壳过滤排放系统，因此一些关于安全壳过滤排放系统的专利陆续公开，其中包括法国的砂堆过滤器，德国的水洗过滤器和金属纤维过滤器等。我国公开的专利号为201210174006.1、201210191958.4、201420103590.6和201420743277.9，201610877060.0，201710280791.1的专利中都提到了不同的安全壳过滤排放系统设计方案。其中，在专利201210174006.1中公开的过滤排放该系统通过在安全壳外面设置屏蔽厂房，在屏蔽厂房内设置排放过滤子系统，然后依次利用过滤子系统内的水洗过滤器和金属纤维过滤器对排放气体进行过滤，最后被过滤的气体经烟囱排入大气。我国的秦山二期、岭澳二期和福清5、6号机组都采用的这种安全壳过滤排放系统。专利201420103590.6中提到在安全壳外部设置气体过滤排放洞室，利用洞室内的文丘里水洗器对排放气体进行过滤。在我国大亚湾核电站中采用的则是砂堆过滤器。这些现有的安全壳过滤排放系统都布置在安全壳外，需要特殊的屏蔽处理，这将使系统的安装布置变得复杂。对于一些大型核电站而言，其安装场地相对宽裕，在安全壳外布置复杂的系统尚还可行，然而对于一些小型的核动力装置，如：海洋浮动平台和船舶等，这样复杂的布置方案给实际应用带来很大的困难。此外，在严重事故发生后，滞留了放射性物质的过滤装置又将成为新的放射性污染源需要进行处理。目前，根据过滤器的类型不同，对过滤后装置所采取的处理方案也有差别。在对湿式过滤器进行处理时，主要采取水洗液回流至安全壳的方法，而对砂堆和金属纤维等干式过滤器的处理，则需要一套更加复杂的后处理流程，这也给现有过滤排放系统的经济性造成影响。另外，目前专利中公开的安全壳过滤排放系统主要以砂堆型过滤器，文丘里水洗器和金属纤维过滤器为主，这些技术对放射性有机碘的过滤效率不佳。这是由于三里岛核事故后，有关部门重点关注了放射性气溶胶和元素碘的过滤问题，并对这两种物质的过滤效率提出了明确的指标要求。而以往认为有机碘仅占总碘量中微小部分，因此对放射性有机碘的过滤效率并没有提出明确的要求。然而福岛核事故后发现在所释放出来的放射性物质中，有机碘的含量较大，而且有机碘作为一种重要的放射性核素，很容易被人体的甲状腺所吸收，对人体造成伤害，因此，现有安全壳过滤排放系统中较低的有机碘过滤效率显然无法满足安全排放的新需求，新一代安全壳过滤排放系统需要提高有机碘的过滤效率。现有方案中主要依靠碱性无机盐溶液对有机碘进行吸收。由于有机碘属于有机气体，在无机盐溶液中的的溶解度很低且化学反应速率较慢，因此现有水洗的方法都很难去除有机碘，为了提高有机碘的过滤效率，瑞士保罗谢尔联邦研究所提出向溶液中加入甲基三辛基氯化铵表面活性剂的方法，通过它来促进有机碘的溶解并提高化学反应速率，尽管这种有机添加剂对有机碘去除效率所有改善，但其与化学溶液不相容，长期静置容易出现分层现象而失去提高效率的作用，同时添加剂的分层聚集增加了其在常温条件下的爆炸性风险，因此该方法并未得到推广使用。在IAEA的报告中曾提出银沸石分子筛对有机碘的去除具有优势。世界各国的学者也开展了一些银沸石分子筛过滤性能方面的研究，研究结果表明在进行干空气内有机碘的过滤时，银沸石分子筛中的银离子能够与有机碘发生化学反应，生成性质稳定的碘化银，从而达到过滤有机碘的目的，这一方法具有比较优良的有机碘过滤性能。然而，当安全壳过滤排放系统工作时，排放的气体中含有大量的水蒸汽，水蒸汽遇冷将凝结成水随空气一起流动，当含水的气体与银沸石接触时，水会进入银沸石分子筛，大大降低有机碘的过滤效果。因此，尽管银沸石分子筛对有机碘具有较高的去除效率，但至今仍缺少可行的方案将其应用在安全壳过滤排放系统中。德国、韩国和中国等国家曾提出采用孔板节流减压的方法，来提高蒸汽的过热度，并利用排放气体对银沸石进行预热，从而避免蒸汽冷凝，并消除液滴的影响。例如：申请号为201580000054.0和201710280791.1的专利中公开了一种用于核电站的过滤排放系统，其中提到利用孔板节流减压的方法，来降低液体的饱和温度，提高的过热度，进而通过液体闪蒸的方法来去除气体中的水，同时，通过合理布置银沸石的位置和排放通道的关系，来利用排放时的气体对银沸石进行预热，以期提高银沸石温度，防止蒸汽的内部冷凝。但是在安全壳过滤排放系统启动初期，银沸石滤床的温度很低，排放气体通过管道后很快会进入银沸石，如此短暂的接触时间，加之银沸石滤床内较低的导热速率，根本无法保证银沸石在短时间内达到较高的温度。并且依靠节流产生的过热度根本无法满足银沸石滤床的升温需求，再加上多孔沸石内毛细冷凝效应的存在，因此仍会有大量的冷凝水进入到银沸石的孔隙中影响有机碘的去除效率。此外，在孔板节流减压后，在质量流量不变的前提下，排气的体积流量会大幅度提升。为保证通过银沸石的表观流速，需要大幅度提高银沸石过滤器的流通面积，进而需要提高银沸石的装载量，使银沸石过滤器的成本达到了无法承受的高度，严重降低了核电站建设的经济性。因此，尽管银沸石分子筛对有机碘具有较高的过滤效率，但目前还缺少应用该技术的过滤排放系统方案设计，从而使得在严重事故发生时有机碘无法被高效地过滤。为了克服现有专利的不足，本专利技术期望提供一种系统布置简单紧凑，后处理流程简化，经济性高且具有较高的有机碘过滤效率的内置式安全壳过滤排放系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种内置式安全壳过滤排放系统，目的在于使复杂的系统布置和后处理流程得到简化，同时提高有机碘的过滤效率，以克服海洋浮动平台等小型核动力装置布置空间紧张、放射性物质无法去除的缺陷与不足。本专利技术的目的是这样实现的：在安全壳内部设置有内置水池，内置水池上端设置有射流管，且所述射流管端位于安全壳的气相空间、另一端从内置水池的顶盖贯穿后纵向插入内置水池的液相空间，在位于液相空间中的射流管的壁面上沿纵向分层设置有排气孔，每个排气孔上设置有收缩喷嘴，内置水池的顶盖上设置有排气孔且在排气孔处设置有汽水分离器，内置水池的出口通过管道与金属纤维过滤器的入口连接，且在此管道上设置第一爆破膜，金属纤维过滤器的出口与银沸石过滤器的入口管道相连，银沸石过滤器的出口管道通过贯穿件引出安全壳并与安全壳外部的安全壳隔离阀相连，安全壳隔离阀的后端依次连接第二爆破膜、限流孔板和放射性监测仪后与外部环境相通，所述金属纤维过滤器和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内置式安全壳过滤排放系统，其特征在于：在安全壳内部设置有内置水池，内置水池上端设置有射流管，且所述射流管端位于安全壳的气相空间、另一端从内置水池的顶盖贯穿后纵向插入内置水池的液相空间，在位于液相空间中的射流管的壁面上沿纵向分层设置有排气孔，每个排气孔上设置有收缩喷嘴，内置水池的顶盖上设置有排气孔且在排气孔处设置有汽水分离器，内置水池的出口通过管道与金属纤维过滤器的入口连接，且在此管道上设置第一爆破膜，金属纤维过滤器的出口与银沸石过滤器的入口管道相连，银沸石过滤器的出口管道通过贯穿件引出安全壳并与安全壳外部的安全壳隔离阀相连，安全壳隔离阀的后端依次连接第二爆破膜、限流孔板和放射性监测仪后与外部环境相通，所述金属纤维过滤器和银沸石过滤器的下方分别连接有疏水管，且两个疏水管的端部分别贯穿内置水池的顶盖后插入内置水池中。在每一个疏水管的管路路上均安装有电动阀和逆止阀。

【技术特征摘要】
1.一种内置式安全壳过滤排放系统，其特征在于：在安全壳内部设置有内置水池，内置水池上端设置有射流管，且所述射流管端位于安全壳的气相空间、另一端从内置水池的顶盖贯穿后纵向插入内置水池的液相空间，在位于液相空间中的射流管的壁面上沿纵向分层设置有排气孔，每个排气孔上设置有收缩喷嘴，内置水池的顶盖上设置有排气孔且在排气孔处设置有汽水分离器，内置水池的出口通过管道与金属纤维过滤器的入口连接，且在此管道上设置第一爆破膜，金属纤维过滤器的出口与银沸石过滤器的入口管道相连，银沸石过滤器的出口管道通过贯穿件引出安全壳并与安全壳外部的安全壳隔离阀相连，安全壳隔离阀的后端依次连接第二爆破膜、限流孔板和放射性监测仪后与外部环境相通，所述金属纤维过滤器和银沸石过滤器的下方分别连接有疏水管，且两个疏水管的端部分别贯穿内置水池的顶盖后插入内置水池中。在每一个疏水管的管路路上均安装有电动阀和逆止阀。2.根据权利要求1所述的一种内置式安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述银沸石过滤器包括进口管道、进口母管、银沸石过滤单元、出口母管、疏水阀、出口管道，所述进口管道和出口管道采用焊接的方式分别和进口母管...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷海峰，温济铭，孙中宁，周艳民，阎昌琪，曹夏昕，丁铭，孟兆明，
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