用于一气体混合物中氢和氧再化合的装置与方法制造方法及图纸

一种用于气体混合物中氢和氧再化合的装置（１），该装置尤其可用在核电站上，其中气体混合物通过一个流入管道（４）输入一加热室（３０），一输送鼓风机（６）连接在该流入管道内。在不同工况下，也应能保证以特别简单的方式可靠地减少气体混合物中含有的氢。为此按照本发明专利技术设有一个与输送鼓风机（６）相配置的调节器单元（８０），它依据气体混合物中的氢含量来调节输送量。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于气体混合物中氢和氧再化合的装置，其中气体混合物通过一个流入管道可导入一加热室，一输送鼓风机接通到该流入管道内。本专利技术还涉及一种用于气体混合物中氢和氧再化合的方法。核电厂里发生故障或事故的情况下，例如这时由于核(加)热可能会发生锆的氧化，必须要考虑包含着反应堆堆芯的安全容器或反应堆安全壳内部形成的游离态氢气和一氧化碳。因为这样可能会在反应堆安全壳内部产生爆炸性气体混合物。为防止在核电厂的反应堆安全壳内形成这种爆炸性气体混合物，探讨了各种不同的装置或方法。所属的装置例如有催化式或加热式再化合器，催化和电动式点火装置或者上述二装置的结合，以及反应堆安全壳的持续或事后惰性化处理方法。其中特别是加热式再化合器，以其卓有成效地抵抗可能是来自反应堆堆芯的可游离物质而最为出色，因而在不同的工作条件下性能也特别可靠。在一加热式再化合器中，例如由DE 2 411 006 C2所公开的那样，通常设有一个加热室，气体混合物通过一根流入管道可导入其中。气体混合物在加热室中达到这样一个高温，而使得其中的氢与同样地在气体混合物中含有的氧进行再化合反应，最终使氢减少到给定极限值以下或探测不出(的水平)。其中气体混合物导入加热室是通过接通到流入管道内的一个输送鼓风机来保证的。为使这样一种加热式再化合器的工作参数能够合乎要求地被调节，加热室通常设有一个加热功率的调节装置。举例来说，已知由DE 3 339 242 C2公开了这样一个加热式再化合器，其中通过一个电气调节装置来调节为加热室的加热而设的加热棒，而实现再化合反应的控制或操纵。在由DE 2 411 006C2已知的加热式再化合器工作时，先对一个加热室进行加热，然后根据反应热量对加热功率进行调节。不过，在按照这样一个方案对加热室及附属部件进行设计时，首先需要考虑使所提供的加热功率和气体混合物可处理的体积气流足够精确地匹配。特别是在预定的设计体积气流时，这可能会导致用于加热室的加热装置有较大的设计尺寸，同时由于可能要求一些在安全性方面比较关键的部件有一定的冗余，该加热装置也比较昂贵。因此，本专利技术的目的在于提供一种上述类型的用于气体混合物中氢和氧再化合的装置，特别是用于核电厂的反应堆安全壳-大气，其中通过特别简单的方法使得即使在不同工况下也能保证气体混合物中含有的氢可靠地减少。另外还要提供一种特别适合于装置的运行方法，用于气体混合物中氢和氧的再化合。本专利技术的目的在上述类型的装置中这样来实现，即，为输送鼓风机配置一个调节器单元，该调节器单元依据一个表征气体混合物氢含量的特征值调节输送鼓风机的输送量。这个表征氢含量的特征值可以是一个氢含量的直接测量值。该特征值也可以是例如从加热室流出的气体混合物的一个温度测量值，因为在知道其它边缘参数的情况下，由该温度可反推出气体混合物中的氢含量。本专利技术从这样的考虑出发通过使再化合装置的工作参数以特别简单的方式适应于许多工况，从而以特别简单的方式使气体混合物中的氢可靠地减少。为此，输送鼓风机的输送量、亦即导入加热室的气体混合物的体积气流不是固定的，而是设计成可变化的工作参数。为了使再化合反应装置即便在气体混合物中氢浓度较低时也有特别高的效率，对与输送鼓风机相配置的调节器单元进行如此设计即，考虑将气体混合物中即时的(“实际”)氢浓度作为用于调节输送量的输入参数。在此，再化合装置在工作前接收一个预定的用于输送量的起始值内容。根据测得的气体混合物中的氢浓度-并考虑因再化合反应所释放的反应热-通过相应跟踪鼓风机的输送量来实现机动地(gleitend)提高流过加热室的通流量。其中，输送量可以设成按需要提高到例如起始值的两倍(在氢浓度较高时)，而无须把加热室设计成专门应用于有最大通过量的情况。而且这时还可以通过机动地调节通流量实现对加热室的温度调节(在加热功率几乎恒定的情况下)。加热室相宜地可被一些加热棒加热，为了在再化合装置工作时有特别高的机动灵活性，同样可调整或可调节加热棒的加热功率。同时各加热棒在有利的结构中可设置于其所配有的气流管内部，于是在加热管和配有的气流管之间均形成用作气体混合物流动区域的一个环形间隙。为避免超温，加热棒相宜地沿轴向分为几个，最好是三个功率等级。加热棒电路比较有利地按三角形接法连接，同时最好设置为三组、每组由八个加热棒串连成一组。在有利的改进中，加热室在流动端后接一个反应室。在加热室内已转化的气体混合物与尚未反应的气体混合物在该反应室里进行混合。特别是由于再化合反应的放热性，已转化的气体混合物同时被相当强烈地加热。通过与尚未反应的气体混合物混合而将其加热，使再化合反应再度进行。于是可大大减少气体混合物中原来含有的氢。其中反应室可特别设计成环形室，来自加热室的全部气流管聚集在其内，而使加热室流过的分气流全部特别均匀地混合。通过这样一种设置，即使在加热棒完全掉落时，通过反应室内的附加再化合也能确保氢可靠地减少。在变型或改进的有利结构中，加热室后接一个固定混合器。该固定混合器最好是具有一些混合元件，它们会受到流速大于10m/s的流体介质的冲击。固定混合器使通过加热室的气体混合物分气流特别均匀地混合，因此尤其是在反应室的共同作用下，保证了从已转化的气体混合物到尚未反应的气体混合物的高效热传递，同时保证尚未反应的气体混合物中开始进行再化合反应。在特别有利的改进中，该装置同时考虑气体混合物的气流通道，这样地设计固定混合器通过至少一个由放热的再化合反应加温的气体混合物分气流可以被加热。通过这样一种设置，能够特别高效地充分利用再化合反应的放热反应能量，随着由加热室流出的各气体混合物分气流相互混合，气体混合物中尚未转化的氢开始进行再化合反应。为限制再化合装置承压的或受压的结构元件的热负载，加热室有利地设置在一个内部隔热(innenisoliert)的壳体内。其中可以按双层罩式壳体结构，在壳体内罩和壳体外罩之间设置一个气隙亦或设置一个耐高温和辐射的隔离材料。为了减小热量的辐射传递，可将壳体的内表面做成镜面。同时对承压的壳体外罩进行相宜地设计，以满足最高的安全性要求，而且还与加热室和反应室隔热。所以再化合装置为一封闭的再化合，在外部区域只有少量的热损失。通过该设置，能够特别有效地利用放热的再化合反应释放的热量，用来在尚未转化的气体混合物中继续进行再化合反应。由于受热部件能够与承受机械负荷的部件或承压部件分开，故能实现使用众所周知的合适的材料，而材料耗费特别少，并且保证特别高的寿命，例如高于1000个工作小时。尤其是这样一种结构能确保承受机械负载的部件或承压部件即使在再化合装置全负荷工作时，只承受例如不再超过450度的特别高温，而同时在再化合装置内部(由于不存在压力负载)可能出现大约800度的特别高温。通过这一高温由此导致的高速度反应，即使在高流量的情况下也能确保一个有效的反应。对于承受机械负载部件在高达450度的温度范围，根据现行的核技术设备安全标准(例如ASME-Code)承压部件的结构可以采用一些具有高使用寿命的材料。在适当的改进中，加热室在流动端后接一个喷雾冷却器，其壳体直接与加热室的壳体相连。同时该喷雾冷却器能够将从加热室或反应室流出的气体混合物高效地冷却到对于另一在安全壳里设置的部件的外罩一个不叫人担心的温度水平。通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气体混合物中氢和氧再化合的装置（１），其中，气体混合物通过一个流入管道（４）可输入一加热室（３０），一输送鼓风机（６）连接在该流入管道内，在此，一个与输送鼓风机（６）相配置的调节器单元（８０）依据一个表征气体混合物中氢含量的特征值来调节该鼓风机的输送量。

【技术特征摘要】
DE 1998-9-30 19844982.81.一种用于气体混合物中氢和氧再化合的装置(1)，其中，气体混合物通过一个流入管道(4)可输入一加热室(30)，一输送鼓风机(6)连接在该流入管道内，在此，一个与输送鼓风机(6)相配置的调节器单元(80)依据一个表征气体混合物中氢含量的特征值来调节该鼓风机的输送量。2.按照权利要求1所述的装置(1)，其中，加热室(30)可被一些加热棒(32)加热。3.按照权利要求2所述的装置(1)，其中，各加热棒(32)设置在一个其所属的气流管(40)内部。4.按照权利要求1至3之一所述的装置(1)，其加热室(30)在气流端后接有一个反应室(70)。5.按照权利要求1至4之一...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩德埃卡特，阿克塞尔希尔，
申请(专利权)人：费罗马托姆ANP有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]