复合器部件制造技术

本发明专利技术涉及一种复合器部件（４），具有多个布置在共同的壳体（６）中的催化剂部件（８），当氢气在流入气流中被一起运送时，这些催化剂部件分别触发与氧气的复合反应，其中壳体（６）以烟囱形式包围布置在其中的催化剂部件（８），从而在复合反应时释放的热量通过对流促进了壳体（６）内的气体流动，该复合器部件即使在假设有相对极端的条件或情况下也以特别高的运行安全性确保了从混合气体中可靠地去除氢气。另外根据本发明专利技术，至少一个布置在壳体（６）内的催化剂部件（８）具有给定点火区域（２０），其中在对流进行中当环境条件为大约１巴和１００℃时，当流入气流中的氢气的体积百分浓度大于５％时产生高于５６０℃的表面温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种复合器部件，特别是应用在用于核技术设备的安全系统中，该复 合器部件具有多个布置在共同的壳体中的催化剂部件，当氢气在流入气流中被一起运送 时，这些催化剂部件分别触发与氧气的复合反应，其中壳体以烟囱形式包围布置在其中的 催化剂部件，从而在复合反应中释放的热量通过对流促进了壳体内的气体流动。
技术介绍
在核技术设备中、特别是在核电站中，必须在出现干扰情况或事故情况时(在这 些情况中例如可能出现由于核加热而导致的锆氧化)将在包围反应堆芯的安全容器或反 应堆防事故外壳内的氢气和一氧化碳的形成和释放考虑在内。特别在出现冷却剂损耗干 扰之后可能在此释放出大量的氢气。由此可能在反应堆防事故外壳内产生爆炸性的混合气 体。如果没有对应的措施，那么甚至可能出现反应堆防事故外壳的大气中的氢气的积聚， 由此可能在由于较大量的氢气燃烧而导致出现突发的点火时，对安全容器的完整性造成危 害。为了防止在核电站的反应堆防事故外壳中形成这种爆炸性的混合气体，对各种不 同的装置或方法进行了讨论。例如包括有如催化的复合器、催化的和/或电力驱动的点火 装置或上述两种装置的组合、以及用于使反应堆防事故外壳恒定惰化的方法。当使用点火系统以用于从反应堆防事故外壳的大气中去除氢气时，应该借助于受 控制的燃烧实现氢气与氧气的可靠的复合。在此，应该稳妥地避免作为有毒的氢气燃烧的 后果的重要的压力形成。这种点火系统通常因此这样设计，即当已经超过混合气体的下点 火界限时，也就是说当混合气体具有相对较低的氢气浓度时，或者当惰化界限低于体积百 分比为大约55%的蒸汽以及高氢气浓度时，也确保了氢气的可靠的点火。一种由EP 289 907 Bl中已知的、用于受控点燃包含有氢气的混合气体的点火系 统包括火花塞点火装置，其可通过集成的蓄能器供应能量。此外，该点火系统还设有自给自 足地设计的蓄能器，从而不需要馈电线。在此特别设计了作为蓄能器的干电池。然而这种点 火系统由于集成的蓄能器的电容而仅仅适用于一段受限制的运行时间。这还导致了，即在 例如5%至大约8%的体积百分浓度范围中，基本上通过提早点火而阻止了无焰催化氧化。 因此当浓度更高时排除了有利的无焰催化分解以及同时产生的高温区域(> 600-900°C )。无焰催化作用的区域进而实际上在不可点燃的区域上减少，并且已经当浓度差异 偏低时利用快速的气体移动过程引发了提早的一次点火，而不会(由于缺乏高温区域)实 现用于达到短的火焰加速路径的有效的反向点火(Gegenzuendimg)。此外，当提早地激励 火花塞点火装置时，在具有后来的氢气释放的干扰进程中，氢气的受控制的点火仅可以受 限制地实现。此外，这种点火系统同样也在点火延迟时间结束之后才对氢气的释放作出反 应。而且，将必须覆盖所有可想到的干扰情况的点火系统仅仅可以受限制地实现长时间运 行。此外，在显示出干扰情况的前部地带中，不可能从例如发电站的控制室外部的工作站展 开点火系统的预防性的激发。此外，在仅仅基于使用用于氢气的点火方法、例如火花塞系统形式的安全系统中 存在有附加的限制，即在蒸汽惰化的情况下，完全不能进行氢气分解。相应地，在这种系统 中只有在相应的蒸汽凝结之后才能充分地燃烧在安全容器中积累的氢气。当蒸汽中的氢气 浓缩时，这可能导致相对较高的氢气量或氢气浓度，其随后由于点火而在相对较短的时间 内燃烧，从而可能产生不受控制的反应过程。此外，在仅仅基于点火的系统中需要注意的 是，在所谓的“抵抗全厂失电(Station-black-out) ”情况下、也就是说在反应堆防事故外壳 内的能量供应完全损失的情况下，点火可能完全失效。可替换地或补充地，因此可以在安全系统的范畴中，在核技术设备的安全容器或 反应堆防事故外壳中布置所谓的惰性的自动催化的复合器。该复合器通常包括合适的催化 剂部件，该催化剂部件在催化的路段上当氢气在流入气流中被一起运送时，触发与氧气的 复合反应。催化剂部件在此通常设有包围的壳体，其中该壳体设计为烟@形式，从而基于烟 囱效应自动地在壳体之内产生对流流动，从而使得混合气体可靠地沿着各自的催化剂部件 在其上引导，并且进而可以维持催化的复合反应。原本的催化部件在此在各自催化的复合 器部件之内主要垂直地并且尽可能平行地布置，以便在部件之间产生上升气流并且促进该 上升气流。当氢气积累在反应堆防事故外壳的混合气体中时，该装置通常自动地启动并且 使氢气与大气中包含的氧气发生氧化，从而特别也当存在有蒸汽惰化的条件或混合气体稍 微处于点火极限之上时，可以在不点火的情况下实现有效的氢气分解。当然也可以在这种系统中当假定在安全容器中出现了高氢气释放率和同时出现 了低蒸汽浓度的干扰情况时，则达到在积累的氢气方面的局部的或全局的临界的浓度和 量。由于在这种复合器上的点火迄今为止仅仅偶然地根据不同的大气条件，例如氢气 浓度、蒸汽成分等等被观察到，因此通过这种装置既不能可靠地避免所不期望的点火，也不 能确保点火功能。此外，在检验中从可高达30min的时间延迟直至达到最大的反应温度为 止，在这种催化剂单元上进行报告。例如通过降低的涂层厚度或扩散抑制层等等来实现完 全避免催化剂点火的措施，在更高的浓度范围中也并不导致安全地排除所不期望的点火。 即使当这种检测有可能成功时，偶然的点火基本上由于反应堆防事故外壳中的可想像到的 其它不稳定的点火源而一般来说不能被排除。为了在技术上安全地设计反应堆防事故外壳，因此当应用催化的复合器时，分别 检测安全容器中的当氢气-过量供应(Ueberspeisimg)时出现的最大浓度，并且将点火置 于这个条件之下。在这样的点火情况下，将从快速爆燃直至可能的爆燃_爆炸_过渡的设 计考虑在内。为了本身能够通过反应堆防事故外壳的结构性的设计方案合适地对在此理论 上出现的巨大的负载和直到几个巴(巴)的压力差进行补偿，反应堆防事故外壳相应的结 构以及在其中预设的设备通常被相应高密度地设计。因此可能值得期待的是安全系统的修 改设计方案，在该安全系统中本身在所述的条件下立即可靠地将大气中氢气的过高浓度排 除，并且进而可以安全地避免所述的点火情况或爆炸情况。为了实现这种目标，也可以设置有组合系统，其既包括点火装置又包括催化的复 合器。由EP 596 964 Bl例如已知了一种用于使得混合气体中的氢气发生复合的组合的催 化剂-点火系统。在这种系统中，当氢气发生催化的复合时，在催化剂体上获得的热量被输 送给点火装置，并且在那里用于点燃未衰竭的、含氢的气体。然而在这种组合的催化剂_点火系统中，只有在释放氢气之后的点火延迟时间结束之后才点燃氢气。在第一次释放氢气 之后，也就是需要一定的时间，直到催化剂体连同相邻的点火装置一起都充分加热为止，以 便能够点燃氢气。这种时间延迟导致了，在反应堆防事故外壳内的快速的气体移动过程中， 当氢气浓度相对较高时才开始点燃氢气。然而在整个系统加热之后，在已经超过了下部的点火极限之后才在不催化的部件 上出现早点火。这导致了，在从例如5%直至大约10%的体积百分浓度范围中，基本上由于 提早的点火而阻止了无焰催化氧化。当浓度更高时的无焰催化分解以及同时产生的高温区 域因此被排除。无焰催化作用的区域进而实际上在不可点燃的区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合器部件（４），具有多个布置在共同的壳体（６）中的催化剂部件（８），当氢气在流入气流中被一起运送时，所述催化剂部件分别触发与氧气的复合反应，其中所述壳体（６）以烟囱形式包围布置在其中的所述催化剂部件（８），从而在所述复合反应中释放的热量通过对流促进了所述壳体（６）内的气体流动，以及其中至少一个布置在所述壳体（６）内的所述催化剂部件（８）具有给定点火区域（２０），其中在对流进行中当环境条件为大约１巴和１００℃时和当所述流入气流中的氢气体积百分浓度大于５％时产生高于５６０℃的表面温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-12-12 102007060372.1一种复合器部件(4)，具有多个布置在共同的壳体(6)中的催化剂部件(8)，当氢气在流入气流中被一起运送时，所述催化剂部件分别触发与氧气的复合反应，其中所述壳体(6)以烟囱形式包围布置在其中的所述催化剂部件(8)，从而在所述复合反应中释放的热量通过对流促进了所述壳体(6)内的气体流动，以及其中至少一个布置在所述壳体(6)内的所述催化剂部件(8)具有给定点火区域(20)，其中在对流进行中当环境条件为大约1巴和100℃时和当所述流入气流中的氢气体积百分浓度大于5％时产生高于560℃的表面温度。2.根据权利要求1所述的复合器部件(4)，其中在所述给定点火区域(20)中，在所述 对流进行中当环境条件为大约1巴和100°C时和当所述流入气流中的氢气体积百分浓度大 于5%时产生在600°C和900°C之间的表面温度。3.根据权利要求1或2所述的复合器部件(4)，其中在所述壳体(6)内布置了至少三 个、优选为至少十个催化剂部件(8)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合器部件(4)，其中所述或各个催化剂部件 (8)分别具有由多孔的材料、优选由Al2O3所制成的催化活性区域(12)。5.根据权利要求4所述的复合器部件(4)，其中所述催...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德埃卡特，理查德贝茨，阿克塞尔希尔，
申请(专利权)人：阿雷瓦核能有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]