[實(shí)用新型]自供電氫氣處理設(shè)備和具有其的核電站安全殼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420312829.0
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN203882626U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王盟;沈峰;孟現(xiàn)珂;宗軍;孫燦輝;李洋
• 申請（專利權(quán)）人: 國核（北京）科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G21C7/00
• 分類號: G21C7/00;F23Q3/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯雄軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型的一個實(shí)施例涉及氫氣處理設(shè)備，尤其是處理大型容器中氫氣的氫氣處理設(shè)備。

背景技術(shù)

核電站在發(fā)生失水事故及熔堆事故后，由于鋯水反應(yīng)、水的輻照分解及堆芯熔融物與混凝土的反應(yīng)，將產(chǎn)生大量氫氣，并且產(chǎn)氫速率快，氫氣濃度高(氫氣的濃度將達(dá)到10％甚至18％，在發(fā)生事故的前7h內(nèi)可產(chǎn)生約1350kg的氫氣，最高的產(chǎn)氫速率達(dá)2kg/s)，同時安全殼內(nèi)溫度和壓力相應(yīng)升高。

由于嚴(yán)重事故進(jìn)程很漫長，從福島事故中氫氣爆炸的時間點(diǎn)來看，氫氣爆炸有可能在事故三天以后發(fā)生，此時蓄電池等電源很可能已經(jīng)耗盡，使得氫氣點(diǎn)火器無法行使其正常功能。

進(jìn)一步的評價結(jié)果表明：由于地震和海嘯的雙重破壞以及事故后未能及時恢復(fù)廠外供電，導(dǎo)致長達(dá)七、八天的全廠斷電，因此安全殼內(nèi)氫氣風(fēng)險控制系統(tǒng)要具備實(shí)現(xiàn)全時段處置能力。

在氫氣風(fēng)險控制方面，氫氣點(diǎn)火器和復(fù)合器已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。就技術(shù)本身而言，由于氫氣復(fù)合器的效率較點(diǎn)火器低，為控制安全殼內(nèi)氫氣濃度快速升高，復(fù)合器需要布置的數(shù)量較多，這為工程實(shí)施帶來了很多的困難。在氫氣點(diǎn)火器方面，目前都采用能動手段，具體形式有火花塞型、電擊發(fā)型、螺旋線圈型。專利CN102878578提出了一種核電站用氫氣點(diǎn)火器，當(dāng)供電電壓為120V或220V交流電時，點(diǎn)火部件選用耐高溫的螺旋線圈型加熱元件；當(dāng)供電電壓為9-12V電源時，點(diǎn)火部件選用耐高溫的封閉型電熱塞。在其它類型的點(diǎn)火器方面，專利200420036681.9進(jìn)行了激光點(diǎn)火器的探討，但該部件雖然可以有效緩解點(diǎn)火端的消耗和老化，但是需要外界電源支持，在失電情況下無法行使正常功能。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的提供一種自供電的氫氣處理設(shè)備。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，提出了一種自供電氫氣處理設(shè)備，包括：熱電轉(zhuǎn)換裝置，具有低溫側(cè)和高溫側(cè)，低溫側(cè)與高溫側(cè)之間限定容納腔室，熱電轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置在所述容納腔室內(nèi)；催化復(fù)合裝置，用于催化流過其的氫氣和氧氣發(fā)生復(fù)合反應(yīng)以生成水和熱量，產(chǎn)生熱量的催化復(fù)合裝置設(shè)置在所述高溫側(cè)作為熱源；高壓電源產(chǎn)生電路，與所述熱電轉(zhuǎn)換裝置電連接以將熱電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的低壓電轉(zhuǎn)換為高壓電；以及氫氣點(diǎn)火裝置，由所述高壓電源產(chǎn)生電路產(chǎn)生的高壓電被供給到所述氫氣點(diǎn)火裝置以執(zhí)行氫氣點(diǎn)火。

可選地，所述催化復(fù)合裝置包括筒狀催化體，所述筒狀催化體內(nèi)部限定催化反應(yīng)空間，氫氣和氧氣在所述催化反應(yīng)空間內(nèi)發(fā)生復(fù)合反應(yīng)，所述筒狀催化體為導(dǎo)熱體以將所述熱量從筒狀催化體的內(nèi)部傳遞到筒狀催化體的外側(cè)；所述自供電氫氣處理設(shè)備還包括導(dǎo)熱的筒狀殼體，所述低溫側(cè)與所述殼體內(nèi)側(cè)形狀相匹配而與所述殼體內(nèi)側(cè)熱接觸，所述殼體包覆所述熱電轉(zhuǎn)換裝置；所述高溫側(cè)與筒狀催化體的外側(cè)形狀匹配且與筒狀催化體的外側(cè)熱接觸；且殼體外側(cè)的大氣環(huán)境作為冷源吸收來自所述低溫側(cè)的熱量。

進(jìn)一步地，所述催化反應(yīng)空間和容納腔室豎向布置，且包含氫氣和氧氣的混合氣體自下而上流過所述催化反應(yīng)空間。

所述筒狀催化體的上方可設(shè)置有擋板，用于阻止噴淋水或凝結(jié)水進(jìn)入到所述催化反應(yīng)空間內(nèi)。

所述熱電轉(zhuǎn)換裝置可為圓筒狀。

所述殼體的外側(cè)可設(shè)置有散熱片。

多個氫氣點(diǎn)火裝置可彼此間隔開地設(shè)置在所述殼體的周向方向上。

所述筒狀催化體可為橫截面為圓形、正方形或正六邊形的中空筒體，所述中空筒體形成所述催化反應(yīng)空間；且所述筒狀催化體的內(nèi)側(cè)可包含氫氣和氧氣復(fù)合催化劑。

可選地，所述筒狀催化體包括可筒狀熱導(dǎo)體，所述筒狀熱導(dǎo)體限定中空腔室，所述筒狀催化體還包括催化芯體，所述催化芯體布置在所述中空腔室內(nèi)，所述催化芯體具有沿豎向方向延伸的多個孔，所述孔構(gòu)成包含氫氣和氧氣的混合氣體的流動通道，所述多個孔形成為蜂窩結(jié)構(gòu)，所述多個孔形成所述催化反應(yīng)空間。進(jìn)一步地，所述中空腔室為橫截面為圓筒形、正方形或正六邊形；所述催化芯體具有與所述中空腔室的形狀配合的外部形狀。進(jìn)一步地，所述多個孔中的每一個的橫截面為正方形、正六邊形或圓形。

為了防止熱電轉(zhuǎn)換模塊過熱，可選地，所述容納腔室下側(cè)設(shè)置有氣體入口，所述容納腔室的上側(cè)設(shè)置有氣體出口。進(jìn)一步地，所述氣體出口設(shè)置有防水進(jìn)入裝置。或者可選地，所述容納腔室被抽真空；且所述熱電轉(zhuǎn)換模塊的暴露到容納腔室的外表面涂敷有熱反射面。

為了增加該氫氣處理設(shè)備的可靠性，自供電氫氣處理設(shè)備還可包括外部電源連接端口，該連接端口用于將外部電源供給到所述氫氣點(diǎn)火裝置。