[發(fā)明專利]一種以超臨界二氧化碳為工質(zhì)的顆粒脫除器

有效

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• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號: CN105895184B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周濤;陳杰;周藍(lán)宇;劉亮;陳娟
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: G21F9/02
• 分類號: G21F9/02
• 代理公司: 北京康思博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11426
• 代理人: 劉冬梅,路永斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核能領(lǐng)域，尤其涉及核能領(lǐng)域中的顆粒物脫除裝置，特別地，涉及一種以超臨界二氧化碳為工質(zhì)的顆粒物脫除裝置。

背景技術(shù)

采用超臨界二氧化碳作為第四代高溫氣冷堆的工質(zhì)，不僅可以避免臨界熱流密度的熱工安全限制，而且還可以容易提升堆芯出口溫度、簡化堆芯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢。

超臨界二氧化碳介質(zhì)由于其黏度為液體的1％，擴(kuò)散系數(shù)為液體100倍，比液體更快的溶解溶質(zhì)的速率，比氣體更大的溶質(zhì)的溶解能力，提高了細(xì)小顆粒物的溶解性能，使顆粒物在超臨界二氧化碳介質(zhì)中分散成更小的顆粒物。而高溫氣冷堆的燃料元件大部分是將全陶瓷型包覆顆粒彌散在石墨球基體中制成，雖然這種材料可以將絕大部分裂變產(chǎn)物阻擋在完整包覆顆粒的陶瓷SiC層內(nèi)，但是仍然還會有一些細(xì)小的雜質(zhì)以顆粒物的形式存在。這些細(xì)小的顆粒物(如石墨粉塵產(chǎn)生顆粒物)一般是具有放射性的顆粒，這些顆粒會引發(fā)一系列問題，影響冷卻劑的傳熱性能、出現(xiàn)局部傳熱惡化、影響管道的使用壽命、影響反應(yīng)堆的正常運行和安全，更為嚴(yán)重的還會威脅到核電站周圍工作人員的生命健康。

目前，國內(nèi)外大部分是常規(guī)高效除塵設(shè)備，常見的有電除塵器、袋除塵器、靜電顆粒層除塵器、靜電旋風(fēng)除塵器、電袋復(fù)合除塵器等，這些除塵器，對于粒子直徑大于10μm的顆粒物除塵效率高，但是對于細(xì)顆粒物(直徑＜2.5μm)除塵效率明顯降低。這些除塵器大多是利用單一的原理對顆粒物進(jìn)行除塵，效果不明顯。雖然也有專家利用電凝并技術(shù)和靜電除塵器相結(jié)合，但其裝置難以解決一些細(xì)小顆粒物粘貼在管道內(nèi)壁的問題，如果這個問題發(fā)生在反應(yīng)堆內(nèi)，那么將給反應(yīng)堆運行帶來很大不便。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，設(shè)計出一種以超臨界二氧化碳為工質(zhì)的顆粒脫除器，所述顆粒脫除器將熱泳效應(yīng)與電凝并結(jié)合，能夠有效脫除顆粒物，且不會導(dǎo)致顆粒物粘附在管壁上，從而完成本發(fā)明。

本發(fā)明一方面提供了一種以超臨界二氧化碳為工質(zhì)的顆粒脫除器，具體體現(xiàn)在以下方面：

(1)一種以超臨界二氧化碳為工質(zhì)的顆粒脫除器，所述顆粒脫除器為圓筒狀管道結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述顆粒脫除器包括管道進(jìn)口1、管道壁2、電凝并區(qū)3、顆粒收集區(qū)4和管道出口5，在管道進(jìn)口1處設(shè)置有電荷網(wǎng)11；

(2)根據(jù)上述(1)所述的顆粒脫除器，其中，

所述電凝并區(qū)3用于進(jìn)行顆粒間的凝并作用，使小顆粒逐漸聚集形成大顆粒物，和/或

所述顆粒收集區(qū)4用于收集經(jīng)凝并后形成的大顆粒物；和/或

所述電荷網(wǎng)11用于使小顆粒帶上部分電荷，優(yōu)選地，所述電荷網(wǎng)11由電荷網(wǎng)絲111交叉構(gòu)成；

(3)根據(jù)上述(2)所述的顆粒脫除器，其中，

所述電荷網(wǎng)絲111為錳銅合金絲；和/或

鄰近的電荷網(wǎng)絲111之間的間距為0.5～2.5mm，優(yōu)選為1～2mm，更優(yōu)選為1.5mm；

(4)根據(jù)上述(1)至(3)之一所述的顆粒脫除器，其中，在管道壁2的外側(cè)設(shè)置有熱泳涂層6，用于產(chǎn)生熱泳效應(yīng)；優(yōu)選地，所述熱泳涂層6包括導(dǎo)體61、線圈62和保溫材料63，其中，所述線圈62纏繞于導(dǎo)體61上，所述保溫材料63包裹于纏有線圈62的導(dǎo)體外側(cè)；

(5)根據(jù)上述(4)所述的顆粒脫除器，其中，

所述線圈62為鑄鐵鋁鎳鈷材料，和/或

在所述線圈62上通有交變電流，用于產(chǎn)生渦流效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生熱量，和/或

所述保溫材料63為云母材料，用于防止熱泳涂層6的溫度外散，保持熱泳效應(yīng)；

(6)根據(jù)上述(4)或(5)所述的顆粒脫除器，其中，所述熱泳涂層6的厚度為20～30mm，其中，導(dǎo)體61的厚度為16～28mm，線圈62和保溫材料63的厚度分別為1～2mm，其中，基于顆粒脫除器的管道內(nèi)徑為120～150mm；

(7)根據(jù)上述(1)至(6)之一所述的顆粒脫除器，其中，在電凝并區(qū)3設(shè)置有交流電裝置31和電凝并裝置32，優(yōu)選地，

所述交流電裝置31為環(huán)形，緊貼管道壁2的內(nèi)側(cè)；和/或

所述電凝并裝置32設(shè)置于管道的中心，且為豎直設(shè)置；

(8)根據(jù)上述(1)至(7)之一所述的顆粒脫除器，其中，所述顆粒收集區(qū)4包括顆粒沉附裝置41和顆粒收集裝置42，其中，所述顆粒沉附裝置41為豎直設(shè)置，與電凝并裝置32平行；顆粒收集裝置42設(shè)置于顆粒沉附裝置41上，且與顆粒沉附裝置41垂直；