[發明專利]一種用于氫氣復合器自然循環流動實驗的模擬裝置

在審

• 申請號: 202211063366.4
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115493861A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 石雪垚;王輝;李精精;周喆;孫婧;黃政;王賀南;常愿;雷寧博;李漢辰;孫曉暉;蔡盟利;林盛盛
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01M10/00;G09B25/02
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發明涉及一種用于氫氣復合器自然循環流動實驗的模擬裝置，屬于核事故處理技術領域，該裝置包括氫氣復合器流道模擬體，它包括殼體，殼體下部設有進氣通道，上部開有排氣格柵；殼體內側下部設有多孔介質氫氣燃燒器組，空氣注入管線、氫氣注入管線、水冷管線注水管和水冷管線排水管位于多孔介質氫氣燃燒器組四周，通過不同接管與多孔介質氫氣燃燒器組連通，空氣和氫氣分別通過空氣注入管線和氫氣注入管線注到多孔介質氫氣燃燒器組內，當其內氫氣濃度滿足燃燒條件時，氫氣?空氣混合氣體在多孔介質氫氣燃燒器組內燃燒，放出大量熱量。本發明能避免采用真實氫氣環境進行氫氣復合器實驗帶來的風險，又能避免采用電加熱模擬氫氣復合器時功率高的缺陷。

技術領域

本發明屬于核事故處理技術領域，具體為一種用于氫氣復合器自然循環流動實驗的模擬裝置。

背景技術

氫氣復合器是核電廠發生嚴重事故后消除安全殼內氫氣的裝置，在國內核電廠中應用廣泛，其利用催化復合的方式使氫氣和氧氣發生復合反應，從而在氫氣濃度較低的情況下消除氫氣，避免由于氫氣燃燒、爆炸對安全殼完整性造成威脅。

氫氣復合器發生催化反應后，在催化板放出大量熱量，這部分熱量會驅動空氣向上流動，從而使更多的氫氣-空氣混合氣體進入復合器，非能動氫氣復合器正是利用這一自然循環過程，在不需要任何電源驅動的情況下，非能動的消除安全殼內的氫氣。

在進行氫氣復合器研制、試驗過程中，需要對氫氣復合器自然循環的驅動壓頭、自然循環流量及流動阻力進行研究。為了模擬真實的氫氣復合器消氫過程，通常需要在含有一定氫氣濃度的環境中進行試驗，而真實的氫氣環境具有一定的危險性，對安全防爆措施要求較高。另外一種試驗方法是采用電加熱的方法，模擬氫氣復合器催化過程中的放熱，而這種方式一方面無法模擬催化后混合氣體組分的變化，另一方面要求較高的電加熱功率，對試驗條件要求較高，以小型復合器為例，在4％標準氫氣濃度工況下，需要的電加熱功率便達到了80kw。

發明內容

為解決現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種用于氫氣復合器自然循環流動實驗的模擬裝置，使用該模擬裝置能夠避免采用真實氫氣環境進行氫氣復合器實驗帶來的風險，又能避免采用電加熱模擬氫氣復合器時功率高的缺陷，為氫氣復合器自然循環流動實驗提供了一種新的實驗方式。

為達到以上目的，本發明采用的一種技術方案是：

一種用于氫氣復合器自然循環流動實驗的模擬裝置，包括：

氫氣復合器流道模擬體，所述氫氣復合器流道模擬體包括殼體，殼體下部開設有進氣通道，殼體上部開設有排氣格柵；

所述殼體內側下部設置有多孔介質氫氣燃燒器組，所述多孔介質氫氣燃燒器組用于燃燒的一端處于所述殼體的內部，另一端處于所述殼體的外部；

空氣注入管線、氫氣注入管線、水冷管線注水管和水冷管線排水管位于所述氫氣復合器流道模擬體的外部且位于所述多孔介質氫氣燃燒器組的四周，通過不同的接管與所述多孔介質氫氣燃燒器組連通，空氣和氫氣分別通過所述空氣注入管線和所述氫氣注入管線注入到所述多孔介質氫氣燃燒器組內；

所述多孔介質氫氣燃燒器組內部設置有多個氫氣點火裝置，當其內的氫氣濃度滿足燃燒條件時，氫氣-空氣混合氣體在所述多孔介質氫氣燃燒器組內燃燒，同時放出的大量熱量，驅動空氣從所述進氣通道進入氫氣復合器流道模擬體內部并向上流動，從所述排氣格柵排出，形成自然循環。

進一步，如上所述的用于氫氣復合器自然循環流動實驗的模擬裝置，所述多孔介質氫氣燃燒器組是由多組多孔介質氫氣燃燒器按一定的間隔排列而成。

進一步，如上所述的用于氫氣復合器自然循環流動實驗的模擬裝置，每個所述多孔介質氫氣燃燒器內部依次包括氫氣混合腔室、水冷腔室和多孔介質燃燒腔室。