一种管道内液态金属排出及管道快速降温装置

技术领域

本发明属于管道内液态金属排出及管道降温技术领域，涉及一种管道内液态金属排出及管道快速降温装置。

背景技术

第四代新型反应堆通常使用活泼的金属(钠、钾或者锂)作为冷却剂，一二回路的主要设备均处于液态金属工作环境中，通常以液态金属为工作介质的管道设计为带有一定坡度，管道外壁缠绕有电加热丝用于加热管道内的金属，防止液态金属凝固。在管道上设备更换或者检修时，液态金属依靠重力自流排入液态金属储存罐，重力自流液态金属排出速度慢；管道内有较多液态金属的残留，不利于设备检修，增加残余钠清洗工作量；液态金属排出后管道内可能漏入空气，造成液态金属品质下降；管道依靠自然冷却，降温所需时间长。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种管道内液态金属排出及管道快速降温装置，该装置能够跑出管道内的液态金属，同时实现管道的快速降温。

为达到上述目的，本发明所述的管道内液态金属排出及管道快速降温装置包括出口管道、液态金属管道、液态金属储存罐、空气冷却器、精细过滤器、循环风机、电加热器、入口隔离阀、再循环阀、压力调节阀及氮气罐；

液态金属管道的出口依次连接出口隔离阀、液态金属储存罐、空气冷却器、精细过滤器及循环风机与电加热器的入口相连通；

电加热器的出口分为两路，其中，一路经入口隔离阀与液态金属管道的入口相连通，另一路经再循环阀与空气冷却器的入口相连通。

氮气罐的出口经压力调节阀与出口管道的入口相连通，液态金属储存罐的出口与出口管道的入口相连通，出口管道的出口与空气冷却器的入口相连通。

液态金属管道与液态金属储存罐之间设置有出口隔离阀。

空气冷却器与精细过滤器之间设置有分子筛床。

电加热器的出口经流量传感器后分为两路。

电加热器的出口处设置有温度传感器，其中，温度传感器与电加热器锁连。

出口管道上安装有压力传感器，压力传感器与压力调节阀锁连。

分子筛床吸附气流中的气体杂质。

精细过滤器过滤气流中的固体杂质颗粒。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的管道内液态金属排出及管道快速降温装置在具体操作时，当需要排出管道内的液体金属时，则利用循环风机驱动电加热器加热的高温氮气推动、携带液态金属流入液态金属储存罐中进行储存；当需要降温时，则利用循环风机驱动液态金属管道内的高温气体流经空气冷却器进行闭式循环降温，实现管道的快速降温，缩短降温时间，便于设备检修；管道内氮气同时兼作保护气体，防止空气漏入，保证液态金属品质。

进一步，再循环阀控制降温速度，温度传感器及电加热器控制氮气温度，氮气里面的杂质通过分子筛床和精细过滤器去除，系统内氮气由氮气罐提供，氮气压力由压力调节阀根据压力传感器进行控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为液态金属管道、2为出口隔离阀、3为液态金属储存罐、4为压力传感器、5为空气冷却器、6为分子筛床、7为精细过滤器、8为循环风机、9为电加热器、10为温度传感器、11为流量传感器、12为入口隔离阀、13为再循环阀、14为压力调节阀、15为氮气罐。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的管道内液态金属排出及管道快速降温装置包括液态金属管道1、出口隔离阀2、液态金属储存罐3、压力传感器4、空气冷却器5、分子筛床6、精细过滤器7、循环风机8、电加热器9、温度传感器10、流量传感器11、入口隔离阀12、再循环阀13、压力调节阀14及氮气罐15；液态金属管道1的出口依次连接出口隔离阀2、液态金属储存罐3、出口管道、空气冷却器5、分子筛床6、精细过滤器7、循环风机8及电加热器9与流量传感器11的入口相连通；流量传感器11的出口分为两路，其中，一路经入口隔离阀12与液态金属管道1的入口相连通，另一路经再循环阀13与空气冷却器5的入口相连通。

氮气罐15的出口经压力调节阀14与出口管道的入口相连通，液态金属储存罐3的出口与出口管道的入口相连通，出口管道的出口与空气冷却器5的入口相连通。

分子筛床6用于吸附气流中的气体杂质，精细过滤器7用于过滤气流中的固体杂质颗粒。

出口管道上安装有压力传感器4，压力传感器4与压力调节阀14锁连，保证系统内氮气压力在0.1-0.2MPa。

电加热器9的出口处设置有温度传感器10，温度传感器10与电加热器锁连，使得电加热器9出口处循环氮气的温度为40-200℃。

空气冷却器5投入时，可以通过调整再循环阀13的开度，控制流经液态金属管道1的冷却氮气流量，确保液态金属管道1可控降温。

本发明的具体工作过程为：

1)关闭出口隔离阀2及入口隔离阀12，空气冷却器5不投入；

2)打开压力调节阀14，氮气罐15输出的氮气进入到空气冷却器5中；

3)根据压力传感器4检测得到的压力信号调节压力调节阀14的开度，使得压力调节阀14出口处的氮气压力为0.1-0.2MPa；

4)打开再循环阀13，启动循环风机8；

5)根据温度传感器10检测得到的氮气温度控制电加热器9，使得温度传感器10检测得到的氮气温度为190-200℃；

6)打开出口隔离阀2及入口隔离阀12，调节再循环阀13的开度至20％；

7)等待液态金属储存罐3的液位不再上升后，关闭再循环阀13，再使得循环风机8运行20min，以确保液态金属排出彻底，然后关闭电加热器9；

8)打开再循环阀13，投入空气冷却器5，使得通冷却氮气温度与液态金属管道1的温差不超过50℃；

调节再循环阀13的开度，控制流经液态金属管道1的冷却氮气流量，控制液态金属管道1的降温速度不超过60℃/h，最终将液态金属管道1的温度降低到接近室温，便于管道设备检修。