一种安全壳过滤排放系统

技术领域

本发明涉及核电站安全技术领域，具体涉及一种安全壳过滤排放系统。

背景技术

在核电厂发生严重事故后，安全壳内的压力会由于各种反应造成的质能释放而逐步升高，进而可能会破坏安全壳的完整性，造成大量放射性物质释放。安全壳过滤排放系统能够通过主动卸压缓解由于高压对安全壳完整性造成的威胁，同时安装在卸压管线上的过滤装置对排放出的气体进行过滤，尽量减少放射性物质向环境的释放。

由于开启主动卸压前安全壳内的大气处于高温高压状态，按照目前工业上直接排放的做法会浪费掉排放气体所携带的能量，且事故后长期排气可能会给卸压管线上的过滤装置带来很大的压力，放射性物质的积累可能会使过滤装置超负荷运行，降低过滤效率或排气速度。

现有专利CN102708932A公开了一种双堆核电厂安全壳过滤排放系统，其包括单堆配置的过滤排放组件和双机共用的下游排放组件，过滤排放组件包括贯穿于核电厂机组安全壳的安全壳贯穿件、穿过安全壳贯穿件与核电厂机组相连接的安全壳排放管线，下游排放组件包括与安全壳排放管线连接的双机组共用的排气母管、双机组共用的用于容纳排气母管的核电厂烟囱。该系统通过对两台核电厂机组分别单堆配置过滤排放组件，可以满足两台机组安全壳在同时超压时的过滤排放容量要求，对各自机组操作即可，泄压方便。

上述现有专利是针对双堆共用设计的安全壳过滤排放系统无法满足过滤排放需求提出的，未解决现有技术中安全壳排放气体所携带的能量未得到充分利用、以及下游净化系统过滤压力较大的问题。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出一种安全壳过滤排放系统，解决现有技术中安全壳排放气体所携带的能量未得到充分利用、以及下游净化系统过滤压力较大的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种安全壳过滤排放系统，安全壳超压时可释放高温高压气体，过滤排放系统包括：

隔离阀组件，隔离阀组件连通安全壳与过滤排放系统；

发电装置，发电装置与隔离阀组件连接并将高温高压气体的内能转化为电能并导出排放气体；

静电除尘装置，静电除尘装置由发电装置提供电能，用于接收并净化排放气体；

过滤组件，过滤组件位于静电除尘装置的下游，过滤组件包括过滤液，过滤液用于过滤经静电除尘装置的气体。

进一步地，发电装置的输出至少分为第一支路和第二支路，第一支路输出第一电能；第二支路输出第二电能，第一电能用于提供给静电除尘装置。

进一步地，第二支路包括蓄电装置，蓄电装置用于存储第二电能。

进一步地，第二支路还包括泵，泵用于连接蓄电装置与过滤组件，泵由蓄电装置提供电能，当过滤组件需增加液位时，泵为过滤组件补充过滤液。

进一步地，过滤组件包括文丘里水洗器，文丘里水洗器连接泵与静电除尘装置，文丘里水洗器接收并过滤经静电除尘装置的排放气体。

进一步地，过滤组件还包括金属纤维过滤器，金属纤维过滤器位于文丘里水洗器的下游，接收并过滤经文丘里水洗器的排放气体。

进一步地，过滤组件还包括银沸石过滤器，银沸石过滤器位于金属纤维过滤器的下游，接收并过滤经金属纤维过滤器的排放气体。

进一步地，还包括收集皿，收集皿在静电除尘装置的下方，收集经静电除尘装置排出的杂质。

进一步地，收集皿与文丘里水洗器底部均设置有返回通道，返回通道收集杂质、废液并排回安全壳内。

进一步地，隔离阀组件至少包括两个串联的隔离阀。

进一步地，过滤排放系统还包括限流孔板，限流孔板位于过滤组件的下游，用于维持过滤排放系统排出气体的体积流量基本恒定。

进一步地，静电除尘装置中设置有电极板与可旋转的多孔喷头，多孔喷头用于向所述电极板喷入氨水或氧化铁吸附性较强的溶液。

基于上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

1、本发明能够有效的利用事故后安全壳内高温高压气体的内能，将高温高压气体的内能转化为电能，并通过第一支路为静电除尘装置供电，实现自供电式预去除气溶胶的目的，减少能源浪费。

2、本发明通过静电除尘装置与多级过滤组件实现对气溶胶及其他杂质的多级过滤，降低下游过滤组件对气溶胶过滤的压力，提升过滤效率的同时增强排放气体的安全性。

3、本发明通过第二支路将发电装置的剩余电能存储在蓄电装置，在文丘里水洗器需增加液位时，通过驱动泵为文丘里水洗器补充过滤液，可保证文丘里水洗器的过滤效率始终维持在较高的水平。

4、本发明在收集皿与文丘里水洗器底部设置返回通道，通过返回通道将带有放射性的气溶胶和溶液输回安全壳内，可避免污染源的扩散。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一个实施例的安全壳过滤排放系统示意图；

图2为本发明一个实施例的静电除尘装置的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、隔离阀组件；12、隔离阀；2、发电装置；21、空气透平；22、发电机；23、小型变压器；3、静电除尘装置；31、电极板；32、多孔喷头；4、过滤组件；41、文丘里水洗器；42、金属纤维过滤器；43、银沸石过滤器；5、蓄电装置；6、泵；7、收集皿；8、限流孔板；9、返回通道；10、烟囱。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征、步骤，但不排除存在或增加一个或多个其它特征。

实施例

基于现有技术中的不足，本发明提出了一种安全壳过滤排放系统，具体的，图1中示出了本发明一个实施例的一种安全壳过滤排放系统的示意图，在图1中，位置B表示安全壳内，该过滤排放系统包括：隔离阀组件1，隔离阀组件1与安全壳连通；发电装置2，发电装置2与隔离阀组件1连接并将高温高压气体的内能转化为电能并导出排放气体；静电除尘装置3，静电除尘装置3由发电装置2提供电能，用于接收并净化排放气体；过滤组件4，过滤组件4位于静电除尘装置3的下游，过滤组件4包括过滤液，过滤液用于过滤经静电除尘装置3的气体。

该过滤排放系统通过发电装置将事故后安全壳内排放气体的内能转化为电能，从而为静电除尘装置提供电能，实现自供电式预去除气溶胶，同时降低下游过滤组件的过滤压力；通过过滤组件提升过滤效率，增强排放气体的安全性。

以下将围绕该过滤排放系统的组成、运行过程及实现效果进行详细介绍。具体来说，隔离阀组件1与安全壳连通。

其中，隔离阀组件1至少包括两个串联的隔离阀12。在本实施例中，隔离阀组件1包括两个串联的隔离阀12，安全壳在超压后向环境释放的高温高压气体经排放管线从安全壳排出后，先后经过两个串联的隔离阀12，然后进入发电装置2。

发电装置2与隔离阀组件1连接并将高温高压气体的内能转化为电能并导出排放气体。

具体来说，发电装置的位置可依据实际需求进行设计，在本实施例中，发电装置位于其他厂房内。该发电装置2包括空气透平21、发电机22与小型变压器23。当安全壳内大气压力超过安全壳过滤排放系统的启动压力时，隔离阀组件1开启，此时排放气体经串联的隔离阀12进入发电装置2的空气透平21中，通过压缩排放气体压缩提高其密度和压力，然后将压缩后的排放气体通过透平膨胀，带动发电机发电发电机22发出的电能经由小型变压器23获得稳定的电压电流供应。

发电装置2的小型变压器23的输出至少分为第一支路和第二支路。在本实施例中，发电装置2的输出分为两个支路，第一支路输出第一电能，第二支路输出第二电能，第一电能用于提供给静电除尘装置3，实现自供电式预去除杂质的目的，缓解下游过滤组件的过滤压力，有效降低有害杂质在事故排放阶段向环境的释放。

第二支路包括蓄电装置5，蓄电装置5用于存储发电装置2的小型变压器23输出的第二电能。具体来说，在本实施例中，所述蓄电装置5为蓄电池，存储发电装置2的小型变压器23输出的第二电能存储在蓄电池中。

在本发明的另一个实施例中，第二支路还包括泵6，泵6用于连接蓄电装置5与过滤组件4。所述泵6由蓄电装置5提供电能，在过滤组件4需增加液位时，通过蓄电装置5中的第二电能驱动泵6为过滤组件4补充过滤液，实现自供电式补充过滤液，使得过滤液的液位达到相应液位，保证过滤组件4的过滤效率。

静电除尘装置3由发电装置2提供电能，用于接收并净化排放气体。

如图2中示出了静电除尘装置的示意图，图2中的A表示安全壳，静电除尘装置3中设置有电极板31与可旋转的多孔喷头32。具体来说，静电除尘装置3用于接收发电装置2输出的第一电能，通过第一电能中的高压电源产生强磁场，使得进入静电除尘装置3内的排放气体被电离并沉积到电极板31上。具体来说，在本实施例中，静电除尘装置中的电极板31采用亲水性纳米级材料，以增强电极的稳定性。当安全壳隔离阀12开启一定时间后，开启多孔喷头32，通过该多孔喷头32向电极板31喷入吸附性强的溶液，如氨水或氧化铁溶液等，提高液体喷淋的均匀性和覆盖范围，增强对电极板31上气溶胶的冲刷作用以充分过滤排放气体中的杂质。具体来说，在本实施例中该静电除尘装置3主要用于过滤排放气体中的气溶胶。

另外，该系统还包括收集皿7与返回通道9，收集皿7在静电除尘装置3的下方，用于收集经静电除尘装置3中多孔喷头32冲刷下来的气溶胶废液，并通过返回通道9将气溶胶废液送回至安全壳，以避免潜在污染源的扩散。

过滤组件4位于静电除尘装置3的下游，过滤组件4包括过滤液，过滤液用于过滤经静电除尘装置3的气体。

具体来说，在本发明的一个实施例中，过滤组件4包括文丘里水洗器41，文丘里水洗器41连接泵6与静电除尘装置3。该文丘里水洗器41用于接收并过滤经静电除尘装置3的排放气体，进一步去除排放气体中的气溶胶和碘。在文丘里水洗器41需增加液位时，不能满足过滤排放气体的要求，需及时补充过滤液至相应的液位。本申请将发电装置2的小型变压器23输出的第二电能存储在蓄电池中，通过蓄电池中的第二电能驱动第二支路上的泵6运行，从而为过滤组件4补充过滤液，由此实现自供电式补充过滤液，使得过滤液的液位达到相应液位，保证文丘里水洗器41的过滤效率。

进一步地，该文丘里水洗器41底部设置有返回通道9，通过该返回通道9可收集文丘里水洗器41过滤的废液并排回安全壳内，避免潜在污染源的扩散。

此外，在本发明的又一个实施例中，过滤组件4还包括金属纤维过滤器42，金属纤维过滤器42位于文丘里水洗器41的下游，用于接收并过滤经文丘里水洗器41的排放气体，进一步去除更小颗粒的气溶胶，实现对排放气体的第二级过滤。

另外，在本发明的再一个实施例中，过滤组件4还包括银沸石过滤器43，银沸石过滤器43位于金属纤维过滤器42的下游，用于接收并过滤经金属纤维过滤器42的排放气体，进一步过滤排放气体中的甲基碘，以保证排放气体的放射性最低，实现对排放气体的第三级过滤。

通过上述实施例中的多级过滤组件可实现对气溶胶及其他杂质的多级过滤，层层降低下游过滤组件对气溶胶过滤的压力，提升过滤效率的同时增强排放气体的安全性。

进一步地，过滤排放系统还包括限流孔板8，限流孔板8位于过滤组件4的下游，用于维持过滤排放系统排出气体的体积流量基本恒定。

排放气体经过过滤组件4的过滤后，可经过装有限流孔板8的管道进入烟囱10，最终排入大气环境。

基于上述描述可知，本申请的安全壳过滤排放系统的运行方式如下：当安全壳内大气压力超过安全壳过滤排放系统的启动压力时，隔离阀组件开启，安全壳内的排放气体经过隔离阀进入发电装置；利用发电装置将排放气体的内能转化为电能，随后将第一电能提供给静电除尘装置，实现自供电式预去除气溶胶，降低下游过滤组件的过滤压力；将第二电能存储在蓄电装置中，当过滤组件的文丘里水洗器需增加液位时，利用蓄电装置中的第二电能驱动第二支路上的泵为文丘里水洗器补充过滤液，由此实现自供电式补充过滤液；经过文丘里水洗器过滤后的气体可再通过金属纤维过滤器与银沸石过滤器过滤，所述排放气体经过过滤组件的过滤后，由限流孔板排出，最终进入烟囱排入大气环境。

需要注意的是，该系统放置厂房内的混凝土需满足辐射屏蔽要求。

总之，从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例可实现如下技术效果：

1、本发明能够有效的利用事故后安全壳内高温高压气体的内能，将高温高压气体的内能转化为电能，并通过第一支路为静电除尘装置供电，实现自供电式去除气溶胶的目的，减少能源浪费。

2、本发明通过静电除尘装置与多级过滤组件实现对气溶胶及其他杂质的多级过滤，降低下游过滤组件对气溶胶过滤的压力，提升过滤效率的同时增强排放气体的安全性。

3、本发明通过第二支路将发电装置的剩余电能存储在蓄电装置，在文丘里水洗器需增加液位时，通过驱动泵为文丘里水洗器补充过滤液，可保证文丘里水洗器的过滤效率始终维持在较高的水平。

4、本发明在收集皿与文丘里水洗器底部设置返回通道，通过返回通道将带有放射性的气溶胶和溶液输回安全壳内，可避免污染源的扩散。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。