[发明专利]一种双筒多级流化循环型气溶胶发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种核能、环保以及化工等领域的过滤系统性能测试装置。

背景技术

反应堆安全壳是防止放射性产物释放到环境的最后一道屏障。在发生堆芯熔穿压力容器的严重事故时，由于熔融堆芯与混凝土底板反应产生的不凝结气体不断增加，安全壳内压力逐渐升高，最终可能会破坏安全壳的完整性，造成放射性物质外泄。为了防止该类事故的发生，目前核电站一般都采用安全壳过滤排放系统，通过主动卸压的方式使安全壳内的压力不超过其承载限值，从而确保安全壳完整性；同时，通过安装在卸压管线上的过滤装置对排放气体中的放射性气溶胶进行有效过滤，防止放射性气溶胶污染环境，因此进行安全壳过滤排放系统对气溶胶过滤效率的验证实验显得极其重要。其中，安全壳过滤排放系统的工作压力为0.73MPa，并能够连续36小时对安全壳内排出的放射性气溶胶进行有效过滤，事故过程中产生的气溶胶在安全壳内主要以固体粉末形态存在，所以为了对安全壳过滤排放系统进行过滤性能测试，需要一种固体粉末气溶胶发生装置，其能够持续稳定地向安全壳过滤排放系统(工作压力为0.73MPa)中配入与安全壳大气中气溶胶的特性、浓度和颗粒大小相当的气溶胶，并要求该固体粉末气溶胶发生装置能够连续36小时不间断地向回路配送气溶胶。

目前国内常用的固体粉末气溶胶发生装置是国外研发的几款成型产品，包括德国BEG1000、RBG系列气溶胶发生器和美国的TSI3400A型气溶胶发生器等。他们主要以链条喷嘴式、旋转刷式和流化床式为主。其中，德国BEG1000型气溶胶发生器，它是将已研磨好的粉末样品装入到粉末储存器中，储存器底部的活塞将粉末输送到传送带，粉末通过传送带送往旋转刷，依靠旋转力的作用使粉末离散后进入扩散头，然后由压缩空气吹出；德国RBG系列气溶胶发生器，它也是将粉末样品装入圆柱型存储容器中，通过存储容器底部活塞将粉末输送到旋转刷，旋转刷将一定量的粉末离散后送往扩散头，在扩散头处，通过喷嘴将粉末吹出；美国的TSI3400A型流化床气溶胶发生器，它是依靠链条将储存器中的粉末输送到多孔板(流化床)的上方，压缩空气通过多孔板使气流加速，从而携带粉末流出。这些发生装置都是依靠活塞、传送带、链条和旋转刷来输送和离散粉末，之后通过喷嘴或多孔板将粉末吹出。国内关于固体粉末气溶胶发生装置的研制还尚未成熟，仅有一些专利《一种固体颗粒气溶胶发生装置》(200520114532.4)，《转盘式粉尘气溶胶发生装置》(201010136283.4)，《齿带式粉尘气溶胶发生装置》(201120050150.5)和《粉尘气溶胶发生装置》(CN201010101408.X)中提到固体颗粒气溶胶发生装置，这些发生装置同样也是依靠活塞将粉末样品输送到旋转刷，依靠旋转力的作用使粉末离散后进入粉末吸收-配送装置进行配送。

但是现有的固体粉末气溶胶发生装置存在以下问题：

1、现有固体粉末气溶胶发生装置的工作原理决定了其出口压力很低，因此无法实现向高压系统内进行气溶胶配送。现有固体粉末气溶胶发生装置的主要原理为利用传送带、链条和旋转刷等机械运动部件来分散和携带气溶胶固体粉末，并将其送至粉末吸收-配送装置的入口位置，依靠该装置入口处的抽吸作用，使气溶胶粉末由入口进入吸收-配送装置，然后经出口将气溶胶配送至所需系统。该装置所能配送的系统压力取决于粉末吸收-配送装置出口处的压力，为了向高压系统内配送气溶胶，必须提高粉末吸收-配送装置出口处的压力。但是，目前采用的粉末吸收-配送装置主要为喷管、扩散头或其他的一些负压发生装置，这些装置的结构和原理决定了其无法在高出口压力条件下对机械运动部件携带的气溶胶固体粉末进行正常吸收，因此现有的固体粉末气溶胶发生装置出口压力较低(最大出口压力不超过0.3MPa)，不能用于高压系统的气溶胶配送。因而不满足安全壳过滤排放系统中气溶胶过滤效率验证的实验要求。

2、由于安全壳大气中的气溶胶颗粒为粘性粉末，为了模拟安全壳内气溶胶的特性，进行安全壳过滤排放系统效率验证，需要向安全壳过滤排放系统中配入粘性粉末；但粘性粉末的粘性大，流动性差，容易产生自发凝并，表现出很强的聚团特性。而现有的大多数固体粉末气溶胶发生装置对粉末仅进行一次发散，很难保证粘性粉末的充分流化，同时，由于粘性粉末长时间堆在气溶胶发生装置的存储容器中，很容易产生自发凝并，引起粉末聚团，这给粉末的流化带来了一定的困难，这些问题严重影响了安全壳过滤排放系统效率测试的准确性，所以现有的固体粉末气溶胶发生装置不适宜进行粘性粉末的发散和配送，因而不能满足实验要求。

发明内容