[发明专利]一种具有安全防护功能的消氢试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种消氢试验系统，具体涉及一种具有安全防护功能的消氢试验系统，属于核电试验系统技术领域。

背景技术

核电站安全壳内发生事故时，释放大量氢气，氢气在安全壳内迅速累积，氢气浓度逐渐增大；同时，安全壳内温度和压力迅速增大，水蒸气含量升高。在事故状态下，高浓度氢气极易发生燃爆风险。为了消除安全壳内氢气，实现氢气浓度控制，在安全壳内布置消氢装置——非能动氢复合器（简称PAR）。PAR的消氢性能验证需特殊的试验系统来完成。

现有的大型消氢试验系统在试验过程中，由于氢氧复合反应强放热效应，试验系统内部温度逐渐升高。为使温度保持预定值，目前多采用外部冷却介质或内部喷淋的降温控制方法。两种降温方式操作繁琐，需较多的人为控制，能耗也较高。

传统的供氢装置采用输气管道直接向试验系统内通氢，若通氢量较大，会导致试验系统内局部氢气浓度较高，存在燃爆危险，因此传统的试验系统内常安装搅拌风机使得氢气均匀分布。该种供氢方式危险系数高、能耗高。

传统的温控装置采用容器外部覆盖螺旋加热盘管，盘管内通入加热介质，通过容器壁面热传导使得容器内部温度达到预定值。该装置加工过程较复杂，若容器壁较厚，则需克服较大的热阻，导致升温较慢，所需能耗也较高。

现有的大型消氢试验系统不能精确测量PAR进出口氢气浓度、PAR温度、PAR进口风速和环境氢气浓度、环境氧气浓度、环境温度、环境压力等参数，而这些参数能够有效的反应PAR在现场运用时的性能。

同时由于消氢试验系统在工作过程中，整个系统处于高温和高压的状态，而且系统内存在高浓度氢气，极易发生燃爆风险，传统的消氢系统存在很大的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有安全防护功能的消氢试验系统，该系统能够模拟核电站现场的工况，检测非能动氢复合器（PAR）的消氢性能，同时具有安全防护功能，能够很大程度的提高系统的安全性能，防止系统在高压状态下发生燃爆危险。

该系统包括罐体、供氢装置、供氧装置、供氮装置、冷却装置、检测装置、温控装置、空气压缩机、蒸汽发生器、数据采集控制模块、安全阀和防爆片。

罐体用来模拟核电站的安全壳，罐体包括上封头腔、上封头、罐身、下封头和下封头腔，罐体的材料为复合钢板。试验时依据核电站现场的使用情况，将非能动氢复合器固定在罐身中心或罐身的内壁上，

供氢装置为罐体内的消氢反应提供氢气，供氢装置包括供氢管、输气管A、氢气罐和汇流排A。两个以上氢气罐并联在汇流排A上，汇流排依次通过手动调节阀和电动调节阀与输气管A贯通，供氢装置中的手动调节阀和电动调节阀设置为常闭。输气管A与供氢管贯通，从而通过供氢管罐体内提供氢气。为了模拟核电站的真实环境，使试验结果更准确，将供氢管淹没在水中，使氢气从水中扩散出来，同时也增加了系统的安全性能。

供氧装置为罐体内的氢氧反应提供所需的氧气，供氧装置包括输气管B、氧气罐、汇流排B。两个以上氧气罐并联在汇流排B上，汇流排B依次通过手动调节阀和电动调节阀与输气管B连接，输气管B与罐体相贯通。供氧装置中的手动调节阀和电动调节阀设置为常闭。

为了提高系统的安全性能，在系统中增加供氮装置。所述供氮装置包括输气管C、氮气罐和汇流排C。两个以上氮气罐并联在汇流排C上，汇流排C与输气管C连接。供氮装置的输气管C分三路输出，一路输出与供氢装置的输气管A贯通，一路输出与供氧装置的输气管B贯通，另一路输出直接与罐体相贯通。在输气管C以及输气管C的每路输出上均安装有电动调节阀，所述输气管C以及输气管C的三路输出上的电动调节阀均设置为常开。

温控装置保证罐体内的气体处于高温、恒温状态，温控装置包括温控管、进油管、出油管和温控模块。温控管固定在下封头内，进油管与温控管的底部贯通，出油管与温控管的顶部贯通；温控模块输出的导热油通过进油管流入温控管，然后通过出油管回到温控模块中；在进油管和出油管上均安装有保温管和手动调节阀。温控模块用于对导热油的温度进行控制，从而间接控制罐体内气体的温度。

检测装置用来实时检测罐体内非能动氢复合器进出口的氢气浓度、非能动氢复合器进出口的温度、非能动氢复合器进口风速、罐体内的环境氢气浓度、环境氧气浓度、环境温度和环境压力。检测装置包括氢浓度分析仪、氧浓度分析仪、热电偶、压力变送器和风速计。为了固定检测装置，在罐身的外圆周上沿轴向均匀分布有三层或三层以上法兰阵列，每层阵列上沿周向均匀分布有两个或两个以上法兰。检测装置中的各仪器均通过法兰固定，在安装检测装置中的各仪器前先确定测量点的位置：