[发明专利]使一气体混合物中氢气复合的装置

说明书

本发明涉及一种使一气体混合物中氢气复合的装置，该装置尤其可用于核电站。

在一核电厂中发生故障和事故时，这虽然是不大可能发生的，但例如因为堆芯加热可能出现锆的氧化。在这种情况下下必须考虑到氢气和一氧化碳气体在包围反应堆堆芯的安全容器或安全壳内形成和释放。因此在所述容器内会产生爆炸性气体混合物。

为了阻止在核电厂安全容器内形成此类爆炸性气体混合物，人们探讨各种装置和方法，其中例如有催化复合器、催化和电驱动点火装置或上述两种装置的组合以及将所述安全容器永久或事后惰性化的方法。

当采用一催化复合器来消除由所述安全容器的大气中逸出的氢气时，应特别注意使氢气早期地且无火焰地与氧气复合。此时，应可靠地避免因氢气燃烧蔓延而出现显著的压力。在德国专利申请19636557.0(未在先公开)中提出了一种适合早期启动的复合装置，该装置即便在所述安全容器气氛中使用更长的时间也基本上不会失去有效性，且在低的环境温度下被动启动。采用这样一种复合装置，有可能例如在一所述安全容器气氛的蒸汽惰性化阶段中使氢气“和缓”地复合且不会被点燃。由US-PS5,167,908公知一种将氢气与氧气复合的催化器系统。

由EP 0 436 924 A1公知一种带有一壳体保护装置的复合器系统，该壳体保护装置根据一外部温度而自动打开。在该复合系统的一准备状态，该壳体保护装置被闭合，从而避免所述复合器的催化活性表面被污染。

在一由EP 0 416 140 A1公知的复合器装置中却配置了过滤剂，这些过滤剂留住来自环境大气的有害物质，例如尘埃，并因此保护所述复合器装置的催化剂免受污染。

由EP 0 388 955 A1公知一复合器装置，在此装置中附加配置一点火装置，以便触发一受控氢气燃烧过程。

各公知复合器系统的出发点是在特别小的零部件尺寸条件下有一特别高的复合器功率以及有一高耐污染性。此外，对采用一装置来复合核电厂气体混合物中的氢气而言，还要确保不会给核电厂的安全造成负面影响。应该考虑到，一种用来复合所述氢气的催化器系统通常会因复合而变热，且由于其温度升高而促成在核电厂安全容器气氛内的气体混合物被无意点燃。

因此，本发明的目的是提供一种使一气体混合物中氢气复合，尤其是使核电厂安全容器气氛中的氢气复合的装置，在该装置运行时尤其要可靠避免所述气体混合物被无意地点燃。

对于上述类型的装置而言，本发明的目的是这样实现的，即，为一相应的催化器装置配置一火焰阻挡装置；该催化器装置安装在一工作时供气体混合物自由对流的壳体中。

在此，“自由对流”特别是指：由于在催化器装置周围的氢气的复合而导致气体混合物的局部温升产生一动压头，它过度补偿所述复合装置中的压力损耗，使得所述气体混合物的流动不借助外部驱动手段仅由所述复合装置即可得到保证。在此，所述壳体被设计成具有一近似垂直布置的井筒结构，从而在工作时起动一支持气体混合物流动的烟囱效应。

本发明以如下知识为基础：在复合装置四周的气体混合物由于从该装置泄露出的在复合时产生的火焰会被无意点燃。为了可靠地避免这一点，由壳体包围的复合装置内腔应与其外室无爆炸技术联系。为此设置火焰阻挡装置，火焰阻挡装置在此应布置成能特别可靠地阻止火焰逆气体混合物流动方向传播。

所述火焰阻挡装置可被构造成全部或部分包围所述壳体的孔板或格栅。优选将火焰阻挡装置连接在催化器装置的前面。

为了特别可靠地避免包围复合装置的气体混合物被无意点燃，比较有利的是将一沉积物捕集器连接在所述催化器装置的前面。

如以令人吃惊方式指出的那样，所谓“流浪的(vogabundiert)”热催化剂颗粒也促成所述包围复合装置的气体混合物被点燃。在复合装置工作时或在其处于静止状态时，可能出现颗粒从所述催化器装置中脱离。这些脱离的催化剂颗粒可由于在所述氢气复合时释放的热量而具有一高温，并因此在其进入一可被点燃的气体混合物，例如复合装置周围的气体混合物时点燃它。为了特别可靠地避免由复合装置排出的流浪的催化剂颗粒引起的点火，设置沉积物捕集器。沉积物捕集器在此相宜地组合到所述火焰阻挡装置中。

为了特别可靠地避免由流浪的热催化剂颗粒引起包围复合装置的气体混合物被点燃，比较有利地是用流进所述壳体内的气体混合物来冷却沉积物捕集器。由此确保以特别简便的方式迅速可靠地冷却撞击在沉积物捕集器上的灼热的催化剂颗粒。