[发明专利]用于点燃可燃混合气的点火系统

说明书

本发明的任务是提供一种自主工作的点火系统，其在结构简单耐用的同时容许一高出点火极限就已经可靠点燃可燃混合气。根据本发明，这通过一种由在核工程设备的反应堆外壳(4)内点燃可燃混合气的点火系统(2)做到，其具有电点火件(24)和作为点火件(24)的电流源的热电发电机(8)。

本发明涉及用于点燃可燃气体或混合气的点火系统。此外，本发明涉及具有这样的点火系统的核工程设备以及所属的方法。

在核工程设备且尤其是核电厂中出现严重事故的情况下，除了水蒸汽释放外还可能出现大量氢气的释放，尤其由于在过热的燃烧条包络管上的已知的锆石-水反应。如果没有反制措施，就无法排除爆炸性(也能燃爆)混合物，其在失控反应时威胁到通常称为反应堆外壳的安全封罩的完整性。

为了减少释放到反应堆外壳气氛中的氢气，目前尤其在世界范围采用被动式自动催化重整器(PAR)。但是，重整器在从释放开始后的长达约1小时的重要时间内只很有限地起效。在起始阶段中，仅10-20％的释放的可重整气体量实际上被催化转化。因此，重整器容许或不妨碍可爆炸混合物，但其不利于地在晚些时刻点燃。由此导致的燃烧负荷(压力，导弹)必须从反应堆外壳中卸除。

为了限制无法再通过重整器的有限分解能力补偿的氢气快速释放，尤其是在美国设备中采用了电气式点火器。电气式点火器此时主要以来自柴油机发电网的紧急电流被驱动。在全厂断电情况下，由柴油机紧急发电流网供电的点火器可能无法再被驱动，因此就限制瞬时氢气释放而言是无效的。

在无中断的紧急电网上改装附加点火器因为由电池支持的紧急供电装置的能力有限而通常难以实现，甚至无法实现。此外，当前所用的主动电点火器需要相对大的电功率以启动点火(一般>500瓦)。

基于催化而发挥作用的点火器在EP0596964A1中有描述。这种点火器不需要外部能量供应并且通过将热传导入尚未耗尽的含氢气混合气中启动点火，做法是在伸入混合气中的点火细铂丝的表面上超出所需点火温度。为此所需的热/能量通过在催化器体上的放热催化氢气重整产生且通过热传导被直接传递至点火丝。但这样的催化点火器只能在超出点火极限后相对晚些时候才在6-10体积％(基于水蒸汽浓度)氢气含量下启动点燃。

目的是在低氢气浓度<6体积％情况下尽可能在在超出点火下极限之后马上尽早引起柔和爆燃的点火，以便由反应造成的燃烧负荷保持尽量低。尽早点火因此对反应堆外壳内部结构和真正的反应堆外壳壳起到符合安全且减轻负荷的作用。

本发明的任务是提供一种尽量自主工作的点火系统，其在结构简单耐用的同时允许一高出点火极限就已经可靠点燃可燃混合气。此外应该提出一种相应的方法。

根据本发明，所述任务与装置相关地通过权利要求1的特征完成，与方法相关地通过权利要求7的特征完成。

有利的设计和改进是从属权利要求以及以下说明的主题。

为了在浓度尽量低的情况下启动受控的(就起因可预见而言，在规定框架条件下)点火，根据本发明，如此构造一种点火系统，其被动产生为了点燃而需要的能量并将其输送入混合气中。被动点火系统作为主要部件包含热电发电机(TEG)或简称热偶发电器。

TEG部件在热侧通过导热体连接至热源。热源可以是热表面(具有例如150-500℃的温度)，比如填充有热介质的管路的管路表面或者容器表面。在一个优选替代方案中，产生电流所需的热通过自动催化重整器的被动催化反应来产生。

TEG的冷侧被热耦合至热沉。例如它通过导热体连接至铝件。在此导热单元中，优选热耦接入一个热管，热管优选通过导热金属板束等将热有效交付给环境。散热至环境最好得到自然通风冷却器或自然对流的支持。