[发明专利]一种弧顶式多层结构的非能动氢复合器

说明书

本发明公开了一种弧顶式多层结构的非能动氢复合器，包括内部为空腔结构的壳体，壳体的顶面为弧形结构的弧顶，壳体的上端侧面设有出气口，出气口上装有防护金属网格，壳体的下端设有进气口；进气口与出气口之间沿着气体流动方向设置有多层催化床。本发明的非能动复合器，顶部为弧形结构的弧顶，该结构可以使非能动氢复合器上方滴下的喷淋液沿着圆弧形曲面流下，能够避免喷淋液进入出气口腐蚀催化剂；同时该圆弧形曲面可以最小化混合气体排出时的摩擦阻力，有助于混合气体的从侧面出气口中排出；同时，通过设置多层结构的催化床，可以在相同空间的条件下，增加催化剂与混合空气的接触面积，提高其除氢效率。

技术领域

本发明涉及核电站安全壳非能动除氢技术领域，具体而言，涉及一种弧顶式多层结构的非能动氢复合器。

背景技术

核电安全是核能利用追求发展的重要目标，目前，非能动安全，即减少安全保障对外界操作与能动的依靠又是核安全研究的重要热点。核安全的要求在不断增加，要求在设计中必须考虑设计基准事故，同时要加装事故状态下非能动安全保护系统。

核反应堆在事故状况(由于锆水反应、堆芯熔融物与混凝土的反应)及常规状况(辐照分解、抑制水的氧化性而人为加入)都会产生氢气。在严重的事故中，氢气的释放速率最高可能达到1kg/s的数量级。因此，安全壳内必须采取某些系统以维持氢气浓度在安全浓度之下，否则安全壳内氢气的富集量会大大增加，从而在安全壳内生成潜在爆炸气体混合物，一旦有小的火花，即可造成大量氢气的燃烧或爆炸，从而危及安全壳的完整性。因此，有必要研发高性能的核电站除氢系统。

核电站除氢系统是重要的核安全设备，早期二代核电站主要采用常规点火器除氢，由于常规点火器需要由外部提供电源和动力才能进行点火工作，这样在全厂失电等事故工况下会存在失效的危险，由此可见非能动除氢对核电站安全的重要意义，尤其是在福岛核电站发生氢爆后，对非能动除氢的要求越来越高。因此有必要针对现有技术的不足，研发出更加安全高效的设备。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有非能动氢复合器，催化剂直接暴露在反应堆安全壳环境中，催化剂使用寿命短，存在复合器失效的风险，目的在于提供一种新的弧顶式多层结构的非能动氢复合器，通过在壳体设计弧形结构的弧顶及多层结构的催化床，能够降低气体流动阻力，提高催化板的安全性及消氢效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种弧顶式多层结构的非能动氢复合器，包括内部为空腔结构的壳体，壳体的顶面为弧形或者梯形结构的弧顶，壳体的上端侧面设有出气口，出气口上装有防护金属网格，壳体的下端设有进气口；进气口与出气口之间沿着气体流动方向设置有多层催化床，其中弧顶优选为圆弧形曲面。

本发明的非能动复合器，顶部为弧形结构的弧顶，该结构可以使非能动氢复合器上方滴下的喷淋液沿着圆弧形曲面结构流下，同时结合防护金属网格能够避免喷淋液从其他侧面流下从而进入出气口腐蚀催化剂，对催化床起到了良好的保护作用，延长其使用寿命；

同时该圆弧形曲面可以最小化混合气体排出时的摩擦阻力，有助于混合气体的从侧面出气口中排出；同时，通过设置多层结构的催化床，可以在相同壳体内部空间的条件下，充分利用壳体内部的空间，增加催化剂与混合空气的接触面积，提高其除氢效率。

本发明的工作原理是：在核电站压水堆发生失水事故后，氢气和氧气的混合气体从复合器壳体下端的进气口进入，经过催化床，氢气和氧气在低温条件下即可发生反应，然后氢气和氧气反应产生的热量能够对局部的空气进行加热，热空气因温度增加密度减小而向上运动，热空气上升后留下的空间又能由装置下部冷空气过来补充，从而形成气体自然扩散循环，这样，装置与安全壳中混合气体之间的自然对流循环不断的复合，实现了本发明的非能动除氢的要求。

弧顶为1/4圆弧形曲面，能够更好的引导喷淋液顺着曲面下流，避免喷淋液集聚在壳体顶部导致喷淋液流入出气口。