具有風(fēng)電、熱電轉(zhuǎn)換功能的非能動(dòng)氫復(fù)合器及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種核電氨安全設(shè)備，具體設(shè)及的是一種具有風(fēng)電、熱電轉(zhuǎn)換功能的 非能動(dòng)氨復(fù)合器。
【背景技術(shù)】
[0002] 日本福島核事故W后，核電安全殼內(nèi)的氨風(fēng)險(xiǎn)控制越來(lái)越受到重視，對(duì)氨安全設(shè) 備的要求也越來(lái)越高，特別是在嚴(yán)重事故工況下，氨安全設(shè)備是否仍然能發(fā)揮氨氣控制或 消除的功能便成了設(shè)備的重要考核依據(jù)。尤其是作為主要消氨手段的非能動(dòng)氨復(fù)合器 (PARS)，更是要考核其在各種嚴(yán)重事故工況的運(yùn)行性能。
[000引一般地，PARS可描述為底部裝填催化劑的豎直通道（俗稱(chēng)"煙道")。事故發(fā)生后， 氨分子和空氣中的氧分子在催化劑表面接觸，發(fā)生如下反應(yīng)：
[0004]
[0005] 該反應(yīng)為強(qiáng)放熱自由基反應(yīng)。當(dāng)使用活性組分為銷(xiāo)或鈕的催化劑后，該反應(yīng)活化 能會(huì)大大地減小，從而能夠在低溫條件下開(kāi)始反應(yīng)。反應(yīng)遵循Langmuir-化nchelwood兩 步法機(jī)理：首先是反應(yīng)物向催化劑表面的擴(kuò)散，然后是吸附在催化劑上的反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)。 反應(yīng)放出的熱量為催化元件周?chē)臍饬魃仙峁┩苿?dòng)力：氣體溫度升高，密度降低，在浮力 驅(qū)動(dòng)下向上流動(dòng)，同時(shí)從PARS下方吸入低溫高濃度混合氣，如此形成自然對(duì)流。催化反應(yīng) 區(qū)出口的高溫低密度氣體將在復(fù)合器上部形成煙畫(huà)效應(yīng)，提高復(fù)合器自然對(duì)流能力，增加 單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)復(fù)合器的氣體，從而提高復(fù)合器的消氨能力，運(yùn)個(gè)過(guò)程就是煙道效應(yīng)。最 后，反應(yīng)后的氣體經(jīng)過(guò)復(fù)合器頂部排出。PARS與安全殼大氣環(huán)境的自然對(duì)流循環(huán)有效地促 進(jìn)了易燃?xì)怏w混合，避免了氨氣的累積。
[0006] 從W上描述可知，非能動(dòng)氨復(fù)合器通過(guò)催化氧化的方式降低了安全殼氨爆的風(fēng) 險(xiǎn)，但同時(shí)也消耗了大量氨氣，釋放出大量的熱量。一臺(tái)氨復(fù)合器的消氨容量是2. 4kg/h，按 放熱238KJ/mol計(jì)算，一臺(tái)氨復(fù)合器滿(mǎn)負(fù)荷工作一小時(shí)放出熱量為285. 6MJ。氨氣本身是一 種清潔能源，其單位質(zhì)量燃燒釋放出的熱量是所有燃料中最高的，但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合 理，在氨復(fù)合器消氨的過(guò)程中，運(yùn)些熱能被白白浪費(fèi)，并沒(méi)有得到有效的利用。同時(shí)，通過(guò)一 臺(tái)復(fù)合器的氣體總流量約lOOOmVh，平均線速度在2m/sW上。氨復(fù)合器消氨過(guò)程運(yùn)些熱能 和氣體循環(huán)的動(dòng)能同樣被浪費(fèi)掉了，也沒(méi)有得到有效利用。
[0007] 另外，在安全殼嚴(yán)重事故狀態(tài)時(shí)，噴淋、測(cè)氨裝置等許多安全設(shè)備的使用均需要能 源，福島事故發(fā)生的一個(gè)重要原因即是備用發(fā)電機(jī)未正常啟動(dòng)，無(wú)法為安全設(shè)備提供充足 的工作電源。
[000引因此，如何將氨復(fù)合器浪費(fèi)的氨能源和氣流循環(huán)動(dòng)能均有效地利用起來(lái)，并進(jìn)一 步提高核電安全殼內(nèi)的氨風(fēng)險(xiǎn)控制能力，是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對(duì)上述技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種具有風(fēng)電、熱電轉(zhuǎn)換功能的非能動(dòng)氨復(fù)合 器，其能夠在實(shí)現(xiàn)氨復(fù)合器消氨功能的同時(shí)，將釋放的熱量W及氣流循環(huán)的動(dòng)能均轉(zhuǎn)化為 電能，然后供其他安全設(shè)備使用。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決問(wèn)題的技術(shù)方案如下：
[0011] 具有風(fēng)電、熱電轉(zhuǎn)換功能的非能動(dòng)氨復(fù)合器，包括頂部設(shè)有煙道出口的氨復(fù)合器 本體，還包括風(fēng)電轉(zhuǎn)換模塊、熱電轉(zhuǎn)換模塊和儲(chǔ)能模塊；所述氨復(fù)合器本體上方側(cè)壁設(shè)有開(kāi) 口，所述風(fēng)電轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置在開(kāi)口處；所述熱電轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置在煙道出口處；所述儲(chǔ)能模 塊包括保護(hù)殼，內(nèi)置在該保護(hù)殼中的蓄電池，W及設(shè)置在保護(hù)殼內(nèi)壁與蓄電池之間、用于隔 熱的石棉層；所述風(fēng)電轉(zhuǎn)換模塊和熱電轉(zhuǎn)換模塊均通過(guò)導(dǎo)線與蓄電池連接。
[0012] 進(jìn)一步地，所述熱電轉(zhuǎn)換模塊與煙道出口尺寸相同。
[0013] 具體地說(shuō)，所述風(fēng)電轉(zhuǎn)換模塊為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
[0014] 作為優(yōu)選，所述蓄電池為鉛酸電池。
[0015] 再進(jìn)一步地，所述氨復(fù)合器本體的高度為1. 2米~2米。
[0016] 基于上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提供了該非能動(dòng)氨復(fù)合器的用途，具體為：在安全殼嚴(yán)重 事故時(shí)，將消除氨氣產(chǎn)生的熱量W及氣流循環(huán)的動(dòng)能均轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存、W便提供給核 電安全殼應(yīng)急安全設(shè)備使用的應(yīng)用。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0018] (1)本發(fā)明在充分考慮到安全的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，巧妙地將風(fēng)電轉(zhuǎn)換 模塊、熱電轉(zhuǎn)換模塊和儲(chǔ)能模塊應(yīng)用到了非能動(dòng)氨復(fù)合器上，使得氨復(fù)合器消氨時(shí)釋放的 大量熱量W及煙道氣流循環(huán)的動(dòng)能均可W有效地轉(zhuǎn)化為電能并進(jìn)行存儲(chǔ)，從而供其它安全 設(shè)備使用。如此一來(lái)，本發(fā)明既可W用作核電安全殼內(nèi)的消氨設(shè)備，又可W在消氨的同時(shí)成 為支持其它安全設(shè)備工作的電源，并且電能十分充足，因而不僅實(shí)現(xiàn)了能源的綜合利用，減 輕了核電事故狀態(tài)時(shí)對(duì)備用能源的依賴(lài)，緩解了事故狀態(tài)應(yīng)急能源緊張的狀況，提高了核 電站的安全性，而且節(jié)約了成本，真正做到了技術(shù)與安全、成本之間的平衡。
[0019] (2)本發(fā)明采用了現(xiàn)有的氨復(fù)合器作為主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只需通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)改動(dòng) 就能實(shí)現(xiàn)風(fēng)電和熱電轉(zhuǎn)換，改動(dòng)小，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的力學(xué)結(jié)構(gòu)可靠性和熱學(xué)可靠性影響非常 小。
[0020] 做本發(fā)明使用消氨釋放的熱量作為能源，可W完全安裝在安全殼內(nèi)，不需要貫穿 件，在發(fā)生事故狀態(tài)時(shí)，也不需要打開(kāi)安全殼就可W給安全殼內(nèi)的設(shè)備提供能源，并且能夠 有效阻止放射性物質(zhì)的外泄，進(jìn)一步提高了核電站的安全性。
[0021] (4)本發(fā)明設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)、安全性高、改造成本低廉，其有效地拓寬了非能動(dòng)氨復(fù)合器 的應(yīng)用范圍，使其更加適用于核電事故狀態(tài)下的消氨，因此，本發(fā)明為非能動(dòng)氨復(fù)合器的設(shè) 計(jì)能夠達(dá)到相應(yīng)實(shí)際工況的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供了非常有價(jià)值的參考，其很好地順應(yīng)了科技的發(fā) 展潮流，因而具有非常良好的應(yīng)用前景和推廣前景。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明中儲(chǔ)能模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明消氨時(shí)的氣體流速CFD模擬結(jié)果示意圖。
[00巧]圖4為本發(fā)明進(jìn)行低氨濃度消氨啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際氨濃度與溫度測(cè)量曲線圖。
[0026] 其中，附