核电厂排放废气处理系统的制作方法

本申请涉及核电厂废气处理的，特别是涉及一种核电厂排放废气处理系统。

背景技术：

1、核电厂是指通过适当的装置将核能转变成电能的设施。核电厂以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。核电厂日常运行中会产生大量的废气，废气中一般含有氢气、含碳14的二氧化碳和含碳14的有机物，涉及氢气的处理是对氢气进行催化氧化以生成水，并经过冷凝后变为液态水，以此达到去除废气中的氢气及其放射性氚元素。然而，由于氢气在废气中的含量和浓度较高，且氢气为易燃易爆气体，因此在对氢气进行催化氧化处理的过程中需要控制好氧气和氢气的比例（通常混合气体中氧气浓度在6%，氢气浓度在1%），若并能根据不同工况、不同含量氢气的废气进行实时调节，否则一旦出现氧气与氢气比例不符合要求，极易发生爆炸事故，潜在很大的安全隐患，对核电厂及人员的安全潜在巨大威胁。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对针对氢气进行催化氧化处理时，氧气与氢气比例不符合要求而容易发生爆炸，潜在巨大安全隐患的问题，提供一种核电厂排放废气处理系统。

2、本申请提出一种核电厂排放废气处理系统，其包括：

3、产气装置，所述产气装置用于产生并排放含氢废气，所述产气装置包括排气阀；

4、除氢装置，所述除氢装置包括第一混合器、除氢单元、循环管路和循环阀，所述产气装置的出口与所述第一混合器的入口连通，所述第一混合器的出口与所述除氢单元连通，所述除氢单元的出口通过所述循环管路与所述第一混合器的入口连通，所述循环阀设置于所述循环管路中；

5、供气装置，所述供气装置包括供气管路和供气阀，所述供气管路与所述第一混合器的入口连通，所述供气阀设置于所述供气管路中；

6、监测装置，所述监测装置包括第一氢气浓度传感器、第二氢气浓度传感器和氧气浓度传感器，所述第一氢气浓度传感器设置于所述产气装置的出口处，所述第二氢气浓度传感器和所述氧气浓度传感器均设置于所述第一混合器的出口处；以及，

7、控制装置，所述控制装置与所述排气阀、所述循环阀、所述供气阀、所述第一氢气浓度传感器、所述第二氢气浓度传感器和所述氧气浓度传感器分别电性连接。

8、本方案的核电厂排放废气处理系统工作时，产气装置产生并排放的含氢废气会通入第一混合器中，考虑到含氢废气中的氢气浓度很高（通常在40% 左右），为了避免对氢气进行催化氧化时发生爆炸事故，系统进一步还设置供气装置，即环境中的空气通过供气管路输送至第一混合器内并与含氢废气混合，可达到稀释含氢废气内的氢气，从而降低氢气浓度的效果，进而能防止爆炸事故发生；但考虑到氢气浓度很高，所需使用到的稀释含氢废气的稀释气体（即供气装置输送的空气）的使用量很大，造成运行成本升高，系统进一步还设置了循环管路和循环阀，除氢单元将从第一混合器输送而来的空气和含氢废气的混合气体进行催化氧化处理之后会排出除氢废气，除氢废气在沿着循环管路可回流至第一混合器内，参与对含氢废气的稀释作业，如此能减少从供气装置提供的稀释气体的使用量，由此达到降低运行成本的目的；此外，通过第一氢气浓度传感器对从产气装置排放的含氢废气的氢气浓度进行监测，同时通过第二氢气浓度传感器和氧气浓度传感器对从第一混合器排出的混合气体的氢气浓度和氧气浓度进行检测，并将检测数据及时反馈至控制装置，控制装置便能协同调控排气阀、循环阀和供气阀的开度和启闭状态，始终保证第一混合器内的氢气的占比控制在12%以下，氧气的占比控制在6%以下，实现能根据不同运行工况、不同氢气含量的含氢废气对系统实现实时动态调节，实现避免爆炸事故发生的同时，也能避免供气装置的稀释控制使用量过大以及除氢废气的循环量过大，保证系统的处理能力。

9、下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

10、在其中一个实施例中，所述除氢单元包括第一加热器和氢氧复合器，所述第一加热器的入口与所述第一混合器的出口连通，所述第一加热器的出口与所述氢氧复合器的入口连通，所述第一加热器与所述控制装置电性连接。

11、在其中一个实施例中，所述监测装置还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述氢氧复合器的入口处，所述第二温度传感器设置于所述氢氧复合器的出口处，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别与所述控制装置电性连接。

12、在其中一个实施例中，所述除氢装置还包括第一气流驱动泵，所述第一气流驱动泵设置于所述循环管路中，且所述第一气流驱动泵与所述控制装置电性连接。

13、在其中一个实施例中，所述供气装置还包括第二气流驱动泵，所述第二气流驱动泵设置于所述供气管路中，且所述第二气流驱动泵与所述控制装置电性连接。

14、在其中一个实施例中，所述除氢装置还包括第一冷凝器和气液分离器，所述第一冷凝器的入口与所述氢氧复合器的出口连通，所述第一冷凝器的出口与所述气液分离器的入口连通，所述气液分离器的出口与所述循环管路连通。

15、在其中一个实施例中，所述核电厂排放废气处理系统还包括催化氧化装置，所述催化氧化装置连接于所述气液分离器的出口，所述催化氧化装置与所述气液分离器之间的管路中连接有第一控制阀。

16、在其中一个实施例中，所述催化氧化装置还包括第二加热器、催化氧化炉、第二冷凝器和二氧化碳吸收罐，所述第二加热器的出口与所述催化氧化炉的入口连通，所述催化氧化炉的出口与所述第二冷凝器的入口连通，所述第二冷凝器的出口与所述二氧化碳吸收罐的入口连通，所述二氧化碳吸收罐的出口与余热回收装置连通或者直接与外部环境连通。

17、在其中一个实施例中，所述第一控制阀连接于所述气液分离器与所述第二加热器之间的连接管路中。

18、在其中一个实施例中，所述供气装置还包括脱碳罐、补气管路和第二控制阀，所述催化氧化装置还包括第二混合器，所述第二混合器连接于所述第一控制阀与所述第二加热器之间；

19、所述脱碳罐的入口与所述供气阀连通，所述脱碳罐的出口通过所述补气管路与所述第二混合器连通，所述第二控制阀设置于所述补气管路中。

20、在其中一个实施例中，所述供气装置还包括第三控制阀，所述脱碳罐的出口还与所述第一混合器的入口连通，所述第三控制阀设置于所述脱碳罐与所述第一混合器的连接管路中。

21、在其中一个实施例中，所述催化氧化炉内分别设置有第一催化剂和第二催化剂，所述第一催化剂用于对含碳14的有机物进行催化氧化，所述第二催化剂用于对氢气进行催化氧化。

22、在其中一个实施例中，所述二氧化碳吸收罐的出口处还设置有氚碳取样装置，所述氚碳取样装置用于对从所述二氧化碳吸收罐排放的空气是否达标进行检定。

23、在其中一个实施例中，所述控制装置包括信息存储模块，所述信息存储模块内存储有第一氢气浓度阈值、第二氢气浓度阈值、氧气浓度阈值、第一温度阈值和第二温度阈值。

技术特征：

1.一种核电厂排放废气处理系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述除氢单元包括第一加热器和氢氧复合器，所述第一加热器的入口与所述第一混合器的出口连通，所述第一加热器的出口与所述氢氧复合器的入口连通，所述第一加热器与所述控制装置电性连接。

3.根据权利要求2所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述监测装置还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述氢氧复合器的入口处，所述第二温度传感器设置于所述氢氧复合器的出口处，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别与所述控制装置电性连接。

4.根据权利要求1所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述除氢装置还包括第一气流驱动泵，所述第一气流驱动泵设置于所述循环管路中，且所述第一气流驱动泵与所述控制装置电性连接。

5.根据权利要求1所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述供气装置还包括第二气流驱动泵，所述第二气流驱动泵设置于所述供气管路中，且所述第二气流驱动泵与所述控制装置电性连接。

6.根据权利要求2所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述除氢装置还包括第一冷凝器和气液分离器，所述第一冷凝器的入口与所述氢氧复合器的出口连通，所述第一冷凝器的出口与所述气液分离器的入口连通，所述气液分离器的出口与所述循环管路连通。

7.根据权利要求6所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述核电厂排放废气处理系统还包括催化氧化装置，所述催化氧化装置连接于所述气液分离器的出口，所述催化氧化装置与所述气液分离器之间的管路中连接有第一控制阀。

8.根据权利要求7所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述催化氧化装置还包括第二加热器、催化氧化炉、第二冷凝器和二氧化碳吸收罐，所述第二加热器的出口与所述催化氧化炉的入口连通，所述催化氧化炉的出口与所述第二冷凝器的入口连通，所述第二冷凝器的出口与所述二氧化碳吸收罐的入口连通，所述二氧化碳吸收罐的出口与余热回收装置连通或者直接与外部环境连通。

9.根据权利要求8所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述第一控制阀连接于所述气液分离器与所述第二加热器之间的连接管路中。

10.根据权利要求9所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述供气装置还包括脱碳罐、补气管路和第二控制阀，所述催化氧化装置还包括第二混合器，所述第二混合器连接于所述第一控制阀与所述第二加热器之间；

11.根据权利要求10所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述供气装置还包括第三控制阀，所述脱碳罐的出口还与所述第一混合器的入口连通，所述第三控制阀设置于所述脱碳罐与所述第一混合器的连接管路中。

12.根据权利要求8所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述催化氧化炉内分别设置有第一催化剂和第二催化剂，所述第一催化剂用于对含碳14的有机物进行催化氧化，所述第二催化剂用于对氢气进行催化氧化。

13.根据权利要求8所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述二氧化碳吸收罐的出口处还设置有氚碳取样装置，所述氚碳取样装置用于对从所述二氧化碳吸收罐排放的空气是否达标进行检定。

14.根据权利要求1所述的核电厂排放废气处理系统，其特征在于，所述控制装置包括信息存储模块，所述信息存储模块内存储有第一氢气浓度阈值、第二氢气浓度阈值、氧气浓度阈值、第一温度阈值和第二温度阈值。

技术总结本申请涉及一种核电厂排放废气处理系统，包括产气装置包括排气阀；除氢装置包括第一混合器、除氢单元、循环管路和循环阀，产气装置的出口与第一混合器的入口连通，第一混合器的出口与除氢单元连通，除氢单元的出口通过循环管路与第一混合器的入口连通，循环阀设置于循环管路中；供气装置包括供气管路和供气阀，供气管路与第一混合器的入口连通；监测装置包括第一氢气浓度传感器、第二氢气浓度传感器和氧气浓度传感器，第一氢气浓度传感器设置于产气装置的出口处，第二氢气浓度传感器和氧气浓度传感器均设置于第一混合器的出口处；控制装置与排气阀、循环阀、供气阀、第一氢气浓度传感器、第二氢气浓度传感器和氧气浓度传感器分别电性连接。技术研发人员：周国丰,常志荣,白杉,吴玉,王超,王晨阳,尹朝林,葛云瑞受保护的技术使用者：中广核研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26