核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的制作方法

本发明属于核电站放射性惰性气体处理领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站放射性惰性气体预处理用模块装置。

背景技术：

在核电站、研究堆等核设施中，多采用活性炭滞留工艺对放射性惰性气体进行处理。通过对活性炭运行条件进行影响试验可知，活性炭对惰性气体的吸附性能和使用寿命均受到废气的温度和湿度影响。为了保障活性炭的吸附性能，必须对进入活性炭滞留床的气体进行预处理，严格控制气体的温度和湿度，否则可能会导致活性炭滞留床性能下降甚至失效，增加二次废物量和运行成本。

请参阅图1，在一种已知的核电站中，废气先通过预干燥器10进行冷却，温度降低至饱和温度以下后，废气中的蒸汽冷凝为水，从而达到干燥的效果。冷凝水通过冷凝液收集箱12收集，干燥后的废气则由硅胶干燥床14进一步干燥后，进入活性炭滞留床16进行动态吸附处理，并最终检验合格后通过烟囱18排放。但是，由于上述工艺的废气经过预干燥器10冷却后，冷凝水是通过重力进入冷凝液收集箱12的，因此气水分离的效果很不好，导致废气仍旧夹带着大量水分进入了下游的硅胶干燥床14和活性炭滞留床16。

另外，图1中虚线框内的预处理单元包括容器、换热器、阀门、仪表和管线等，这些元器件没有实现模块集成，需要由不同厂家陆续分批发货到现场，最后由现场施工人员进行安装。由于各类元器件到货时间不同，只能在现场对其进行存储和管理，这一方面增加了贮存空间要求和管理工作量，另一方面需要在现场相对恶劣的条件下(施工环境较差、施工空间狭小、工具存在不足)， 进行大量的组装工作，存在施工难度大、施工工期长、安装质量下降等诸多问题。

有鉴于此，确有必要一种提供能够解决上述问题的核电站放射性惰性气体预处理用模块装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种气水分离效果较好的核电站放射性惰性气体预处理用模块装置，以保障下游硅胶和活性炭的吸附性能和使用寿命，并降低现场施工的难度。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站放射性惰性气体预处理用模块装置，其包括气体冷却器和连接在气体冷却器下游的气水分离器；气体冷却器与上游的放射性惰性气体管线连接，对夹带有水蒸气的放射性惰性气体进行冷却；气水分离器的进气口通过连接管线与气体冷却器连接，对冷却后的放射性惰性气体进行气液分离。

作为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的一种改进，所述气水分离器的进气口为偏心进气口。

作为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的一种改进，所述气水分离器包括筒体、与筒体相连接的偏心进气口、安装于筒体中央的导流管、连接在导流管顶部与筒体之间的挡板、位于顶部的出气口和位于底部的疏水管线；偏心进气口与筒体之间的连接为非垂直的偏心连接。

作为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的一种改进，所述偏心进气口优选为与筒体的内壁相切。

作为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的一种改进，所述筒体安装有上下封头，出气口位于筒体的上封头顶部，疏水管线连接在下封头底部，疏水管线上设有疏水阀门。

作为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的一种改进，所述筒 体的上封头中设有丝网除沫器。

作为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的一种改进，还包括安装在气水分离器上的液位表，液位表用于监测气水分离器中的液位。

作为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的一种改进，还包括至少两个温度表；一个温度表安装于气体冷却器的上游，用于监测放射性惰性气体冷却前的温度；另一个安装于气水分离器的下游，用于监测放射性惰性气体经冷却并汽水分离后的温度。

作为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的一种改进，还包括模块支架，气体冷却器、气水分离器以及与预处理相关的管线、仪表和阀门均安装固定在模块支架上，从而与模块支架形成一个集成为一体、并设有对外连接接口的紧凑型独立模块装置。

作为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的一种改进，所述模块支架包括平板状的底座以及固定在底座上的固定或支撑元件，气体冷却器、气水分离器以及与预处理相关的管线、仪表和阀门在模块支架上的安装工作在制造厂完成。

与现有技术相比，本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置采用气体冷却器和气水分离器组合的方式有效降低放射性惰性气体的湿度，避免了下游硅胶、活性炭吸附性能的下降，从而延长了其使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置及其有益效果进行详细说明。

图1为一种已知核电站所使用的放射性惰性气体预处理装置及其下游设备的工艺示意图。

图2为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的工艺示意图。

图3为图2中气水分离器的立面结构示意图，图中的箭头为气体流向。

图4为图2中气水分离器的俯视结构示意图。

图5为本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的三维结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图2和图5，本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置包括气体冷却器30、气水分离器32、温度表34、液位表36、连接管线、阀门以及承载上述设备的模块支架。

气体冷却器30的热侧入口与上游的放射性惰性气体管线连接，利用冷却水对夹带有水蒸气的放射性惰性气体进行冷却。

请参阅图3和图4，气水分离器32位于气体冷却器30的下游，其进气口通过连接管线与气体冷却器30的热侧出口连接。气水分离器32包括安装有上下封头的筒体320、与筒体320相连接的偏心进气口322、安装于筒体320中央的导流管324、连接在导流管324顶部与筒体320之间的挡板326、位于顶部的出气口327和位于底部的疏水管线329。偏心进气口322与筒体320之间的连接为非垂直的偏心连接，优选为与筒体320的内壁相切。出气口327位于筒体320的上封头顶部，筒体320的上封头中还设有丝网除沫器328。疏水管线329连接在筒体320的下封头底部，疏水管线329上设有疏水阀门。液位表36安装在气水分离器32上，用于监测气水分离器32中的液位。

温度表34至少有两个：一个安装于气体冷却器30的上游，用于监测放射性惰性气体冷却前的温度；另一个安装于气水分离器32的下游，用于监测放射性惰性气体经冷却并汽水分离后的温度。

气体冷却器30、气水分离器32、温度表34之间或前后的连接管线上都可以根据实际需要设置手动、电动或气动阀门，以便对整个模块装置及其中任一 设备的运行状态进行控制。

请参阅图5，模块支架包括平板状的底座40以及固定在底座40上的固定或支撑元件42，固定或支撑元件42包括但不限于各种支撑柱、角钢、限位片等结构。底座40中还根据实际需要留有走线槽、通气口等可能用到的开口。

本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置的安装步骤为：首先，在制造厂内预制模块支架，并将气体冷却器30、气水分离器32、温度表34、液位表36、连接管线、阀门等放射性惰性气体预处理用到的各种设备、阀门、仪表和管线均安装固定在模块支架上，从而形成一个集成为一体、并设有对外连接接口的紧凑型独立模块装置；然后，再将核电站放射性惰性气体预处理用模块装置整体运送到现场进行安装工作。由于模块装置的采购、制造和集成等绝大部分工作都可在制造厂内完成，因此具有组装耗时短、质量高的优点，后续仅需在现场进行少量的安装工作，从而大大降低了现场工作量和施工难度。

本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置工作时，放射性惰性气体首先进入气体冷却器30降低温度，气体达到露点温度以下时蒸汽会冷凝为液体，达到干燥作用；冷却后的气体和冷凝液一起通过偏心进气口322进入气水分离器32，气体夹带的冷凝液滴在旋转离心力的作用下与气体分离，并在气水分离器32的底部被收集；经离心分离后的气体从导流管324的底部向上离开，通过重力作用进一步气水分离，最终通过顶部的出气口327排出。实验表明，气体经过离心和重力双重分离后，达到了非常好的气水分离效果。

与现有技术相比，本发明核电站放射性惰性气体预处理用模块装置至少具有以下有益效果：

1)采用气体冷却器30和气水分离器32组合的方式有效降低放射性惰性气体的湿度，避免了下游硅胶、活性炭吸附性能的下降，从而延长了其使用寿命；

2)利用特殊设计的气水分离器32，使经气体冷却器30冷凝至露点温度以下的气体中所夹带的冷凝液滴在离心作用和重力作用下实现较好的气水分离效 果；

3)将气体冷却器30、气水分离器32、温度表34、液位表36、连接管线、阀门等放射性惰性气体预处理用到的各种设备、阀门、仪表和管线均安装固定在模块支架上，形成一个集成为一体、并设有对外连接接口的紧凑型独立模块装置，总体布置空间减小，可在紧凑空间内完成所有操作，因此具有组装耗时短、质量高、降低了现场工作量和施工难度等优点。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。