用于核电站的排气系统的排放监测系统的制作方法_2

文档序号:9439080阅读:来源:国知局
一方面,从取样管道22分支的构成所述的功能路径20、46、54的管道本身装有用于调整各个部分流的调节阀62。这里在实施例中,这些调节阀62被布置在这些功能单元的下游,即过滤器/收集装置48以及分析器18的下游。作为补充或替代,可以将这样的调节阀或截断阀布置在这些功能单元的上游,使得必要时,在运行过程中可将一条或多条分流管道以流的方式从取样管道22断开联接,例如用于维护和更换工作以及用于检验过滤器/收集装置48。然而在该系统的一个特别简单的实施方式中,也可继续去除或者甚至完全去除调节阀或者截断阀,从而降低故障发生率并控制成本。尤其能够在去除截断阀60时省去取样的主动接通,因为该取样随后通过排气流实现被动的自动调节并且由此自动激活。
[0037]此外,如图1中所示的取样管道22中的截流阀60可被构造为具有(即,用于惰性气体管道64或清洁气体管道的)额外管道接口的3通阀。因此,例如能够在必要时将惰性气体或清洁气体,尤其是氮气N2,从受压的储备容器66中,例如从高压贮气瓶中导入取样管道22中并且混入样本流。在相应的所选择的3通阀60的阀门位置处,也仅惰性气体或清洁气体可以通过随后的取样管道22的部段被引导。以类似的方式,功能路径的各个分流管道可具有用于在需要时馈入惰性气体、清洁气体或者还有用于各个分流的化学处理的试剂的管道接口 67。对关键的阀门的控制或调节优选经由中央控制单元18来手动辅助实现。
[0038]为了要尽可能可靠地测量值得关注的活度和气体成分,要尽可能彻底避免在样本流中的蒸汽状成分的凝结以及避免在通往过滤器路径的过滤器/收集装置48以及分析路径20的分析器18的路径上的喷雾沉积。
[0039]为此,在排放监测系统2待机运行时,即在核电站4正常工作时,对取样管道22的预加热和待输往过滤器48和分析器18的分流管道至少被设置在所选的管道部段上,且在必要时被设置在该过滤器48和分析器18自身上。该待机加热在根据图1的排放监测系统2中通过通电式管加热来实现,该管加热通常经由核电站4的一般的设备电网40被施以工作电流。相应的、围绕管道安置的或者被集成至管壁中的加热线圈/加热元件68在图1中仅例示性地显示在若干管道网的位置上。整个加热系统的加热管道被设计为,待确保的样本流温度处于在测量操作中所预期的露点温度之上(约大于150°C至200°C )。
[0040]在因一般的设备电网40故障而发生所谓的电站断电情况(该情况通常刚好在启动时或者在排放监测系统2工作时)时,已述的应急电网42基于蓄电池单元、燃料电池单元或者柴油机组至少在开始时为通电管加热进行供电并由此补偿在样本传输中不可避免的热量消耗。
[0041]为了将热量消耗保持为尽可能低(约小于500瓦),从取样管道22分支出的直至功能单元(过滤器/收集装置48和分析器18)的分流管道以及该功能单元自身尽可能是完整的,但至少设置在若干相关的、具有尤其是隔离罩70形式的热隔离的部段和区域中,其在图1中仅被示意性地显示在若干位置上。此外,优选实现在管壁或外壳壁的区域内使用导热性差的材料。
[0042]为了避免在流路径的壁上的喷雾沉积而优选将取样管道22和由其分支出并流入功能单元的分流管道实施为具有内侧聚四氟乙烯涂层或者铝涂层,或者被实施为液压平稳且电抛光式不锈钢。
[0043]为了保持对应急供电42以及对其储能装置的容量需求尽可能低,并且在防止蒸汽凝结的情况下仍然确保将样本可靠地运输至功能模块中,采取一系列措施,这些措施实现了将根据图1的排放监测系统2的诠释置于一个很大程度上被动的或者半被动的系统中(评估和控制单元38以及分析器18在正常情况下当然需要一定量的电流,这使得在该方案中完全的被动性在从应急电网42彻底断开联接方面仅能十分困难地实现)。现在来详细描述这些措施。
[0044]—方面,在引导排气流的泄压管道8中布置有在此被设计为节流孔板72的节流部段。该节流孔板72的上游对应于接近在开始排气时绝对值通常为3bar至6bar的核电站4的反应堆外壳内压的气压,必要时在以流的方式向上游接通的、包含过滤单元和/或清洁单元的管道部段中将压降减小至I或2bar。通过该节流孔板72实现压降至接近大约为Ibar的环境气压。因此,节流孔板72的上游涉及泄压管道8的高压部段74并且节流孔板72的下游涉及泄压管道8的低压部段76。
[0045]通过该节流装置实现了排气流的被动干燥和过加热,使得在取样操作中在打开取样管道22中的截断阀60时通过优选被布置在节流孔板72的下游的提取喷头24将过加热样本导入取样管道22中,该取样管道22的蒸汽成分已具有充足的露点距离(相对湿度小于I)。
[0046]此外,经由接通至从过滤器48和分析器18导出的收集管道56中的抽吸栗58,在设置用于取样和分析的管道系统的上游部段中产生驱动以及辅助样本输送的负压。通过该负压,样本流中的蒸汽成分通过等熵膨胀(isenthalpe Entspannung)进一步被引入描述热力学的相图的过热区域内。由此,露点温度降低至在节流孔板72前所具有的饱和蒸汽温度以下。通过现在利用等熵膨胀的自身介质而加热的、包含过滤器路径46以及分析路径20的取样管道22能够完全禁用电加热并被从能量平衡中抽离出。取样以及加热现在-无论如何在启动阶段刚刚开始之后,在该启动阶段中或许还能够补充切换为通电加热-在整个排气过程中完全被动地实现。
[0047]抽吸栗58原则上可以是电驱动栗,其经由核电站4的设备电网40或应急电网42被供以驱动电流。当其通过泄压管道8中的排气流的当前的流能量(如尤其在其高压部段存在的流能量)来驱动时,其对于力求获得的被动式系统设计是特别有利的。
[0048]为此,将根据图1的排放监测系统2的抽吸栗58实施为喷射栗78,有时也被称为射流栗或者喷射器。将从核电站4的泄压管道8的高压部段74中,即从核电站4的泄压管道8的节流孔板72的上游部段中提取排气流的分流作为推进剂。也就是说,从泄压管道8的高压部段中出来的压力固定的推进剂输送管道被引至沿流动方向83流通的喷射栗78的推进剂接口 82。推进剂输送管道80的入口 84可以如图1所示被构造为泄压管道8的简单分支,或者如在取样管道22的优选的实施方式中所示被构造为伸入流管道中的提取喷头。
[0049]用于取样管道系统的过滤器路径46、分析路径20、以及必要时旁通路径54的的输出侧的样本流的收集管道及返样管道56被接合到喷射栗78的抽吸接口 86或抽吸接头上。在喷射栗78的排出接口 88上接合有排出管道或回流管道90,其在优选实施方式中在另一端(出口端91)被输送回泄压管道8中,换句话说被输入到节流孔板72下游的降压部段76中,尤其是被输入到取样管道22的提取喷头24的下游。
[0050]如图1的细节图D中所示,喷射栗78可被实施为传统的构造类型并且在推进剂入口处具有驱动喷头92,继续往下游具有混合腔室94,并且在出口侧具有用于局部压力恢复的可选扩散装置96,,在混合腔室94中,推进剂喷射直达从周围区域抽吸出的抽吸介质上。另选地,根据简单的文丘里喷头97的类型的设计也是可行的,在该文丘里喷头的收窄位置或者收窄部98将抽吸接口 86构造为管壁内的开口。这样的设计被示于图2的细节图E中(下面更详细地描述在那里被另行示出的、穿过套管的取样管道22的可选封套)。
[0051]根据喷射栗78的已知功能原理,在其喷头部或收窄部98中通过压力能转化为流速度而产生用于抽吸样本流的负压。吸入的样本流主要通过动量传递被燃料流冲走并同时与该燃料流混合。所产生的处于相对较低压力的、燃料与抽吸介质的混合物(在这两种情况下为排气流的分流)此后经由其排出接口 88和与该排出接口相接合的回流管道90离开喷射栗78,并且如上所述有利地再与剩余排气流汇合并与该排气流一起被释放到周围环境中。因此,取样和样本输送通过当前的排气流的流能量完全被动地实现,其中而且还确保了样本流的被动过加热。
[0052]图2中所示的排放监测系统2的方案与如下图1所示的方案的区别在于:
[0053]—方面这里不提供在线进行的喷雾/碘监控。即省去分析路径20。也不存在旁通路径54。仅实现了具有喷雾过滤器50和/或碘过滤器52的过滤器路径46。代替排放监控系统2,在该方案中也可涉及排放编档系统。这样的改变当然也能在根据图1的方案中实现。
[0054]此外,现在在一个包裹式的套管100中引导从提取喷头24出发经由喷雾过滤器50和/或碘过滤器52直至喷射栗78的抽吸接口 86的整个取样管道22,使得在取样管102的外壁与套管100的内壁之间的中间腔可被加热介质流通。在该实施方式中,在套管100优选被设置为导热性差并且/或者设有隔热套104的情况下,将取样管102便利地实施为具有高导热性的材料(例如铝),以便一方面促进从加热介质至样本流的热量过渡以及另一方面将释放到外部环境的热量最小化。
[0055]有利地将排气流的分流作为加热介质从排气管道8中分支出。为此,套管100例如如细节图F所示在取样管道22的提取喷头24的区域内具有用于比较热的排放气体的环形入口 106。因此,在该实施方式中已能够对提取喷头24进行加热。作为加热介质而起作用的排放气体随后以与样本流相同的流向流通穿过取样管102与套管100之间的中间腔,并且从而导致对包括包含其中而具有过滤器/收集装置48的过滤部的取样管道22中的样本进行所期望的过加热。在过滤器部的下游便利地将加热流与样本流汇聚在一起,如在细节图E中所示,经由取样管102的管壁内的裂隙状过渡部108,并且在相互混合之后/的情况下共同被抽吸到喷射栗78的抽吸接口 86处。为了避免不必要的回流进入2中,可以在过渡部108的上游,在取样管102中
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