本發(fā)明涉及的是一種核電廠事故處理裝置，具體地說(shuō)是安全殼超壓保護(hù)和放射性物質(zhì)滯留處理裝置。

背景技術(shù)：

隨著世界能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的日益加重，新型清潔能源越來(lái)越受到人的重視，其中核電作為一種清潔高效的能源在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。為了防止放射性泄漏，核電廠設(shè)有三道安全屏障，其中核電廠安全殼是防止放射性產(chǎn)物釋放到環(huán)境的最后一道安全屏障。在日本福島事故以后，核電廠嚴(yán)重事故后期的安全殼超壓?jiǎn)栴}受到廣泛關(guān)注，當(dāng)反應(yīng)堆發(fā)生超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的嚴(yán)重事故時(shí)，一回路冷卻劑釋放到安全殼內(nèi)，并閃蒸為蒸氣，同時(shí)，熔融的堆芯還會(huì)與底部混凝土反應(yīng)不斷生成不凝性氣體造成安全殼內(nèi)壓力不斷升高，最終可能超過(guò)安全殼的壓力承載限值而破壞安全殼的完整性，造成發(fā)射性物質(zhì)的泄漏，污染環(huán)境。為了防止這種情況的發(fā)生，核電廠安裝了安全殼泄壓過(guò)濾系統(tǒng)，通過(guò)主動(dòng)排放的方式降低安全殼內(nèi)的壓力，同時(shí)通過(guò)系統(tǒng)上的過(guò)濾裝置，對(duì)排放氣體中的放射性物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，主要包括放射性氣溶膠、單質(zhì)碘和甲基碘氣體，最大程度的減少釋放到環(huán)境中的放射性劑量。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于安全殼泄壓過(guò)濾系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)起始于20世紀(jì)60年代，最早是由法國(guó)研發(fā)設(shè)計(jì)的砂床過(guò)濾器，其工作原理是利用砂石的吸附和滯留作用過(guò)濾氣體中的放射性物質(zhì)。但是該系統(tǒng)只對(duì)固態(tài)的氣溶膠顆粒有較好的滯留效果，對(duì)單質(zhì)碘只起到延遲作用而不能有效去除，對(duì)于氣態(tài)甲基碘則沒(méi)有去除效果，且砂床長(zhǎng)期放置存在砂石板結(jié)問(wèn)題，因此砂床過(guò)濾器需定期進(jìn)行通風(fēng)維護(hù)。德國(guó)設(shè)計(jì)制造了一種金屬纖維過(guò)濾器，采用不銹鋼纖維組成多層濾網(wǎng)，利用金屬纖維的吸附與滯留作用除去氣體中的放射性物質(zhì)，金屬纖維層同樣對(duì)固態(tài)氣溶膠有較好的滯留效率，對(duì)單質(zhì)碘只起到延遲效果，不能有效去除，對(duì)于氣態(tài)甲基碘則沒(méi)有去除效果，且通氣后放射性物質(zhì)主要存在于金屬纖維層中，造成后續(xù)處理困難。為了提高對(duì)元素碘的去除效率，西門子公司設(shè)計(jì)了一種非能動(dòng)的滑壓運(yùn)行過(guò)濾排放系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用濕式過(guò)濾系統(tǒng)與金屬纖維過(guò)濾器相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，安全殼排放的氣體首先在濕式過(guò)濾系統(tǒng)中除去絕大部分的氣溶膠和單質(zhì)碘，粒徑更小的氣溶膠以及氣流中攜帶的霧滴在金屬纖維過(guò)濾單元中被過(guò)濾掉。該過(guò)濾器對(duì)亞微米級(jí)氣溶膠和單質(zhì)碘均有很高的過(guò)濾效率，但是對(duì)于氣態(tài)甲基碘的過(guò)濾效率約為50％。在現(xiàn)有的反應(yīng)堆安全殼過(guò)濾系統(tǒng)中普遍采用了濕式與干式相結(jié)合的過(guò)濾方式，例如在專利號(hào)為cn204242599u和cn102723114a的專利中，均提到了采用文丘里洗滌器和金屬纖維過(guò)濾器來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，但是兩種專利中均沒(méi)有給出系統(tǒng)的過(guò)濾效率，尤其是對(duì)甲基碘氣體的過(guò)濾效率。在美國(guó)專利號(hào)為us8142665b2的專利中提到，通過(guò)在溶液中添加相轉(zhuǎn)移催化劑甲基三辛基氯化銨(aliquat336)的方法，來(lái)提高溶液對(duì)甲基碘氣體的去除效率，但是由于aliquat336本身具有易燃和結(jié)塊的特性，很難實(shí)現(xiàn)工程上的應(yīng)用。現(xiàn)有的大多數(shù)系統(tǒng)去除甲基碘的能力都很有限。銀離子通過(guò)化學(xué)反應(yīng)能夠有效的去除甲基碘氣體，因此將銀離子通過(guò)置換反應(yīng)與多孔沸石結(jié)合形成的銀沸石材料對(duì)甲基碘氣體有很好的去除效果。但是銀沸石與甲基碘的化學(xué)反應(yīng)條件較為苛刻，一方面需要較高的溫度環(huán)境，另一方面對(duì)濕度要求較高，當(dāng)載氣中含有蒸汽時(shí)，蒸汽凝結(jié)將會(huì)造成多孔介質(zhì)失效，因此蒸汽要求處于過(guò)熱狀態(tài)，避免冷凝。正是由于上述的使用條件的限制，所以銀沸石過(guò)濾器一直未在工程上得到應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供有效解決銀沸石失效問(wèn)題的一體式安全殼過(guò)濾排放系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一體式安全殼過(guò)濾排放系統(tǒng)，其特征是：包括壓力容器、銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)、金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)、濕式過(guò)濾系統(tǒng)；所述壓力容器上方的頂部設(shè)置系統(tǒng)出口，壓力容器上方的側(cè)面設(shè)置系統(tǒng)入口，壓力容器下方的底部設(shè)置下泄口，壓力容器下方的側(cè)面設(shè)置上充口；所述銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)包括上端板、下端板、外圍板、內(nèi)圍板，上端板和下端板自上向下分別固定在壓力容器里，內(nèi)圍板和外圍板由內(nèi)向外固定在下端板上，上端板、下端板、外圍板、內(nèi)圍板共同圍成銀沸石腔室，銀沸石腔室里填充有銀沸石，上端板、下端板與壓力容器的側(cè)壁構(gòu)成空氣隔熱層，空氣隔熱層與外圍板之間形成環(huán)形預(yù)熱通道，內(nèi)圍板的內(nèi)部設(shè)置限流孔板，內(nèi)圍板上設(shè)置微孔，上端板上設(shè)置出氣孔，下端板上設(shè)置流通孔；所述金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)包括疏水層、預(yù)過(guò)濾層、精過(guò)濾層，疏水層、預(yù)過(guò)濾層、精過(guò)濾層自外向內(nèi)設(shè)置形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，并設(shè)置在下端板下方；所述濕式過(guò)濾系統(tǒng)包括排氣母管、射流式氣體排放管束組件、靜態(tài)混合組件、圓柱形襯筒，圓柱形襯筒固定在壓力容器內(nèi)部的下部，圓柱形襯筒的外壁與壓力容器內(nèi)壁之間通過(guò)緊固件支撐，圓柱形襯筒里設(shè)置靜態(tài)混合組件，排氣母管上端與環(huán)形預(yù)熱通道相通，排氣母管的下端穿過(guò)靜態(tài)混合組件伸入至其下方并安裝射流式氣體排放管束組件，圓柱形襯筒內(nèi)部以及外部均充有化學(xué)水洗溶液；系統(tǒng)入口與環(huán)形預(yù)熱通道相通，上端板的出氣孔與系統(tǒng)出口相通，上充口位于化學(xué)水洗溶液上方。

本發(fā)明還可以包括：

1、銀沸石腔室里設(shè)置折流板，折流板將銀沸石腔室分成內(nèi)外兩個(gè)腔室，兩腔室底部連通，出氣孔布置在外側(cè)腔室上方的上端板上，微孔開(kāi)設(shè)在內(nèi)圍板的上半部分，氣流通過(guò)限流孔板經(jīng)內(nèi)圍板上半部分的微孔進(jìn)入銀沸石腔室的內(nèi)側(cè)腔室，折流至銀沸石腔室底部，從上端板的出氣孔流出。

2、所述的金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)的剖面為六邊形結(jié)構(gòu)，六邊形結(jié)構(gòu)的每個(gè)邊構(gòu)成一個(gè)組件，每個(gè)組件包括疏水層、預(yù)過(guò)濾層、精過(guò)濾層。

3、射流式氣體排放管束組件的排氣口出氣方向垂直向下，圓柱形襯筒底部開(kāi)有溶液循環(huán)通道，圓柱形襯筒內(nèi)部和外部的化學(xué)水洗溶液通過(guò)溶液循環(huán)通道相通。

4、圓柱形襯筒滿足如下關(guān)系：

ρgh1-ρogh2＝δpf1+δpf2

式中，ρ為化學(xué)水洗溶液密度，g為重力加速度，h1為圓柱形襯筒外部的液位高度，h2為圓柱形襯筒內(nèi)部?jī)上嘁何桓叨?，δpf1為圓柱形襯筒內(nèi)部?jī)上嗌仙瘟鲃?dòng)阻力，δpf2為圓柱形襯筒側(cè)壁溶液循環(huán)通道處的局部流動(dòng)阻力。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：

1、裝置采用一體化布置的方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置緊湊，節(jié)約空間。

2、濕式過(guò)濾系統(tǒng)，金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)和銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行，能夠保證系統(tǒng)對(duì)放射性氣溶膠、單質(zhì)碘和氣態(tài)甲基碘都有高效的過(guò)濾效率。

3、通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分利用排放氣體自身的熱量對(duì)銀沸石過(guò)濾器進(jìn)行前期預(yù)熱和后期的持續(xù)加熱，結(jié)合節(jié)流過(guò)熱技術(shù)，充分保證銀沸石工作在高溫低濕環(huán)境，有效的解決了工程上銀沸石吸濕失效的問(wèn)題，改善了甲基碘氣體的吸收效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)橫截面圖；

圖3為金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)的橫截面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

結(jié)合圖1-3，本發(fā)明主要由濕式過(guò)濾系統(tǒng)1.1、金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)1.2、銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)1.3以及系統(tǒng)壓力邊界1.4組成。

濕式過(guò)濾系統(tǒng)1.1包括射流式氣體排放管束組件1.11，靜態(tài)混合組件1.12，圓柱形襯筒1.14以及化學(xué)水洗溶液1.13。射流式氣體排放管束組件1.11是由一系列互相平行的管束組成的氣體排放通道，管束的出口浸沒(méi)在化學(xué)溶液1.13中，系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，來(lái)自安全殼的排放氣體經(jīng)過(guò)環(huán)形預(yù)熱通道1.34和排氣母管1.42后從管束出口排入化學(xué)溶液1.13中。氣體排放管束的數(shù)量和管道直徑是優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果，能夠保證在額定參數(shù)條件下，單根管束內(nèi)的氣體流量滿足射流條件，進(jìn)而增加了氣溶膠的慣性沉降效率。排放氣體從管束射入化學(xué)溶液1.13中一段距離以后，連續(xù)的氣相在剪切力的作用下分散成不同尺寸的氣泡，氣泡動(dòng)量也逐漸損失，最終在浮力的作用下向上運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中，氣泡中攜帶的放射性氣溶膠在質(zhì)量力和慣性力的作用下部分沉降在液相中，而碘蒸氣通過(guò)擴(kuò)散到達(dá)氣液界面，并以傳質(zhì)的方式進(jìn)入液相，與溶液中的溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也被部分吸收。所述的靜態(tài)混合組件1.12是由縱橫交錯(cuò)的柵格組件疊加而成的攪混件，上升氣泡在穿過(guò)靜態(tài)混合組件的過(guò)程中，大氣泡被柵格切割成尺寸較小的氣泡，有效增加了氣液接觸面積；被切割后的小氣泡在交錯(cuò)柵格中繼續(xù)做折線運(yùn)動(dòng)，一方面增加了氣液接觸時(shí)間，同時(shí)也增大了氣液界面的湍流度，這些對(duì)于氣溶膠沉降和氣體吸收都是有利的。在靜態(tài)混合組件1.12中，氣泡中攜帶的絕大部分大粒徑氣溶膠和單質(zhì)碘被滯留在液相中。所述的圓柱形襯筒1.14是用來(lái)固定和支撐靜態(tài)混合組件1.12的圓筒形部件，射流式氣體排放管束組件1.11和靜態(tài)混合組件1.12均位于襯筒內(nèi)部，襯筒底部的側(cè)壁面上開(kāi)有一定數(shù)量的溶液循環(huán)通道1.16，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，襯筒內(nèi)部為氣液兩相流，襯筒外部為單相液體，在密度差的驅(qū)動(dòng)下，襯筒內(nèi)外之間的流體形成自然循環(huán)，增大溶液的利用率。為了保證穩(wěn)定的自然循環(huán)能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)滿足如下關(guān)系式：

ρgh1-ρogh2＝δpf1+δpf2(1)

式中，ρ為溶液密度，kg/m3；g為重力加速度，m/s2；h1為襯筒外圍的液位高度，m；h2為襯筒內(nèi)側(cè)兩相液位高度，m；δpf1為襯筒內(nèi)兩相上升段流動(dòng)阻力，pa；δpf2為襯筒側(cè)壁圓孔處的局部流動(dòng)阻力，pa。

所述的化學(xué)溶液1.13是濕式過(guò)濾系統(tǒng)的主要過(guò)濾工質(zhì)，是以氫氧化鈉和硫代硫酸鈉為溶質(zhì)的水溶液，溶質(zhì)主要用來(lái)吸收絕大部分的碘和部分甲基碘，反應(yīng)方程式如式1～2所示。溶液中氫氧化鈉和硫代硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠保證對(duì)碘有高效的吸收效率，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕較小。系統(tǒng)在初始啟動(dòng)階段，排放氣體中的蒸汽會(huì)在溶液中冷凝，造成溶液裝量增加，當(dāng)溶液溫度達(dá)到飽和以后，蒸汽過(guò)熱度釋放以及氣溶膠的衰變熱會(huì)導(dǎo)致溶液不斷蒸發(fā)，溶液量逐漸減少。該系統(tǒng)中化學(xué)溶液的初始裝量能夠保證系統(tǒng)連續(xù)有效運(yùn)行36小時(shí)。

所述的金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)1.2是位于濕式過(guò)濾系統(tǒng)1.1上方的干式過(guò)濾系統(tǒng)，主要由一系列板狀的纖維過(guò)濾器組成，纖維過(guò)濾器沿厚度方向分為三類過(guò)濾組件，最外層是疏水層1.21，由疏水性材料疊加壓制而成，排放氣體離開(kāi)溶液時(shí)攜帶的部分液滴在疏水層被攔截下來(lái)，攔截下來(lái)的液體依靠重力沿疏水材料間隙向下流動(dòng)，并從輸水管1.24回落至液體空間。纖維過(guò)濾器的中間層為粗過(guò)濾層1.22，是由絲徑較粗的金屬纖維絲層疊壓制而成，粗過(guò)濾層主要依靠慣性碰撞和攔截效應(yīng)去除氣流中攜帶的中等粒徑的氣溶膠，粗過(guò)濾層的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)為濾層厚度和填充密度，需要綜合考慮除塵效率、容塵量和流動(dòng)阻力損失等因素進(jìn)行優(yōu)化。纖維過(guò)濾器的最后一層為精過(guò)濾層1.23，是由絲徑較細(xì)的金屬纖維絲層疊壓制而成，在精過(guò)濾層內(nèi)，納米級(jí)氣溶膠粒子的布朗運(yùn)行成為其在金屬纖維過(guò)濾器中沉降的主要機(jī)制。精過(guò)濾層的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為濾層的厚度和填充密度，需要綜合考慮除塵效率、容塵量和流動(dòng)阻力損失等因素進(jìn)行優(yōu)化。

所述的銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)1.3作為最后一級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)，位于金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)1.2的上部空間，主要由銀沸石過(guò)濾器1.31、環(huán)形預(yù)熱通道1.34、環(huán)形空氣隔熱層1.35以及限流孔板1.36組成。銀沸石過(guò)濾器1.31內(nèi)部填充大量的載銀沸石顆粒，銀離子與甲基碘的化學(xué)反應(yīng)速率較快，而沸石作為多孔介質(zhì)具有較大的比表面積，二者結(jié)合對(duì)于甲基碘氣體有高效的過(guò)濾效率。但是這種材料對(duì)使用條件較為苛刻，銀離子與甲基碘的化學(xué)反應(yīng)需要高溫條件，而沸石材料對(duì)濕度又較為敏感，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在高溫干燥情況下，銀沸石對(duì)甲基碘氣體的吸收效率可達(dá)95％以上，而銀沸石吸濕以后，過(guò)濾效率不足30％，因此，要維持高效的甲基碘氣體吸收效率必須保證較高溫度和較低的濕度。環(huán)形預(yù)熱通道1.34是保證銀沸石過(guò)濾器工作條件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該通道是位于銀沸石過(guò)濾器外圍的氣體流動(dòng)通道，也是排放氣體進(jìn)入過(guò)濾系統(tǒng)的初始通道，當(dāng)氣體進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)通過(guò)對(duì)流換熱和蒸汽凝結(jié)換熱，將混合氣體的顯熱和蒸汽潛熱熱量傳遞給銀沸石過(guò)濾器外壁面，然后通過(guò)熱傳導(dǎo)對(duì)銀沸石過(guò)濾器內(nèi)的沸石顆粒進(jìn)行預(yù)熱。在沸石預(yù)熱階段，濕式過(guò)濾系統(tǒng)中的化學(xué)溶液1.13處于過(guò)冷狀態(tài)，排放氣體進(jìn)入溶液以后，氣體中的蒸汽在溶液中被凝結(jié)下來(lái)，離開(kāi)時(shí)為單相冷空氣，在該階段進(jìn)入銀沸石過(guò)濾器的氣體濕度較小，不會(huì)造成沸石吸濕失效，另外空氣熱容相比于蒸汽熱容可以忽略不計(jì)，不會(huì)影響沸石的升溫過(guò)程；在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行階段，系統(tǒng)入口1.41處的壓力與銀沸石過(guò)濾器入口壓力的數(shù)學(xué)關(guān)系如式4所示，由式4可知，由于流動(dòng)阻力損失，系統(tǒng)入口壓力始終大于銀沸石過(guò)濾器的入口壓力，相應(yīng)的飽和蒸汽溫度也高于沸石過(guò)濾器入口處的蒸汽溫度，考慮入口氣體與銀沸石過(guò)濾器外壁面的導(dǎo)熱溫差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠保證沸石溫度始終高于入口氣體溫度，有效的避免了氣體中蒸汽的遇冷凝結(jié)現(xiàn)象。

pi＝δp1+δp2+δpf1+δp3+δp4+pyi(4)

式中，pi為系統(tǒng)入口壓力，pa；δp1，δp2，δp3和δp4分別為氣體流動(dòng)過(guò)程中在預(yù)熱通道、射流排放管束、金屬纖維過(guò)濾器以及節(jié)流孔板位置處的阻力損失，pa；pyi為銀沸石過(guò)濾器系統(tǒng)入口壓力，pa。

所述的環(huán)形空氣隔熱層1.35是減少預(yù)熱通道內(nèi)氣體熱量散失的隔熱結(jié)構(gòu)，主要利用空氣熱阻減少由于導(dǎo)熱造成的氣體品質(zhì)降低速率。隔熱層的厚度決定了主流氣體和系統(tǒng)外壁面的導(dǎo)熱溫差。限流孔板1.36是保證銀沸石過(guò)濾器工作條件的另一個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，限流孔板1.36是位于銀沸石過(guò)濾器入口側(cè)的圓筒形多孔圍板，氣流在流經(jīng)限流孔板1.36的過(guò)程中，絕熱節(jié)流降壓，氣體溫度不變，使氣體達(dá)到當(dāng)前壓力下的過(guò)熱狀態(tài)，有效避免了蒸汽在銀沸石過(guò)濾器中凝結(jié)現(xiàn)象。所述的環(huán)形預(yù)熱通道1.34結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合空氣隔熱層1.35和限流孔板1.36結(jié)構(gòu)，能夠有效的保證銀沸石過(guò)濾器始終工作在高溫低濕環(huán)境，進(jìn)而有效的保證了甲基碘氣體的過(guò)濾效率。

圖1所示為一體式安全殼卸壓過(guò)濾系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，裝置從上到下分別為銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)1.3、金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)1.2和濕式過(guò)濾系統(tǒng)1.1。圖2是銀沸石過(guò)濾器系統(tǒng)1.3的橫截面圖，由圖可知，銀沸石過(guò)濾器1.31與環(huán)形預(yù)熱通道1.34、空氣隔熱層1.35、限流孔板1.36以及系統(tǒng)壓力容器1.44采用同軸布置。銀沸石過(guò)濾器1.31的腔室由外圍板1.32、內(nèi)圍板1.33和上下端板1.38、1.37構(gòu)成，其中外圍板1.32和內(nèi)圍板1.33焊接固定在下端板1.37上，內(nèi)圍板1.33的上半部分開(kāi)有大量微孔，孔徑小于銀沸石顆粒直徑，是氣流進(jìn)入銀沸石過(guò)濾器的入口通道。折流板1.39將銀沸石過(guò)濾器內(nèi)部空間分為內(nèi)外兩個(gè)腔室，兩腔室底部聯(lián)通，氣流從內(nèi)側(cè)腔室上部進(jìn)入，折流至腔室底部，然后反向向上流動(dòng)，增加氣體與沸石的接觸時(shí)間，氣體被過(guò)濾后從上端板1.38的出氣孔排出，然后從系統(tǒng)出口1.43排至環(huán)境?？諝飧魺釋?.35的內(nèi)壁面和銀沸石過(guò)濾器1.31的外壁面構(gòu)成了環(huán)形預(yù)熱通道1.34的曲面邊界，環(huán)形預(yù)熱通道1.34的流通面積保證了氣流與銀沸石過(guò)濾器壁面換熱效率所需的氣相流速，排放氣體從系統(tǒng)入口1.41進(jìn)入后，經(jīng)過(guò)環(huán)形預(yù)熱通道對(duì)銀沸石過(guò)濾器進(jìn)行預(yù)熱，然后經(jīng)由排氣母管1.42進(jìn)入濕式過(guò)濾系統(tǒng)1.1?？諝飧魺釋?.35是焊接在壓力容器內(nèi)壁面上的密閉腔室，利用空氣熱阻減少氣體與壓力容器壁面的熱量傳導(dǎo)。限流孔板1.36焊接在下端板1.37上，上邊緣與上端板1.38端面密封，限流孔板的開(kāi)孔率決定了氣體進(jìn)入銀沸石過(guò)濾器的過(guò)熱度。

金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)1.2通過(guò)法蘭和螺栓結(jié)構(gòu)吊裝在銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)1.3的正下方，連接端面密封。金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)形式如圖3所示，從圖中可知，金屬纖維過(guò)濾器呈六邊形布置，每一個(gè)邊為一個(gè)組件，每一個(gè)組件分為疏水層1.21、預(yù)過(guò)濾層1.22和精過(guò)濾層1.23，各層之間通過(guò)法蘭串聯(lián)連接。纖維過(guò)濾器底部安裝有密封板1.25，使載氣從側(cè)面垂直穿透纖維過(guò)濾器橫截面。

濕式過(guò)濾系統(tǒng)1.1主要包括射流式氣體排放管束組件1.11、靜態(tài)混合組件1.12、圓柱形襯筒1.14以及化學(xué)水洗溶液1.13。排氣母管1.42從上方垂直穿透靜態(tài)混合組件1.12，并在靜態(tài)混合組件1.12底部將氣流分配給射流式氣體排放管束組件1.11，射流式氣體排放管束組件1.11與排氣母管1.42焊接連接，排氣口出氣方向垂直向下。靜態(tài)混合組件1.12固定在圓柱形襯筒1.14的內(nèi)壁上，而圓柱形襯筒1.14焊接支撐在壓力容器下封頭上，襯筒底部開(kāi)有一定數(shù)量的溶液循環(huán)通道1.16，為了防止系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中由于流體沖擊而造成的襯筒晃動(dòng)，襯筒外壁面與壓力容器內(nèi)壁面之間通過(guò)緊固件1.15連接。上述的射流式氣體排放管束組件1.11、靜態(tài)混合組件1.12和圓柱形襯筒1.14全部浸沒(méi)早化學(xué)水洗溶液1.13液位以下，壓力容器1.44側(cè)壁和底部封頭分別有溶液上充1.45和下泄口1.46，用于裝填和更換化學(xué)溶液。

本發(fā)明一體式安全殼過(guò)濾排放系統(tǒng)，主要包含濕式過(guò)濾系統(tǒng)1.1、金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)1.2和銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)1.3，各系統(tǒng)之間采用自上而下的立體式串聯(lián)布置方式；其中濕式過(guò)濾系統(tǒng)1.1位于系統(tǒng)底部，通過(guò)水洗的方式去除絕大部分的放射性氣溶膠和單質(zhì)碘；金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)1.2位于系統(tǒng)中部，通過(guò)物理過(guò)濾的方式去除氣流中攜帶的液滴和粒徑更小的氣溶膠；銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)1.3位于系統(tǒng)的頂部，依靠銀離子與甲基碘氣體的化學(xué)反應(yīng)去除氣流中的放射性甲基碘氣體。

所述的射流式氣體排放管束組件1.11與排氣母管1.42連接，管束出口垂直淹沒(méi)在化學(xué)溶液1.13中，管束組件數(shù)量和尺寸能夠保證氣流在管束出口處滿足射流條件，在氣體射流區(qū)和氣泡上升區(qū)，大部分大粒徑氣溶膠和碘被滯留在溶液中。

所述的靜態(tài)混合組件1.12位于射流式氣體排放管束組件1.11上方一定距離處，依靠交錯(cuò)的柵格結(jié)構(gòu)將上升氣泡進(jìn)一步剪切成尺寸更小的氣泡，增大氣液接觸面積；同時(shí)氣泡在靜態(tài)混合器內(nèi)形成交錯(cuò)橫向運(yùn)動(dòng)，增加氣體在液相中的滯留時(shí)間，氣泡在靜態(tài)混合組件內(nèi)部運(yùn)動(dòng)過(guò)程中絕大大部分大粒徑氣溶膠和碘被滯留的溶液中。

所述的圓柱形襯筒1.14與過(guò)統(tǒng)壓力容器1.44同軸，用于支持靜態(tài)混合組件1.12，同時(shí)襯筒內(nèi)外側(cè)流體在密度差的作用下形成自然循環(huán)流動(dòng)，增加溶液的利用率。

所述的化學(xué)溶液1.13是按一定質(zhì)量濃度配比的氫氧化鈉和硫代硫酸鈉混合溶液，該溶液配比能夠保證對(duì)碘有效去除，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)部件的腐蝕作用較小。

金屬纖維過(guò)濾系統(tǒng)1.2由疏水層1.21、粗過(guò)濾層1.22和精過(guò)濾層1.23組成。

疏水層1.21是金屬纖維過(guò)濾器的第一級(jí)過(guò)濾器，采用疏水性蓬松纖維氈疊加而成，用于去除氣流中攜帶的液滴，纖維氈厚度與疏水效率和流動(dòng)壓降成一定比例關(guān)系。

粗過(guò)濾層1.22是金屬纖維過(guò)濾器的第二級(jí)過(guò)濾器，采用絲徑較粗的纖維氈層疊壓制而成，通過(guò)慣性碰撞和攔截作用去除中等粒徑的氣溶膠。

精過(guò)濾層1.23是金屬纖維過(guò)濾器的最后一級(jí)過(guò)濾器，采用絲徑較細(xì)的纖維氈層疊壓制而成，通過(guò)布朗攔截作用去除小粒徑的氣溶膠。

銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)1.3由銀沸石過(guò)濾器1.31、環(huán)形預(yù)熱通道1.34、環(huán)形空氣隔熱層1.35以及限流孔板1.36組成。

所述的銀沸石過(guò)濾器1.31是一個(gè)空心圓柱形的容器，容器內(nèi)部通過(guò)隔板分為內(nèi)外兩個(gè)腔室，兩個(gè)腔室內(nèi)均填充載有銀離子的沸石顆粒，能夠有效去除氣體中的放射性甲基碘氣體，兩腔室底部聯(lián)通，用于改變氣體流動(dòng)方向，增加接觸時(shí)間。

所述的環(huán)形預(yù)熱通道1.34是由銀沸石過(guò)濾器1.31的外壁面和空氣隔熱層1.35的內(nèi)壁面構(gòu)成的環(huán)形氣體流動(dòng)通道，也是排放氣體進(jìn)入系統(tǒng)的初始通道；排放氣體流經(jīng)預(yù)熱通道過(guò)程中，對(duì)銀沸石過(guò)濾器1.31進(jìn)行預(yù)熱，保證銀沸石吸收甲基碘所需的溫度環(huán)境。

所述的空氣隔熱層1.35是用來(lái)隔離預(yù)熱通道1.34內(nèi)混合氣體與系統(tǒng)外壁面直接接觸的環(huán)形空氣腔室，利用空氣熱阻減少混合氣體散熱。

所述的限流孔板1.36是位于銀沸石過(guò)濾器1.31內(nèi)側(cè)的多孔圍板，排放氣體經(jīng)過(guò)限流孔板后一方面使流動(dòng)更加均勻，同時(shí)還起到節(jié)流降壓作用，增加混合氣體過(guò)熱度，保證銀沸石與甲基碘氣體反應(yīng)所需的過(guò)熱度，限流孔板的開(kāi)孔率與排放氣體流量和所需的過(guò)熱度有關(guān)。

系統(tǒng)采用一體化串聯(lián)立體布置，通過(guò)氣體流路自上而下的設(shè)計(jì)，有效利用排放氣體的能量對(duì)銀沸石過(guò)濾系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱和保溫，同時(shí)利用排放氣溫度隨壓力的變化關(guān)系，保證混合氣體進(jìn)入銀沸石過(guò)濾器后水蒸汽不會(huì)發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，確保甲基碘氣體的高效過(guò)濾效率。