CN105006264A - 一种高温气冷堆氦净化再生***及再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温气冷堆氦净化再生***及再生方法。所述再生***包括隔膜压缩机、电加热器、水/氦冷却器1、气/水分离器、辅助水吸附床、内设卸放管路的抽真空装置;其中,在辅助水吸附床处还设一旁路;通过各装置形成:氦净化***氧化铜床的再生回路、氦净化***分子筛床的再生回路、辅助水吸附床的再生回路、氦净化***低温活性炭床的再生回路,且氧化铜床再生回路上设一氧气注入装置;通过四个再生回路,实现对氦净化***氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床净化设备的高效再生,解决氦净化***低温氦/氦热交换器冻堵问题并延长高温气冷堆氦净化***运行时间,保证高温气冷堆氦净化***的高效运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温气冷堆氦净化再生***及再生方法,属于核反应堆技术领域。
背景技术
高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦为冷却剂具有固有安全特性的先进反应堆。在运行过程中会有多种化学杂质和放射性杂质进入一回路氦冷却剂中,如一氧化碳、氢气、二氧化碳、水、氧气、氮气、甲烷及由燃料球裂变和堆内构件发生热中子活化产生的气态氚及氪、氙等放射性杂质。为使反应堆石墨和堆内构件不会过量腐蚀,需控制一回路氦冷却剂中的化学和放射性杂质水平和放射性废物向环境的排放。通常在高温气冷堆中设置一套氦净化***控制氦冷却剂中化学和放射性气体杂质水平。氦净化***中通常依次设置氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床,其能够对氦中化学及放射性气体杂质进行净化,并收集含氚废水并排至放射性废液***。其中氧化铜床主要将氢气、氚、一氧化碳分别氧化为水、氚水和二氧化碳,并脱除微量氧气;分子筛床用于吸附水、氚水和二氧化碳;低温活性炭床在约-196℃下用于吸附脱除氮气、甲烷、放射性核素氪、氙及其余气体杂质。氦净化***中的氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床均为间歇操作,当氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床正常净化出口某气体杂质组分到达穿透点时,则应对氦净化***的整个净化列进行再生。
然而,现有的氦净化***和氦净化再生***存在氦净化***运行时间短、氦净化***低温氦/氦热交换器处冻堵及含氚废水向氧化铜床和低温活性炭床再生回路扩散的问题。因此,有必要对现有的氦净化再生***进行改进,以更好的对氦净化***的整个净化列进行再生。
发明内容
为了解决现有氦净化再生***存在的上述问题,本发明提供一种高温气冷堆氦净化再生***,通过新增水/氦冷却器2与原水/氦冷却器1和气/水分离器并联旁路,可避免含氚废水向氧化铜床和低温活性炭床再生回路扩散;并提供再生运行方法,实现对氦净化***氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床净化设备的高效再生,解决氦净化***低温氦/氦热交换器冻堵问题并延长高温气冷堆氦净化***运行时间,保证高温气冷堆氦净化***的高效运行。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种高温气冷堆氦净化再生***,包括隔膜压缩机、电加热器、水/氦冷却器1、气/水分离器、辅助水吸附床、内设卸放管路的抽真空装置;其中,在辅助水吸附床处还设一旁路;
通过各装置可形成氦净化***氧化铜床的再生回路、氦净化***分子筛床的再生回路、辅助水吸附床的再生回路、氦净化***低温活性炭床的再生回路;
其中,所述氧化铜床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***氧化铜床、水/氦冷却器1和气/水分离器依次连接组成;且在氧化铜床再生回路上设一氧气注入装置;当氧化铜床再生回路有水存在时,可利用辅助水吸附床脱除。
其中,所述分子筛床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***分子筛床、水/氦冷却器1、气/水分离器和辅助水吸附床依次连接组成;
其中,所述辅助水吸附床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、辅助水吸附床、水/氦冷却器1、气/水分离器依次连接组成;
其中,所述低温活性炭床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***低温活性炭床、水/氦冷却器1和气/水分离器依次连接组成;当低温活性炭床再生回路有水存在时,可利用辅助水吸附床脱除。
其中,所述氧化铜床再生回路、分子筛床再生回路、辅助水吸附床再生回路、低温活性炭床再生回路上均设有抽真空装置。
本发明利用四个再生回路,实现对氦净化***氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床净化设备的高效再生,解决氦净化***低温氦/氦热交换器冻堵问题并延长高温气冷堆氦净化***运行时间,保证高温气冷堆氦净化***的高效运行。
本发明所述的再生***中,在水/氦冷却器1和气/水分离器处还可设一带有水/氦冷却器2的旁路,并由此得到由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***氧化铜床、水/氦冷却器2依次连接组成氧化铜床再生回路;利用水/氦冷却器2的旁路,还可得到由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***低温活性炭床、水/氦冷却器2依次连接组成的低温活性炭床再生回路。当低温活性炭床再生时,优选利用含有水/氦冷却器2的再生回路,可避免水/氦冷却器1和气/水分离器内的含氚废水向低温活性炭床再生回路扩散。当低温活性炭床再生回路有水存在时,可利用辅助水吸附床脱除。
本发明所述的再生***中,所述氧气注入装置优选设置在氦净化***氧化铜床进口或出口处。当氧化铜床再生时,优选利用含有水/氦冷却器2的再生回路进行再生,可避免水/氦冷却器1和气/水分离器内的含氚废水向氧化铜床再生回路扩散。当氧化铜床再生回路有水存在时,可利用辅助水吸附床脱除。
本发明所述的再生***中,所述抽真空装置优选设在辅助水吸附床出口处,以便于收集含氚废水和避免高剂量含氚废水向环境的排放。
本发明所述的再生***中,分子筛床的再生流向优选与正常净化运行流向相反,用于提高氦净化***分子筛床再生运行效率,避免分子筛床中的吸附水由高浓度区向低浓度区转移。
本发明所述的再生***中,所述辅助水吸附床用于脱除水和氚水,所装填的吸附剂对水、氚水具有强吸附力。
在本发明所述的再生***中,所述辅助水吸附床优选装填3A、4A、5A、10X、13X等各类型沸石分子筛吸附剂。
本发明还提供一种利用上述氦净化再生***的再生方法,当高温气冷堆氦净化***氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床出口某气体杂质组分到达穿透点时,须对氦净化***氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床分别进行再生。
其中,氦净化***分子筛床再生的具体步骤为:a)分子筛床含氚废水的转移、b)辅助水吸附床再生及分子筛床二氧化碳脱附。
其中,所述a)分子筛床含氚废水的转移具体为:形成分子筛床再生回路,并向分子筛床再生回路充氦至低压,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器;氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使分子筛床在高温条件下再生,从分子筛床出来的热氦气进入氦净化再生***水/氦冷却器1冷却降温后进入氦净化再生***气/水分离器,饱和含氚废水在气/水分离器中冷凝收集,不饱和含氚废水进入辅助水吸附床被吸附;使氦净化***分子筛床中的含氚废水转移至氦净化再生***气/水分离器和辅助水吸附床中。
其中,优选地,在分子筛床含氚废水转移过程中,所述低压条件为0.5MPa-0.75MPa;所述分子筛床再生温度为200-350℃;所述氦净化再生***水/氦冷却器将氦气降温至5℃-25℃。
在分子筛床含氚废水转移步骤中,二氧化碳会同时从分子筛床脱附,引起分子筛床再生回路压力升高,此时要及时进行再生回路排气泄压操作,为避免高剂量含氚废水向环境的排放,须从辅助水吸附床出口进行排气泄压。
其中,所述b)辅助水吸附床再生具体为:待分子筛床含氚废水转移结束,将氦净化***分子筛床与氦净化再生***隔离,并形成辅助水吸附床再生自循环回路;向辅助水吸附床再生回路中充氦至低压,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器;氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使辅助水吸附床在高温条件下再生,从辅助水吸附床出来的热氦气进入氦净化再生***水/氦冷却器1冷却降温后进入氦净化再生***气/水分离器,使辅助水吸附床中的含氚废水转移至氦净化再生***气/水分离器处,最终高温气冷堆含氚废水排入放射性废水***;最后辅助分子筛床降温至室温;
其中,优选地,在辅助水吸附床再生过程中,所述低压条件为0.5MPa-0.75MPa;所述辅助水吸附床再生温度为200-350℃;所述氦净化再生***水/氦冷却器将氦气降温至5℃-25℃。
其中,所述b)分子筛床二氧化碳脱附具体为:待分子筛床含氚废水转移步骤结束,关闭氦净化再生***隔膜压缩机、氦净化再生***电加热器,隔离氦净化再生***水/氦冷却器1、氦净化再生***气/水分离器和辅助水吸附床,使分子筛床再生回路和分子筛床泄压并抽真空,将分子筛床中的二氧化碳脱除干净;最后,分子筛床再生回路和分子筛床降温并充氦至大于0.11MPa备用。
其中,优选地,在分子筛床二氧化碳脱附过程中,所述泄压并抽真空具体条件为:分子筛床在100℃-200℃下抽真空至低于100Pa。
其中,氦净化***氧化铜床再生的具体步骤为:形成氧化铜床再生回路,并向氧化铜床再生回路中充氦至低压,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器,氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使氧化铜再生入口温度达到80℃,通过氧气注入装置向氧化铜床再生回路中注入氧气,待氧化铜床再生出口有明显氧气穿透时,氧化铜床注氧操作结束;关闭氦净化再生***隔膜压缩机和氦净化再生***电加热器,氧化铜床再生回路和氧化铜床泄压、抽真空并充氦至大于0.11MPa备用。
其中,优选地,在氦净化***氧化铜床再生过程中,所述低压条件为0.5MPa-0.75MPa;所述氧化铜床在注氧过程中,调节注氧流量使氧化铜床温度不超过300℃;所述氦净化再生***水/氦冷却器工作温度为5℃-25℃。
其中,氦净化***低温活性炭床再生的具体步骤为:形成低温活性炭床再生回路,并向低温活性炭床再生回路中充氦至低压,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器。氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使低温活性炭床在高温条件下再生,从低温活性炭床出来的热氦气冷却后回到隔膜压缩机进口使氦净化***低温活性炭床中的吸附组分充分脱附;关闭氦净化再生***隔膜压缩机和氦净化再生***电加热器,使低温活性炭床再生回路和低温活性炭床泄压并抽真空;最后,低温活性炭床再生回路和低温活性炭床降温并充氦至大于0.11MPa备用。
其中,优选地,在氦净化***低温活性炭床再生的过程中,所述低压条件为0.5MPa-0.75MPa;所述低温活性炭床再生温度为100-300℃;所述氦净化再生***水/氦冷却器将氦气降温至5℃-25℃;所述泄压并抽真空具体条件为:低温活性炭床在100℃-300℃下抽真空至低于100Pa;其中,优选低温活性炭床在100-150℃下抽真空,以节约能耗。
低温活性炭床再生过程中,由于吸附组分从活性炭中脱附,会引起低温活性炭床再生回路增压,此时应及时对低温活性炭床再生回路泄压;低温活性炭床再生回路中的化学及放射性气体排入废气***。
采用本发明所述的氦净化再生***及再生方法,可实现高温气冷堆氦净化***氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床的高效再生,避免高剂量含氚废水向氦净化***氧化铜床和低温活性炭床再生回路扩散;提高氦净化***分子筛床再生效率,实现水和二氧化碳从分子筛床上的高效脱附,有效避免高剂量含氚废水向环境排放,解决氦净化***低温氦/氦热交换器冻堵问题并延长高温气冷堆氦净化***运行时间,保证高温气冷堆氦净化***的高效运行,对高温气冷堆技术实现产业化具有重要意义。
附图说明
图1为本发明所述高温气冷堆氦净化再生***结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本发明中氦净化***对高温气冷堆一回路中氦冷却剂净化过程简述如下:
一回路的冷却剂氦气以5%/h流量流入高温气冷堆氦净化***,氦净化***操作压力与高温气冷堆一回路压力接近,操作压力为3-9MPa。经过尘埃过滤器脱除掉固体颗粒、通过氦净化***电加热器加热至250℃,进入氧化铜床中将氢气和一氧化碳分别氧化为水和二氧化碳(氚氧化为氚水),并脱除微量氧气;经过中温氦/氦热交换器和水/氦冷却器降温至10℃,然后进入分子筛床吸附掉水、氚水和二氧化碳;再通过低温氦/氦热交换器降温至约-160℃,进入低温活性炭床在约-196℃下吸附脱除氮气、甲烷及放射性核素Kr、Xe等及其余气体杂质。低温活性炭床出口氦气依次经过低温氦/氦热交换器和中温氦/氦热交换器回热后返回高温气冷堆一回路或经过低温氦/氦热交换器回热后进入氦辅助***的氦气贮存罐。
实施例1一种高温气冷堆氦净化再生***
一种高温气冷堆氦净化再生***,如图1所示,包括隔膜压缩机、电加热器、水/氦冷却器1、气/水分离器、辅助水吸附床、内设卸放管路的抽真空装置;其中,在辅助水吸附床处还设一旁路;
通过各装置可形成氦净化***氧化铜床的再生回路、氦净化***分子筛床的再生回路、辅助水吸附床的再生回路、氦净化***低温活性炭床的再生回路;
其中,所述氧化铜床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***氧化铜床、水/氦冷却器1和气/水分离器依次连接组成;且在氧化铜床再生回路上设一氧气注入装置;当氧化铜床再生回路有水存在时,可利用辅助水吸附床脱除。
其中,所述分子筛床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***分子筛床、水/氦冷却器1、气/水分离器和辅助水吸附床依次连接组成;
其中,所述辅助水吸附床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、辅助水吸附床、水/氦冷却器1、气/水分离器依次连接组成;
其中,所述低温活性炭床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***低温活性炭床、水/氦冷却器1和气/水分离器依次连接组成;当低温活性炭床再生回路有水存在时,可利用辅助水吸附床脱除。
其中,所述氧化铜床再生回路、分子筛床再生回路、辅助水吸附床再生回路、低温活性炭床再生回路上均设有抽真空装置。
其中,所述抽真空装置设在辅助水吸附床出口处。
其中,所述氧气注入装置设置在氦净化***氧化铜床进口或出口处。
其中,所述辅助水吸附床用于脱除水和氚水,所装填的吸附剂对水、氚水具有强吸附力。所述辅助水吸附床装填3A、4A、5A、10X、13X等各类型沸石分子筛吸附剂。
实施例2
一种高温气冷堆氦净化再生***,与实施例1所述再生***相似,区别仅在于:在水/氦冷却器1和气/水分离器处还可设一带有水/氦冷却器2的旁路。
改进后,所述氧化铜床再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***氧化铜床、水/氦冷却器2依次连接组成。当氧化铜床再生时,利用含有水/氦冷却器2的再生回路进行再生,可避免水/氦冷却器1和气/水分离器内的含氚废水向氧化铜床再生回路扩散。当氧化铜床再生回路有水存在时,可利用辅助水吸附床脱除。
改进后,所述低温活性炭床再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***低温活性炭床、水/氦冷却器2依次连接组成。当低温活性炭床再生时,利用含有水/氦冷却器2的再生回路,可避免水/氦冷却器1和气/水分离器内的含氚废水向低温活性炭床再生回路扩散。当低温活性炭床再生回路有水存在时,可利用辅助水吸附床脱除。
实施例3一种高温气冷堆氦净化***再生工艺
一种利用上述实施例2所述氦净化再生***的再生方法:
高温气冷堆氦净化***正常运行工况下,氦净化***工作压力为3-7MPa,氧化铜床操作温度约为250℃,分子筛床操作温度约为10℃,低温活性炭床操作温度约为-196℃;
当氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床出口某气体杂质组分到达穿透点时,须对氦净化***氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床分别进行再生;
所述氦净化***氧化铜床的再生:
形成氧化铜床再生回路,并向氧化铜床再生回路中充氦至约0.6MPa,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器,设置氦净化再生***水/氦冷却器2工作温度为10℃。氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使氧化铜床再生入口温度达到80℃,在氧化铜床正常净化入口处通过氧气注入装置注入氧气。注入氧气过程中,调节注氧流量使氧化铜床温度不超过300℃。待氧化铜床再生出口有明显氧气穿透时,氧化铜床注氧操作结束。关闭氦净化再生***隔膜压缩机和氦净化再生***电加热器,氧化铜床再生回路和氧化铜床泄压、抽真空并充氦至大于0.11MPa备用。
所述氦净化***分子筛床的再生:
具体包括:(1)分子筛床含氚废水的转移;(2)辅助水吸附床再生以及分子筛床二氧化碳脱附。
其中,(1)分子筛床含氚废水转移步骤包括:
形成分子筛床再生回路,并向分子筛床再生回路充氦至约0.6MPa,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器。氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使分子筛床再生温度达到250℃,然后进入氦净化再生***水/氦冷却器1冷却至10℃,饱和含氚废水在气/水分离器中冷凝收集,不饱和含氚废水进入辅助水吸附床被吸附;使氦净化***分子筛床中的含氚废水转移至氦净化再生***气/水分离器和辅助水吸附床中。在分子筛床含氚废水转移过程中,分子筛床吸附的二氧化碳会同时脱附到管路***中,引起分子筛床再生回路的压力升高,此时从辅助水吸附床出口及时泄压以保证正常再生工作压力。
(2)辅助水吸附床再生步骤包括:
待分子筛床含氚废水转移结束,将氦净化***分子筛床与氦净化再生***隔离,并形成辅助水吸附床再生自循环回路。向辅助水吸附床再生回路中充氦至约0.6MPa,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器。氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使辅助水吸附床再生温度达到250℃,然后进入氦净化再生***水/氦冷却器1冷却至10℃后进入氦净化再生***气/水分离器,使辅助水吸附床中的含氚废水转移至氦净化再生***气/水分离器处,最终高温气冷堆含氚废水排入放射性废水***;待辅助水吸附床再生结束,关闭氦净化再生***电加热器,使辅助水吸附床降温至室温。
分子筛床二氧化碳脱附步骤包括:
待分子筛床含氚废水转移步骤结束,关闭氦净化再生***隔膜压缩机和氦净化再生***电加热器,隔离氦净化再生***水/氦冷却器1、气/水分离器和辅助水吸附床,使分子筛床再生回路和分子筛床泄压并抽真空。分子筛床在150℃下抽真空至低于100Pa,将分子筛床中的二氧化碳脱除干净。最后,分子筛床再生回路和分子筛床降温并充氦至大于0.11MPa备用。
所述氦净化***低温活性炭床的再生:
形成低温活性炭床再生回路,并向低温活性炭床再生回路中充氦至约0.6MPa,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器。使低温活性炭床再生温度达到150℃,然后进入氦净化再生***水/氦冷却器2冷却至10℃,使氦净化***低温活性炭床中的吸附组分充分脱附。低温活性炭床再生过程中,由于吸附组分从活性炭中脱附,会引起低温活性炭床再生回路增压,此时应及时对低温活性炭床再生回路泄压排入放射性废气***。低温活性炭床再生回路和低温活性炭床泄压并抽真空,低温活性炭床在150℃下抽真空至低于100Pa。低温活性炭床再生回路中的化学及放射性气体排入废气***,最后低温活性炭床再生回路和低温活性炭床降温并充氦至大于0.11MPa备用。
采用上述高温气冷堆氦净化再生***及再生工艺可避免含氚废水向氧化铜床和低温活性炭床再生回路扩散;并提供再生运行方法,实现对氦净化***氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床净化设备的高效再生,解决氦净化***低温氦/氦热交换器冻堵问题并延长高温气冷堆氦净化***运行时间,保证高温气冷堆氦净化***的高效运行。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种高温气冷堆氦净化再生***,其特征在于,包括隔膜压缩机、电加热器、水/氦冷却器1、气/水分离器、辅助水吸附床、内设卸放管路的抽真空装置;其中,在辅助水吸附床处还设一旁路;
所述各装置形成四个再生回路:氦净化***氧化铜床的再生回路、氦净化***分子筛床的再生回路、辅助水吸附床的再生回路、氦净化***低温活性炭床的再生回路;
其中,所述氧化铜床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***氧化铜床、水/氦冷却器1和气/水分离器依次连接组成;且在氧化铜床再生回路上设一氧气注入装置;
其中,所述分子筛床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***分子筛床、水/氦冷却器1、气/水分离器和辅助水吸附床依次连接组成;
其中,所述辅助水吸附床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、辅助水吸附床、水/氦冷却器1、气/水分离器依次连接组成;
其中,所述低温活性炭床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化***低温活性炭床、水/氦冷却器1和气/水分离器依次连接组成;
其中,所述氧化铜床再生回路、分子筛床再生回路、辅助水吸附床再生回路、低温活性炭床再生回路上均设有抽真空装置。
2.根据权利要求1所述的再生***,其特征在于,在水/氦冷却器1和气/水分离器处还可设一带有水/氦冷却器2的旁路;通过隔膜压缩机、电加热器、氦净化***氧化铜床、水/氦冷却器2依次连接组成的氧化铜床再生回路;以及通过隔膜压缩机、电加热器、氦净化***低温活性炭床、水/氦冷却器2依次连接组成的低温活性炭床再生回路。
3.根据权利要求1或2所述的再生***,其特征在于,所述氧气注入装置设置在氦净化***氧化铜床进口或出口处。
4.根据权利要求1或2所述的再生***,其特征在于,所述抽真空装置设在辅助水吸附床出口处。
5.根据权利要求1-4任一所述的再生***,其特征在于,所述辅助水吸附床用于脱除水和氚水,所装填的吸附剂对水、氚水具有强吸附力。
6.根据权利要求1-4任一所述的再生***,其特征在于,所述辅助水吸附床装填的吸附剂为3A、4A、5A、10X、13X类型沸石分子筛吸附剂。
7.一种利用权利要求1-6任一所述氦净化再生***的再生方法,其特征在于,当高温气冷堆氦净化***氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床出口某气体杂质组分到达穿透点时,对氦净化***氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床分别进行再生。
8.根据权利要求7所述的再生方法,其特征在于,所述氦净化***分子筛床再生的具体步骤为:a)分子筛床含氚废水的转移、b)辅助水吸附床再生及分子筛床二氧化碳脱附;
其中,所述a)分子筛床含氚废水的转移具体为:形成分子筛床再生回路,并向分子筛床再生回路充氦至低压,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器;氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使分子筛床在高温条件下再生,从分子筛床出来的热氦气进入氦净化再生***水/氦冷却器1冷却降温后进入氦净化再生***气/水分离器,饱和含氚废水在气/水分离器中冷凝收集,不饱和含氚废水进入辅助水吸附床被吸附;使氦净化***分子筛床中的含氚废水转移至氦净化再生***气/水分离器和辅助水吸附床中;
其中,优选地,在分子筛床含氚废水转移过程中,所述低压条件为0.5MPa-0.75MPa;所述分子筛床再生温度为200-350℃;所述氦净化再生***水/氦冷却器将氦气降温至5℃-25℃;
其中,所述b)辅助水吸附床再生具体为:待分子筛床含氚废水转移结束,将氦净化***分子筛床与氦净化再生***隔离,并形成辅助水吸附床再生自循环回路;向辅助水吸附床再生回路中充氦至低压,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器;氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使辅助水吸附床在高温条件下再生,从辅助水吸附床出来的热氦气进入氦净化再生***水/氦冷却器1冷却降温后进入氦净化再生***气/水分离器,使辅助水吸附床中的含氚废水转移至氦净化再生***气/水分离器处,最终高温气冷堆含氚废水排入放射性废水***;最后辅助分子筛床降温至室温;
其中,优选地,在辅助水吸附床再生过程中,所述低压条件为0.5MPa-0.75MPa;所述辅助水吸附床再生温度为200-350℃;所述氦净化再生***水/氦冷却器将氦气降温至5℃-25℃;
其中,所述b)分子筛床二氧化碳脱附具体为:待分子筛床含氚废水转移步骤结束,关闭氦净化再生***隔膜压缩机、氦净化再生***电加热器,隔离氦净化再生***水/氦冷却器1、氦净化再生***气/水分离器和辅助水吸附床,使分子筛床再生回路和分子筛床泄压并抽真空,将分子筛床中的二氧化碳脱除干净;最后,分子筛床再生回路和分子筛床降温并充氦至大于0.11MPa备用;
其中,优选地,在分子筛床二氧化碳脱附过程中,所述泄压并抽真空具体条件为:分子筛床在100℃-200℃下抽真空至低于100Pa。
9.根据权利要求7所述的再生方法,其特征在于,所述氦净化***氧化铜床再生的具体步骤为:形成氧化铜床再生回路,并向氧化铜床再生回路中充氦至低压,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器,氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使氧化铜再生入口温度达到80℃,通过氧气注入装置向氧化铜床再生回路中注入氧气,待氧化铜床再生出口有明显氧气穿透时,氧化铜床注氧操作结束;关闭氦净化再生***隔膜压缩机和氦净化再生***电加热器,氧化铜床再生回路和氧化铜床泄压、抽真空并充氦至大于0.11MPa备用;
其中,优选地,在氦净化***氧化铜床再生过程中,所述低压条件为0.5MPa-0.75MPa;所述氧化铜床在注氧过程中,调节注氧流量使氧化铜床温度不超过300℃;所述氦净化再生***水/氦冷却器工作温度为5℃-25℃。
10.根据权利要求7所述的再生方法,其特征在于,所述氦净化***低温活性炭床再生的具体步骤为:形成低温活性炭床再生回路,并向低温活性炭床再生回路中充氦至低压,启动氦净化再生***隔膜压缩机,然后启动氦净化再生***电加热器;氦气在氦净化再生***隔膜压缩机驱动下,经过氦净化再生***电加热器,使低温活性炭床在高温条件下再生,从低温活性炭床出来的热氦气冷却后回到隔膜压缩机进口使氦净化***低温活性炭床中的吸附组分充分脱附;关闭氦净化再生***隔膜压缩机和氦净化再生***电加热器,使低温活性炭床再生回路和低温活性炭床泄压并抽真空;最后,低温活性炭床再生回路和低温活性炭床降温并充氦至大于0.11MPa备用;
其中,优选地,在氦净化***低温活性炭床再生的过程中,所述低压条件为0.5MPa-0.75MPa;所述低温活性炭床再生温度为100-300℃;所述氦净化再生***水/氦冷却器将氦气降温至5℃-25℃;所述泄压并抽真空具体条件为:低温活性炭床在100℃-300℃下抽真空至低于100Pa。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105810277A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-07-27 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种氚工艺尾气处理*** |
CN106800281A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-06-06 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 一种高纯氦‑3气体净化装置及净化方法 |
CN109215815A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-15 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于聚变堆内部部件性能测试的高温高压氦冷*** |
CN114023466A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-08 | 核工业西南物理研究院 | 一种样品自动转运装置 |
CN114436317A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-06 | 陕西龙门钢铁有限责任公司 | 铁合金氮氧分析中氮氧分析仪用稀土氧化铜的再生方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3993540A (en) * | 1974-02-01 | 1976-11-23 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Helium cooled nuclear reactors |
JPS6291897A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-27 | 株式会社日立製作所 | 原子炉冷却材浄化系 |
CN103500589A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-01-08 | 清华大学 | 高温气冷堆主氦风机电机腔氦气冷却流道 |
CN103594136A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-19 | 清华大学 | 一种高温气冷堆冷却剂净化***及净化方法 |
CN104089183A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-10-08 | 苏州衡微仪器科技有限公司 | 氦循环、净化及储存*** |
CN104318969A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-01-28 | 清华大学 | 一种高温气冷堆含氚废水优化收集***及收集工艺 |
JP2015105884A (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 株式会社東芝 | 放射性物質除去システム及び放射性物質除去方法 |
CN204447689U (zh) * | 2015-01-28 | 2015-07-08 | 甘焱生 | 运用气体分离膜进行提纯的装置*** |
CN204884595U (zh) * | 2015-07-15 | 2015-12-16 | 清华大学 | 一种高温气冷堆氦净化再生*** |
-
2015
- 2015-07-15 CN CN201510417057.6A patent/CN105006264B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3993540A (en) * | 1974-02-01 | 1976-11-23 | United Kingdom Atomic Energy Authority | Helium cooled nuclear reactors |
JPS6291897A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-27 | 株式会社日立製作所 | 原子炉冷却材浄化系 |
CN103500589A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-01-08 | 清华大学 | 高温气冷堆主氦风机电机腔氦气冷却流道 |
CN103594136A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-19 | 清华大学 | 一种高温气冷堆冷却剂净化***及净化方法 |
JP2015105884A (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 株式会社東芝 | 放射性物質除去システム及び放射性物質除去方法 |
CN104089183A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-10-08 | 苏州衡微仪器科技有限公司 | 氦循环、净化及储存*** |
CN104318969A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-01-28 | 清华大学 | 一种高温气冷堆含氚废水优化收集***及收集工艺 |
CN204447689U (zh) * | 2015-01-28 | 2015-07-08 | 甘焱生 | 运用气体分离膜进行提纯的装置*** |
CN204884595U (zh) * | 2015-07-15 | 2015-12-16 | 清华大学 | 一种高温气冷堆氦净化再生*** |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
叶奇蓁等: "《中国电气工程大典 第6卷》", 31 July 2009, 中国电力出版社 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105810277A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-07-27 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种氚工艺尾气处理*** |
CN106800281A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-06-06 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 一种高纯氦‑3气体净化装置及净化方法 |
CN109215815A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-15 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于聚变堆内部部件性能测试的高温高压氦冷*** |
CN109215815B (zh) * | 2018-08-22 | 2022-07-15 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于聚变堆内部部件性能测试的高温高压氦冷*** |
CN114023466A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-08 | 核工业西南物理研究院 | 一种样品自动转运装置 |
CN114023466B (zh) * | 2021-11-15 | 2023-07-14 | 核工业西南物理研究院 | 一种样品自动转运装置 |
CN114436317A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-06 | 陕西龙门钢铁有限责任公司 | 铁合金氮氧分析中氮氧分析仪用稀土氧化铜的再生方法 |
CN114436317B (zh) * | 2022-01-19 | 2024-04-30 | 陕西龙门钢铁有限责任公司 | 铁合金氮氧分析中氮氧分析仪用稀土氧化铜的再生方法 |
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Publication number | Publication date |
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