專利名稱:氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是化工、環(huán)境和醫(yī)藥領(lǐng)域，具體地說是ー種低沸點液體的汽化配送裝置。
背景技術(shù)：
核電作為一種清潔高效的能源越來越受到人們的青睞，然而，核電事故造成的放射性危害時刻令人擔(dān)憂。核電站安全殼是防止放射性產(chǎn)物釋放到環(huán)境的最后一道屏障，在發(fā)生嚴(yán)重事故時，由于熔融堆芯與混凝土底板反應(yīng)產(chǎn)生的不凝結(jié)氣體的不斷増加，安全殼內(nèi)的壓カ會逐漸升高，最終可能會因超壓而破壞安全殼的完整性，造成放射性物質(zhì)的外泄。安全殼過濾排放系統(tǒng)采用主動卸壓方式使安全殼內(nèi)積聚的氣體釋放，降低安全殼內(nèi)壓力，從而使安全殼內(nèi)壓力不超過其承載限值，確保安全殼的完整性。同時為了防止排放氣體對環(huán)境造成放射性危害，需要在安全殼過濾排放系統(tǒng)的卸壓管線上安裝過濾裝置對排放氣體中的放射性物質(zhì)進(jìn)行過濾，其中，ー種重要的放射性物質(zhì)就是甲基碘，對甲基碘的過濾效率是系統(tǒng)的關(guān)鍵，因此，需要通過實驗?zāi)M事故エ況下系統(tǒng)對甲基碘的去除性能。
甲基碘是ー種常溫下為液態(tài)的低沸點有毒性化合物，反應(yīng)堆發(fā)生嚴(yán)重事故吋，產(chǎn)生的甲基碘以氣態(tài)形式存在于安全殼內(nèi)，由于安全殼容積巨大，生成的甲基碘一直處于較低的濃度水平；隨著事故的進(jìn)行，安全殼內(nèi)壓力逐漸升高，當(dāng)壓カ高于理論限值0. 45MPa時啟動過濾排放系統(tǒng)二十四小時連續(xù)卸壓，為了充分模擬事故エ況，實驗條件應(yīng)與事故エ況盡可能相近，因此，需要一套能夠?qū)⒌蜐舛葰鈶B(tài)甲基碘增壓至一定值并長時間連續(xù)穩(wěn)定送入壓カ環(huán)境的配送系統(tǒng)。目前常規(guī)的方法是使用高純度氮氣配制所需濃度的高壓氣態(tài)甲基碘并存儲于壓カ鋼瓶中，再由壓カ鋼瓶送至用氣環(huán)境，此方法獲得的甲基碘氣體濃度精確穩(wěn)定，但存在較大不足首先エ序復(fù)雜，成本過高，不適合長時間連續(xù)使用；另外對于配送濃度變化頻繁且變化幅度較大的使用エ況，上述辦法很難滿足要求。在專利號為98201616. 6中公開了ー種便攜式甲基碘氣體發(fā)生裝置，其特點是采用載氣鼓泡法攜帶反應(yīng)生成的甲基碘，安全可靠性好，但其攜帯的甲基碘主要以液態(tài)形式存在于載氣中，且可攜帯濃度的范圍有限，難以滿足本實驗要求。另外ー種可實施途徑就是利用甲基碘低沸點的物理特性，將液態(tài)甲基碘汽化后，經(jīng)由ー套配送系統(tǒng)將甲基碘氣體送入實驗回路。此方案的關(guān)鍵問題在于用于汽化的液態(tài)甲基碘小流量穩(wěn)定供給和配送系統(tǒng)的長時間安全連續(xù)運行。為保證氣態(tài)甲基碘配送濃度穩(wěn)定，甲基碘的液態(tài)供給系統(tǒng)要求在不同供給流量尤其是小流量下能夠長時間恒定，并且流量連續(xù)可調(diào)，ー種用于解決上述問題相關(guān)領(lǐng)域的方法在專利號為86200978中進(jìn)行公開，根據(jù)所述方法可以獲得毎分鐘幾毫升的穩(wěn)定流量，然而，所述方法結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，以計算機作為控制工具，并且需要電カ驅(qū)動，期望獲得ー種結(jié)構(gòu)簡單、依靠非能動反饋調(diào)節(jié)達(dá)到小流量長時間穩(wěn)定的液體供給裝置。供給的液態(tài)甲基碘需要先被汽化，再由一套完整的配送系統(tǒng)根據(jù)不同的出口壓カ要求送入實驗管道，如何滿足在不同配送濃度要求下甲基碘液體的完全汽化以及如何確保配送系統(tǒng)的連續(xù)安全運行性能等問題還有待進(jìn)一步研究。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供為安全殼過濾排放系統(tǒng)性能試驗提供ー種經(jīng)濟可靠、能夠滿足不同エ況連續(xù)運行要求的氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，其特征是包括小流量液體供給裝置、液體汽化室、空氣壓縮機，小流量液體供給裝置固定在支架上，小流量液體供給裝置出ロ對準(zhǔn)液體汽化室的入口設(shè)置，液體汽化室通過螺紋支撐桿和與之配合的可升降螺紋套管安裝在底座上，液體汽化室角度可通過升降螺紋套管調(diào)節(jié)，液體汽化室下方開有空氣吸入ロ，液體汽化室上方開有連接空氣壓縮機的孔，液體汽化室還安裝電加熱裝置，空氣壓縮機連通用氣環(huán)境。
本發(fā)明還可以包括
I、所述的小流量液體供給裝置包括溶液供給室、溶液補給室、氣液混合腔室、上導(dǎo)流管、下導(dǎo)流管、初始加液管，溶液供給室和溶液補給室為同心的圓柱形空腔，溶液補給室位于溶液供給室外部，溶液供給室和溶液補給室通過連通管連通，溶液供給室通過上導(dǎo)流管連接氣液混合腔室，溶液補給室通過初始加液管連接氣液混合腔室，氣液混合腔室連接下導(dǎo)流管，下導(dǎo)流管連通出口，上導(dǎo)流管、初始加液管、下導(dǎo)流管上均安裝流量調(diào)節(jié)閥。
2、所述的空氣壓縮機與用氣環(huán)境中間加裝三通閥，三通閥的ー個出ロ連接廢棄吸收裝置。
3、所述的液體汽化室的空氣吸入ロ安裝過濾器。
4、還包括溫度控制器，液體汽化室安裝溫控測點，所述的液體汽化室的電加熱裝置和溫控測點連接溫度控制器以控制液體汽化室溫度。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于能夠?qū)崿F(xiàn)小流量甲基碘液體的長時間連續(xù)穩(wěn)定供給，保證系統(tǒng)出ロ甲基碘濃度穩(wěn)定。能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的長時間運行，滿足多種濃度的氣態(tài)甲基碘配送要求，且可在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行濃度調(diào)整。空氣壓縮機的抽吸作用使液體汽化室始終處于負(fù)壓狀態(tài)，安全可靠，不會對環(huán)境和操作人員造成傷害。能夠完成不同出口壓カ環(huán)境的穩(wěn)定配送。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單成本低、性能可靠、易于實現(xiàn)。


圖I為本發(fā)明的小流量液體供給裝置的結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的小流量液體供給裝置的剖面圖；
圖4為本發(fā)明的小流量液體供給裝置的俯視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述
結(jié)合圖I 4，本發(fā)明包括ー種將液態(tài)甲基碘汽化增壓配送系統(tǒng)，主要由小流量液體供給裝置I、支架2、液體汽化室6、過濾器7、底座8和實現(xiàn)氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送的配送回路組成。、[0019]上述小流量液體供給裝置I由氣液混合腔室I. 6、溶液供給室I. 3、溶液補給腔室I. 4、虹吸管I. 5以及上導(dǎo)流管I. 8和下導(dǎo)流管I. 9組成，目的在于保證小流量條件下液體
的長時間穩(wěn)定供給，由伯努利方程和連續(xù)性方程有-.G =-p0)+ 2pgAh式中G
為裝置出口質(zhì)量流量，A2為裝置出口橫截面積，P為エ質(zhì)密度，P1為溶液供給室I. 3氣空間壓力，P0為環(huán)境壓力，Ah為溶液供給室I. 3液面與裝置出口間的高度差，從上述公式可知對于單相エ質(zhì)想要獲得穩(wěn)定的出口質(zhì)量流量，需要保證壓カP1和高度差A(yù)h恒定。裝置運 行過程中，隨著液體從裝置出ロ I. 10的流出，氣液混合腔室I. 6內(nèi)的液面逐漸下降，混合腔室氣空間壓カP2降低，上游溶液供給腔室I. 3接收p2的變化信號后向下游供給液體保證氣液混合腔室I. 6內(nèi)的液位和壓カP2穩(wěn)定，溶液供給室I. 3向下游補液后其內(nèi)部液位會逐漸下降，氣空間壓カP1逐漸減小，虹吸管I. 5接收到壓力P1的變化信號后會從溶液補給腔室I. 4內(nèi)吸取液體向溶液供給腔室I. 3補液，保證其內(nèi)部壓カP1和液位恒定，從而實現(xiàn)裝置出ロ I. 10的流量穩(wěn)定。上述汽液混合腔室I. 6主要用于緩沖溶液供給腔室I. 3內(nèi)部的壓カ波動，提高整體裝置的穩(wěn)定性。
上述的液體汽化室6為ー個密閉的局部可視電加熱式液體汽化空間，能夠保證進(jìn)入其內(nèi)的液態(tài)甲基碘吸熱后完全汽化，汽化室內(nèi)表面布置有折流板，一方面可以強化換熱，加快甲基碘液體吸熱汽化；另ー方面折流板構(gòu)成流體在裝置內(nèi)表面的折線流路，増加了流體與壁面的接觸時間和接觸面積，滿足了更大濃度氣體的配送要求。汽化室底部布置有電加熱裝置和溫度監(jiān)控測點，能夠根據(jù)需要將溫度調(diào)節(jié)并穩(wěn)定在所需數(shù)值。液態(tài)甲基碘從液體進(jìn)ロ通道3進(jìn)入汽化室后沿內(nèi)表面折流線路流動，流動過程中吸收電加熱裝置提供的熱量而汽化，汽化后的甲基碘被自下而上逆流的空氣攜帶離開，運行過程中液體汽化室6在空氣壓縮機12的抽吸作用下始終維持在負(fù)壓狀態(tài)，保證了操作人員和環(huán)境的安全。液體汽化室6的支撐結(jié)構(gòu)為螺紋支撐桿4，其上套有可升降螺紋套管5，液體汽化室6固定在可升降螺紋套管5上，傾斜角度通過螺紋套管的升降進(jìn)行調(diào)節(jié)，不同的傾斜角度對應(yīng)甲基碘液體在汽化室內(nèi)表面不同的流動速度。采用上述的折流板配合螺紋支撐桿結(jié)構(gòu)以及電加熱裝置和溫控裝置能夠滿足濃度在較大范圍內(nèi)變化的氣態(tài)甲基碘配送要求。
上述配送回路主要由空氣壓縮機12、壓カ調(diào)節(jié)閥15、氣體流量計16、精密壓カ表17和整套系統(tǒng)的自動控制模塊11組成，空氣壓縮機12將液體汽化室6內(nèi)的甲基碘與空氣混合氣體抽吸、增壓后經(jīng)壓カ調(diào)節(jié)閥15和氣體流量計16調(diào)整出ロ參數(shù)，并最終以精密壓カ表17的讀數(shù)作為系統(tǒng)出ロ壓カ數(shù)值。為了滿足不同的出ロ壓カ要求并實現(xiàn)系統(tǒng)的連續(xù)運行功能，空氣壓縮機12裝配有多個機頭，不同機頭之間可以通過自動控制模塊11進(jìn)行自由組合和自動切換。
圖I是小流量液體供給裝置，圖中溶液供給室I. 3為圓柱形空腔，其上部開有加液ロ I. I，下部通過上導(dǎo)流管I. 8與氣液混合腔室I. 6連通，上導(dǎo)流管I. 8深入到氣液混合腔室I. 6的氣空間，氣液混合腔室I. 6為ー小直徑的圓柱形腔室，下表面與下導(dǎo)流管I. 9相連通，兩側(cè)的初始加液管I. 7將其與溶液補給室I. 4連通并兼具支撐作用，溶液補給室I. 4是與溶液供給室I. 3同心的環(huán)形腔室，兩者之間由虹吸管I. 5實現(xiàn)聯(lián)通，虹吸管吸入ロ位于溶液補給室I. 4液空間，出ロ位于溶液供給室I. 3氣空間。溶液供給室I. 3的液位計I. 15由溶液供給室外壁引出，貫穿溶液補給室I. 4延伸到裝置外部，可實時監(jiān)測溶液供給室I. 3內(nèi)的液位；溶液補給室I. 4的液位計I. 14由補給室外壁引出，可實時監(jiān)測溶液補給室I. 4內(nèi)的液位。裝置的具體實施步驟依次為關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥I. 12，向溶液補給室I. 4添加初始液體；關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥I. 13，打開流量調(diào)節(jié)閥I. 11，緩慢開啟流量調(diào)節(jié)閥I. 12向氣液混合腔室I. 6內(nèi)加液，待液面接近圖示位置附近時停止加液；關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥I. 11，向溶液供給室I. 3內(nèi)加液，待液面接近圖示位置附近時停止加液，用橡膠塞密封加液ロ I. I ;開啟流量調(diào)節(jié)閥I. 11，氣液混合腔室I. 6內(nèi)的液面會出現(xiàn)小幅上漲；系統(tǒng)穩(wěn)定后緩慢開啟流量調(diào)節(jié)閥I. 13，調(diào)節(jié)流量至預(yù)定值，系統(tǒng)運行開始后，氣液混合腔室1.6內(nèi)的液面逐漸下降，氣空間壓カP2降低，上游溶液供給腔室I. 3接收p2的變化信號后向下游供液保證氣液混合腔室
1.6內(nèi)的液位和壓カ穩(wěn)定，溶液供給室I. 3向下游供液后其內(nèi)部液位會逐漸下降，氣空間壓力P1逐漸減小，虹吸管I. 5接收到壓力P1的變化信號后會從溶液補給腔室I. 4內(nèi)吸液向溶液供給腔室1.3補液，保證其內(nèi)部壓カP1和液位恒定，從而實現(xiàn)裝置出口 I. 10的流量穩(wěn)定，出口流量調(diào)節(jié)由流量調(diào)節(jié)閥I. 13控制，流量數(shù)值可通過計時取樣稱量等辦法獲得。長時間運行時要根據(jù)液位計I. 15和I. 14的讀數(shù)情況定期向溶液補給室I. 4內(nèi)添加溶液。
圖2所示為氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，從上述小流量液體供給裝置I供給的液態(tài)甲基碘從液體汽化室6的上頂部汽化室液體入ロ 3進(jìn)入汽化室腔體內(nèi)，液體汽化室6是ー個局部可視的密閉矩形空間，上表面有部分透明可視窗ロ，內(nèi)表面焊有折流板，折流板的折流角度根據(jù)配送濃度要求進(jìn)行選定。汽化室下方上表面有空氣吸入ロ，空氣與甲基碘混合氣從上方被抽出，汽化室底板與內(nèi)表面之間裝有電加熱裝置和溫控測點，整個汽化室支撐在可升降螺紋套管5上，可升降螺紋套管5是ー個內(nèi)螺紋的金屬管，外壁沿周向焊接有多個支撐點，可升降螺紋套管5與螺紋支撐桿4之間為螺紋聯(lián)接，螺紋套管的軸向位置在螺紋支撐桿4上連續(xù)可調(diào)。從汽化室出來的甲基碘氣體首先經(jīng)管道進(jìn)入空氣壓縮機12，空氣壓縮機裝配多個機頭，不同機頭13之間能夠根據(jù)出口壓カ需要在自動控制模塊11的控制下自由組合和自動切換?？諝鈮嚎s機12對進(jìn)入其內(nèi)的甲基碘氣體增壓后由出口管道排出，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥15和流量計16整定后送入用氣環(huán)境。系統(tǒng)的具體實施步驟依次為檢查配送回路上的各閥處于全開狀態(tài)，開啟空氣壓縮機12 ;通過自動控制模塊11設(shè)定液體汽化室6內(nèi)腔室溫度，開始預(yù)熱；調(diào)節(jié)小流量液體供給裝置I的出口流量，待液體汽化室6內(nèi)腔室溫度達(dá)到設(shè)定值，將供給液體接入汽化室液體入口 3 ;系統(tǒng)初始配送的氣體先接入廢氣吸收裝置18，調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥15、氣體流量計16，觀測精密壓カ表17，滿足用氣環(huán)境19的壓カ要求后將氣路切換到用氣環(huán)境19 ;運行過程中氣體濃度需要改變時可直接通過調(diào)節(jié)小流量液體供給裝置I上的流量調(diào)節(jié)閥I. 13獲得；系統(tǒng)運行結(jié)束時，首先關(guān)閉液體流量供給，然后將系統(tǒng)出ロ切換至廢氣吸收裝置18，保持空氣壓縮機12持續(xù)運行一段時間，待系統(tǒng)內(nèi)的甲基碘氣體全部排空后關(guān)閉液體汽化室6的電加熱裝置和空氣壓縮機12電源。
權(quán)利要求
1.氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，其特征是包括小流量液體供給裝置、液體汽化室、空氣壓縮機，小流量液體供給裝置固定在支架上，小流量液體供給裝置出口對準(zhǔn)液體汽化室的入口設(shè)置，液體汽化室通過螺紋支撐桿和與之配合的可升降螺紋套管安裝在底座上，液體汽化室角度可通過升降螺紋套管調(diào)節(jié)，液體汽化室下方開有空氣吸入口，液體汽化室上方開有連接空氣壓縮機的孔，液體汽化室還安裝電加熱裝置，空氣壓縮機連通用氣環(huán)境。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，其特征是所述的小流量液體供給裝置包括溶液供給室、溶液補給室、氣液混合腔室、上導(dǎo)流管、下導(dǎo)流管、初始加液管，溶液供給室和溶液補給室為同心的圓柱形空腔，溶液補給室位于溶液供給室外部，溶液供給室和溶液補給室通過連通管連通，溶液供給室通過上導(dǎo)流管連接氣液混合腔室，溶液補給室通過初始加液管連接氣液混合腔室，氣液混合腔室連接下導(dǎo)流管，下導(dǎo)流管連通出口，上導(dǎo)流管、初始加液管、下導(dǎo)流管上均安裝流量調(diào)節(jié)閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，其特征是所述的空氣壓縮機與用氣環(huán)境中間加裝三通閥，三通閥的一個出口連接廢棄吸收裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，其特征是所述的液體汽化室的空氣吸入口安裝過濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，其特征是所述的液體汽化室的空氣吸入口安裝過濾器。
6.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，其特征是還包括溫度控制器，液體汽化室安裝溫控測點，所述的液體汽化室的電加熱裝置和溫控測點連接溫度控制器以控制液體汽化室溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，其特征是還包括溫度控制器，液體汽化室安裝溫控測點，所述的液體汽化室的電加熱裝置和溫控測點連接溫度控制器以控制液體汽化室溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，其特征是還包括溫度控制器，液體汽化室安裝溫控測點，所述的液體汽化室的電加熱裝置和溫控測點連接溫度控制器以控制液體汽化室溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，其特征是還包括溫度控制器，液體汽化室安裝溫控測點，所述的液體汽化室的電加熱裝置和溫控測點連接溫度控制器以控制液體汽化室溫度。
專利摘要
本發(fā)明的目的在于提供氣態(tài)甲基碘動態(tài)配送系統(tǒng)，包括小流量液體供給裝置、液體汽化室、空氣壓縮機，小流量液體供給裝置固定在支架上，小流量液體供給裝置出口對準(zhǔn)液體汽化室的入口設(shè)置，液體汽化室通過螺紋支撐桿和與之配合的可升降螺紋套管安裝在底座上，液體汽化室角度可通過升降螺紋套管調(diào)節(jié)，液體汽化室下方開有空氣吸入口，液體汽化室上方開有連接空氣壓縮機的孔，液體汽化室還安裝電加熱裝置，空氣壓縮機連通用氣環(huán)境。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)小流量甲基碘液體的長時間連續(xù)穩(wěn)定供給，保證系統(tǒng)出口甲基碘濃度穩(wěn)定?？諝鈮嚎s機的抽吸作用使液體汽化室始終處于負(fù)壓狀態(tài)，安全可靠，不會對環(huán)境和操作人員造成傷害。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、易于實現(xiàn)。
文檔編號G21C15/24GKCN102629493SQ201210111771
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月17日
發(fā)明者周艷民, 孫中寧, 孫立成, 曹夏昕, 王建軍, 范廣銘, 谷海峰, 閻昌琪 申請人:哈爾濱工程大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan