RU2554115C1 - Hydrogen igniter and reactor plant having said igniter - Google Patents
Hydrogen igniter and reactor plant having said igniter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554115C1 RU2554115C1 RU2013154534/07A RU2013154534A RU2554115C1 RU 2554115 C1 RU2554115 C1 RU 2554115C1 RU 2013154534/07 A RU2013154534/07 A RU 2013154534/07A RU 2013154534 A RU2013154534 A RU 2013154534A RU 2554115 C1 RU2554115 C1 RU 2554115C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- afterburner
- hydrogen
- gaseous medium
- housing
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к устройствам очистки газовой среды от водорода, в частности к дожигателю водорода.The present invention relates to devices for purifying a gaseous medium from hydrogen, in particular to a hydrogen afterburner.
Уровень техникиState of the art
При эксплуатации ядерных реакторных установок для поддержания требуемого примесного состава защитного газа (газовой среды), обычно представляющего собой инертный газ, требуется удаление из защитного газа водорода. Очистку защитного газа от водорода возможно осуществлять с помощью дожигателя водорода.In the operation of nuclear reactor facilities, in order to maintain the required impurity composition of the shielding gas (gas medium), which is usually an inert gas, it is necessary to remove hydrogen from the shielding gas. It is possible to purify the protective gas from hydrogen using a hydrogen afterburner.
Из патента RU 2253915 известен дожигатель водорода, имеющий в своем составе оксид меди и выполненный с возможностью пропускания через него потока инертного газа (газовой среды), содержащего водород. Водород на оксиде меди окисляется до воды, которая увлекается потоком инерционного газа.From the patent RU 2253915 there is known a hydrogen afterburner having copper oxide in its composition and configured to pass through it a stream of inert gas (gaseous medium) containing hydrogen. Hydrogen on copper oxide is oxidized to water, which is carried away by the flow of inertial gas.
При очистке газовой среды (защитного газа) от водорода с помощью такого дожигателя возможно загрязнение защитного газа примесями меди или оксида меди. Такие примеси могут оказывать негативное воздействие на конструктивные элементы реакторной установки, а также на теплоноситель, например загрязнять его.When cleaning a gaseous medium (shielding gas) from hydrogen using such an afterburner, it is possible that the shielding gas is contaminated with impurities of copper or copper oxide. Such impurities can have a negative effect on the structural elements of the reactor installation, as well as on the coolant, for example, pollute it.
Ввиду того что вода, образовавшаяся в результате окисления водорода на оксиде меди, не удаляется из потока газовой среды, результирующая защитная газовая среда насыщается водяными парами, концентрация которых может превысить допустимое значение.Due to the fact that water formed as a result of hydrogen oxidation on copper oxide is not removed from the gas medium stream, the resulting protective gas medium is saturated with water vapor, the concentration of which may exceed the permissible value.
Также необходимо отметить относительно низкую эффективность дожигателя водорода на основе оксида меди.It is also worth noting the relatively low efficiency of a hydrogen afterburner based on copper oxide.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является получение дожигателя водорода, который не будет загрязнять газовую среду (например, защитный газ) примесями, вредными для конструктивных элементов реакторной установки и/или теплоносителя, в частности свинцово-висмутового теплоносителя. Дополнительной задачей настоящего изобретения является повышение эффективности дожигателя водорода. Другой дополнительной задачей настоящего изобретения является удаление из газовой среды, прошедшей через дожигатель водорода в соответствии с настоящим изобретением, паров воды, образовавшихся в результате дожигания водорода.The objective of the present invention is to obtain a hydrogen afterburner that will not contaminate the gaseous medium (for example, shielding gas) with impurities harmful to the structural elements of the reactor installation and / or coolant, in particular lead-bismuth coolant. An additional objective of the present invention is to increase the efficiency of the hydrogen afterburner. Another additional objective of the present invention is to remove from the gas medium passing through the hydrogen afterburner in accordance with the present invention, water vapor generated by the afterburning of hydrogen.
Задача настоящего изобретения решается с помощью дожигателя водорода, входящего в состав газовой среды, состоящего из корпуса, имеющего отверстия для подвода и отвода газовой среды, и наполнителя, содержащего оксид висмута и/или оксид свинца, размещенного в корпусе. В одном из вариантов оксид висмута представляет собой Bi2O3, а наполнитель предпочтительно имеет гранулированную форму.The objective of the present invention is solved by using a hydrogen afterburner, which is part of a gaseous medium, consisting of a casing having openings for supplying and discharging a gaseous medium, and a filler containing bismuth oxide and / or lead oxide placed in the casing. In one embodiment, bismuth oxide is Bi 2 O 3 , and the filler preferably has a granular form.
В корпусе дожигателя может быть размещена по меньшей мере одна реакционная емкость, в которой размещается наполнитель. В преимущественном варианте выполнения в корпусе также установлена распределительная труба, проходящая от отверстия для подвода газовой среды через по меньшей мере одну реакционную емкость, причем распределительная труба предпочтительно имеет отверстия в боковых стенках в местах прохождения через реакционные емкости. Кроме того, по меньшей мере одна реакционная емкость преимущественно имеет отверстия для подвода и отвода газовой среды.At least one reaction vessel in which the filler is placed can be placed in the afterburner housing. In an advantageous embodiment, a distribution pipe is also installed in the housing, extending from the opening for supplying a gaseous medium through at least one reaction vessel, the distribution pipe preferably having openings in the side walls at the points of passage through the reaction vessels. In addition, at least one reaction vessel preferably has openings for supplying and discharging a gaseous medium.
Корпус дожигателя может быть снабжен нагревателем. В предпочтительном варианте осуществления корпус имеет дно, крышки и боковую стенку, причем отверстие для подвода газовой среды выполнено в крышке, причем отверстие для отвода газовой среды выполнено в дне, а нагреватель установлен на боковой стенке корпуса. В другом варианте дожигатель водорода может быть соединен с подводящим трубопроводом, соединенным с корпусом дожигателя водорода с обеспечением возможности подвода газовой среды в отверстие для подвода газовой среды, причем нагреватель установлен на подводящем трубопроводе.The afterburner body may be equipped with a heater. In a preferred embodiment, the housing has a bottom, covers and a side wall, the gas supply opening being made in the cover, the gas medium opening being made in the bottom, and the heater mounted on the side wall of the housing. In another embodiment, a hydrogen afterburner may be connected to a supply line connected to the hydrogen afterburner body to allow the supply of a gaseous medium to an opening for supplying a gaseous medium, the heater being mounted on the inlet pipe.
В преимущественном варианте выполнения дожигатель водорода соединен с холодильником и конденсатором с помощью отводящего трубопровода, соединенного с корпусом дожигателя водорода с обеспечением возможности отвода газовой среды из отверстия для отвода газовой среды в холодильник и конденсатор.In an advantageous embodiment, the hydrogen afterburner is connected to the refrigerator and the condenser via a discharge pipe connected to the hydrogen afterburner body allowing the gas medium to be removed from the gas outlet to the refrigerator and the condenser.
Газовая среда, пропускаемая через дожигатель, преимущественно включает в свой состав инертный газ.The gaseous medium passed through the afterburner mainly includes an inert gas.
На решение задач настоящего изобретения направлена также реакторная установка, имеющая в своем составе любой из вышеописанных вариантов дожигателя водорода. В преимущественном варианте осуществления реакторная установка является ядерной, а в качестве теплоносителя в ней предпочтительно используется свинцово-висмутовый теплоноситель.To solve the problems of the present invention is also directed to a reactor installation having in its composition any of the above options for an afterburner of hydrogen. In an advantageous embodiment, the reactor installation is nuclear, and the lead-bismuth coolant is preferably used as the heat carrier in it.
Благодаря настоящему изобретению удалось получить дожигатель водорода, который обеспечивает такой технический результат, как отсутствие загрязнения газовой среды примесями, вредными для конструктивных элементов реакторной установки и/или теплоносителя, в частности свинцово-висмутового теплоносителя. Это позволяет повысить надежность конструкции реактора, в котором используется такой дожигатель водорода и/или система очистки газа, и безопасность эксплуатации такого реактора.Thanks to the present invention, it was possible to obtain a hydrogen afterburner, which provides such a technical result as the absence of contamination of the gaseous medium with impurities harmful to the structural elements of the reactor installation and / or coolant, in particular lead-bismuth coolant. This improves the reliability of the design of the reactor in which such a hydrogen afterburner and / or gas purification system is used, and the safety of operation of such a reactor.
Кроме того, благодаря настоящему изобретению удалось достигнуть такого технического результата, как повышение эффективности дожигателя водорода, что дает возможность снизить массогабаритные характеристики дожигателя водорода и устройств, использующих его в своем составе, а также снизить стоимостные параметры.In addition, thanks to the present invention, it was possible to achieve such a technical result as increasing the efficiency of the hydrogen afterburner, which makes it possible to reduce the weight and size characteristics of the hydrogen afterburner and devices using it in their composition, as well as to reduce the cost parameters.
Настоящее изобретение обеспечило получение и такого технического результата, как удаление из газовой среды, прошедшей через дожигатель водорода в соответствии с настоящим изобретением, паров воды, образовавшихся в результате дожигания водорода. Это повышает надежность работы устройств, в которых применяется газовая среда, а также увеличивает срок службы самой газовой среды, что снижает как трудовые затраты на ее замену, так и улучшает финансовые показатели ввиду снижения денежных затрат на заменяемую газовую среду.The present invention also provided a technical result such as the removal from the gaseous medium passing through the hydrogen afterburner in accordance with the present invention of water vapor resulting from the afterburning of hydrogen. This increases the reliability of the devices in which the gas medium is used, and also increases the service life of the gas medium itself, which reduces both the labor costs of replacing it and improves financial performance due to lower cash costs for the gas environment to be replaced.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 представлен дожигатель водорода в соответствии с настоящим изобретением.Figure 1 presents the hydrogen burner in accordance with the present invention.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Настоящее изобретение раскрывает дожигатель водорода, входящего в состав газовой среды, выполненной, предпочтительно, с использованием инертного газа, например гелия, неона, аргона, криптона, ксенона и/или радона. Использование инертного газа в качестве основного компонента газовой среды позволяет повысить эффективность использования дожигателя и снизить расход наполнителя, так как дожигатель будет дожигать только примеси (в частности, водород), а взаимодействие с инертным газом будет отсутствовать в силу инертных химических свойств таких газов. Использование инертного газа также снижает воздействие на конструктивные элементы дожигателя, такие как корпус и т.п., что повышает срок его службы и снижает расходы на обслуживание.The present invention discloses an afterburner of hydrogen contained in a gaseous medium, preferably made using an inert gas such as helium, neon, argon, krypton, xenon and / or radon. The use of an inert gas as the main component of the gaseous medium makes it possible to increase the efficiency of using an afterburner and to reduce the consumption of filler, since the afterburner will only burn impurities (in particular, hydrogen), and there will be no interaction with an inert gas due to the inert chemical properties of such gases. The use of inert gas also reduces the impact on the afterburner structural elements, such as a housing, etc., which increases its service life and reduces maintenance costs.
Дожигатель состоит из корпуса, имеющего отверстия для подвода и отвода газовой среды, и наполнителя, содержащего оксид висмута и/или оксид свинца, размещенного в корпусе. В том случае, если в корпусе размещен висмут и/или свинец не в форме оксида, а, например, в виде металла, то такое выполнение также может считаться одной из форм реализации настоящего изобретения, так как из металлического висмута может быть легко получен оксид висмута, а из свинца оксид свинца при пропускании через дожигатель кислорода или газовой среды, содержащей кислород.The afterburner consists of a housing having openings for supplying and discharging a gaseous medium, and a filler containing bismuth oxide and / or lead oxide placed in the housing. In the event that bismuth and / or lead is placed in the housing not in the form of oxide, but, for example, in the form of a metal, then this embodiment can also be considered as one of the forms of implementation of the present invention, since bismuth oxide can be easily obtained from metallic bismuth and from lead, lead oxide when passing oxygen through an afterburner or a gaseous medium containing oxygen.
Корпус дожигателя может быть выполнен из металлических, композитных или полимерных материалов, обеспечивающих достаточную механическую прочность, температурную устойчивость, химическую нейтральность к газовой среде и наполнителю (оксиду висмута) и отсутствие или незначительность выделений, которые могут загрязнять газовую среду. В предпочтительном варианте корпус выполнен с использованием стали. Корпус преимущественно выполнен герметичным для того, чтобы газовая среда, поступающая через отверстие для подвода, выходила только из отверстия для отвода газовой среды. В этом случае обеспечивается более полное взаимодействие газовой среды с наполнителем и более эффективное дожигание водорода, а также отсутствие утечек во внешнюю среду, благодаря чему повышается безопасность использования дожигателя и снижается загрязнение окружающей среды.The afterburner body may be made of metal, composite, or polymeric materials providing sufficient mechanical strength, temperature stability, chemical neutrality to the gaseous medium and filler (bismuth oxide), and the absence or insignificance of emissions that can pollute the gaseous medium. In a preferred embodiment, the housing is made using steel. The housing is preferably sealed so that the gaseous medium entering through the supply opening exits only from the gas outlet. In this case, a more complete interaction of the gaseous medium with the filler and a more efficient afterburning of hydrogen, as well as the absence of leaks into the external environment are ensured, thereby increasing the safety of using the afterburner and reducing environmental pollution.
В корпусе дожигателя размещен наполнитель, который в соответствии с изобретением представляет собой оксид висмута и/или оксид свинца. Благодаря тому что висмут и свинец являются более тяжелыми металлами, чем медь, удается снизить загрязнение газовой среды, проходящей через оксид висмута и/или оксид свинца, так как более тяжелые атомы и их соединения меньше подвержены уносу газовой средой. Кроме того, в случае применения дожигателя в системе очистки газовой среды от водорода, применяемой, например, в ядерном реакторе со свинцово-висмутовым теплоносителем, наличие висмута или свинца в газовой среде, используемой, например, в качестве защитного газа, не будет восприниматься в качестве загрязнения для теплоносителя. Кроме того, сам теплоноситель через газовую среду также не будет загрязнять наполнитель дожигателя. Все это позволяет повысить срок службы как теплоносителя, так и наполнителя дожигателя.A filler is placed in the afterburner housing, which in accordance with the invention is bismuth oxide and / or lead oxide. Due to the fact that bismuth and lead are heavier metals than copper, it is possible to reduce pollution of the gaseous medium passing through bismuth oxide and / or lead oxide, since heavier atoms and their compounds are less susceptible to entrainment by the gaseous medium. In addition, if an afterburner is used in a hydrogen gas purification system used, for example, in a lead-bismuth coolant nuclear reactor, the presence of bismuth or lead in a gas medium used, for example, as a protective gas, will not be considered as pollution for the heat carrier. In addition, the coolant itself through the gas environment will also not contaminate the afterburner filler. All this allows to increase the service life of both the coolant and the afterburner filler.
Принцип действия дожигателя преимущественно основан на химической реакции частичного восстановления оксида висмута Bi2O3 до BiO с образованием паров воды:The principle of the afterburner is mainly based on the chemical reaction of partial reduction of bismuth oxide Bi 2 O 3 to BiO with the formation of water vapor:
Bi2O3+Н2→2BiO+H2O.Bi 2 O 3 + H 2 → 2 BiO + H 2 O.
Применение оксида висмута вместо оксида меди само по себе повышает эффективность дожигания, однако применение реакции частичного восстановления оксида висмута позволяет дополнительно повысить эффективность дожигания. Соответственно, в дожигателе предпочтительно наличие оксида висмута Bi2O3, а не оксида висмута BiO, так как наличие первого позволяет осуществлять химическую реакцию частичного восстановления, а при наличии второго будет происходить реакция полного восстановления с получением висмута в металлической форме.The use of bismuth oxide instead of copper oxide itself increases the afterburning efficiency, however, the use of the partial reduction reaction of bismuth oxide allows one to further increase the afterburning efficiency. Accordingly, in the afterburner, it is preferable to have bismuth oxide Bi 2 O 3 rather than bismuth oxide BiO, since the presence of the first allows a partial reduction chemical reaction to take place, and in the presence of the second, a complete reduction reaction will occur to produce bismuth in metallic form.
На удержание реакции восстановления в частичной форме, обеспечивающей более высокую эффективность, направлено выполнение наполнителя в гранулированной форме, например в виде шариков. Это позволяет предотвратить спекание наполнителя и тем самым повышает срок эксплуатации наполнителя. Выполнение наполнителя в виде гранул обеспечивает технологичность изготовления наполнителя и удобство обращения с наполнителем на этапах размещения и извлечения наполнителя из корпуса дожигателя, что снижает затраты труда и стоимость дожигателя в целом, повышает удобство осуществления работ по обслуживанию дожигателя. Кроме того, выполнение наполнителя в виде гранул обеспечивает большую площадь взаимодействия оксида висмута и водорода (кислорода), а значит, и более высокую эффективность процесса, поскольку гранулированный наполнитель будет иметь зазоры между гранулами, между которыми может протекать газовая среда - при выполнении гранул в шарообразной форме эти зазоры будут иметь гарантированный и наибольший размер.The retention of the reduction reaction in a partial form, which provides higher efficiency, is directed to the implementation of the filler in granular form, for example in the form of balls. This prevents the sintering of the filler and thereby increases the life of the filler. The implementation of the filler in the form of granules ensures the manufacturability of the filler and the convenience of handling the filler at the stages of placement and extraction of filler from the afterburner body, which reduces labor costs and the cost of the afterburner as a whole, increases the convenience of performing afterburner maintenance. In addition, the implementation of the filler in the form of granules provides a large area of interaction of bismuth oxide and hydrogen (oxygen), and hence higher process efficiency, since the granular filler will have gaps between the granules, between which the gas medium can flow - when the granules are spherical form these gaps will have the guaranteed and largest size.
На фиг.1 представлен предпочтительный вариант выполнения дожигателя водорода в соответствии с настоящим изобретением с трубопроводами для подвода и отвода газовой среды и арматурой для управления подводом и отводом газовой среды.Figure 1 shows a preferred embodiment of a hydrogen burner in accordance with the present invention with pipelines for supplying and discharging a gas medium and valves for controlling the supply and removal of a gas medium.
Корпус дожигателя водорода, показанного на фиг.1, состоит из боковой стенки 1, дна 2 и крышки 3. В показанном на фиг.1 варианте осуществления дожигателя корпус выполнен в виде специально предназначенного для выполнения своих функций изделия, однако корпус дожигателя может быть представлен элементами корпусов других устройств, например, при размещении наполнителя в межкорпусном пространстве устройств, входящих в состав системы очистки газовой среды от водорода или реакторной установки.The hydrogen burner body shown in FIG. 1 consists of a side wall 1, bottom 2 and cover 3. In the afterburner embodiment shown in FIG. 1, the body is designed as a product specifically designed to perform its functions, however, the afterburner body may be represented by elements cases of other devices, for example, when placing the filler in the inter-space space of devices that are part of the hydrogen gas purification system or reactor installation.
В крышке 3 выполнено отверстие для подвода газовой среды, через это отверстие внутрь дожигателя подается газовая среда из подводящего трубопровода 7, соединенного с корпусом дожигателя водорода с обеспечением возможности подачи газовой среды в отверстие для подвода газовой среды для реализации процесса дожигания. В дне 2 выполнено отверстие для отвода газовой среды, через это отверстие из дожигателя отводится газовая среда через отводящий трубопровод 8, соединенный с корпусом дожигателя водорода с обеспечением возможности отвода газовой среды из отверстия для отвода газовой среды для реализации процесса дожигания в проходном потоке газовой среды.A hole for supplying a gaseous medium is made in the lid 3, a gaseous medium is supplied through the hole into the afterburner from a supply pipe 7 connected to the body of the hydrogen afterburner, with the possibility of supplying a gaseous medium to the hole for supplying a gaseous medium for implementing the afterburning process. In the bottom 2, a hole for exhausting a gaseous medium is made, through this hole a gaseous medium is discharged through an outlet pipe 8 connected to the hydrogen afterburner body to allow the gaseous medium to be drained from the outlet for exhausting a gaseous medium for the implementation of the afterburning process in the gas stream.
Показанные на фиг.1 отверстия выполнены в крышке и дне корпуса и имеют относительно малое поперечное сечение, однако в других вариантах размеры отверстий могут быть значительно больше вплоть до того, что в дожигателе отсутствуют крышка и дно и газовая среда подводится и отводится через полное поперечное сечение корпуса. Такой вариант выполнения корпуса также входит в объем защиты настоящего изобретения. В некоторых вариантах отводящее отверстие может отсутствовать, однако при этом снижается эффективность работы дожигателя, поскольку при наличии отводящего отверстия удается обеспечить более эффективную работу дожигателя в проходном потоке газовой среды. В других вариантах отводящее отверстие может быть расположено рядом с подводящим отверстием или разные части одного отверстия могут применяться для подвода и отвода газовой среды - такой вариант выполнения отверстий также входит в объем защиты настоящего изобретения.The openings shown in FIG. 1 are made in the lid and bottom of the casing and have a relatively small cross section, however, in other embodiments, the size of the openings can be much larger up to the fact that there is no lid in the afterburner and the bottom and the gas medium is introduced and discharged through the full cross section corps. Such an embodiment of the housing is also included in the protection scope of the present invention. In some embodiments, the outlet may not be available, however, the afterburner performance will be reduced, since if there is a outlet, it will be possible to provide more efficient operation of the afterburner in the gas flow. In other embodiments, the discharge opening may be located adjacent to the supply opening, or different parts of the same opening may be used for supplying and discharging a gaseous medium — such an embodiment of the holes is also included in the protection scope of the present invention.
Подводящий и отводящий трубопроводы могут быть присоединены к корпусу сваркой или любым другим известным из уровня техники способом, обеспечивающим достаточную механическую, тепловую и химическую прочность, а также не загрязняющим газовую среду или наполнитель. Достаточно герметичное присоединение трубопроводов к корпусу позволяет подавать газовую среду в дожигатель без потерь. Часть трубопроводов или трубопроводы полностью могут быть выполнены в виде единого целого с корпусом дожигателя на стадии изготовления корпуса, например, в виде участков труб, отходящих от отверстий, для соединения с трубопроводами. Такие варианты позволяют упростить соединение дожигателя с трубопроводами и входят в объем защиты настоящего изобретения.The inlet and outlet pipelines can be connected to the housing by welding or by any other method known in the art, providing sufficient mechanical, thermal and chemical strength, and also not polluting the gas environment or filler. Sufficiently tight connection of pipelines to the housing allows you to feed the gas medium into the afterburner without loss. Part of the pipelines or pipelines can be completely made in one piece with the body of the afterburner at the stage of manufacturing the body, for example, in the form of sections of pipes extending from the holes for connection with pipelines. Such options make it possible to simplify the connection of the afterburner with pipelines and are included in the scope of protection of the present invention.
Наполнитель 5 в виде оксида висмута может быть размещен в корпусе дожигателя водорода, например на его дне 2, однако в преимущественном варианте выполнения настоящего изобретения оксид 5 висмута, например в форме гранул, размещается в одной или более реакционных емкостях (корзинах) 4. Это позволяет повысить технологичность изготовления и обслуживания дожигателя, так как сначала наполнитель 5 может размещаться в реакционных емкостях 4, а емкости 4 затем могут размещаться в корпусе дожигателя, что устраняет необходимость выполнения более трудоемкой операции размещения наполнителя непосредственно внутри корпуса. Кроме того, применение реакционных емкостей позволяет повысить эффективность использования объема корпуса путем реализации нескольких уровней размещения наполнителя.Filler 5 in the form of bismuth oxide can be placed in the hydrogen burner body, for example, at its bottom 2, however, in an advantageous embodiment of the present invention, bismuth oxide 5, for example in the form of granules, is placed in one or more reaction vessels (baskets) 4. This allows to improve the manufacturability and maintenance of the afterburner, since first the filler 5 can be placed in the reaction vessels 4, and the tanks 4 can then be placed in the afterburner housing, which eliminates the need for more labor oemkoy operation filler placement directly within the housing. In addition, the use of reaction tanks can improve the efficiency of the use of the volume of the housing by implementing several levels of placement of the filler.
Как показано на фиг.1, в преимущественном варианте выполнения дожигателя в корпусе установлена распределительная труба 9, проходящая от отверстия для подвода газовой среды в крышке 3 через по меньшей мере одну реакционную емкость 4. Распределительная труба может подводить газовую среду к реакционной емкости, находящейся за той емкостью, через которою она проходит, для подачи, например, из конца трубы, однако в предпочтительном варианте распределительная труба имеет отверстия в боковых стенках в местах прохождения через реакционные емкости, что позволяет повысить эффективность подачи газовой среды путем ее распределения по всем реакционным емкостям. При наличии нескольких уровней реакционных емкостей, как показано на фиг.1, распределительная труба может иметь открытое отверстие, из которого газовая среда непосредственно поступает в нижнюю реакционную емкость, или проходит до дна нижней реакционной емкости, где она может быть заглушена дном емкости или специальной заглушкой, а газовая среда может поступать в нижнюю реакционную емкость в таком случае через боковые отверстия в распределительной трубе. Благодаря этому обеспечивается более полное прохождение газовой среды через реакционные емкости и наполнитель, в результате чего повышается эффективность дожигателя водорода, так как газовая среда не имеет возможности походить к отверстию для отвода газовой среды помимо наполнителя, не прореагировав с ним.As shown in FIG. 1, in an advantageous embodiment of the afterburner, a distribution pipe 9 is installed in the housing, extending from the opening for supplying the gas medium in the lid 3 through at least one reaction vessel 4. The distribution pipe can supply the gas medium to the reaction vessel located behind the container through which it passes, for supply, for example, from the end of the pipe, however, in a preferred embodiment, the distribution pipe has openings in the side walls at the points of passage through the reaction vessel and, which allows to increase the efficiency of the gas medium by distributing it over all reaction vessels. If there are several levels of reaction vessels, as shown in FIG. 1, the distribution pipe may have an open hole from which the gas medium directly enters the lower reaction vessel, or passes to the bottom of the lower reaction vessel, where it can be plugged with the bottom of the vessel or with a special plug and the gaseous medium can enter the lower reaction vessel in this case through the side openings in the distribution pipe. This ensures a more complete passage of the gaseous medium through the reaction vessels and the filler, which increases the efficiency of the hydrogen afterburner, since the gaseous medium does not have the ability to go to the hole for venting the gaseous medium in addition to the filler without reacting with it.
Реакционные емкости 4 преимущественно имеют отверстия для подвода и отвода газовой среды. В том случае, если емкости 4 расположены в несколько уровней и через них, например, в центре емкостей проходит распределительная труба 9, как это показано на фиг.1, то газовая среда будет наиболее эффективно проходить через наполнитель, который будет располагаться между донными элементами емкостей (в верхней емкости наполнитель будет располагаться между дном емкости и крышкой дожигателя), и выходить через боковые поверхности емкостей, например, на периферию емкостей 4 к стенкам 1 корпуса, откуда будет спускаться к отверстию для отвода газовой среды в дне 2, как это показано на фиг.1. Показанная на фиг.1 структура дожигателя оптимальна с точки зрения организации потока газовой среды для повышения эффективности дожигания водорода на наполнителе и обеспечения максимально возможной равномерности превращения исходного запаса оксида, исключающего дальнейшее превращение BiO в металлический Bi.The reaction vessels 4 preferably have openings for supplying and discharging a gaseous medium. In the event that the containers 4 are located in several levels and through them, for example, in the center of the containers, a distribution pipe 9 passes, as shown in Fig. 1, the gas medium will most effectively pass through the filler, which will be located between the bottom elements of the containers (in the upper tank, the filler will be located between the bottom of the tank and the afterburner cover) and exit through the side surfaces of the tanks, for example, to the periphery of the tanks 4 to the walls 1 of the housing, from where it will descend to the gas outlet th Wednesday in day 2, as shown in figure 1. The structure of the afterburner shown in Fig. 1 is optimal from the point of view of organizing the flow of a gaseous medium to increase the efficiency of afterburning hydrogen on the filler and to ensure the maximum possible uniformity in the conversion of the initial oxide reserve, which excludes further conversion of BiO to metallic Bi.
Дополнительно повысить эффективность дожигания водорода возможно путем повышения температуры газовой среды, и/или наполнителя, и/или реакционных емкостей, и/или корпуса вплоть до 500°С. Это может быть сделано путем размещения на корпусе, например на боковой стенке 1, нагревателя 6, состоящего из одной или более секций, как это показано на фиг.1. Нагреватель может быть электрическим или в другой форме. Нагретый корпус будет нагревать газовую среду, и посредством нагретой газовой среды и/или через распределительную трубу и реакционные емкости будет нагреваться наполнитель.It is possible to further increase the efficiency of the afterburning of hydrogen by increasing the temperature of the gaseous medium, and / or filler, and / or reaction vessels, and / or case up to 500 ° C. This can be done by placing on the case, for example on the side wall 1, a heater 6, consisting of one or more sections, as shown in figure 1. The heater may be electric or in some other form. The heated case will heat the gas medium, and the filler will be heated by means of the heated gas medium and / or through the distribution pipe and reaction vessels.
В некоторых случаях может быть полезно установить нагреватель на подводящий трубопровод для предварительного нагрева газовой среды, подаваемой в корпус дожигателя, - это позволит подавать газовую среду уже нагретой, что будет означать отсутствие необходимости нагрева газа внутри корпуса, в результате чего дожигание водорода может начинаться сразу же после подачи газовой среды в корпус к наполнителю, что повышает эффективность дожигателя.In some cases, it may be useful to install a heater on the supply pipe to preheat the gaseous medium supplied to the afterburner body - this will allow the gaseous medium to be supplied already heated, which will mean that there is no need to heat the gas inside the body, as a result of which the afterburning of hydrogen can begin immediately after the gas medium is supplied into the housing to the filler, which increases the efficiency of the afterburner.
В результате дожигания водорода происходит образование паров воды, которые в составе газовой среды выводятся из дожигателя. Пары воды в некоторых случая могут быть нежелательными примесями, и необходима очистка газовой среды от них. Для этого система очистки газовой среды от водорода может иметь в своем составе, помимо дожигателя водорода, холодильник, конденсатор и отводящий трубопровод, соединенный с корпусом дожигателя водорода и холодильником с обеспечением возможности отвода газовой среды из отверстия для отвода газовой среды в холодильник и конденсатор. В холодильнике происходит охлаждение газовой среды, и водяные пары конденсируются в конденсаторе, а газовая среда беспрепятственно выходит из холодильника и конденсатора и может вновь использоваться по назначению в очищенном виде. Холодильник может быть выполнен совместно с конденсатором, или это могут быть два последовательно установленных устройства, соединенных с помощью трубопровода, который может считаться частью отводящего трубопровода, или без использования трубопровода. Помимо дополнительной очистки газовой среды от паров воды применение холодильника позволяет снизить температуру газовой среды, например после нагрева в дожигателе, до рабочей температуры.As a result of the afterburning of hydrogen, the formation of water vapor occurs, which in the composition of the gas medium is removed from the afterburner. Water vapor in some cases may be undesirable impurities, and it is necessary to clean the gas environment from them. To this end, the hydrogen gas purification system may include, in addition to a hydrogen afterburner, a refrigerator, a condenser and a discharge pipe connected to the hydrogen afterburner body and the refrigerator, allowing the gas medium to be drained from the gas outlet to the refrigerator and condenser. In the refrigerator, the gas medium is cooled, and water vapor condenses in the condenser, and the gas medium freely exits the refrigerator and condenser and can be reused for its intended purpose in a purified form. The refrigerator can be made in conjunction with a condenser, or it can be two series-installed devices connected by a pipeline, which can be considered part of the outlet pipeline, or without using a pipeline. In addition to additional purification of the gaseous medium from water vapor, the use of a refrigerator reduces the temperature of the gaseous medium, for example, after heating in the afterburner, to the operating temperature.
Описанный дожигатель водорода в соответствии с настоящим изобретением может использоваться для очистки газовой среды от водорода, например, в реакторной установке, которая может быть ядерной и в которой в качестве теплоносителя может использоваться свинцово-висмутовый теплоноситель. Применение дожигателя водорода, имеющего в качестве наполнителя оксид висмута и/или оксид свинца, обеспечит минимальное загрязнение свинцово-висмутового теплоносителя в такой ядерной реакторной установке.The described hydrogen afterburner in accordance with the present invention can be used to purify hydrogen from a gaseous medium, for example, in a reactor installation that can be nuclear and in which lead-bismuth coolant can be used as a heat carrier. The use of a hydrogen afterburner having bismuth oxide and / or lead oxide as a filler will ensure minimal contamination of the lead-bismuth coolant in such a nuclear reactor installation.
Claims (14)
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154534/07A RU2554115C1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Hydrogen igniter and reactor plant having said igniter |
| EA201600209A EA038468B1 (en) | 2013-11-26 | 2014-11-21 | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof |
| EP14866478.2A EP3076400A4 (en) | 2013-11-26 | 2014-11-21 | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof |
| UAA201602301A UA118356C2 (en) | 2013-11-26 | 2014-11-21 | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof |
| US15/021,692 US20160379723A1 (en) | 2013-11-26 | 2014-11-21 | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof |
| MYPI2016700626A MY174778A (en) | 2013-11-26 | 2014-11-21 | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof |
| JP2016554167A JP2016540236A (en) | 2013-11-26 | 2014-11-21 | System for removing hydrogen and purifying gaseous media and method of use thereof |
| PCT/RU2014/000883 WO2015080627A1 (en) | 2013-11-26 | 2014-11-21 | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof |
| CA2927142A CA2927142C (en) | 2013-11-26 | 2014-11-21 | System and method for dehydrogenating a gaseous medium |
| CN201480050897.7A CN105556613B (en) | 2013-11-26 | 2014-11-21 | One kind disappears hydrogen system and its application method |
| KR1020167007242A KR102008852B1 (en) | 2013-11-26 | 2014-11-21 | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof |
| ZA2016/01806A ZA201601806B (en) | 2013-11-26 | 2016-03-15 | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154534/07A RU2554115C1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Hydrogen igniter and reactor plant having said igniter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2554115C1 true RU2554115C1 (en) | 2015-06-27 |
Family
ID=53498331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013154534/07A RU2554115C1 (en) | 2013-11-26 | 2013-12-10 | Hydrogen igniter and reactor plant having said igniter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2554115C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU210628U1 (en) * | 2022-01-25 | 2022-04-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" | Hydrogen afterburner |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6524534B1 (en) * | 1998-07-23 | 2003-02-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for removing flammable gas |
| RU2226724C2 (en) * | 1998-09-30 | 2004-04-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Device and method for recombining hydrogen and oxygen in gas mixture |
| RU2260212C2 (en) * | 2003-11-27 | 2005-09-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (ОАО "ВНИИАЭС") | Facility for hydrogen burning at nuclear power plant |
| RU2339097C1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет (ГОУВПО НГТУ) | Nuclear power station |
| US20090225927A1 (en) * | 2008-03-07 | 2009-09-10 | Areva Np Gmbh | Method for Catalytic Recombination of Hydrogen, Which is Carried in a Gas Flow, With Oxygen, and a Recombination System for Carrying out the Method |
| US7612007B2 (en) * | 2006-06-28 | 2009-11-03 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for regenerating catalyst |
-
2013
- 2013-12-10 RU RU2013154534/07A patent/RU2554115C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6524534B1 (en) * | 1998-07-23 | 2003-02-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for removing flammable gas |
| RU2226724C2 (en) * | 1998-09-30 | 2004-04-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Device and method for recombining hydrogen and oxygen in gas mixture |
| RU2260212C2 (en) * | 2003-11-27 | 2005-09-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (ОАО "ВНИИАЭС") | Facility for hydrogen burning at nuclear power plant |
| US7612007B2 (en) * | 2006-06-28 | 2009-11-03 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for regenerating catalyst |
| RU2339097C1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет (ГОУВПО НГТУ) | Nuclear power station |
| US20090225927A1 (en) * | 2008-03-07 | 2009-09-10 | Areva Np Gmbh | Method for Catalytic Recombination of Hydrogen, Which is Carried in a Gas Flow, With Oxygen, and a Recombination System for Carrying out the Method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU210628U1 (en) * | 2022-01-25 | 2022-04-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" | Hydrogen afterburner |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102008852B1 (en) | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof | |
| RU2617431C2 (en) | Nuclear engineering unit with protective shell and pressure drop system | |
| CN104541331A (en) | Containment protection system for a nuclear facility and associated operating method | |
| JP2013538880A (en) | Integrated biogas purification system to remove water, siloxane, sulfur, oxygen, chloride and volatile organic compounds | |
| CN102157215A (en) | Method and device for treating radioactive wastes | |
| RU2554115C1 (en) | Hydrogen igniter and reactor plant having said igniter | |
| JP5545381B1 (en) | Hydrogen sulfide gas production plant and hydrogen sulfide gas exhaust method | |
| JP2010023000A (en) | Waste gas detoxification apparatus | |
| RU2550147C1 (en) | System to clean gas medium from hydrogen, method of operating such system and reactor plant with such system | |
| CN212987222U (en) | Plasma rapid melting furnace | |
| RU2018103169A (en) | THE DEVICE AND SYSTEM FOR THE METALLURGICAL TRANSFER OF SCRAP AND THE METHOD OF THE METALLURGICAL TRANSFER OF SCRAP | |
| CN205732254U (en) | Arc-plasma fixed-end forces Apparatus and system | |
| CN210078883U (en) | Organic material sublimation purifying machine with built-in shielding anti-splash device | |
| CN112424115B (en) | Purification of gases containing sulfides | |
| JP2016112547A (en) | Adsorption tower and method for recycling adsorbent | |
| CN208345755U (en) | A kind of hydrogen purification device | |
| KR20080112153A (en) | Post-treatment device for waste gas generated in semiconductor manufacturing process | |
| KR101745908B1 (en) | Scrubber | |
| JP7254465B2 (en) | Mercury recovery device and mercury recovery method | |
| KR101694253B1 (en) | Filtered Containment Venting System of Reactor Containment Building Having Heating Part | |
| US10014087B2 (en) | Apparatus for cleaning contaminated water from radioactive materials | |
| CN201120176Y (en) | Phenol water evaporator | |
| CN219511301U (en) | Retrieve kiln tail gas processing system | |
| JP2021020837A (en) | Titanium tetrachloride treatment device, method for treating titanium tetrachloride, apparatus for producing purified titanium tetrachloride, and method for producing purified titanium tetrachloride | |
| CN214456960U (en) | Novel low-energy-consumption wastewater deep treatment equipment |