本發(fā)明涉及一種安全殼長(zhǎng)期卸壓過(guò)濾系統(tǒng)，主要用于核電廠嚴(yán)重事故后期的安全殼超壓保護(hù)和放射性物質(zhì)滯留，同時(shí)本發(fā)明也適用于工業(yè)除塵除氣過(guò)程。

背景技術(shù)：

核電作為一種清潔高效的能源越來(lái)越受到人們的青睞。盡管壓水堆核電站在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)執(zhí)行了縱深安全原則，保證核電站在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下的安全，但核電仍存在著發(fā)生超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而引發(fā)類(lèi)似堆芯熔穿壓力容器并且疊加全廠斷電的嚴(yán)重事故。在發(fā)生超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)下的嚴(yán)重事故時(shí)，一回路高溫高壓的冷卻劑泄漏到安全殼后迅速閃蒸汽化，從液體變?yōu)榇罅康母邷卣羝瑫r(shí)，熔融堆芯也將與混凝土底板反應(yīng)產(chǎn)生大量不凝結(jié)氣體，隨著事故的進(jìn)行，有可能導(dǎo)致安全殼內(nèi)的壓力會(huì)逐漸升高，最終會(huì)因超壓而破壞安全殼的完整性，造成放射性物質(zhì)的外泄。

安全殼卸壓過(guò)濾系統(tǒng)采用主動(dòng)卸壓的方式使安全殼內(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(guò)其承載限值，確保安全殼的完整性。同時(shí)，為了防止排放氣體中的放射性產(chǎn)物對(duì)環(huán)境造成危害，通過(guò)系統(tǒng)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)碘和氣態(tài)甲基碘。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于安全殼卸壓過(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(mén)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)采用濕式文丘里洗滌器與金屬纖維過(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文丘里洗滌單元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)濾效率較差。甲基碘氣體由于溶解度小以及與溶液的化學(xué)反應(yīng)速率慢等特性，其去除效率的改善已經(jīng)成為安全殼卸壓過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改進(jìn)過(guò)程中的共性難題，如何在保證系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠的同時(shí)改善甲基碘氣體的去除效率是目前需要解決的重要問(wèn)題。另外，在現(xiàn)有的濕式過(guò)濾系統(tǒng)中，由于放射性物質(zhì)釋放的衰變熱會(huì)造成溶液蒸發(fā)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間一般不超過(guò)24小時(shí)，因此，如何延長(zhǎng)系統(tǒng)在嚴(yán)重事故后期的運(yùn)行時(shí)間是系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的另一個(gè)重要問(wèn)題。

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(zhuān)利號(hào)為CN204242599U和CN102723114A的專(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)利號(hào)為US 8142665 B2的專(zhuān)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。另外，還有文獻(xiàn)中提到，可以采用裝有活性炭或者銀沸石等吸收材質(zhì)的過(guò)濾器來(lái)改善甲基碘氣體的去除效率，這種方法一方面會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，增加系統(tǒng)成本，另一方面，活性炭和銀沸石等吸收材質(zhì)對(duì)使用條件要求苛刻，同時(shí)也容易失效，仍然不是改善甲基碘氣體吸收效率的最佳途徑。

文丘里洗滌器對(duì)固體顆粒的去除能力與顆粒直徑密切相關(guān)，當(dāng)顆粒直徑大于0.5μm時(shí)，文丘里洗滌器對(duì)固體顆粒具有出色的去除性能，此時(shí)慣性碰撞作用是塵粒去除的主要機(jī)制；當(dāng)顆粒直徑小于0.5μm時(shí)，顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)的影響逐漸明顯，目前常見(jiàn)的文丘里洗滌器對(duì)塵粒的捕集效率會(huì)迅速惡化。文丘里洗滌器也常用于氣體吸收領(lǐng)域，但是對(duì)氣體的吸收效率是有選擇性的，當(dāng)氣體與化學(xué)溶液之間的吸收速率很快時(shí)，文丘里洗滌器的除氣效率很高，而對(duì)于吸收速率較慢的情況，由于接觸時(shí)間不足，使得除氣效率難以滿足要求。在鼓泡反應(yīng)器內(nèi)，氣相以離散氣泡的形式均勻的分散在連續(xù)的液相中，氣液接觸面積和接觸時(shí)間都較文丘里洗滌器內(nèi)有了極大的改善，為顆粒沉降和氣體吸收過(guò)程提供了充足的表面積和滯留時(shí)間，因此對(duì)于化學(xué)吸收速率較慢的氣體吸收過(guò)程，以及小粒徑氣溶膠有較為理想的過(guò)濾效果。本發(fā)明提出一種新型的過(guò)濾系統(tǒng)，包含了文丘里洗滌器和鼓泡反應(yīng)器，并且采用一體化串聯(lián)布置，并通過(guò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效的保證系統(tǒng)能夠串聯(lián)穩(wěn)定運(yùn)行。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，能夠有效的保證安全殼的完整性，同時(shí)具有出色的除塵除氣效率，尤其能夠改善安全殼排放氣體中的小顆粒氣溶膠和甲基碘氣體去除效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種一體化布置、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定并且具有高效除塵除氣效率的安全殼長(zhǎng)期卸壓過(guò)濾系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：在殼體內(nèi)設(shè)置有環(huán)形液體流動(dòng)通道，環(huán)形液體流動(dòng)通道外壁與殼體內(nèi)壁之間形成鼓泡腔室，環(huán)形液體流動(dòng)通道內(nèi)壁之間形成倒T型的圓柱形的文丘里洗滌器腔室，且文丘里洗滌器腔室底部與環(huán)形液體流通通道的下端相連通，沿著文丘里洗滌器腔室周向均勻設(shè)置有自吸式文丘里洗滌器，每個(gè)自吸式文丘里洗滌器的下端入口均勻安全殼的卸放氣體管路連通，環(huán)形液體流通通道的上端與鼓泡腔室相通，沿著鼓泡腔室下端的周向均勻設(shè)置有鼓泡系統(tǒng)，每個(gè)鼓泡系統(tǒng)包括鼓泡孔板和連通管，每個(gè)連通管的一端與對(duì)應(yīng)的鼓泡孔板連接、另一端與文丘里洗滌器腔室的上方連通。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述自吸式文丘里洗滌器包括底面法蘭、由下至上設(shè)置在底面法蘭上的漸縮噴嘴、喉管段和擴(kuò)張段，在喉管段上設(shè)置有不同長(zhǎng)度的吸液管，喉管段外部設(shè)置有整流罩，整流罩連通有吸液管路，吸液管路的端部穿過(guò)環(huán)形液體流動(dòng)通道后位于鼓泡腔室內(nèi)，所述每個(gè)自吸式文丘里洗滌器的下端入口均勻安全殼的卸放氣體管路連通是指每個(gè)自吸式文丘里洗滌器的漸縮噴嘴的下端穿過(guò)底面法蘭后與安全殼的卸放氣體管路連通。

2.鼓泡孔板是開(kāi)有微孔通道的不銹鋼平板，連通板與鼓泡孔板連接的端部是漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)，漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)當(dāng)量直徑與鼓泡孔板的當(dāng)量直徑相等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明有更高的去除效率，尤其是對(duì)甲基碘氣體的去除效率有明顯改善。1、自吸式文丘里洗滌器具有非能動(dòng)特性，在事故狀態(tài)下不依賴(lài)外界電源，而是依靠流體固有特性以非能動(dòng)的方式穩(wěn)定運(yùn)行。2、池式的鼓泡層反應(yīng)器對(duì)甲基碘氣體有較好的去除效果。3、自吸式文丘里洗滌器與鼓泡層反應(yīng)器采用串聯(lián)的一體化布置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。4、環(huán)形液體流動(dòng)通道的設(shè)計(jì)，有效的保證了兩種過(guò)濾器之間串聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)系統(tǒng)具有自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)特性，在系統(tǒng)啟動(dòng)和變工況時(shí)，依靠?jī)煞N過(guò)濾器所在腔室內(nèi)的液位波動(dòng)，使系統(tǒng)能夠相應(yīng)工況變化而穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)的主視方向的示意圖

圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)的俯視方向的示意圖；

圖3為本發(fā)明的文丘里洗滌器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的鼓泡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合附圖1-4，本發(fā)明包括：(1)一種具有高效除塵除氣效率的自吸式文丘里洗滌器1.1；(2)位于系統(tǒng)中心區(qū)域用于包絡(luò)文丘里洗滌器的文丘里洗滌器腔室1.2，同時(shí)該腔室上部空間的靜壓力為氣體進(jìn)入鼓泡腔室1.3提供驅(qū)動(dòng)力；(3)一種用于將連續(xù)氣相分割為離散氣泡的氣泡發(fā)生系統(tǒng)；(4)位于系統(tǒng)外圍的鼓泡吸收腔室1.3，氣體在腔室內(nèi)形成均勻泡狀流，用于提高甲基碘氣體吸收效率和對(duì)小粒徑氣溶膠的去除效率；(5)由文丘里洗滌器腔室1.2邊界與鼓泡腔室1.3邊界形成的環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4，依靠通道內(nèi)液體的重力和液體在通道內(nèi)的流動(dòng)阻力，建立腔室1.2與1.3之間的靜壓差，從而保證兩者具有穩(wěn)定的串聯(lián)關(guān)系。

圖1所示為改進(jìn)的安全殼卸壓過(guò)濾系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)正視圖，圖中文丘里洗滌器腔室1.2和環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4均為半封閉的結(jié)構(gòu)。其中，文丘里洗滌器腔室1.2為位于系統(tǒng)中心區(qū)域的倒T形的圓柱形不銹鋼空腔，其上部與系統(tǒng)邊界的內(nèi)壁焊接連接，腔室底部與環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4連通；文丘里洗滌器腔室1.2的倒T結(jié)構(gòu)一方面用于改變洗滌器出口氣液兩相流動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)初級(jí)的氣-液分離，減少氣流中液滴的攜帶量；另一方面，倒T形結(jié)構(gòu)有效的增加了鼓泡腔室1.3的容積，提高溶液裝量。腔室的橫截面積與鼓泡腔室1.3的橫截面積之間滿足一定的比例關(guān)系。腔室的下部空間布置了數(shù)組自吸式文丘里洗滌器1.1，文丘里洗滌器被吊裝在進(jìn)氣管底部的氣體分配腔室上。環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4的外壁面是由直徑略大于文丘里洗滌器腔室1.2并與其同軸的倒T形圓柱形不銹鋼空腔構(gòu)成，環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4的內(nèi)壁面則為文丘里洗滌器腔室1.2的外壁面。環(huán)形通道的外壁面底部與系統(tǒng)邊界的內(nèi)壁焊接連接，頂部與鼓泡腔室1.3連通。鼓泡腔室1.3是與文丘里洗滌器腔室1.2和環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4同軸的外圍腔室，其內(nèi)部裝有一定體積的堿性硫代硫酸鈉溶液，鼓泡腔室的環(huán)形空間的體積能夠容納去除甲基碘氣體的溶液裝量，同時(shí)能夠保證液位波動(dòng)幅度較小。連通管1.52的入口段貫穿于文丘里洗滌器腔室1.2的上部壁面，貫穿部分采用焊接連接。連通管1.52的出口與鼓泡孔板1.51采用螺栓連接，便于孔板的更換和維修。鼓泡孔板1.51整體和連通管1.52的下半段均浸沒(méi)在溶液中。圖2是系統(tǒng)的俯視圖，其中文丘里洗滌器采用軸向均勻?qū)ΨQ(chēng)布置方式，結(jié)構(gòu)緊湊，盡量減小所占的空間體積。鼓泡孔板1.51和連通管1.52也采用軸向均勻?qū)ΨQ(chēng)布置方式。另外，各腔室的邊界同軸對(duì)稱(chēng)。所述的環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4，是溶液在文丘里洗滌器腔室1.2與鼓泡腔室1.3之間循環(huán)的連接通道，環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4與文丘里洗滌器腔室1.2之間由于液位差所引起的靜壓差，為排放氣體進(jìn)入鼓泡腔室1.3提供原始動(dòng)力，其流通面積和軸向高度與文丘里洗滌器腔室1.2內(nèi)壓力以及鼓泡孔板1.5的流動(dòng)阻力之間滿足一定函數(shù)關(guān)系。

圖3所示為自吸式文丘里洗滌器1.1的結(jié)構(gòu)示意圖，文丘里洗滌器的各部件均采用不銹鋼材質(zhì)，由漸縮噴嘴(收縮段)1.11、喉管段1.12、擴(kuò)散段1.13、整流罩1.14、吸液管1.16以及吸液管路1.15組成。漸縮噴嘴1.11為氣體的膨脹加速通道，氣體流速在噴嘴出口處達(dá)到最大，同時(shí)靜壓降至最低，噴嘴的角度和出口面積是決定出口流速和靜壓的關(guān)鍵參數(shù)也即氣流經(jīng)過(guò)加速后在收縮段的出口形成低壓區(qū)，出口的靜壓力與其收縮角和出口截面積直接相關(guān)。所述的喉管段1.12是連接收縮段1.11和擴(kuò)張段1.13的直管結(jié)構(gòu)，也是液體進(jìn)入水洗器后發(fā)生霧化的主要區(qū)域，喉管段上布置有吸液管，吸液管伸入到喉管段內(nèi)部，根據(jù)插入深度將吸液管分為長(zhǎng)管、中長(zhǎng)管和短管三組。喉管段的長(zhǎng)度和吸液口的布置方式是影響除塵除氣效率的關(guān)鍵因素。所述的擴(kuò)張段1.13是流通截面積逐漸增加的氣液兩相流體區(qū)域，也是液滴除塵、除氣過(guò)程的主要區(qū)域，其除塵、除氣效率與擴(kuò)散段的角度和長(zhǎng)度密切相關(guān)。所述的整流罩1.14是連接喉管段1.12與吸液管路1.15的中間部分，其能夠?qū)⑺雌骱砉芏蝺?nèi)較低的靜壓力傳遞至吸液管路內(nèi)，使溶液能夠從鼓泡腔室1.3被引射進(jìn)水洗器內(nèi)部，同時(shí)溶液進(jìn)入洗滌器前在整流罩1.14可以得到一定緩沖，提高引射液體的流動(dòng)穩(wěn)定性。所述的吸液管路1.15貫穿于鼓泡腔室1.3、環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4和文丘里水洗器腔室1.2，為文丘里水洗器提供必要的洗滌溶液，同時(shí)吸液管路1.15與文丘里水洗器腔室1.2、鼓泡腔室1.3以及環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4之間構(gòu)成了溶液的循環(huán)回路，有效的改善了系統(tǒng)內(nèi)溶液的循環(huán)，提高溶液利用率。溶液在內(nèi)外壓差的作用下經(jīng)過(guò)吸液管路1.15被引射到洗滌器內(nèi)部。洗滌器的收縮段1.11、喉管段1.12以及擴(kuò)張段1.13為整體車(chē)削加工而成。收縮段1.11末端截面與初始截面之間的距離和截面面積比值通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，保證洗滌器內(nèi)充足的引射量。在喉管段1.12安插不同長(zhǎng)度的吸液管1.16，長(zhǎng)管插至管道中央部分，中長(zhǎng)管次之，短管安插在喉管段壁面處，這種設(shè)計(jì)一方面能夠有效的改善液體霧化水平，增大氣液接觸面積，另一方面設(shè)計(jì)保證了除塵過(guò)程在各截面所需的相對(duì)速度，有利于改善小顆粒氣溶膠的去除效率。喉管段1.12的外部安裝有密閉的整流罩1.14，整流罩1.14是連接吸液管路1.15與文丘里洗滌器的中間部件，其能夠?qū)u縮噴嘴1.11出口處形成的低壓環(huán)境傳遞至吸液管路1.15的出口端。整流罩1.14整體焊接在收縮段1.11外壁面上。

圖4所示為鼓泡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要由鼓泡孔板1.51和連通管1.52組成。所述的鼓泡孔板1.51將氣相離散成大量細(xì)小的氣泡，孔板的開(kāi)孔直徑、開(kāi)孔數(shù)量和開(kāi)孔布置方式采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證排放流量的前提下減少氣泡間的聚合效應(yīng)，提高吸收效率。鼓泡孔板1.15是開(kāi)有大量微孔通道的不銹鋼平板，微孔尺寸和微孔數(shù)量以及排布方式根據(jù)甲基碘去除效率要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。鼓泡孔板1.51布置在鼓泡腔室1.3的底部，以此增大鼓泡層的高度，提高溶液的利用率。連通管1.52是氣體從文丘里洗滌器腔室1.2進(jìn)入鼓泡腔室1.3的通道。連通管1.52的入口段貫穿于文丘里洗滌器腔室1.2的上部壁面，貫穿部分采用焊接連接，在系統(tǒng)自身產(chǎn)生的靜壓差驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過(guò)文丘里洗滌器過(guò)濾后的氣體通過(guò)連通管1.52由文丘里洗滌器腔室1.2進(jìn)入鼓泡腔室1.3。連通管1.52的出口為漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)，其當(dāng)量直徑與鼓泡孔板1.51的當(dāng)量直徑相同，兩者之間采用螺栓連接，易于鼓泡孔板1.51的更換和維修。

下面結(jié)合工作原理對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述：

本發(fā)明主要由改進(jìn)的自吸式文丘里洗滌器1.1、文丘里洗滌器腔室1.2、鼓泡腔室1.3、環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4和鼓泡系統(tǒng)1.5組成。

所述的改進(jìn)式自吸式文丘里洗滌器1.1是一種整體式的水洗器，排放氣體在圓錐形的漸縮噴嘴1.11內(nèi)膨脹加速，在噴嘴出口處流速達(dá)到最大，并形成低壓區(qū)。噴嘴尺寸是決定喉部氣速和喉部靜壓力的關(guān)鍵因素，進(jìn)而影響引射量和除塵除氣效率。水洗器溶液在洗滌器內(nèi)外壓差的作用下，經(jīng)由吸液管路1.15從鼓泡腔室1.3進(jìn)入整流罩1.14，并從吸液管1.16進(jìn)入洗滌器內(nèi)部。溶液在漸縮噴嘴1.11的出口處與高速氣流接觸，在相間拖曳力的作用下，溶液在喉管段1.12內(nèi)被霧化成大量細(xì)小的液滴。喉管段上不同長(zhǎng)度吸液管的設(shè)計(jì)可以有效地改善溶液霧化水平，提高塵粒與液滴之間的慣性碰撞效率，對(duì)于改善小顆粒氣溶膠的去除效率有明顯效果。擴(kuò)張段1.13的內(nèi)徑和長(zhǎng)度是決定液體霧化水平和流動(dòng)阻力的關(guān)鍵因素，并且對(duì)兩者的影響是相反的，因此設(shè)計(jì)中選擇最佳尺寸，在滿足過(guò)濾效率的同時(shí)將流動(dòng)阻力降至最低。整流罩的設(shè)計(jì)可以使溶液再進(jìn)入洗滌器前得到一定的緩沖從而提高引射流體的流動(dòng)穩(wěn)定性。

所述的文丘里洗滌器腔室1.2是倒T形的圓柱形腔室，腔室的下部空間安裝文丘里洗滌器，腔室底部與環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4相連。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，腔室內(nèi)的液位與環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4內(nèi)液位之間由于高度差所形成的重位壓頭，是克服氣體流動(dòng)阻力使其進(jìn)入鼓泡腔室1.3的原動(dòng)力。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，來(lái)自安全殼的卸放氣體首先進(jìn)入文丘里洗滌器，在洗滌器內(nèi)完成對(duì)放射性物質(zhì)的第一級(jí)過(guò)濾，經(jīng)過(guò)文丘里洗滌器后絕大部分的放射性氣溶膠和單質(zhì)碘被滯留在溶液中，而氣態(tài)甲基碘由于與溶液的反應(yīng)速率較慢，只有少部分被溶液吸收，剩余部分隨氣流離開(kāi)文丘里洗滌器。文丘里洗滌器出口上方是文丘里洗滌器腔室1.2的突縮部分，氣液兩相流體以較高的流速離開(kāi)洗滌器出口后，撞擊在腔室突縮段的內(nèi)壁上，液相在撞擊過(guò)程中流速降為零，并在重力作用下回落到文丘里洗滌器腔室1.2下方的液體空間，氣流則繼續(xù)沿壁面向上流動(dòng)。隨著文丘里洗滌器腔室1.2上方氣體的不斷積聚，腔室內(nèi)的壓力不斷升高，文丘里洗滌器腔室1.2內(nèi)的溶液在靜壓力作用下，被壓入環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4內(nèi)，使環(huán)形流動(dòng)通道內(nèi)的液位逐漸升高，根據(jù)靜力學(xué)原理，文丘里洗滌器腔室1.2內(nèi)的靜壓力P₁與液位差之間的關(guān)系為：

P₁＝ρg(H₁-H₃)+ΔP_f1+P₂ (1)

式中，ΔP_f1為液體在環(huán)形流動(dòng)通道1.4內(nèi)的流動(dòng)阻力損失。由上式可知，隨著文丘里洗滌器腔室1.2內(nèi)液位的不斷降低，腔室內(nèi)的壓力P₁不斷升高，當(dāng)壓力P₁大于作用在鼓泡孔板1.51上的重位壓頭時(shí)，文丘里洗滌器腔室1.2內(nèi)氣體會(huì)沿連通管1.52經(jīng)過(guò)鼓泡孔板1.51進(jìn)入鼓泡腔室1.3。氣體進(jìn)入鼓泡腔室1.3的靜力學(xué)條件為：

P₁＞ρg(H₂-H₄)+P₂ (2)

當(dāng)氣體通過(guò)連通管1.52和鼓泡孔板1.51進(jìn)入鼓泡腔室1.3時(shí)，會(huì)在連通管1.52內(nèi)和鼓泡孔板1.51處產(chǎn)生附加的流動(dòng)阻力。當(dāng)氣流在系統(tǒng)中的流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，各腔室內(nèi)的液位關(guān)系為：

ΔP_f1+ρg(H₁-H₃)＝ρg(H₂-H₄)+ΔP_f2 (3)

上式中的ΔP_f2為氣流在連通管1.52內(nèi)和鼓泡孔板1.51處產(chǎn)生附加的流動(dòng)阻力。

同時(shí)，需要保證液體可以從鼓泡腔室1.3中引射到自吸式文丘里洗滌器1.1中?？梢詫⑽汗苈?.15入口處的壓力P₃近似看作與鼓泡孔板1.51處的壓力相同：

P₃＝P₁-ΔP_f2 (4)

為了保證水洗器能夠被引射至文丘里洗滌器內(nèi)部，文丘里洗滌器喉部壓力P₄需要滿足的靜力學(xué)條件為：

P₁-ΔP_f2＞P₄ (5)

(H₂-H₄)是保證甲基碘氣體去除效率所需的溶液高度，為了盡量保證液位的穩(wěn)定，尤其是在工況變動(dòng)條件下的液位穩(wěn)定，文丘里洗滌器腔室1.2的體積和環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4的體積均遠(yuǎn)小于鼓泡腔室1.3的體積，從而保證液位(H₁-H₃)在很大范圍內(nèi)變化時(shí)不致引起(H₂-H₄)的較大波動(dòng)，從而保證系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

所述的環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4，其高度是保證氣體從連通管1.52進(jìn)入鼓泡腔室1.3而不從文丘里洗滌器腔室1.2下部擊穿的關(guān)鍵參數(shù)。其通道截面的設(shè)計(jì)能夠保證液位對(duì)文丘里洗滌器腔室1.2內(nèi)的壓力變化具有很好的響應(yīng)特性。在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4同時(shí)也是溶液在文丘里洗滌器腔室1.2與鼓泡腔室1.3之間循環(huán)的流動(dòng)通道。自吸式文丘里洗滌器1.1通過(guò)吸液管路1.15從鼓泡腔室1.3抽吸溶液，在洗滌器內(nèi)完成除塵和氣體吸收后回落至文丘里洗滌器腔室1.2下部空間，然后從環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4溢流返回鼓泡腔室1.3。

所述的鼓泡腔室1.3，其內(nèi)部裝有一定濃度的堿性硫代硫酸鈉溶液，氣體從鼓泡孔板1.51噴出后，被離散成大量直徑細(xì)小的氣泡，并均勻的分散在溶液中，形成池式鼓泡層反應(yīng)器，為甲基碘氣體的吸收提供充足的接觸面積和接觸時(shí)間，同時(shí)也對(duì)氣流中殘存的小顆粒氣溶膠和單質(zhì)碘具有較好的過(guò)濾效果。鼓泡腔室1.3內(nèi)的溶液裝量，能夠保證系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間有效運(yùn)行。

所述的鼓泡系統(tǒng)1.5，其特征是由鼓泡孔板1.51和連通管1.52組成。鼓泡孔板1.51是按照一定排布方式，開(kāi)有大量微孔通道的圓形平板，微孔孔徑和孔道高度以及微孔內(nèi)的氣體流動(dòng)參數(shù)是影響氣泡尺寸的重要因素，進(jìn)而影響甲基碘去除效率。在總氣量一定的條件下，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，鼓泡孔板1.51上的微孔尺寸、微孔數(shù)量以及鼓泡孔板1.51的數(shù)量之間滿足如下關(guān)系：

式中，M為系統(tǒng)排放的總質(zhì)量流量，ρ_g和u_g分別氣流在微孔內(nèi)的密度和流速，D為微孔直徑，n為鼓泡孔板1.51上的微孔數(shù)量，N為系統(tǒng)中鼓泡孔板1.51的數(shù)量。上式中微孔直徑D和微孔內(nèi)的氣體流速u(mài)_g通過(guò)甲基碘效率實(shí)驗(yàn)確定。連通管1.52是氣體從文丘里洗滌器腔室1.2進(jìn)入鼓泡腔室1.3的通道，其入口位于文丘里洗滌器腔室1.2的頂部空間，以此盡量避免氣流中的液滴進(jìn)入連通管1.52內(nèi)部。聯(lián)通管1.52數(shù)量與鼓泡孔板1.51的數(shù)量相同，其尺寸和布置方式的設(shè)計(jì)能夠保證在額定工況下，氣體的流動(dòng)阻力滿足方程3中的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件。

綜上，本發(fā)明主要由文丘里洗滌過(guò)濾系統(tǒng)、鼓泡過(guò)濾系統(tǒng)、非能動(dòng)壓力控制系統(tǒng)組成。文丘里洗滌過(guò)濾系統(tǒng)與鼓泡過(guò)濾系統(tǒng)采用同軸一體化布置，并依靠非能動(dòng)壓力控制系統(tǒng)使兩套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)液位恒定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行。自吸式文丘里洗滌器1.1是系統(tǒng)的第一級(jí)濕式過(guò)濾器，安裝在文丘里洗滌器腔室1.2的下部空間，混合氣體經(jīng)過(guò)文丘里洗滌器后，絕大部分的放射性氣溶膠和單質(zhì)碘被去除；鼓泡腔室1.3及其底部的鼓泡系統(tǒng)1.5是系統(tǒng)的第二級(jí)濕式過(guò)濾器，氣體經(jīng)過(guò)鼓泡系統(tǒng)1.5在腔室1.3內(nèi)形成池式鼓泡層，鼓泡層內(nèi)的氣-液接觸時(shí)間和接觸面積均較大，能夠去除粒徑更小的氣溶膠，剩余的微量碘和絕大部分的氣態(tài)甲基碘；非能動(dòng)壓力控制系統(tǒng)依靠環(huán)形通道1.4內(nèi)液位差形成的重位壓頭，維持文丘里洗滌器腔室1.2上部空間的壓力穩(wěn)定，進(jìn)而保證文丘里洗滌器腔室1.2上部空間的氣體能夠順利進(jìn)入鼓泡腔室1.3中，建立串聯(lián)通道。另外，環(huán)形液體流動(dòng)通道1.4也是溶液在兩種過(guò)濾器所在腔室之間循環(huán)的通道，提高了溶液的有效利用率。鼓泡腔室的體積相對(duì)較大，可以保持液位在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定，有效的延長(zhǎng)了系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。這種新型的安全殼卸壓過(guò)濾系統(tǒng)能夠保證系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工況和變工況條件下，對(duì)放射性物質(zhì)具有穩(wěn)定的高效過(guò)濾效率，尤其改善了氣態(tài)甲基碘氣體的過(guò)濾效率，同時(shí)，系統(tǒng)投入的運(yùn)行時(shí)間也得到大幅延長(zhǎng)。