阅读说明：本技术 一种高效的钠蒸汽冷阱回收装置及方法 (Efficient sodium vapor cold trap recovery device and method ) 是由 姚尧 余俨 康祯 武方杰 丰德友 蒋昊君 杨冬 常重喜 叶林 于 2021-08-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高效的钠蒸汽冷阱回收装置及方法,换热管束位于换热器内部,入口管道经入口阀、风机及电加热器与空气分配器的入口相连通,空气分配器的出口与换热管束的入口相连通,换热管束的出口与空气汇流器的入口相连通；空气汇流器的出口分为两路,其中一路经出口阀与外界大气相连通,另一路经再循环阀与入口阀和风机之间的管道相连通；换热器内部的上侧通过换热器隔板分割为两个底部连通的区域,以形成氩气流道；氩气流道内安装有若干精细机械过滤器；钠收集器与换热器的底部出口相连通,该装置及方法具有换热面积大、升温速率快、热量损失小及再生效率高的特点。(The invention discloses a high-efficiency sodium vapor cold trap recovery device and a method, wherein a heat exchange tube bundle is positioned in a heat exchanger, an inlet pipeline is communicated with an inlet of an air distributor through an inlet valve, a fan and an electric heater, an outlet of the air distributor is communicated with an inlet of the heat exchange tube bundle, and an outlet of the heat exchange tube bundle is communicated with an inlet of an air confluence device; the outlet of the air confluence device is divided into two paths, wherein one path is communicated with the outside atmosphere through an outlet valve, and the other path is communicated with a pipeline between the inlet valve and the fan through a recirculation valve; the upper side in the heat exchanger is divided into two areas with communicated bottoms through a heat exchanger partition plate to form an argon flow channel; a plurality of fine mechanical filters are arranged in the argon flow channel; the sodium collector is communicated with the bottom outlet of the heat exchanger, and the device and the method have the characteristics of large heat exchange area, high temperature rise rate, small heat loss and high regeneration efficiency.)

一种高效的钠蒸汽冷阱回收装置及方法

技术领域

本发明属于钠冷快堆钠蒸汽冷阱及回收领域，具体涉及一种高效的钠蒸汽冷阱回收装置及方法。

背景技术

钠冷快堆一回路气腔顶部使用氩气(Ar)覆盖，用于隔绝金属钠和空气，反应堆运行期间温度高达353℃，一回路覆盖气体氩气(Ar)内不可避免存在大量的金属钠蒸汽，会给一回路氩气(Ar)净化或者置换带来较大困难。

目前的仪表用钠蒸汽冷阱，利用自然冷却，对于钠蒸汽的冷凝能力有限，不能满足工业大流量情况下的钠蒸汽冷凝收集的目的。申请号为CN200610140531.6的专利中，使用的夹层换热结构且外部缠绕换热丝，夹层换热结构的换热面积小，在一定流量的钠蒸汽条件下，需要的设备体积较大；在进行系统预热和再生的过程中，由于电加热丝在容器外壁，受换内外套管及其夹层气腔的巨大热阻的制约，升温速率慢，热量损失大，再生效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高效的钠蒸汽冷阱回收装置及方法，该装置及方法具有换热面积大、升温速率快、热量损失小及再生效率高的特点。

为达到上述目的，本发明所述的高效的钠蒸汽冷阱回收装置包括入口管道、入口阀、风机、电加热器、空气分配器、换热管束、空气汇流器、出口阀、换热管束；

换热管束位于换热器内部，入口管道经入口阀、风机及电加热器与空气分配器的入口相连通，空气分配器的出口与换热管束的入口相连通，换热管束的出口与空气汇流器的入口相连通；

空气汇流器的出口分为两路，其中一路经出口阀与外界大气相连通，另一路经再循环阀与入口阀和风机之间的管道相连通；

换热器内部的上侧通过换热器隔板分割为两个底部连通的区域，以形成氩气流道；

氩气流道内安装有若干精细机械过滤器；钠收集器与换热器的底部出口相连通。

氩气流道内氩气的流动方向与换热管束内工质的流动方向相反。

换热管束为U型管结构。

换热器的外壁包裹有保温层。

精细机械过滤器固定于换热器隔板与换热器内壁之间。

精细机械过滤器的数目为三个。

钠收集器通过管道与换热器的底部出口相连通。

一种高效的钠蒸汽冷阱回收方法包括以下步骤：

1)钠蒸汽冷阱回收装置预热

关闭入口阀及出口阀，打开再循环阀，以电加热器作为热源，风机、电加热器、换热管束及再循环阀组成闭式循环，将换热器内部的气体温度升高至100-130℃；

2)钠蒸汽冷阱回收装置运行

打开入口阀及出口阀，关闭再循环阀，电加热器处于断电停运状态，风机输出的常温空气经空气分配器后进入换热管束中，并作为冷源冷却氩气流道内氩气所携带的钠蒸汽，换热管束内部空气升温后进入空气汇流器，然后再经出口阀排至大气；

3)钠蒸汽冷阱回收装置再生

关闭入口阀和出口阀，打开再循环阀，以电加热器作为热源，风机、电加热器、换热管束及再循环阀组成闭式循环，以维持换热器内部的气体温度在120-150℃，去除附着在换热管束、换热器内壁及精细机械过滤器上的固态及液态金属钠，金属钠依靠重力流入到钠收集器中。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的高效的钠蒸汽冷阱回收装置及方法在具体操作时，换热管束位于换热器内部，换热器内部的上侧通过换热器隔板分割为两个底部连通的区域，以形成氩气流道，氩气流道内安装有若干精细机械过滤器，以增加钠蒸汽冷凝路径及换热面积，冷凝效果更好，热量损失小，相对于容器外壁安装电加热丝，本发明利用风机及电加热器进行再生，节省电能，经济性更好，加热速率更快，再生速率明显提升。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为入口阀、2为风机、3为电加热器、4为出口阀、5为再循环阀、6-1为空气分配器、6-2为空气汇流器、7为保温层、8为换热器、9为换热管束、10为钠收集器、11为精细机械过滤器、12为换热器隔板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1，本发明所述的高效的钠蒸汽冷阱回收装置包括入口阀1、风机2、电加热器3、出口阀4、再循环阀5、空气分配器6-1、空气汇流器6-2、保温层7、换热器8、换热管束9、钠收集器10、精细机械过滤器11及换热器隔板12；

入口管道经入口阀1、风机2及电加热器3与空气分配器6-1的入口相连通，空气分配器6-1的出口与换热管束9的入口相连通，换热管束9的出口与空气汇流器6-2的入口相连通。

空气汇流器6-2的出口分为两路，其中一路经出口阀4与外界大气相连通，另一路经再循环阀5与入口阀1和风机2之间的管道相连通。

换热管束9为U型管结构，换热管束9位于换热器8内部，换热器8内部的上侧通过换热器隔板12分割为两个底部联通的区域，以形成氩气流道。换热器8的外壁包裹有保温层7。

氩气流道内氩气的流动方向与换热管束9内工质的流动方向相反，氩气流道内安装有若干精细机械过滤器11，精细机械过滤器11固定于换热器隔板12与换热器8内壁之间。

钠收集器10通过管道与换热器8的底部出口相连通。

本发明的工作过程为：

1)钠蒸汽冷阱回收装置预热

关闭入口阀1及出口阀4，打开再循环阀5，以电加热器3作为热源，风机2、电加热器3、换热管束9及再循环阀5组成闭式循环，将换热器8内部的气体温度升高至100-130℃。

2)钠蒸汽冷阱回收装置运行

打开入口阀1和出口阀4，关闭再循环阀5，电加热器3处于断电停运状态，风机2输出的常温空气经空气分配器6-1后进入换热管束9中，并作为冷源冷却氩气流道内氩气所携带的钠蒸汽，换热管束9内部空气升温后进入空气汇流器6-2，然后再经出口阀4排至大气。

风机2出口处的空气压力为0.02-0.05MPa，风机2出口处的空气压力低于氩气流道内的压力，确保换热管束9破损时氩气系统不会漏入空气，风机2出口处的空气温度为15-40℃，当风机2出口处的空气温度低于15℃时，则通过调节再循环阀5，保证风机2出口处的空气温度满足要求。

含有钠蒸汽的氩气与换热管束9内部的空气成逆流布置，钠蒸汽在流动过程中被冷凝，通过换热器隔板12使氩气及钠蒸汽与换热管束9有充分的换热时间及路径，确保出口氩气的温度在100-130℃，确保钠蒸汽可以充分冷凝收集。通过精细机械过滤器11将氩气气流中夹带的金属钠液滴过滤收集，液态金属钠依靠重力流入到钠收集器10中。

3)钠蒸汽冷阱回收装置再生

关闭入口阀1和出口阀4，打开再循环阀5，以电加热器3作为热源，风机2、电加热器3、换热管束9及再循环阀5组成闭式循环，以维持换热器8内部的气体温度在120-150℃，去除附着在换热管束9、换热器8内壁及精细机械过滤器11上的固态及液态金属钠，金属钠依靠重力流入到钠收集器10中。