[发明专利]易燃气体水封环状多孔均匀配气系统

说明书

技术领域

本发明专利涉及易燃气体水封环状多孔均匀配气技术。本发明涉及多种易燃气体（如氢气、氧气、空气）在实验容器中的均匀充分安全混合技术。

背景技术

目前核电站消除整体氢燃和氢爆风险所采取的措施之一，是在核岛内部安装具有自然对流循环功能的非能动氢复合器。在非能动氢复合器产品研发过程中，样机性能试验是产品性能指标的基础。试验中需要向装载了样机的实验容器中充入混合均匀的氢气和氧气的混合气体。易燃混合气体的充入要求：1）充入气体混合均匀；2）充入的气体与容器内部气体混合均匀；3）试验容器区域同配气管路阻燃；4）避免较为显著的局部的加速流动。

目前现有的氢复合器试验的配气技术多考虑采用水下鼓泡的方式，如公开号CN201210525568“一种消氢试验装置”、公开号CN201210525844“一种具有安全防护功能的消氢试验系统”，采用位于容器下封头水面以下的带五通的环状配气管进行氢气注入，多孔钢板进行氢气均匀化，而氧气则从容器侧底部直接注入。此设计可以实现试验容器区域同配气管路阻燃，防止回火的危险。但仅仅只有1层环管位于水面以下，只能实现氢气注入的均匀性，而氧气的注入处同氢气和容器内气体的混合均匀性不佳；五通配气管和多孔钢板的配合结构复杂，不利于加工安装和检修；另外配气管的开孔在管上部导致水能够流入管内乃至倒流回供气系统。

本发明克服了上述技术中的缺点，气体混合均匀、结构简单且防止水倒流，具备了阻火的固有安全性。实现试验过程中充入氢气氧气与容器气体的充分有效安全的混合。该发明同样可应用于其他易燃危险气体的试验场合。

发明内容

本发明将针对开展非能动氢复合器样机性能试验的需要，该发明专利用以解决易燃氢氧混合气体充入的防回火关键技术，实现试验过程中充入氢气氧气与容器气体的充分有效安全的混合。该发明同样可应用于其他易燃危险气体的试验场合。

本发明的实现方案如下：

易燃气体水封环状多孔均匀配气系统，包括底部填充有封水的反应容器，反应容器内设置有至少2层以上下层叠设置的环状配气管；所有环状配气管的位置均低于封水的液面，环状配气管均设置有2排出气孔，2排出气孔的排布走向均是沿环状配气管环向走向线排布，且2排出气孔均向下倾斜，出气孔的轴线与反应容器的上下方向轴线呈锐角。

上述结构采用放置于水面下的多孔的环状配气管，氢气和氧气采用上述环状配气管上下重叠排列，利用鼓泡的方式实现进气。由于上层环状配气管、上层环状配气管的位置均低于封水的液面，杜绝了可能发生回火的危险情况。在反应容器的下部填充一定深度的水，环状配气管置于水面以下，进气以气泡的方式从环状配气管产生并在水中上升脱离水面与容器气体混合。由于水的阻燃作用，从根本上杜绝了容器气体爆燃回火引发进气上游系统爆燃的可能性。另外氢气泡和氧气泡在水中运动避免了局部的氢氧高浓度直接混合造成的点火危险。且2排出气孔均向下倾斜，出气孔的轴线与反应容器的上下方向轴线呈锐角，可以使气泡的出口速度有水平方向的分量，使得气泡可以向两侧出射实现水平面上的均匀分布，另一方面可以一定程度的避免进气管进水，防止水倒流回管道上游；经过研究上述角度喷射后的气体混合均匀度最高。

优选的，2排出气孔分别为：外侧出气孔组和内侧出气孔组，外侧出气孔组包括多个外侧出气孔均匀等间距设置，内侧出气孔组包括多个内侧出气孔均匀等间距设置，将环状配气管横切面放置在笛卡尔坐标系中后，设环状配气管横切面的圆心即为笛卡尔坐标系的公共原点，此时环状配气管横切面被笛卡尔坐标系的X轴和Y轴分割为4等份，第一等份部分位于第一象限，第二等份部分位于第二象限，第三等份部分位于第三象限，第四等份部分位于第四象限，第一等份部分和第二等份部分组合构成槽口向下的半圆凹槽体，第三等份部分和第四等份部分组合构成槽口向上的半圆凹槽体，外侧出气孔位于第三等份部分，内侧出气孔位于第四等份部分。

上述结构表述的是：环状配气管的下部两侧各自开有沿管道环向均匀布置的两排小孔，该设计可以使环状配气管沿环向均匀的向管内侧和外侧放出气泡，使气泡在水的水平横截面上近似均匀分布，从而实现下端进气同容器气体的充分均匀混合，防止局部浓度不均匀。

优选的，外侧出气孔的轴线与X轴构成的象限角为α，α的角度等于225°，内侧出气孔的轴线与X轴构成的象限角为β，β的角度等于315°。

外侧出气孔的轴线与反应容器上下向轴线构成45度的夹角，内侧出气孔的轴线与反应容器上下向轴线构成45度的夹角。