氦净化系统分子筛床再生系统及再生方法与流程

本发明涉及高温气冷堆核电厂氦净化再生系统领域，具体涉及一种氦净化系统分子筛床再生系统及再生方法。

背景技术：

1、高温气冷堆核电站一回路采用氦气作为冷却剂，在反应堆运行过程中堆芯（即核反应核心区域）存在h2、o2、co、co2、h2o、ch4、n2等杂质，现有技术中通过采用氦净化系统净化堆芯氦气中的杂质，以满足反应堆对一回路氦气杂质含量的要求。而分子筛床作为氦净化系统重要组成设备，其内部由粒度为1/16英寸、条状的5a分子筛颗粒组成，氦气从下向上流过5a分子筛，在温度10℃下，氦气中的h2o和co2被5a分子筛吸附。当5a分子筛吸附饱和时，就失去了吸附功能，需要用加热、解吸的方法对5a分子筛进行再生。现有技术中，因高温堆采用双堆带一机，氦净化再生系统边界众多，在分子筛再生时，由于氦气分子小、渗透性强，因此很容易从阀门边界泄漏，导致分子筛床再生时间长、再生效果不佳。

技术实现思路

1、本发明提供了氦净化系统分子筛床再生系统及再生方法，以解决氦净化再生系统边界众多，在分子筛再生时，由于氦气分子小、渗透性强，因此很容易从阀门边界泄漏，导致分子筛床再生时间长、再生效果不佳的问题。

2、第一方面、本发明提供一种氦净化系统分子筛床再生系统，包括：

3、净化装置和再生装置，净化装置和再生装置通过第一管路和第二管路通断连接，且第一管路和第二管路中的流体流动方向相反；

4、第一阀门组件，设于第一管路上，当再生装置工作时，第一阀门组件关闭，以阻止高压氦气从净化装置进入再生装置；

5、第二阀门组件，设于第二管路上，当再生装置工作时，第二阀门组件关闭，以阻止高压氦气从再生装置进入净化装置。

6、有益效果：通过在净化装置和再生装置之间设置两条流体流动方向相反的第一管路和第二管路，使得净化装置和再生装置之间的内部流动形成闭环，在第一管路和第二管路上分别设置第一阀门组件和第二阀门组件，当再生装置工作时，第一阀门组件和第二阀门组件均关闭，由此使得再生装置形成一个相对封闭的空间，以阻止高压氦气从净化装置进入再生装置，或者高压氦气从再生装置进入净化装置，有效解决了在氦净化系统分子筛床再生时，因氦净化再生系统边界众多、分子筛再生时氦气分子小、渗透性强而导致的氦气泄漏问题，大幅缩短分子筛床的再生周期，提升了分子筛床的再生效率与效果。

7、在一种可能实现的方式中，第一阀门组件包括依次设置的第一截止阀、减压阀和第二截止阀，第二阀门组件包括依次设置的第三截止阀、反向减压阀和第四截止阀。

8、有益效果：通过在净化装置的输入和输出两侧分别设置两组阀门组件，阀门组件中的截止阀与减压阀的通过串联协同，实现了氦气输入与输出的独立双向稳压控制，有效隔离了上下游压力导致的波动干扰，提升了分子筛床再生过程的压力的稳定性与边界的密封可靠性。

9、在一种可能实现的方式中，净化装置包括至少一台氧化铜床、至少一台活性碳床和至少一台分子筛床；第一管路包括第二母管和与第二母管连通设置的多个第二支管，多个第二支管的另一端分别连接氧化铜床、活性碳床和分子筛床，且第一截止阀、减压阀和第二截止阀依次设置在第二支管上；第二管路包括第三母管和与第三母管连通设置的多个第三支管，多个第三支管的另一端分别连接氧化铜床、活性碳床和分子筛床，且第三截止阀、反向减压阀和第四截止阀依次设置在第三支管上。

10、有益效果：通过母管配合多个支管的并联布局，使每台吸附床（即氧化铜床、活性碳床、分子筛床）均能独立接收经截止阀与减压阀精确调控的进气，以及经反向减压阀与截止阀独立控制的排气，从而实现对不同吸附床层的差异化、精准化再生控制；同时，各床层支路之间相互隔离，可单独投用或切出检修而不影响整体系统运行，大幅提升了净化装置的运行灵活性、再生均匀性和维护便利性。

11、在一种可能实现的方式中，再生装置包括依次连接的冷却器、气水分离器、辅助分子筛床、至少一个膜压机和至少一个加热器，冷却器、气水分离器、辅助分子筛床、至少一个膜压机和至少一个加热器均设于第二母管上，且冷却器与第二截止阀之间还设有测压装置和调节阀，至少一个膜压机和至少一个加热器之间设有第一母管，第一母管通过第一支管连接有抽真空装置。

12、有益效果：通过冷却器、气水分离器与辅助分子筛床的依次串联，可对再生气体进行充分降温、除水及深度干燥，有效避免高温高湿气体进入后端的膜压机和加热器造成设备损伤或再生效率下降；测压装置与调节阀的配合实现了再生进气压力的实时监测与精确调节，确保进入再生装置的气体压力稳定在最佳工作区间；膜压机与加热器的组合设置可对再生气体进行增压和升温，满足分子筛高温高压再生工艺需求；同时，第一母管通过第一支管连接抽真空装置，可在再生前或再生过程中对系统进行抽真空预处理，进一步脱除管路及吸附床内残留的杂质气体，提升再生彻底性。整体上，该再生装置布局紧凑、流程合理，兼具冷却干燥、压力调控、升温活化和真空辅助等多重功能，显著提高了再生效率、设备运行安全性和再生后吸附容量的恢复率。

13、在一种可能实现的方式中，加热器包括第一加热器、第二加热器和第三加热器，第一加热器依次通过第五母管、第五支管与第二加热器连通，第一加热器依次通过第五母管、第六支管与第三加热器连通，第二加热器远离第一加热器的一端通过第七支管与第三母管连通，第三加热器远离第一加热器的一端通过第八支管与第三母管连通，其中，第五支管、第六支管、第七支管和第八支管上分别设有第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀和第八截止阀，第五截止阀与第二加热器之间以及第八截止阀与第三加热器之间通过第九支管连通，第六截止阀与第三加热器之间以及第七截止阀与第二加热器之间通过第十支管连接，其中，第九支管和第十支管上分别设有第九截止阀和第十截止阀。

14、有益效果：通过第一加热器、第二加热器、第三加热器的多级串并联布局，结合第五支管、第六支管、第七支管、第八支管及其对应截止阀的通断控制，可灵活实现再生气体在不同加热器组合路径下的选择性流通，从而实现分级加热或多级接力加热，满足不同工况下对再生气体温度的差异化需求；同时，通过第九支管、第十支管与第九截止阀、第十截止阀的交叉连通设计，可在任一加热器故障或需要检修时，通过切换阀门通断状态快速将该加热器旁通隔离，使再生气体绕行至其他加热器继续工作，从而保障再生过程不中断。整体上，该加热器管路布局不仅实现了氦净化系统分子筛床再生系统温度的灵活可调与多级精准控制，还大幅提升了氦净化系统分子筛床再生系统的冗余备份能力和运行可靠性，避免因单台设备故障导致整个再生系统停机。

15、在一种可能实现的方式中，第五母管上设有第一测温装置，和/或，第三母管上设有第二测温装置，和/或，至少一个加热器的控制回路连接再生加热计时装置。

16、有益效果：通过在第五母管上设置第一测温装置，可实时监测进入加热器前的再生气体初始温度，为加热功率的调节提供前端参考；通过在第三母管上设置第二测温装置，可实时监测加热后进入净化装置的再生气体温度，确保再生温度精确满足工艺设定要求，避免因温度过高损坏分子筛或温度过低导致再生不彻底；同时，将加热器的控制回路与再生加热计时装置连接，可实现加热时间的自动化精准控制，根据预设时间自动启停加热，避免人工操作误差造成的过度加热或加热不足。整体上，该测温与计时联控方案实现了再生温度的双点监测与加热时间的自动化管理，有效提升了再生过程的可控性、一致性和安全性。

17、在一种可能实现的方式中，膜压机并联设置两台，氧化铜床并联设置两台，活性碳床并联设置两台，分子筛床并联设置两台。

18、有益效果：通过将膜压机、氧化铜床、活性碳床和分子筛床均采用两台并联设置，一是在正常运行时，两台设备可同时工作以增大处理通量，满足大流量净化与再生需求，或一用一备交替运行以延长单台设备使用寿命；二是在单台设备出现故障或需要维护保养时，可通过阀门切换将故障设备隔离，由另一台设备独立承担全部工作负荷，确保净化装置和再生装置不间断连续运行；三是两台并联设备可互为备用，大幅提升了整个系统的运行可靠性和可用率，避免因单台设备故障导致整个氦净化系统分子筛床再生系统停机而影响生产效率，同时降低了设备维护对生产计划的影响。

19、在一种可能实现的方式中，还包括储气装置、第一气体放射性监测装置和第二气体放射性监测装置，储气装置通过第四母管与第一母管连通，第一气体放射性监测装置通过第四支管与第四母管连通；第一母管与第二气体放射性监测装置通过第十一支管连通。

20、有益效果：通过储气装置经第四母管与第一母管连通，并在第四母管上经第四支管设置第一气体放射性监测装置，在第一母管上经第十一支管设置第二气体放射性监测装置，第一气体放射性监测装置对储气装置及第四母管区域的气体放射性水平进行实时监测，当气象条件满足排放要求且检测合格时，气体直接排放至抽真空装置；当气象条件不满足排放要求时，多余气体先暂存于储气装置中，有效防止再生系统因无法及时排放而超压，待气象条件满足后再经第二气体放射性监测装置检测合格后排放，确保了系统压力安全与排放合规性；同时，通过逻辑闭锁设置，当第一气体放射性监测装置或第二气体放射性监测装置检测结果超限时，自动闭锁相应截止阀，防止放射性超限的一回路冷却剂非计划排放。该技术方案实现了气体排放的气象条件自适应控制、多余气体的安全缓冲暂存、双点放射性监测以及超限自动闭锁联控，兼顾了再生系统运行压力安全、放射性安全管控与环保合规排放，显著提升了系统在复杂工况下的运行灵活性和安全性

21、在一种可能实现的方式中，净化装置的输出侧连接取样装置。

22、有益效果：通过在净化装置的输出侧连接取样装置，可在净化后的气体输出端实时取样检测，验证净化效果是否达到工艺指标要求，及时发现净化装置性能下降或穿透失效等异常情况，避免不合格气体进入下游系统或排放环节；同时，取样装置便于定期对净化后的气体进行离线精确分析，为评估分子筛床、活性碳床及氧化铜床的吸附容量衰减趋势及确定再生时机提供可靠的数据支撑，从而实现对氦净化系统分子筛床再生系统的全流程质量控制与闭环管理。

23、第二方面、本发明提供一种利用以上氦净化系统分子筛床再生系统的氦净化系统分子筛床再生方法，包括以下步骤：

24、当再生装置工作时，关闭再生装置和净化装置之间的第一阀门组件和第二阀门组件，以阻止高压氦气从净化装置进入再生装置，或者从再生装置进入净化装置。

25、有益效果：通过在再生装置启动工作时，关闭再生装置与净化装置之间的第一阀门组件和第二阀门组件，在再生过程中，将再生装置与净化装置彻底隔离，形成独立封闭的再生回路，一方面有效防止净化装置内的高压氦气在再生低压工况下反向窜入再生装置，干扰再生气体的压力与流量稳定，避免再生效果恶化；另一方面，阻止含杂质的再生尾气倒灌进入净化装置，避免已净化好的吸附床层被二次污染；同时，双重阀门组件的切断隔离，进一步减少了氦气在两大系统之间因压差引起的泄漏路径，降低氦气损耗，保障再生过程的安全、稳定和高效进行。