本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种超临界水氧化反应器非能动安全保护系统。
背景技术：
核电厂、核设施在运行和维修期间会产生一定数量的放射性有机废物，放射性有机废物容易发生热解和生物降解，除了会给公众带来辐射危害，还会造成环境污染。
目前，超临界水氧化技术已广泛用于军工、化工、石油、市政、制药、食品等行业，用于处理有毒、有害、难降解的有机废物。超临界水氧化技术处理有机废物的技术特点为氧化效率高(有机物氧化效率可达99％以上)、反应速度快(几秒甚至几分钟即可反应完全)，因此，为保证有机物可充分发生氧化反应，反应器内需持续高于超临界水的临界条件(如处理核电厂放射性废树脂反应温度≥550℃、反应压力≥26mpa)，为保障系统安全运行，需在设计时考虑足够大的设计裕量。
反应器为超临界水氧化技术的核心场所，为了防止系统超压导致反应器损坏，通用的设计要求是在反应器上设置安全阀，一旦系统超压，安全阀起跳进行释压。但是，由于反应器运行压力和运行温度都很高(反应温度≥550℃、反应压力≥26mpa)，导致市场上无法采购此类安全阀，也无法在反应器上设置超压保护安全阀。
此外，由于待处理的有机物成分复杂，有机物含量也不同，基于超临界水氧化处理有机废物反应速度快的特点，如有机物进料不连续或者不稳定，则可能造成反应器内温度或压力飞升，严重时可能超过反应器所能承受的压力或温度，导致事故发生。
有鉴于此，确有必要提供一种超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，以防止系统运行超温或者超压(对处理物项为放射性有机废物时，有可能造成放射性释放)，保障系统安全运行。
技术实现要素：
本发明的目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，以防止系统运行超温或者超压，保障系统安全运行，并对系统异常时紧急排放物进行收集，避免其释放到环境中。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其包括：通过管路连接反应器的安全收集箱和通过管路连接安全收集箱的真空泵，其中，反应器与安全收集箱之间的管路上设有快开阀，安全收集箱与真空泵之间设有快关阀，安全收集箱在正常运行工况下通过真空泵维持微负压。
作为本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统的一种改进，所述安全收集箱在正常运行工况下的微负压不低于200mbarabs。
作为本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统的一种改进，当所述安全收集箱内的压力低于设定的微负压时，所述真空泵自动启动，对所述安全收集箱进行抽真空；当所述安全收集箱内的压力达到设定的微负压后，所述真空泵自动停运，所述快关阀快速自动关闭。
作为本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统的一种改进，在系统异常工况下，所述快开阀打开，所述快关阀关闭，真空泵停运。
作为本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统的一种改进，所述反应器与安全收集箱之间的管路上设有冷却器，所述快开阀设置于所述冷却器与安全收集箱之间的管路上。
作为本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统的一种改进，所述快开阀与安全收集箱之间的管路上设有止逆阀。
作为本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统的一种改进，所述安全收集箱内设有喷头，所述安全收集箱的底部存有除盐水，喷头浸没于除盐水液面下。
作为本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统的一种改进，所述快开阀为电动阀或气动阀。
作为本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统的一种改进，所述反应器上设有温度计和压力计，当所述温度计测量的温度超过600℃或所述压力计测量的压力超过27mpa时，所述快开阀快速打开，所述快关阀关闭，所述真空泵停运，所述反应器内的介质会快速转移至所述安全收集箱内。
作为本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统的一种改进，所述从所述反应器快速转移至所述安全收集箱的介质通过冷却器冷却至150℃～200℃。
相对于现有技术，本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统具有以下优点：
首先，本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统设置了冷却器、快开阀和闭式安全收集箱，一旦反应器内出现异常工况(如温度出现异常或压力出现异常)，反应器与安全收集箱之间的快开阀(电动阀或气动阀)快速打开，快关阀关闭，由于反应器内为超临界压力(反应压力≥26mpa)，安全收集箱内为负压状态，在压差驱动下，反应器内的介质会快速转移至安全收集箱内，利用非能动方式有效解决反应器异常情况下的超压和超温问题，不用特殊考虑供水、供电等问题，提高设备固有安全性。本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统集冷却、释压、高温高压介质(或放射性介质)包容于一体，采用非能动方式解决了反应器内温度或压力异常时带来的技术难题，更为安全、经济。
其次，本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统设置了冷却器、快开阀和闭式安全收集箱，可在反应器内压力出现异常时，对反应器内压力进行释压，降低反应器内压力持续上升导致设备损坏的风险，并将排放的高温高压介质或放射性介质收集于封闭的安全收集箱内，提高了操作人员和维修人员安全保护措施。
再次，本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统设置了冷却器、快开阀和闭式安全收集箱，可在反应器内温度出现异常时，对反应器内温度进行排放，降低反应器内温度持续上升导致设备损坏的风险，并将排放的高温高压介质或放射性介质收集于封闭的安全收集箱内，提高了操作人员和维修人员安全保护措施。
最后，本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统设置了冷却装置，可以对反应器内排放的高温高压介质进行冷却，当高温高压介质进入到安全收集箱内后，经安全收集箱内喷头喷出，可经安全收集箱内的除盐水介质进一步冷却，进一步降低了反应器内排放介质的问题。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式，对本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统进行详细说明，其中：
图1为本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参照图1所示，本发明提供了一种超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其包括：通过管路连接反应器10的安全收集箱20和通过管路连接安全收集箱20的真空泵30，其中，反应器10与安全收集箱20之间的管路上设有快开阀104(电动阀或气动阀)，安全收集箱20与真空泵30之间设有快关阀300，安全收集箱20在正常运行工况下通过真空泵30维持微负压。
例如，根据本发明的一个实施方式，安全收集箱20在正常运行工况下的微负压不低于200mbarabs。当安全收集箱20内的压力低于设定值时，真空泵30自动启动，对安全收集箱20进行抽真空；当安全收集箱20内的压力达到设定值后，真空泵30自动停运，快关阀300快速自动关闭。
反应器10上设有温度计100和压力计102，用于检测反应器10内高温高压介质的温度和压力，并作为手动或者电动打开快开阀104的依据。例如，根据本发明的一个实施方式，当温度计100测量的温度超过600℃或压力计102测量的压力超过27mpa时，快开阀104快速打开，快关阀300关闭，反应器内10的高温高压介质会快速转移至安全收集箱20内。
在图1所示的实施方式中，反应器10与安全收集箱20之间的管路上设有冷却器40，冷却器40将从反应器10快速转移至安全收集箱20的高温高压介质冷却至适当温度，例如，冷却至150℃～200℃。快开阀104设置于冷却器40与安全收集箱20之间的管路上，快开阀104与安全收集箱20之间的管路上设有止逆阀106，防止高温高压介质倒流至反应器10内。
冷却器40可有效降低反应器10在异常情况下的排放温度，设置冷却器40的目的有四个：1)对反应器10内排放出来的高温介质进行初步冷却，使其有机物达不到反应温度，避免有机物进入到安全收集箱20内发生氧化反应，导致安全收集箱20内温度持续上升；2)将高温介质冷却至一定温度(如150℃～200℃)，冷却器下游的设备(安全收集箱20)、和阀门(快开阀104、止回阀106)易选型，一般厂家都可以供货，有效解决了设备选型问题；3)冷却器40下游的设备、阀门、管道等部件设计参数均远低于超临界压力，降低了设备造价；4)同时有效解决了反应器10超压保护问题，安全阀为高压容器的保护装置，一般是贴近反应器10布置，但反应器10为高温高压容器(反应温度≥550℃、反应压力≥26mpa)，因此无法对反应器10的安全阀进行选型和布置。设置换热器40后，可有效解决反应器10的超压保护问题。
安全收集箱20为闭式容器，其上设有温度计204和压力计202，用于检测安全收集箱20内的温度和压力。在1所示的实施方式中，安全收集箱20的内部设有喷头200，安全收集箱20的底部存有除盐水，喷头200浸没于除盐水液面下。异常情况下，高温高压介质经过喷头200喷出，可经过安全收集箱20内的除盐水实现进一步冷却。
正常运行工况下，安全收集箱20维持在微负压(如200mbarabs)，处于备用状态，安全收集箱20内的压力依靠安全收集箱20连接的真空泵30维持。一旦反应器10内出现异常工况(如温度出现异常或压力出现异常)，反应器10与安全收集箱20之间的快开阀104(电动阀或气动阀)快速打开(此时，真空泵30停运，防止吸入异物)，由于反应器10内为超临界压力(反应压力≥26mpa)，安全收集箱20内为微负压，在压差驱动下，反应器10内的介质会快速转移至安全收集箱20内。由于对反应器10内进行了压力释放，因此有效解决了反应器10超压问题。由于反应器10内大部分介质在压力驱动下进入了安全收集箱20内，此时，安全收集箱20内的压力和温度均未达到有机物超临界水氧化反应参数(反应温度≥550℃、反应压力≥26mpa)，有机物不会进一步发生氧化反应，反应温度也不会持续上升。
结合以上对本发明具体实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统具有以下优点：
首先，本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统设置了冷却器40、快开阀104和闭式安全收集箱20，一旦反应器10内出现异常工况(如温度出现异常或压力出现异常)，反应器10与安全收集箱20之间的快开阀104(电动阀或气动阀)快速打开，快关阀300关闭，由于反应器10内为超临界压力(反应压力≥26mpa)，安全收集箱20内为负压状态，在压差驱动下，反应器10内的介质会快速转移至安全收集箱20内，利用非能动方式有效解决反应器异常情况下的超压和超温问题，不用特殊考虑供水、供电等问题，提高设备固有安全性。本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统集冷却、释压、高温高压介质(或放射性介质)包容于一体，采用非能动方式解决了反应器10内温度或压力异常时带来的技术难题，更为安全、经济。
其次，本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统设置了冷却器40、快开阀104和闭式安全收集箱20，可在反应器10内压力出现异常时，对反应器10内压力进行释压，降低反应器10内压力持续上升导致设备损坏的风险，并将排放的高温高压介质或放射性介质收集于封闭的安全收集箱20内，提高了操作人员和维修人员安全保护措施。
再次，本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统设置了冷却器40、快开阀104和闭式安全收集箱20，可在反应器10内温度出现异常时，对反应器10内温度进行排放，降低反应器10内温度持续上升导致设备损坏的风险，并将排放的高温高压介质或放射性介质收集于封闭的安全收集箱20内，提高了操作人员和维修人员安全保护措施。
最后，本发明超临界水氧化反应器非能动安全保护系统设置了冷却器40，可以对反应器10内排放的高温高压介质进行冷却，当高温高压介质进入到安全收集箱内20后，经安全收集箱20内喷头200喷出，可经安全收集箱20内的除盐水介质进一步冷却，进一步降低了反应器内排放介质的问题。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
1.一种超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其特征在于，包括：通过管路连接反应器的安全收集箱和通过管路连接安全收集箱的真空泵，其中，反应器与安全收集箱之间的管路上设有快开阀，安全收集箱与真空泵之间设有快关阀，安全收集箱在正常运行工况下通过真空泵维持微负压。
2.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其特征在于，所述安全收集箱在正常运行工况下的微负压不低于200mbarabs。
3.根据权利要求2所述的超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其特征在于，当所述安全收集箱内的压力低于设定的微负压时，所述真空泵自动启动，对所述安全收集箱进行抽真空；当所述安全收集箱内的压力达到设定的微负压后，所述真空泵自动停运，所述快关阀快速自动关闭。
4.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其特征在于，在异常工况下，所述快开阀打开，所述快关阀关闭，所述真空泵停运。
5.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其特征在于，所述反应器与安全收集箱之间的管路上设有冷却器，所述快开阀设置于所述冷却器与安全收集箱之间的管路上。
6.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其特征在于，所述快开阀与安全收集箱之间的管路上设有止逆阀。
7.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其特征在于，所述安全收集箱内设有喷头，所述安全收集箱的底部存有除盐水，喷头浸没于除盐水液面下。
8.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其特征在于，所述快开阀为电动阀或气动阀。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其特征在于，所述反应器上设有温度计和压力计，当所述温度计测量的温度超过600℃或所述压力计测量的压力超过27mpa时，所述快开阀快速打开，所述快关阀关闭，所述真空泵停运，所述反应器内的介质会快速转移至所述安全收集箱内。
10.根据权利要求9所述的超临界水氧化反应器非能动安全保护系统，其特征在于，所述从所述反应器快速转移至所述安全收集箱的介质通过冷却器冷却至150℃～200℃。
技术总结