2.4. Схема обвязки ловушки зернистых материалов
На рис. 2.3 показана схема обвязки ловушки зернистых материалов. В ловушке рабочая среда проходит через фильтрующие патроны, в которых задерживаются механические частицы размером более 0,25 мм.
Рис. 2.3. Схема обвязки ловушки зернистых материалов
К вспомогательным системам и трубопроводам, обеспечивающим эксплуатацию ловушки зернистых материалов, относятся:
система промывочной воды, предназначенная для промывки ЛЗМ в целях удаления из нее крупно- и среднедисперсных частиц и фильтрующего материала;
система промежуточного хранения жидких радиоактивных отходов, служащая для приема сорбента при удалении его из ЛЗМ;
трубопровод дренажа, предназначенный для опорожнения ловушки зернистых материалов, а также для удаления через данный трубопровод крупно- и среднедисперсных частиц при промывке фильтра-ловушки;
трубопровод сдувки, служащий для удаления воздуха при пропуске через ловушку рабочей среды и для заполнения ЛЗМ воздухом при дренировании ее от рабочей среды.
2.5. Конструкция фильтров и ловушки зернистых
МАТЕРИАЛОВ
Все фильтры – цилиндрические сосуды вертикального расположения со сферическими крышкой и днищем. Фильтр устанавливается на фундамент с помощью трех опор либо опирается на цилиндрический корпус биологической защиты.
На рис. 2.4 приводится конструкция наиболее распространенного фильтра блока СВО.
Исходя из данного рисунка, основные элементы фильтра следующие:
цилиндрический кожух;
верхнее глубоковыпуклое днище;
нижнее глубоковыпуклое днище;
верхняя водораспределительная система;
нижняя водосборная система.
Для обеспечения доступа к внутрикорпусным устройствам аппарата в целях их осмотра, ремонта и монтажа имеется фланцевый разъем, соединяющий между собой цилиндрический кожух и верхнее глубоковыпуклое днище. Для фильтров большого диаметра ( 1600 мм и 2500 мм) аналогичный фланцевый разъем отсутствует и для этого служит лаз, устанавливаемый в верхней части цилиндрического кожуха.
Кроме того, в верхней части кожуха располагаются смотровые окна, позволяющие контролировать состояние сорбента без вскрытия фильтра.
В корпусе фильтра (см. рис. 2.4) имеются следующие штуцеры:
вход воды (А);
выход очищенной воды (Б);
воздушник (В);
загрузка сорбента (Г). К данному штуцеру приваривается фланец с глушкой, которая снимается для загрузки фильтрующего материала. Если фильтр очищает радиоактивную среду, к штуцеру приваривается вертикальный трубопровод, второй конец которого с фланцем и глушкой подводится к верхнему съемному перекрытию помещения. На период загрузки перекрытие демонтируется, после окончания данной операции устанавливается на прежнее место;
выгрузка сорбента (Д);
опорожнение фильтра (Е).
Рис. 2.4. Конструкция наиболее распространенного фильтра
блока ХВО (СВО)
Внутри фильтра смонтированы верхняя водораспределительная и нижняя водосборная системы.
В унифицированных фильтрах верхняя водораспределительная система состоит из небольшого по длине вертикального коллектора с заглушенным концом. К отверстиям, имеющимся у коллектора, присоединены в одной горизонтальной плоскости перфорированные (т.е. имеющие отверстия) трубы. Эти трубы обращены отверстиями вверх, свободные концы труб заглушены и крепятся к верхнему днищу с помощью консольных опор. В плане такая конструкция имеет вид лучей, расходящихся из одного центра, в связи с чем ее называют звездной. Число лучей в «звезде» для всех фильтров, имеющих данный тип верхней водораспределительной системы, составляет 6.
При ударе струй воды, выходящих из отверстий распределительной системы, о верхнее днище и изменении направления движения происходит гашение кинетической энергии потока, поступающего из трубопровода в фильтр. Разделение общего потока на множество струй способствует выравниванию скоростей по сечению аппарата на подходе к слою сорбента. Пространство между верхним распределительным устройством и поверхностью фильтрующего материала, заполненное водой, носит название водяной подушки. Оно необходимо для выполнения операции взрыхления, предшествующей, в частности, операции регенерации ионита, то есть пропуску через отработанный слой регенерационного раствора. Соотношение высот водяной подушки и слоя сорбента выбирают, исходя из условий расширения слоя при взрыхлении на величину 40…60 %. Удаляемая при взрыхлении вода отводится из фильтра через верхнюю распределительную систему. Через эту же систему во время регенерации поступает регенерационный раствор требуемой концентрации.
Подводя итог вышесказанному, отметим, что верхняя водораспределительная система предназначена:
для распределения очищаемой воды;
сбора взрыхляющей воды;
распределения регенерационного раствора (для ионитного фильтра).
Под слоем фильтрующего материала находится нижняя водосборная система (нижнее распределительное устройство), предназначенная так же, как и верхняя водораспределительная система, для равномерного распределения общего потока воды по сечению аппарата, а также для предотвращения выноса частиц ионита в трубопровод обработанной воды. Первая задача разрешается созданием больших местных сопротивлений в отверстиях и щелях распределительного устройства, существенно превышающих все прочие сопротивления по ходу движения воды в фильтре. Устранение попадания зерен сорбента в фильтрат достигается созданием проходных сечений в дренажном устройстве размером меньше размера частиц фильтрующей среды.
Итак, нижнее распределительное устройство предназначено:
для отвода очищенной в фильтре воды;
отвода послерегенерационного раствора (для ионитного фильтра);
подвода воды для взрыхления и последующей промывки сорбента;
подвода сжатого воздуха для взрыхления сорбента;
подвода воды и сжатого воздуха для выгрузки фильтрующего материала из фильтра.
Нижняя водосборная система (рис. 2.5) состоит из центрального коллектора (нижней трубы), к которому присоединены четыре сборные трубы с одним заглушенным концом. В свою очередь к сборным трубам приварены фильтрующие элементы (рис. 2.6), которые по всей длине имеют отверстия, перекрытые общим перфорированным желобком с щелями размером 0,25 мм. Как отверстия в фильтрующих трубах, так и поперечные щели в желобках обращены вниз.
Вся нижняя водосборная система в целом является съемной и монтируется на направляющей трубе нижнего днища с помощью штифта.
Все элементы нижнего и верхнего распределительных устройств изготавливаются из нержавеющей стали.
Кроме описанной выше конструкции аппарата на блоке СВО находят применение фильтры со следующими особенностями:
при установке в обслуживаемых помещениях для очистки малоактивных вод фильтры снабжаются защитным кожухом, в который засыпается чугунная дробь в целях создания биологической защиты (рис. 2.7);
при наличии в исходной воде нефтепродуктов внутри фильтра имеется маслосепарационная вставка, служащая для концентрирования находящихся в рабочей среде нефтепродуктов и являющаяся одновременно верхней водораспределительной системой.
Ловушка зернистых материалов (рис. 2.8) представляет собой аппарат вертикального расположения, опирающийся на две опоры, и состоит из следующих основных элементов:
цилиндрического кожуха;
глубоковыпуклой крышки;
глубоковыпуклого днища;
фильтрующих патронов.
Рис. 2.5. Нижняя водосборная система фильтра
Рис. 2.6. Фильтрующий элемент
Рис. 2.7. Фильтр СВО, устанавливаемый в обслуживающем помещении
Рис. 2.8. Ловушка зернистых материалов
Рис. 2.9. Фильтрующий патрон
Верхняя крышка крепится к кожуху с помощью фланцевого разъема и является съемной. Внутри ЛЗМ установлена съемная трубная доска, в которой с помощью гаек крепятся фильтрующие патроны. Для жесткости фильтрующие патроны скреплены между собой с помощью ребер. В зависимости от требуемого максимального расхода через фильтр-ловушку рассчитывается соответствующее необходимое количество фильтрующих патронов. На АЭС находят применение два вида ловушек зернистых материалов:
максимальной производительностью 65 м3/ч с количеством фильтрующих патронов 13;
максимальной производительностью 10 м3/ч с количеством фильтрующих патронов 3.
Фильтрующий патрон (рис. 2.9) представляет собой перфорированную трубу внешним диаметром 50 мм с заглушенным нижним концом и просверленными по всей ее длине шестью вертикальными рядами отверстий диаметром 6 мм. Эти отверстия перекрыты шестью фильтрующими желобками, каждый из которых снабжен щелями размером 0,25 мм с шагом между ними 2 мм.
Исходная вода, поступающая в нижнюю часть ЛЗМ, проходит очистку на фильтрующих патронах от возможных взвешенных частиц и фильтрующего материала, затем через перфорированные трубы поступает в верхнюю часть фильтра-ловушки и далее – выходит из аппарата.
Сопротивление всей фильтрующей системы при максимально возможном расходе через ЛЗМ для обоих их видов составляет 0,3 кгс/см2.