1.3 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.1.4 приводится конструкция наиболее распространенного фильтра блока СВО.

Рис.1.4 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. 1.4) 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).

Внутри фильтра смонтированы верхняя водораспределительная и нижняя водосборная системы.

В унифицированных фильтрах верхняя водораспределительная сис­тема состоит из небольшого по длине вертикального коллектора с заглу­шённым 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. 1.5) состоит из центрального кол­лектора (нижней трубы), к которому присоединены четыре сборные трубы с одним заглушённым концом. В свою очередь к сборным трубам прива­рены фильтрующие элементы, 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 ижнего и верхнего распределительных устройств из­готавливаются из нержавеющей стали.

Рис. 1.5. Нижняя водосборная система фильтра

Рис. 1.6. Фильтрующий элемент

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;

- 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. 1.7) представляет собой аппарат вертикального расположения, опирающийся на две опоры, и состоит из следующих основных элементов:

- цилиндрического кожуха;

- глубоковыпуклой крышки;

- глубоковыпуклого днища;

- фильтрующих патронов.

Рис. 1.7. Ловушка зернистых материалов

Рис. 1.8. 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. 1.8) представляет собой перфорирован­ную трубу внешним диаметром 50 мм с заглушённым 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.