Устройство для очистки потоков парогазовых смесей, образующихся при сбросе избыточного давления из-под защитных оболочек атомных электростанций

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды. Целью изобретения является повышение эффективности очистки парогазовых смесей при одновременном повышение экономичности процесса очистки . Устройство включает резервуар с моющим раствором, размещенные в резервуаре трубопроводы для подвода очищаемой парогазовой смеси с установленными на них моющими устройствами Вентури, фильтрующие элементы из металлических волокон, каплеотделители. обогревательный элемент , линию выпуска жидкости, а также трубопроводы для выпуска из резервуара очищенной парогазовой смеси. При этом трубопроводы для подвода очищаемой парогазовой смеси с установленными на них моющими устройствами Вентури погружены в моющий раствор таким образом, чтоверхняя часть устройств Вентури, снабженная отбойными пластинами, выступает над уровнем моющего раствора, расположенным в районе половины высоты резервуара. Устройство позволяет достичь эффективного уровня очистки парогазовых смесей от аэрозолей и элементарного иода выше 99% при одновременном повышении экономичности процесса очистки. 3 з.п. ф-лы, 9 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК („)5Q „, 1718740 АЗ (ю1)ю G 21 .F 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПЙСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 " 2 (21) 4613832/25 ..: .: . трубопроводы для подвода очищаемой па(22) 14.04,89 рогазовой смеси с установленными на них (31) Р 3812893.4 .. моющими устройствами Вентури, фильтру(32) 18.04.88 ющие элементы из металлических волокон, (ЗЗ) D.Е каплеотделители, обогревательный эле(46) 07,03.92. Бюл. N 9 мент, линию выпуска жидкости, а также тру(71) Сименс АГ(ОЕ),.: бопроводы для выпуска из резервуара (72) Бернд Экардт(ОЕ) - . очищенной парогазовой смеси. При этом .. (53) 621,703 9.7(088.8) .. трубопроводы для подвода очищаемой па(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОТО.- . рогазовой смеси с установленнь1ми на них

КОВ ПАРОГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ. ОБРАЗУЮ- . моющими устройствами Вентури погруже, ЩИХСЯ.ПРИ СБРОСЕ ИЗБЫТОЧНОГО .. ны в моющий раствор таким образом. что.

ДАВЛЕНИЯ ИЗ-ПОД ЗАЩИТНЫХ ОБОЛО- верхняя часть устройств.Вентури, снабженЧЕК АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ - :.:: ная отбойными пластинами, выступает над (57) Изобретение относится кобласти охра-. уровнем моющего раствора, расположенны окружающей среды. Целью изобретения .. ным в районе половины высоты резервуара. является повышение эффективности очист-:: Устройство позволяет достичь эффективноки парогаэовыхсмесей при одновременнОм - .. го уровня очистки парогазовых смесей от повышение экономичности процесса очист- : аэрозолей и элементарного иода выше 99 g, ки. Устройство включает резервуар с мою-. при одновременном повышении экономичщим раствором, размещенные в резервуаре- . ности процесса очистки. 3 з,п, ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области охра ны окружающей среды, а точнее к области . очистки парогазовых смесей, образующих- .: ся под защитными оболочками атомнык электростанций.

Цель изобретения — повышение эффек-, тивности очистки парогазовых смесей при . одновременном повышении экономичности процесса очистки.

На фиг.1изображено устройство,,подключенное к защитной оболочке атомной электростанции и системе выпуска очищенной парогазовой смеси, общий вид; на фиг.2 . — вариант устройства, при котором трубы, на которых крепятся устройства Вентури. па=, раллельны друг другу, разрез; на фиг.3— разрез А-А на фиг,2; на фиг.4 — вариант устройства, при котором трубы, на которых крепятся устройства Вентури, наклонены друг к другу, разрез; на фиг.5 — разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.6 — компоновка моющего устройства Вентури в виде плоских аппаратов Вентури; на фиг.7-.компоновка моющего устройства Вечтури в виде круглых аппаратов Вентури; на фиг.8 — сопло Вентури с двумя зонами впуска при нагрузке от половинной до полной; на фиг.9 — сопло

Вентури с двумя зонами впуска при частичной нагрузке менее 20 Д от полной, Изображенная (фиг.1) защитная оболочка 1 не показанного кипящего реактора выполнена в виде стального шара. В ее стенке

1718740

15

30

55 предусмотрен ввод трубопровода 2, из которого выходит дренажный трубопровод 3.

По ходу дренажного трубопровода 3 установлены два одинаковых отсечных клапана

4 и 5 с приводом от двигателей, между которыми предусмотрено контрольное подключение 6 для проверки герметичности.

Внутренний диаметр дренажного трубопровода 3 составляет 250 мм. Через подключение 7 может подаваться азот, например для инертизации.

Дренажный трубопровод 3 с двумя ветвями 8 и 9 подходит к противоположным сторонам лежащего резервуара 10 высокого давления, в котором устанавливаются моющие устройства 11 Вентури, которые выступают над уровнем 12 моющего раствора 13.

Над моющим устройством 11 Вентури расположены фильтры из металлических волокон 14, за которыми включены каплеотделители 15. От них выпускные трубопроводы 16 и 17 ведут к выпускной линии

18, которая ведет к трубе 19 для отвода газов, Выпускная линия 18 начинается обратным клапаном 20, за которым подключается прибор для измерения давления. Подключение дросселя 21 обеспечивает работу предшествующих выпускной линии 18 частей дренажного устройства, в первую очередь моющего устройства 1.1 Вентури и фильтров

14 из металлических волокон, при переменном давлении, так, что постоянно достига ется максимальный расход. Параллельно дросселю 21 установлен запорный клапан

22. За клапаном установлена разрывная мембрана 23, подобранная под внутренний диаметр 250 мм выпускной трубы 18.

На фиг.2 и 3 изображен один из вариантов конструкции резервуара 10 высокого давления с моющим устройством 11 Вентури, в котором при помощи нагревательного патрона 24 может быть произведен предварительный подогрев в пусковом режиме.

Видно, что ветви 8 и 9 дренажного трубопровода 3 ведут к двум прямолинейным, параллельным друг другу горизонтальным отрезкам труб 25 и 26, на которых при помощи фланца 27 крепятся два отклоненных друг от друга моющих устройства 11 Вентури под прямым углом к осям горизонтальных отрезков труб 25 и 26. Выходное отверстие 28 моющего устройства 11 Вентури выступает над уровнем 12 моющего раствора 13 до отбойной пластины 29, служащей каплеотделителем. Непосредственно под уровнем 12 моющего раствора

13, который располагается несколько выше половины высоты резервуара 10 высокого давления и, следовательно, занимает наибольшую возможную по горизонтали площадь, расположен перфорированный лист

30, служащий для выравнивания условий обтекания.

Из фиг.2 и 3 видно, что фильтры 14 из металлических волокон и каплеотделители

15 выполнены в виде трех, расположенных вдоль резервуара 10 высокого давления фильтров 31 — 33, каждый из которых состоит из двух параллельных полос а и b. Полосы, расположенные по вертикали, опираются друг на друга для быстрейшего снятия возникающих от потока нагрузок, Они обтекаются в направлении, указанном стрелками

34. Рамы 35 параллельных полос а, Ь фильтров 31 — 33 охватывают по 3 металловолокнистых слоя толщиной 5 — 20 мм. Толщина волокон различна. Она составляет во внутреннем слое от 2 до 7р, преимущественно

4 р, в то время как внешние слои имеют толщину волокон от 8 до 20и, в большинстве от 12 до 15и . Рамы 35 параллельных полос а, Ь фильтров 31 — 33 связаны сверху защитными крышками. Ограниченное внутреннее пространство ведет к сборникам 36 на концах фильтрующих рядов, к которым подключены выпускные трубопроводы 16 и

17. От нижней стороны 37 фильтров 31 — 33 отводящая жидкость трубы 38 ведет сквозь перфорированный лист 30 в нижнюю часть объема моющего раствора.

В изображенном на фиг.4 и 5 варианте моющего устройства 11 Вентури отрезки труб 25 и 26 наклонены относительно горизонтали на угол 39, составляющий 5-15 .

Перпендикулярно отрезкам труб 25, 26 прифланцованы сопла моющего устройства

11 Вентури таким образом; что их входные отверстия 40 находятся на различной высоте под уровнем 12 моющего раствора 13.

Сопла Вентури расположены уступами по высоте таким образом, что их концы на одинаковой высоте подходят к общей отбойной пластине 29, которая проходит прямолинейно в горизонтальном направлении, как это показано на фиг,4. Фильтры из металлических волокон 14 выполнены попарно в четырех частях 41-44, в соответствии с изобретением состоят из различной толщины волокон слоев и установлены на пластине 45, которая отделяет сборник 36 снизу, На фиг,6 изобоажена в увеличенном масштабе деталь 11" моющего устройства

11 Вентури плоского исполнения, которая поднимается вертикально вверх от отрезка трубы 25. Как видно, длины труб Вентури детали 11" в направлении отрезка трубы 25 различны. Длины могут, например, соотноситься 1;1,5:2:3:6, При этом предусматриваются два входных отверстия 40 и 40", 1718740 расположенные друг над другом. Расстояние А между входными отверстиями 40, 40" равно пятикратной ширине горловины.

Изображенные на фиг.7, проходящие под прямым углом к отрезку трубы 25 вверх круглые сопла 11" Вентури, которые расположены на равных расстояниях друг от друга, тоже имеют два входных отверстия 40" и 40"". Расстояние между входными отвер10 стиями 40 " и 40"" А в три раза больше ширины горловины В.

На фиг.8 и 9 изображен принцип действия обоих входных отверстий 40", 40"" при различных нагрузках сопел. При этом фиг,8 изображает работу в диапазоне между. половиной и полной нагрузкой, Здесь через входные устройства моющий раствор равномерно всасывается, как это показано максимальной, возникает петлевой эффект, когда моющий раствор 13 поступает только в зоне выходного отверстия 40 ", как показано стрелкой 46; Расположенная выше зона выходного отверстия 40"" уже имеет небольшое избыточное давление, большее чем разница в давлении жидкости, Поэтому в зоне выходного отверстия 40"" жидкость и пар выходят в направлении, указанном

30 стрелкой 48.

Устройство работает следующим образом.

В обмывочный аппарат вводят за счет избыточного давления, служащего рабочим давлением, выходной поток очищаемой парогазовой смеси из-под защитной оболочки атомной электростанции. Выходной поток, проходя на большой скорости через моющий раствор, подпитывает им систему очи40 стки. ЖЕлательно использовать скорости не менее 50 м/с, на которых происходит очень эффективное удержание аэрозолей, При небольшом расходе потока на скоростях менее

50 м/с эффективность аэрозолеотделения уменьшается до 90 — 95%, Парогазовый поток .45 с захваченными каплями и остатками аэрозолей осушается и доочищается в тонковолокнистом фильтре.

Комбинация обмывочный аппарат — волокнистый фильтр действует таким обра- 50 зом, что уменьшение эффективности очистки обмывочным аппаратом, в особенности при малых расходах газа, полностью компенсируется тем, что увеличивается время прохождения парогазового потока через: 55 волокнистый фильтр и за счет этого повышается эффективность фильтрации. Коэффициент дезактивации достигает 100 и более, Тем самым достигают без дополнительного регулирования мощности постоянной,. выстрелками 46 и 47, При еще меньшей нагруз-. ке, например при нагрузке, равной 20 от 20 сокой степени очистки от аэрозолей. Для улучшения очистки от иода в применяемых плоских или круглых аппаратах Вентури предусматривают на расстоянии, равном или более двойной ширины горловины, вторую ступень подпитки моющим раствором.

В этой зоне ширина горловины увеличена на 5-20%, При помощи этой второй ступени в аппарате Вентури вдвое увеличивается коэффициент захвата моющего раствора и вместе с тем удваивается соответственно и поверхность массообмена для сорбции иода, что особенно важно при малом времени прохождения газового потока через аппарат Вентчои. Поэтому предлагаемая конструкция выгодна тем, что не зависит от уровня жидкости.

Для продления способности раствора к задержанию иода в него вводят щелочи и восстановители.

При минимальной нагрузке (например, 20% расчетной производительности) на второй ступени возникает дополнительная циркуляция раствора за счет падения капель. Благодаря такой работе становится возможным компенсировать ограниченный выброс моющего раствора в конец аппарата

Вентури циркуляцией (обменом раствора в самом аппарате).

Свободная продувка выгодна еще и тем, что не происходит подъема уровня раствора газовым потоком. После аппарата Вентури включаются отделители для отделения раствора. Металловоло нистые фильтры выполнены в виде тонких плоских фильтров или свечей с уменьшающимся диаметром от

2 до 20и . Металлические волокна закрепляют обжатием или заливкой металлом в рамах.

Для тонкого отделения выброшенных парогазовым потоком капель непосредственно к фильтру или в конце пространства между фильтрами устанавливают гравитационные каплеотделительные элементы.

Отделяемая жидкость далее обеспечивает непрерывное смывание аэрозолей из фильтров в моющий раствор, При этом во избежание черезмерной конденсации в начале работы моющий раствор подогревают.

Блaãîäàðÿ небольшой высоте установки

Вентури она может быть размещена в лежачем с точки зрения воздействия внутреннего давления в цилиндрическом резервуаре, состоянии. Необходимо, чтобы с началом работы после подогрева раствора входящим конденсирующимся паром в районе половины высоты (приблизительно у верхней кромки аппарата) оставалась свободной как можно большая поверхность, чтобы имел место лишь небольшой подъем уровня

1718740 жидкости. Понижение уровня жидкости возможно до уровня, расположенного несколько выше шлица аппарата Вентури так, чтобы регулирование уровня становилось необходимым лишь после более 24 ч работы уст- 5 ройства. Размещение аппаратов Вентури на нескольких различных уровнях дополнительно улучшает характер частичной нагрузки на аппараты, Плоские фильтры из металлического волокна размещают пре- 10 имущественно попарнО, причем они опираются друг на друга, так, что нагрузки от непрерывно действующих или внезапно возникающих усилий потока взаимно погашаются. Размещение фильтров — свечей 15 производят преимущественно горизонтально с непосредственным последовательным каплеотделителем.

Устройство Вентури и фильтры включают в работу открытием запорной арматуры 20 на защитной оболочке или предохранительной мембране.

Для защитных резервуаров особенно низкого давления сочетание таких моющих устройств с необходимым рабочим давлени- 25 ем 0,3 бар и оптимальных при потере рабочего давления трубопроводов и арматуры обеспечивает возможность снижения давления, При помощи помещенной втрубопрово- 30 де заслонки можно создать избыточное давление в моющем устройстве, которое дает возможность уменьшить габариты этого устройства.

В конструкции согласно изобретению 35 более просто и, следовательно, более дешевым способом выходной поток парогазовой смеси при сбросе избыточного давления изпод защитных оболочек атомных электростанций, при помощи свободно 40 обдуваемого моющего устройства Вентури с пассивным приводом и включенными напрямую многослойными элементами из металлических волокон, с влагоотделением очищается от аэрозолей с эффективностью 45 не менее 99 и от элементарного иода с эффективностью также не менее 99 при более компактной конструкции очищающего устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки потоков парогазовых смесей, образующихся при сбросе избыточного давления из-под защитных оболочек атомных электростанций, включающее резервуар высокого давления с моющим раствором, моющие устройства

Вентури, расположенные внутри резервуара высокого давления в объеме моющего раствора, каплеотделители и волокнистые фильтры, о т л и ч a e щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки парогазовых смесей при одновременном повышении экономичности очистки, выходные отверстия моющих устройств Вентури расположены выше уровня моющего раствора в зоне наибольшего горизонтального сечения резервуара высокого давления, причем над выходными отверстиями моющих устройств Вентури установлены отбойные пластины для каплеотделения, а над поверхностью моющего раствора расположены фильтры иэ металлических волокон, каждый из которых состоит из трех слоев, причем толщина волокон во внешних слоях каждого из фильтров составляет от 8 до 20р, во внутреннем слое — от 2 до 7и, а толщина каждого слоя фильтров составляет 10 — 20 мм.

2. Устройство по п.1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что в резервуаре высокого давления с моющим раствором размещены две раз.лично наклоненные относительно горизонтали трубы, на которых под прямым углом расположены моющие устройства Вентури, имеющие различную длину и оканчивающиеся в одной горизонтальной плоскости.

3. Устройство по пп.1-2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что моющие устройства Вентури в объеме моющего раствора имеют в направлении движения парогазовой смеси две расположенные на расстоянии одна от другой входные зоны, причем расстояние между зонами не менее двойной ширины горловины — моющего устройства Вентури.

4, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что фильтры иэ металлических волокон объединены друг с другом попарно.

1718740

1718740

1718740

1718740