Фильтры для атомной промышленности

Системы фильтрации на ядерной установке должны быть разработаны для различных изменяющихся режимов работы и могут включать в себя множество элементов, подсистем и вспомогательного оборудования. Необходимо строго соблюдать Нормы и Директивы безопасности и защиты в изготовлении систем, так как они предназначены для безотказной работы.

Удержание даже очень низкой концентрации излучаемого загрязнения имеет фундаментальное значение для безопасной эксплуатации ядерной установки и важным фактором для защиты окружающей среды.

Вот почему для атомной энергетики и промышленности необходимо развитие нового и усовершенствованного оборудования для систем фильтрации.

Состав воды для системы парообразования такой же, как и для тепловых электростанций. Предварительная обработка ионообменными смолами сопровождается методом обратного осмоса.

Существуют фильтры для охлаждения оборотной воды в системах градирен.

Существуют также многие специальные фильтры. Они служат для очистки топливных резервуаров, радиоактивных отходов, воды реактора и предохранения от радиоактивной экспозиции в паровой системе, а также удаления радиоактивных частиц из насоса охлаждения реактора.

Таким образом, фильтрационные установки для АЭС делятся на две части:
- фильтрационные установки, работающие с нерадиоактивными загрязнителями;
- фильтрационные установки, работающие с радиоактивными загрязнителями.

К первой категории относятся фильтрационные установки, очищающие до необходимой чистоты поверхностные воды для систем парообразования и очистки оборотной технической воды на нерадиоактивных контурах АЭС.

Эти фильтрационные установки, как правило, идентичны тем, которые используются на Тепловых станциях ГРЭС или ТЭЦ и содержат в качестве первого узла очистки механические фильтры. Задача этих фильтров заключается в задержании механических частиц с максимально высокой степенью очистки, т.е. максимально возможной тонкостью фильтрации. При этом, расход жидкости может достигать 1000 и более кубических метров воды в час.

Есть еще одна особенность большинства фильтрационных систем для АЭС – это автоматизация процесса фильтрации воды. Поэтому обязательным условием для фильтрационных установок является наличие устройств для самоочистки фильтра в процессе эксплуатации, причем остановка фильтра на очистку также в большинстве случаев недопустима. Следует отметить при этом, что очистка фильтра в настоящее время может быть осуществлена только на фильтроэлементах с плоской фильтрующей поверхностью: металлических сетках и перфорированных листах.

Важным фактором, влияющим на длительность работы фильтра до осуществления регенерации фильтра (восстановления фильтрующей способности фильтра), является площадь фильтрации фильтра при сохранении приемлемых габаритов фильтрационной установки. Этого можно добиться путем гофрирования сетки или перфорированного листа. Таким способом можно увеличить фильтрующую поверхность фильтроэлемента во много раз.

Нами установлено, что для очистки гофрированных фильтроэлементов наилучшим способом очистки может быть очистка фильтроэлементов путем разворота тока исходной жидкости внутрь фильтроэлемента. Разработанный нашей организацией данный способ очистки позволяет чистить гофрированный фильтровальный материал фильтроэлемента с очень высокой степенью очистки, при этом время на очистку составляет не более 30 секунд при расходе очищающей жидкости объемом не более 0,5 объема корпуса фильтра. Для увеличения времени на фильтрацию при высоких требованиях к тонкости фильтрации желательно использовать два или более последовательно установленных фильтра (каскады фильтров). Слой осадка на сетках тонкостью фильтрации, например, 100 мкм может быть (на воде) 4-6 мм в зависимости от исходного давления, на сетках 40 мкм – 2,5-3 мм, на сетках 5 мкм не более 1 мм. Поэтому установка двух каскадов, допустим, 40 и 5 мкм увеличивает грязеемкость фильтра при конечной тонкости фильтрации 5 мкм в 3 – 4 раза, что в итоге приводит к снижению стоимости установки по сравнению с идентичной по грязееемкости однокаскадной установкой на 5 мкм.

На рис. 1 представлен вариант двухкаскадной фильтрационной установки, содержащей два фильтра, каждый из которых снабжен системой регенерации обратным током с пропуском жидкости при остановке каждого из фильтров на регенерацию, при этом управление процессом регенерации каждого фильтра производится автоматически в зависимости от перепада давления на каждом из фильтров.


Рис. 1. Каскад автоматически управляемых фильтров с регенерацией обратным током

Фильтр на рис.1 имеет функцию передачи информации о своем рабочем состоянии на компьютер оператора и может управляться оператором в зависимости от конкретной задачи.

Для производительности более 1000 м3/час и больших размерах (более 500 мм) присоединительных патрубков конфигурация фильтра может иметь вид, представленный на рис. 2.


Рис. 2. Автоматически управляемый встраиваемый в трубу фильтр с регенерацией обратным током.

Данный фильтр встраивается непосредственно в трубу. Фильтр обеспечивает предварительную очистку жидкости. Встраивание фильтра непосредственно в трубу дает выигрыш в габаритах фильтра. Как видно из рис.2 данный фильтр оснащается автоматической системой управления запорной арматуры для обеспечения его очистки. Производительность данного фильтра определяется диаметром подводящей трубы и может составлять до 10000 м3/час.