Л-7 врк аэс(Разработал ст. преподаватель Сукруш..

УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой Эксплуатации и ФЗ ЯЭУ А.В.Кирияченко
«__»____________2012 г.

Лекция №7
Тема: Восстановление работоспособности фильтров контуров ЯЭУ АЭС.
План лекции

Введение. 5 мин.
1. Устройство и основы эксплуатации фильтров. 30 мин.
2. Взрыхляющая промывка фильтров. 20 мин.
3. Регенерация ионообменного фильтра. 30 мин.
Выводы. 5 мин.

Задание на самостоятельное изучение материала – 2 час.
- рассчитать необходимое количество реагентов для регенерации ИОФ установки СВО-2 ЯЭУ с реактором ВВЭР-1000. Литература №1 с.176-179, №3.

В результате изучения материала лекции студенты должны:
а) знать:
- процессы восстановления работоспособности механических и ионнообменных фильтров;
- особенности восстановления работоспособности фильтров 1 и 2 контуров.
б) уметь:
- написать реакции регенерации катионитов и анионитов растворами кислот и щелочей;
- рассчитать необходимое количество реагентов для регенерации катионитовых и анионитовых загрузок;
- рассчитать время пропускания растворов реагентов через фильтра при регенерации.
в) быть ознакомленными:
- с основами эксплуатации фильтров 1 и 2 контуров.

Литература:
1. Акимов А.М.,Кулибов А.В.,Кузьмин А.А. Системы и оборудование химических цехов АЭС. Севастополь СИЯЭ и П 2002г. с.24-54
2. Хоршева М.И. Водоподготовка, спецхимочистка и химический контроль на атомных станциях. Севастополь СИЯЭ и П 2000г. с.189-193
3. Инструкции по ведению водно-химического режима 1и 2 контуров (ЮУ АЭС, ЗАЭС, РАЭС, ХАЭС).

Введение

Для очистки контурных вод ЯЭУ АЭС используют механические и ионнообменные фильтрующие материалы, которые в процессе работы накапливают всевозможные примеси из очищаемых вод и теряют свою работоспособность.
Механические фильтры в зависимости от принципа очистки на сетчатые, щелевые, тканевые, насыпные и др. Чаще всего, в системах очистки контурных вод ЯЭУ применяют насыпные и щелевые.
Для восстановления работоспособности механических фильтрующих материалов применяют, как правило, их отмывку обратным током ХОВ.
Принцип работы насыпных фильтров основан на улавливании механических примесей засыпанными в корпус фильтра зернами загрузочного материала. Улавливание взвесей происходит по следующим причинам: а) происходит адгезия (прилипание) частиц взвеси на поверхность зерен; б) происходит механическое задержание частиц в щелях, образованных в точках контакта зерен фильтрующего слоя. Конец периода фильтрования определяется по снижению прозрачности воды прошедшей через фильтр или по достижению максимально допустимого перепада давления на фильтре. Перепад давления на фильтре возрастает за счет повышения местного гидравлического сопротивления фильтрующего слоя.
Обработка воды на ионообменных фильтрах основана на способности некоторых, практически нерастворимых в воде органических материалов - ионитов - вступать в ионный обмен в растворимыми в воде солями.
Иониты сорбируют или обменивают ионы солей отдавая в воду эквивалентное количество ионов, которыми ионит насыщается в период регенерации. Иониты обладают способностью к реакциям ионного обмена благодаря особой структуре их молекул, состоящих из твердой нерастворимой молекулярной сетки (матрицы), к отдельным местам которой присоединены активные группы ионов (функциональные группы), способные к электрохимической диссоциации в воде на ионы, один из которых, будучи неразрывно связанным с твердым каркасом молекулы, придает ей соответствующий электрический заряд, а другие о противоположным зарядом имеют некоторую ограниченную подвижность вблизи этого твердого каркаса и способность обмениваться с растворимыми в воде ионами.
Ионит, имеющий обменным ионом катион, называется катионитом, а ионит, имеющий обменным ионом анион - анионитом.
Применяемые ионообменные материалы проявляют селективность по отношению к ионам, присутствующим в очищаемой воде. Эта селективность (избирательность) характеризуется сорбционным рядом, поэтому кроме реакций обмена ионообменных материалов своих ионов на ионны очищаемой воды, еще протекают реакции взаимозаменяемого вытеснения катионов и анионов. Хуже сорбируемые ионы вытесняются из ионита лучше сорбирующимися ионами.
Во время работы фильтра эти процессы приводят к образованию зон поглощения ионов. Впереди идущей является зона поглощения наименее сорбируемых ионов, за ней следует смешанная зона поглощения ионов, расположенных рядом в сорбционном ряду, затем смешанная зона поглощения всех ионов. Суммарная глубина этих зон определяет высоту работающего слоя ионита, в пределах которого общая концентрация всех сорбируемых ионов снижается от исходной до практически нулевой.
По мере истощения ионита зоны поглощения ионов перемещаются в направлении движения воды. Идущий впереди фронт наименее сорбируемого иона достигает границы слоя ионита и после этого наступает "проскок" ионной примеси в фильтрат. Начиная с этого момента, концентрация ионных примесей в очищенной воде начинает расти. На этом полезная работа ионитного фильтра заканчивается.
Поскольку стоимость ионитов сравнительно велика, то их в процессе ионообменной очистки используют многократно переодически восстанавливая их работоспособность путем регенерации ионообменных материалов.
.

































1. Устройство и основы эксплуатации фильтров

1.1 Классификация фильтров
Фильтры служит для очистки рабочей среды через слой загруженного в него сорбента.
При классификации фильтров используют различные признаки.
По характеру загруженного сорбента, образующего фильтрующий слой, и роли фильтра в конкретной технологической схеме все фильтры подразделяются на следующие:
- механические;
- катионитные;
- анионитные;
- смешанного действия.
По способу создания напора воды, который необходим для преодоления гидравлических сопротивлений, возникающих в процессе фильтрования, фильтры являются напорными аппаратами.
По способу выполнения технологических операций регенерации ионообменные фильтры подразделяются на следующие:
- параллельноточные;
- противоточные;
- ступенчато-противоточные;
- с выносной регенерацией.
Способ выносной регенерации базируется на применении специальной аппаратуры для регенерации; фильтрующий слой из ионитного фильтра при этом удаляется. Остальные способы регенерации предусматривают выполнение регенерации слоя отработанного ионита в корпусе ионитного фильтра.
В параллельноточных фильтрах предусмотрен пропуск воды и реге-нерационного раствора через слой ионита в одном и том же направлении.
В противоточных фильтрах вода и регенерационный раствор пропускаются через слой ионита в противоположных направлениях.
В ступенчато-противоточных фильтрах, содержащих два слоя загрузки, вода и регенерационный раствор пропускаются через слои загрузки в обратной последовательности.
По расположению в пространстве продольной оси аппарата фильтры подразделяются на следующие:
- вертикальные;
- горизонтальные.
В подавляющем большинстве на АЭС используют вертикальные фильтры.
Кроме вышеупомянутых механических и ионообменных фильтров широкое применение находят фильтры-ловушки, которые часто называют ловушками зернистых материалов (ЛЗМ). Данный вид оборудования служит для предупреждения поступления фильтрующего материала в очищенную воду при нарушении целостности внутрикорпусных устройств фильтра, после которого устанавливается ЛЗМ.

1.2 Типовые схемы обвязки механических и ионообменных фильтров.
Для обеспечения различных режимов использования и технического обслуживания все фильтры имеют соответствующее оборудование. Рассмотрим типовые схемы обвязки механических и ионообменных фильтров. На рис. 1.1 приводится типовая схема обвязки механического фильтра, на рис. 1.2 - ионообменного фильтра.


Рис.1.1. Схема обвязки механического фильтра.

Рис.1.2. Схема обвязки ионообменного фильтра.
Исходная вода насосами подается в верхнюю часть фильтра, где происходит равномерное распределение рабочей среды по площади сорбента. Очищенная вода отводится с нижней части фильтра.
Рассмотрим назначение вспомогательных систем и оборудования, которые обеспечивают различные режимы использования и технического обслуживания фильтров.
Система промывочной воды предназначена для проведения взрыхления и последующей отмывки, а также для обеспечения гидровыгрузки фильтрующего материала. Данные операции производятся обратным током воды по отношению к потоку рабочей среды.
Система сжатого воздуха служит для взрыхления сорбента и транспортировки фильтрующего материала при его гидровыгрузке из фильтра.
Система промежуточного хранения жидких радиоактивных отходов предназначена для приема фильтрующего материала при его гидровыгрузке из фильтра. Выдача сорбента при гидровыгрузке осуществляется с нижней части фильтра. Во избежание ошибочной гидровыгрузки на данном трубопроводе сразу после арматуры смонтирован фланцевый разъем с глушкой внутри. На период гидровыгрузки глушка снимается, после окончания операции устанавливается на прежнее место.
Система реагентов служит для подачи регенерационных растворов азотной (серной) кислоты на катионитовый фильтр, едкого натра или едкого кали - на анионитовый.
Система пробоотбора предназначена для проведения химического и радиохимического контроля технологических сред. При нескольких последовательно установленных фильтрах, начиная со второго и далее, пробоотбор непосредственно перед фильтром может отсутствовать, а анализ, характеризующий состояние рабочей среды, производится из отобранной пробы после предыдущего фильтра.
Трубопровод нижнего дренажа служит для опорожнения рабочей среды из фильтра, а также для отвода с фильтра регенерационного раствора и воды при послерегенерационной отмывке.
Трубопровод верхнего дренажа предназначен для отвода рабочей среды при проведении взрыхляющей отмывки фильтра.
Трубопроводы нижнего и верхнего дренажей объединяются в один коллектор, с которого рабочий поток можно направить:
- в трап спецканализации;
- бак-отстойник системы СВО-3;
- баки осветленных трапных вод системы СВО-3;
- баки отмывочных вод СВО-5 и т.д.
Трубопровод сдувки служит для удаления воздуха при заполнении и пропуске через фильтр рабочей среды, а также для заполнения фильтра воздухом при дренировании его от рабочей среды.
Трубопровод загрузки сорбента предназначен для загрузки через него фильтрующего материала, а также для замера высоты сорбента фильтра. В верхней части данного трубопровода монтируется глушка.

На рис. 1.3 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. 1.3. 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.

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 (13 EMBED Equation.3 1415 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.

1.4 Основы эксплуатации фильтров.

Фильтры и ЛЗМ вводятся в работу при необходимости очистки cooт- ветствующей среды или согласно графику взамен выведенного на peгла- ментные работы фильтра.
Контроль параметров работы фильтров и ловушек зернистых материалов осуществляется по приборам, установленным на щите СВО (ХВО).
Подготовка и ввод в работу фильтра
В качестве исходного состояния рассмотрим ионообменный фильтр, ко- торый загружен фильтрующим материалом, отрегенерирован, отмыт, заполнен водой и находится в резерве; вся арматура в обвязке фильтра закрыта.
Перед вводом в работу необходимо произвести его внешний осмотр, а также осмотр арматуры и трубопроводов обвязки фильтра. Затем открыть, «коренные» вентили на импульсных трубопроводах к датчикам КИП, про- верить целостность и исправность самих контрольно-измерительных приборов.
Если вводится в работу ионообменный фильтр после длительного нахо- ждения в резерве, то, рекомендуется предварительно отмыть его водой. Перечень данных фильтров и технология данной отмывки определяются соответствующими инструкциями по эксплуатации.
Итак, необходимо открыть арматуру на трубопроводе основною потока. Обеспечить подачу на фильтр рабочей среды (включить насос, подать заявку персоналу смежных подразделений и т.д.) и открытием соответствующей
арматуры произвести воздухоудаление. Необходимость данной операции обусловлена тем, что попадание воздуха в фильтрующий слой у механических фильтров вызывает увеличение потери напора в слое сорбента, а у ионитных фильтров, помимо того, из-за налипания мельчайших пузырьков воздуха на поверхность зерен ионита снижается обменная емкость фильтра.
Необходимо помнить, что в зависимости от радиоактивности очищаемой рабочей среды трубопровод сдувки подводится:
- к рядом расположенной с фильтром воронке;
- к трапу спецканализации;
- в камеру сдувок.
После воздухоудаления необходимо по прибору со щита СВО (ХВО) либо по приборам, расположенным по месту, проконтролировать перепад давления на включенном в работу фильтре. При наличии в схеме обвязки фильтра приборов автоматического химконтроля включить их в работу.

Подготовка и ввод в работу ловушки зернистых материалов
Как и в случае с фильтром, перед вводом в работу ЛЗМ необходим. произвести ее внешний осмотр, а также осмотр арматуры и трубопроводы обвязки, открыть «коренные» вентили на импульсных трубопроводах и датчикам КИП, проверить целостность и исправность самих контрольно измерительных приборов.
Необходимо открыть арматуру на трубопроводе основного потока. Обеспечить подачу на ЛЗМ рабочей среды и открытием соответствующей арматуры произвести воздухоудаление.
Проконтролировать перепад давления на введенной в работу ловушке зернистых материалов, который должен быть не более 0,3 кгс/см2.
Техническое обслуживание фильтра и ловушки зернистых материалов при очистке рабочей среды.
В период нормальной эксплуатации оперативный персонал СВО осу-ществляет контроль:
- расходов через фильтры и ЛЗМ, перепадов давления на них и температуры перед ионообменными фильтрами;
- водно-химических показателей работы фильтров по приборам автоматического химконтроля и переданным лаборантом результатам анализов ручного химконтроля;
- состояния работающих фильтров, ЛЗМ, трубопроводов и арматуры обвязки оборудования путем проведения периодических осмотров, но не чем через каждые два часа.
Вывод из работы фильтра и ловушки зернистых материалов в резерв.
После прекращения подачи на фильтр и ЛЗМ рабочей среды необхо- закрыть арматуру на трубопроводе основного потока. Открыв арматypy сдувки на фильтре и на ЛЗМ, выровнять давление внутри оборудования с атмосферным, после чего данную арматуру закрыть.




2. Взрыхляющая промывка фильтров.

В процессе работы механического фильтра сорбент загрязняется взвешенными частицами, в результате чего возрастает его гидравлическое сопротивление или наблюдается проскок взвешенных частиц в фильтрат. Последнее особенно характерно для активированного угля.
При работе ионообменного фильтра также происходят уплотнение фильтрующего слоя и накопление в слое ионита пылевидных частиц. Уплотнение слоя в процессе истощения ионита обуславливается изменением степени набухания зерен в связи с изменением ионной формы сорбента, Накопление пылевидных частиц связано с постепенным истиранием зерен ионообменного материала, а также с поступлением грубодисперсных примесей с недостаточно осветленной исходной водой и регенерационным раствором. Кроме того, мелкие частицы фильтрующего материала могут иметь место и при первичной загрузке сорбента в фильтр. Накопление в фильтрующем слое мелких фракций приводит не только к повышению перепада давления, но и к неравномерному распределению скоростей потока по сечению аппарата (явление «каналообразования»), что уменьшает эффективность работы фильтра.
Для исключения вышеперечисленных обстоятельств служит операция взрыхляющей промывки фильтра, которую осуществляют водой, пропуская ее снизу вверх.
Итак, взрыхление фильтра производится при наличии одного из следующих условий:
- в фильтр загружен новый фильтрующий материал;
- перепад давления на работающем фильтре больше предельного значения;
- прозрачность очищенной воды после фильтра меньше нормируемой величины (только для механического фильтра);
- перед регенерацией фильтра.
Промывку сорбента производят током воды снизу вверх с расходом, обеспечивающим расширение объема загрузки примерно в 1,5 раза, что позволяет зернам фильтрующего материала свободно перемещаться в потоке воды. Отрывающиеся с поверхности зерен частицы загрязнений и измельченные частицы фильтрующего материала удаляются вместе с водой. Для повышения эффективности промывки и снижения количества промывочной воды предварительно производится взрыхление фильтрующего материала водой или сжатым воздухом.
Итак, взрыхляющая промывка фильтра состоит из двух последовательно проводимых операций: взрыхления фильтрующего материала и собственно взрыхляющей промывки. Вода для данных операций берется из баков собственных нужд либо из баков отмывочных вод. Интенсивность взрыхления и последующей промывки, обеспечивающая приведение во взвешенное состояние всей массы сорбента, зависит от вида сорбента, диаметра его зерен и высоты загрузки в фильтре. Поэтому для каждого фильтра в процессе его эксплуатации устанавливается оптимальное значение расхода промывки. Данные значения приводятся в соответствующих инструкциях по эксплуатации технологических систем.
Для описания данной технологической процедуры возьмем схему обвязки фильтра, как показано на рис. 2.1














Рис.2.1. Принципиальная схема обвязки ионообменного фильтра.

Исходное состояние рассматриваемой схемы: фильтр заполнен водой, вся арматура обвязки закрыта.
Взрыхление фильтрующего материала водой. Необходимо открыть запорно-регулирующую арматуру 4 на трубопроводе подвода взрыхляющей воды и 7, 9 - на трубопроводе отвода воды в спецканализацию. В целях контроля взрыхления и последующей промывки можно открыть арматуру 6 на трубопроводе сдувки, но при большой протяженности и трассировки трубопровода сдувки (например, при подводе данного трубопровода к камере сдувок) или при малой удельной плотности сорбента (например, активированный уголь) данную арматуру 6 рекомендуется не открывать. После открытия всей вышеперечисленной арматуры необходимо обеспечить подачу промывочной воды к фильтру и путем плавного открытия-закрытия арматуры 3 произвести в течение одной минуты взрыхление фильтрующего материала. Необходимо помнить, что резкое открытие данной арматуры может привести к деформации штифта, который крепит нижнюю водосборную систему на направляющей трубе нижнего днища фильтра, что влечет за собой нарушение прилегания вышеуказанных элементов, а как следствие - вынос сорбента из фильтра. По окончании взрыхления закрыть арматуру 3, 4, 9.
Взрыхление фильтрующего материала сжатым воздухом. Перед взрыхлением открыть арматуру б, 8, 9, тем самым опустить водяную подушку фильтра (поддренировать фильтр), после чего закрыть 8, 9. Обеспечить подачу сжатого воздуха к фильтру и открытием арматуры 5 установить требуемое, согласно инструкции по эксплуатации, давление на выходе с фильтра. Взрыхление производить в течение десяти минут.
Взрыхляющая промывка фильтрующего материала. После окончания взрыхления необходимо дать отстояться фильтрующему материалу в течение примерно двух минут. Собрать схему взрыхляющей промывки: Открыть арматуру 3, 10 и, если была закрыта, - 7. Плавным открытием регулирующего клапана 4 установить требуемый инструкцией по эксплуатации расход воды. Если предварительно взрыхление производилось сжатым воздухом, то в первое время будет происходить дозаполнение фильтра, после чего начнется непосредственно взрыхляющая промывка. Контроль отсутствия выноса сорбента с водой после фильтра вести через трубопровод сдувки при открытой арматуре 6 либо через трубопровод дренажей путем периодического открытия 9. Оптимальным расходом воды при взрыхляющей промывке будет являться такой максимальный расход, при котором после фильтра будет отсутствовать вынос фильтрующего материала. Если же при установлении расхода воды на взрыхляющую промывку будет наблюдаться вынос сорбента, промывку следует временно прекратить. По истечении пяти минут следует возобновить подачу промывочной воды, причем расход установить несколько ниже значения, при котором наблюдался вынос фильтрующего материала. При достижении требуемой прозрачности воды после фильтра взрыхляющая промывка прекращяется, всю ранее открытую арматуру необходимо закрыть.
Промывка фильтра-ловушки зернистых материалов.
Промывка фильтра-ловушки производится при достижении перепада давления на ней более допустимого.
Достижение вышеуказанного перепада может возникнуть в двух случаях:
- в связи с накоплением взвешенных частиц и пылевидного сорбента выдаваемых фильтром, который установлен перед ЛЗМ;
-при выносе фильтрующего материала с фильтра, установленном перед ЛЗМ, обусловленного выходом из строя нижней водосборной системы фильтра.
Рассмотрим технологию промывки фильтра-ловушки, взяв за основу схему ее обвязки, как указано на рис. 2.2.







Пром.вода



Рис. 2.2. Принципиальная схема обвязки фильтра-ловушки.


При определении в процессе эксплуатации ловушки зернистых мате риалов перепада давления более допустимого необходимо принять меры к прекращению подачи рабочей среды через ЛЗМ (вывести из работы нитку фильтров) и закрыть арматуру /, 2 на трубопроводе основного потока. Далее необходимо собрать схему промывки фильтра-ловушки промывочной водой в трап спецканализации, открыв арматуру 4, 5, обеспечив подачу к ЛЗМ воды и установив регулирующим клапаном на трубопроводе пром.воды номинальный расход.
По истечении примерно пяти минут прекратить подачу воды к фильтр-ловушке и закрыть арматуру 4, 5. Открыть /, 2, а также арматуру на пробоотборной линии между фильтром и ловушкой зернистых материалов (если протяженность данной линии невелика) и обеспечить подачу рабочей среды.
Если через пробоотборную линию отсутствует вынос фильтрующего материала и перепад давления на ЛЗМ в течение примерно десяти минут не увеличился до значения более 0,3 кгс/см2, причиной предыдущего увеличения перепада было накопление взвешенных частиц и пылевидного сорбента в фильтрующих патронах фильтра-ловушки. В этом случае оборудование следует оставить в работе.
Если же через пробоотбор наблюдается вынос сорбента и перепад давления на ЛЗМ постоянно увеличивается при пропуске через него рабочей среды, то это свидетельствует о выходе из строя нижней распределительной системы фильтра. В этом случае необходимо прекратить подачу рабочей среды, фильтр вывести в ремонт, а фильтр-ловушку необходимо промыть уже в одну из емкостей фильтрующего материала.
3. Регенерация ионообменного фильтра.

При истощении ионообменного материала, то есть насыщении сорбента той или иной группой ионов до их проскока в фильтрат, производится регенерация ионитов кислотой и щелочью.
Возможность регенерации катионита (анионита), а именно перевод его в исходную ионную форму, обуславливается обратимостью реакции ионного обмена. Напомним, как работает катионит при очистке исходной воды:
R-H+ + Na+ 13 EMBED Equation.3 1415 R-Na+ + Н+,
где R- Н+ - катионит, в котором подвижным обменным катионом является Н+, а неподвижным анионом - высокомолекулярная часть R-;
Na+ - катион, поступивший на катионит.
Процесс очистки воды соответствует протеканию реакции слева направо, процесс регенерации катионита должен отвечать протеканию этой же реакции в обратном направлении. Из вышеприведенного уравнения видно, что для получения катионита в Н+-форме необходимо, чтобы отработанный ионит контактировал с какой-либо кислотой. Но для того, чтобы реакция регенерации протекала именно в заданном направлении, необходим избыток ионов водорода в регенерационном растворе по отношению к катионам натрия в фильтрующем материале.
На блоке СВО для данной цели используется азотная кислота HNO3. Реакция регенерации катионита азотной кислотой в молекулярной форме может быть записана так:
R-Na+ + HNO3 13 EMBED Equation.3 1415 R-H+ + NaNO3.
Для обеспечения регенерации анионитового фильтра применяется соответственно щелочь, имеющая в своем составе гидроксильную группу ОН-. На блоке СВО в качестве регенерационного раствора для различных технологических систем применяются едкий натр NaOH и едкое кали КОН. Чтобы обеспечивался процесс регенерации анионита, необходим избыток гидроксильной группы ОН- по отношению к анионам в фильтрующем материале.
Реакция регенерации анионита едким натром в молекулярной форме может быть записана так:
R+Cl- + NaOH 13 EMBED Equation.3 1415 R+ОН- + NaCl.
Регенерация ионообменного фильтра производится, как правило, при наличии одного из следующих факторов:
- в фильтр загружен (дозагружен) новый фильтрующий материал, находящийся в солевой форме;
- один из показателей водно-химического режима после работающего фильтра выше нормируемого значения.
Вновь, как и ранее, для рассмотрения технологии регенерации ионообменного фильтра возьмем схему обвязки, как указано на рис. 2.1.
Исходное состояние рассматриваемой схемы: фильтру произведена взрыхляющая промывка, и он заполнен водой, вся арматура обвязки закрыта.
На первом этапе, стадии подготовки и начала регенерации, производится настройка расхода и концентрации регенерационного раствора. Собирается технологическая схема подачи промывочной воды через смеситель реагента на требующий регенерацию фильтр и далее - в бак осветленных трапных вод. Для этого необходимо открыть запорную арматуру 12, 8, 11, обеспечить подачу воды к смесителю и регулирующим клапаном 14 установить требуемый соответствующей инструкцией по эксплуатации через фильтр. Далее собирается схема и включается насос-дозатор, на смеситель подается концентрированный раствор реагента с таким расходом, чтобы концентрация после смесителя была 5 %. Расход концентрированного раствора устанавливается с помощью изменения хода плунжера насоса-дозатора или степенью открытия арматуры 13 на выходе из бака. Концентрация регенерационного раствора перед фильтром контролируется по показанию концентратомера и по результатам анализа проб, отобранных через пробоотборную линию 21.
Пропуск регенерационного раствора через фильтр осуществляется, как правило, один час, после чего отключается насос-дозатор и разбирается схема подачи концентрированного раствора на смеситель.
Последняя операция регенерационного цикла ионита послерегенерационная отмывка, которая имеет целью удалить из слоя фильтрующего материала остатки продуктов регенерации. Для этого с помощью регулирующегo клапана 14 увеличивается до соответствующего значения расход промывочной воды через фильтр. И затем через каждый час осуществляется контроль за ходом отмывки посредством анализов проб после фильтра. Объем и нормируемые величины анализов определяются соответствующими инструкциями по эксплуатации, но в любом случае контролируются значение рН и кислотность для катионитового фильтра, щелочность - для анионитового.
При достижении требуемых анализов воды после фильтра послерегенерационная отмывка прекращается (необходимо прекратить подачу воды к фильтру и закрыть всю ранее открытую арматуру).

Гидровыгрузка фильтрующего материала
Гидровыгрузка фильтрующего материала производится при наличии олнпго из следующих факторов:
- истечение срока службы сорбента;
- неудовлетворительные анализы работы фильтра;
- необходимость ремонта нижней распределительной системы фильтра. Гидровыгрузка отработанного фильтрующего материала осуществляется в одну из емкостей фильтрующих материалов (ЕФМ) хранилища жидких радиоактивных отходов (ХЖО).
При рассмотрении технологии гидровыгрузки фильтрующего материала фильтра возьмем схему обвязки, как указано на рис. 2.1. Исходное состояние рассматриваемой схемы: фильтр заполнен водой, вся арматура обвязки закрыта. Необходимо произвести гидровыгрузку сорбента в ЕФМ (ХЖО). В первую очередь снимается глушка с фланцевого разъема после арматуры 15. Далее открыть арматуру 3, 15,16, обеспечить подачу к фильтру Промывочной воды и с помощью регулирующего клапана 3 установить в соответствии с инструкцией по эксплуатации требуемый расход воды. Открытием арматуры 5 установить также требуемый расход сжатого воздуха через фильтр. При малой протяженности трубопровода сдувки за ходом |гидровыгрузки можно следить посредством периодического открытия арматуры 6.
Гидровыгрузка, как правило, осуществляется в течение двух часов, после чего необходимо закрыть всю ранее открытую арматуру, прекратить подачу к фильтру воды и сдренировать его от остатков воды. После этого разуплотняется люк фильтра и проверяется количество недовыгруженного фильтрующего материала: если уровень сорбента в фильтре не более 100,.. 150 мм, гидровыгрузка считается законченной. Глушка после арматypы 15 устанавливается на прежнее место.

Загрузка фильтрующего материала.
Загрузка фильтрующего материала производится, как правило, через штуцер загрузки в верхней части фильтра, реже - через люк.
Исходное состояние фильтра (см. рис. 2.1): фильтр сдренирован, арматура его обвязки закрыта, снята глушка с трубопровода загрузки (либо рзуплотнен люк фильтра). Необходимо приготовить требуемое количество сорбента. При этом следует учитывать, что если это ионит и он находится в сухом товарном виде, отличительной его особенностью является способность к последующему набуханию в воде, что приводит к увеличению объема примерно на 20 % и незначительному сжатию под действием регенерационного раствора. Иониты ядерного класса поступают от производителей, как правило, уже в набухшем состоянии в растворе соли.
Соответствующее количество сорбента загружается в фильтр. При чем, если загрузка производится через соответствующий трубопровод и протяженность данного трубопровода велика (что характерно для фильтров по очистке радиоактивных сред), рекомендуется во избежание забивания трубопровода отрегулировать расход воды через шланг к нему с одно- временным дренированием фильтра через арматуру 8, 9.
По окончании загрузки необходимо замерить уровень сорбента в фильтре, после чего установить глушку на трубопровод загрузки (уплотнить люк фильтра). Затем заполнить фильтр водой: открыть арматуру 3,6 обеспечить подачу к фильтру промывочной воды и плавно, без рывком приоткрыть регулирующий клапан 4. При появлении устойчивой струи из воздушника фильтра закрыть арматуру 6 и, подняв давление в фильтре до 9 кгс/см2, опрессовать его, особое внимание уделяя фланцевому разъем на трубопроводе загрузки (люку фильтра).
По окончании опрессовки прекратить подачу воды к фильтру, закрыть 3, 4 и открытием арматуры 6 сравнять давление внутри фильтра с атмосферным.
Если требуется набухание свежезагруженного сорбента, его оставляют для этой цели в фильтре в водной среде на время 16...24 ч, после чего производится взрыхляющая отмывка фильтрующего материала, а при необходимости - и регенерация, причем время пропуска регенерационного раствора увеличивается вдвое.

Выводы:

1. Для очистки контурных вод ЯЭУ АЭС используют механические и ионнообменные фильтрующие материалы, которые в процессе работы накапливают всевозможные примеси из очищаемых вод и теряют свою работоспособность.
2. Для восстановления работоспособности механических фильтрующих материалов применяют, как правило, их отмывку обратным током ХОВ.
3. По характеру загруженного сорбента, образующего фильтрующий слой, и роли фильтра в конкретной технологической схеме все фильтры подразделяются на следующие:
- механические;
- катионитные;
- анионитные;
- смешанного действия.
4. По способу выполнения технологических операций регенерации ионообменные фильтры подразделяются на следующие:
- параллельноточные;
- противоточные;
- ступенчато-противоточные;
- с выносной регенерацией.
5. В состав вспомогательных систем и оборудования, которые обеспечивают различные режимы использования и технического обслуживания фильтров входит следующее:
- система промывочной воды;
- система сжатого воздуха;
- система промежуточного хранения жидких радиоактивных отходов;
- система реагентов;
- система пробоотбора;
- трубопровод нижнего дренажа;
- трубопровод верхнего дренажа;
- трубопровод сдувки;
- трубопровод загрузки сорбента.
6. В период нормальной эксплуатации оперативный персонал СВО осу-ществляет контроль:
- расходов через фильтры и ЛЗМ, перепадов давления на них и температуры перед ионообменными фильтрами;
- водно-химических показателей работы фильтров по приборам автоматического химконтроля и переданным лаборантом результатам анализов ручного химконтроля;
- состояния работающих фильтров, ЛЗМ, трубопроводов и арматуры обвязки оборудования путем проведения периодических осмотров, но не чем через каждые два часа.
7. Взрыхление фильтра производится при наличии одного из следующих условий:
- в фильтр загружен новый фильтрующий материал;
- перепад давления на работающем фильтре больше предельного значения;
- прозрачность очищенной воды после фильтра меньше нормируемой величины (только для механического фильтра);
- перед регенерацией фильтра.
8. Взрыхляющая промывка фильтра состоит из двух последовательно проводимых операций: взрыхления фильтрующего материала и собственно взрыхляющей промывки.
9. Промывка фильтра-ловушки производится при достижении перепада давления на ней более допустимого.
10. При истощении ионообменного материала, то есть насыщении сорбента той или иной группой ионов до их проскока в фильтрат, производится регенерация ионитов кислотой и щелочью.
11. Реакция регенерации катионита азотной кислотой в молекулярной форме может быть записана так:
R-Na+ + HNO3 13 EMBED Equation.3 1415 R-H+ + NaNO3.
12. Реакция регенерации анионита едким натром в молекулярной форме может быть записана так:
R+Cl- + NaOH 13 EMBED Equation.3 1415 R+ОН- + NaCl.




Лекцию разработал ст. преподаватель Сукрушев А.В.









13PAGE 15


13PAGE 14815




Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 7398218
    Размер файла: 599 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий