RU2595310C2 - Device for cleaning liquid metal medium from suspended impurities - Google Patents

Device for cleaning liquid metal medium from suspended impurities Download PDF

Info

Publication number
RU2595310C2
RU2595310C2 RU2014151526/02A RU2014151526A RU2595310C2 RU 2595310 C2 RU2595310 C2 RU 2595310C2 RU 2014151526/02 A RU2014151526/02 A RU 2014151526/02A RU 2014151526 A RU2014151526 A RU 2014151526A RU 2595310 C2 RU2595310 C2 RU 2595310C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
size
cleaning
liquid metal
metal medium
sections
Prior art date
Application number
RU2014151526/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014151526A (en
Inventor
Петр Никифорович Мартынов
Радомир Шамильевич Асхадуллин
Альберт Константинович Паповянц
Иван Васильевич Ягодкин
Валерий Петрович Мельников
Игорь Алексеевич Воронин
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг"
Priority to RU2014151526/02A priority Critical patent/RU2595310C2/en
Priority to PCT/RU2015/000836 priority patent/WO2016099332A1/en
Priority to EA201650110A priority patent/EA201650110A1/en
Publication of RU2014151526A publication Critical patent/RU2014151526A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2595310C2 publication Critical patent/RU2595310C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/116Refining the metal
    • B22D11/119Refining the metal by filtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/02Refining by liquating, filtering, centrifuging, distilling, or supersonic wave action including acoustic waves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear energy.
SUBSTANCE: device for cleaning liquid metal medium from suspended impurities includes housing with inlet and outlet branch pipes and a filter inside the housing. Filter is made in the form of a core containing casing with inlet and outlet grates and arranged along the flow of liquid metal medium at least one section of coarse purification from suspended particles with size larger than or equal to 10 micrometers, and installed after it, at least one section of fine purification of suspended particles of micrometer or sub-micrometer size. Coarse section consists of at least one layer of filtering material with porosity of 80-90 % in the form of a needled fabric based on metal wool size of 40-60 mcm. Fine purification section consists of at least one layer of filtering material with porosity 70-80 % in the form of a needled fabric based on metal wool size of 10-40 mcm and/or glass fabric based on fibre with size of 6-20 mcm.
EFFECT: higher efficiency of cleaning liquid metal medium from suspended impurities is provided.
8 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области химической технологии и ядерной энергетике и может быть использовано для очистки жидкого, в частности, тяжелого металла, например, эвтектического сплава свинец-висмут (45% Pb, 55% Bi) от взвешенных примесей.The invention relates to the field of chemical technology and nuclear energy and can be used to clean liquid, in particular, heavy metal, for example, a lead-bismuth eutectic alloy (45% Pb, 55% Bi) from suspended impurities.

Уровень техникиState of the art

Известно устройство для перекачивания жидкого металла и одновременно - для его очистки от ферромагнитных включений [SU 642503, публ. 18.01.1979, М. Кл. F04B 17/04]. Устройство выполнено как электромагнитный индукционный насос с бегущим магнитным полем. При этом сердечник служит металлотрактом и фильтром. Неоднородность магнитного поля, влияющая на эффективность улавливания частиц, обеспечивается за счет чередования в проточной части устройства выступов и впадин, в которых осуществляется соответственно притяжение и последующее удержание в канавках ферромагнитных частиц.A device for pumping liquid metal and at the same time for cleaning it from ferromagnetic inclusions [SU 642503, publ. 01/18/1979, M. Cl. F04B 17/04]. The device is designed as an electromagnetic induction pump with a running magnetic field. In this case, the core serves as a metal path and a filter. The inhomogeneity of the magnetic field, affecting the efficiency of particle capture, is ensured by alternating in the flow part of the device protrusions and depressions, which respectively attract and subsequently hold ferromagnetic particles in the grooves.

Недостатками известного устройства являются невозможность удаления немагнитных примесей и усложнение конструкции из-за необходимости использования электромагнитного насоса.The disadvantages of the known device are the inability to remove non-magnetic impurities and the complexity of the design due to the need to use an electromagnetic pump.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для очистки жидких металлов от примесей в виде микрочастиц размером от 5 мкм до 50 мкм [SU 537120 A1, С22В 9/00, 30.11.1976].Closest to the claimed technical solution is a device for cleaning liquid metals from impurities in the form of microparticles ranging in size from 5 microns to 50 microns [SU 537120 A1, C22B 9/00, 11/30/1976].

Известное устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками и расположенный внутри корпуса фильтр.The known device comprises a housing with inlet and outlet nozzles and a filter located inside the housing.

Недостатком известного устройства являются: невозможность удаления из жидкого металла взвесей немагнитной природы, например, оксидов: PbO, Bi2O3, Al2O3 и т.п., относительно низкая эффективность удаления взвешенных частиц микронного и субмикронного размера (10-20%).A disadvantage of the known device is: the inability to remove from a liquid metal suspensions of a nonmagnetic nature, for example, oxides: PbO, Bi 2 O 3 , Al 2 O 3 , etc., the relatively low efficiency of removing suspended particles of micron and submicron size (10-20% )

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей заявляемого решения является повышение эффективности очистки жидкого металла в контуре от взвешенных примесей, за счет увеличения емкости для удержания примесей, повышения термостойкости фильтрующего материала и согласования гидравлического сопротивления движению жидкометаллической среды (далее также - теплоноситель).The objective of the proposed solution is to increase the efficiency of purification of liquid metal in the circuit from suspended impurities, by increasing the capacity to retain impurities, increasing the heat resistance of the filter material and matching hydraulic resistance to the movement of a liquid metal medium (hereinafter also referred to as the coolant).

Технические результаты изобретения:Technical results of the invention:

- повышение эффективности очистки жидкометаллического теплоносителя от взвешенных примесей, увеличение ресурса работы и емкости устройства, увеличение ресурса работы реакторной установки в целом (за счет повышения качества (чистоты) используемого теплоносителя);- increasing the efficiency of cleaning liquid metal coolant from suspended impurities, increasing the service life and capacity of the device, increasing the life of the reactor installation as a whole (by improving the quality (purity) of the coolant used);

- исключение загрязнения основного контура циркуляции теплоносителя мелкими трудноудаляемыми взвешенными шлакообразующими примесями коллоидного размера за счет использования иглопробивного полотна с минимально допустимым по условиям прочности диаметром волокон;- elimination of contamination of the main coolant circulation circuit with small hard-to-remove suspended suspended slag-forming impurities of colloidal size due to the use of needle-punched fabric with a fiber diameter minimally permissible under conditions of strength;

- снижение концентрации частиц в циркулирующем, например, свинцово-висмутовом теплоносителе и соответственно в газовой системе ядерных энергетических установок (до значений, безопасных для персонала при аварийной разгерметизации газового контура);- a decrease in the concentration of particles in a circulating, for example, lead-bismuth coolant and, accordingly, in the gas system of nuclear power plants (to values that are safe for personnel during emergency depressurization of the gas circuit);

- обеспечение экономии за счет компактности устройства и возможности использования модульного принципа при создании устройств очистки любой производительности;- providing savings due to the compactness of the device and the possibility of using the modular principle when creating cleaning devices of any performance;

- повышение надежности работы устройства очистки за счет возможности его эксплуатации в широком диапазоне температур и концентраций с обеспечением коррозионной стойкости используемых материалов;- improving the reliability of the cleaning device due to the possibility of its operation in a wide range of temperatures and concentrations, ensuring the corrosion resistance of the materials used;

- обеспечение высокой термостойкость устройства очистки.- ensuring high temperature resistance of the cleaning device.

На достижение каждого из указанных выше технических результатов оказывают влияние следующие отличительные признаки изобретения.The following distinctive features of the invention influence the achievement of each of the above technical results.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для очистки жидкометаллической среды от примесей содержит корпус с входным и выходными патрубками, расположенный внутри корпуса сердечник с оболочкой, заполненной фильтрующим наполнителем, и решетки по торцам. Фильтрующий наполнитель выполнен в виде установленных по потоку жидкометаллической среды (таким образом, что теплоноситель при движении через устройство от входного патрубка к выходным патрубкам последовательно проходит через каждую из секций) секций. Секции разделены между собой, например, втулками. Каждая секция состоит из одного или нескольких плотно уложенных друг на друга слоев фильтрующего материала. При этом первые (одна или несколько) по потоку секции являются секциями грубой очистки от частиц размером больше или равно десяти микрометрам, а одна или несколько последующих по направлению потока секций являются секциями тонкой очистки от частиц микронного или субмикронного размера. Секции грубой очистки и секции тонкой очистки в качестве фильтрующего материала могут содержать, например, иглопробивное металлополотно. Секции грубой очистки имеют большую пористость от 80 до 90%, больший размер волокон, например, металловолокон, фильтроматериала от 40 до 60 мкм. Секции тонкой очистки имеют пористость от 70 до 80%, размер волокон, например, металловолокон от 10 до 40 мкм. Секции тонкой очистки могут включать дополнительно к металловолокну или вместо него волокна из стеклоткани на основе волокон от 6 до 20 мкм. Толщина фильтроматериала в секциях грубой и тонкой очистки составляет от 3,0 до 7,0 мм. Число секций тонкой и грубой очистки может быть выбрано, например, из соотношения от 3:1 до 10:1, исходя из соответствующего предполагаемого соотношения массовых концентраций в жидкометаллической среде частиц микронного или субмикронного размера и относительно крупных частиц размера больше или равно 10 мкм. Кроме того, входной и выходные патрубки выполнены с возможностью герметичного подсоединения к внешним элементам контура подвода и отвода жидкометаллической среды. Перед выходными патрубками устройства может быть размещен дроссель, выполненный из пористой металлокерамики для согласования гидравлического сопротивления. Он обеспечивает требуемую производительность фильтра по отношению к общему расходу жидкометаллической среды по контуру.This object is achieved in that the device for cleaning liquid metal media from impurities contains a housing with inlet and outlet nozzles, a core located inside the housing with a shell filled with filter media, and gratings at the ends. The filtering filler is made in the form of a liquid-metal medium installed in the flow (in such a way that the coolant, when moving through the device from the inlet to the outlet, sequentially passes through each of the sections) sections. Sections are divided among themselves, for example, by plugs. Each section consists of one or more layers of filter material tightly laid on each other. At the same time, the first (one or several) sections along the stream are sections for rough cleaning of particles larger than or equal to ten micrometers, and one or more sections following in the direction of flow are sections for fine cleaning from micron or submicron particles. The coarse sections and the fine sections as filter material may contain, for example, needle-punched metal sheets. Coarse sections have a large porosity from 80 to 90%, a larger fiber size, for example, metal fibers, filter material from 40 to 60 microns. Fine sections have porosity from 70 to 80%, fiber size, for example, metal fibers from 10 to 40 microns. Fine sections may include, in addition to, or instead of metal fiber, fiberglass fibers based on fibers of 6 to 20 microns. The thickness of the filter material in the coarse and fine sections is from 3.0 to 7.0 mm. The number of fine and coarse sections can be selected, for example, from a ratio of 3: 1 to 10: 1, based on the corresponding estimated ratio of mass concentrations of micron or submicron particles and relatively large particles of a size greater than or equal to 10 μm in the liquid metal medium. In addition, the inlet and outlet nozzles are made with the possibility of hermetically connecting to the external elements of the inlet and outlet of the liquid metal medium. A choke made of porous cermet can be placed in front of the outlet pipes of the device to match the hydraulic resistance. It provides the required filter performance in relation to the total flow rate of the liquid metal medium along the circuit.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

Фиг. 1. Один из вариантов исполнения устройства.FIG. 1. One of the variants of the device.

Фиг. 2. Поперечный разрез А-А устройства.FIG. 2. Cross section AA of the device.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На фиг. 1 показано: 1 - корпус с крышкой, 2 - входной патрубок, 3 - выходные патрубки, 4 - сердечник с оболочкой, 5 и 6 - решетки, 7 - секции грубой очистки, 8 - секции тонкой очистки, 9 - фильтрующий материал, 10 - разделяющая втулка, 11 - сетка, 12 - дроссель.In FIG. 1 shows: 1 - housing with a cover, 2 - inlet pipe, 3 - output pipes, 4 - core with a shell, 5 and 6 - gratings, 7 - coarse sections, 8 - fine sections, 9 - filter material, 10 - dividing sleeve, 11 - mesh, 12 - throttle.

На фиг. 2 показано: 1 - корпус, 3 - выходные патрубки, 4 - сердечник с оболочкой, 9 - фильтрующий материал.In FIG. 2 shows: 1 - housing, 3 - output pipes, 4 - core with a shell, 9 - filter material.

Одна из возможных (но не единственных) конструкций предлагаемого устройства (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1 с крышкой, входной 2 и выходные 3 патрубки, сердечник с оболочкой 4, разделяющие втулки 10, которые могут быть выполнены, например, из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Корпус 1 имеет толщину 4 мм, высоту 500 мм и наружный диаметр 85 мм. Крышка корпуса в виде сферы имеет высоту 60 мм. Сердечник с оболочкой 4 и фильтрующим материалом 9 размещен внутри корпуса 1, образуя с ним зазор, равный 10 мм. Через входной патрубок 2 и сквозь решетку 5 теплоноситель поступает во внутреннюю полость сердечника 4, заполненную фильтрующим материалом 9 объемного типа. На выходе сердечника 4 закреплена решетка 6, обеспечивающая крепление фильтрующего материала 9. Фильтрующий материал 9 размещен в виде секций, разделенных между собой втулками 10 с толщиной материала 0,8 мм. Каждая секция сверху и снизу ограничена сеткой 11. В нижней части кольцевого зазора на стороне очищенного теплоносителя, перед выходными патрубками может быть размещен дроссель 12, выполненный из пористой металлокерамики для согласования гидравлического сопротивления. Он обеспечивает требуемую производительность фильтра по отношению к общему расходу теплоносителя по контуру. Параметры дросселя 12 подтверждают расчетом или прямыми измерениями гидравлического сопротивления при испытаниях в конкретных условиях эксплуатации.One of the possible (but not the only) designs of the proposed device (Fig. 1 and 2) comprises a housing 1 with a cover, input 2 and output 3 pipes, a core with a sheath 4, separating bushings 10, which can be made, for example, of stainless steel 12X18H10T. Case 1 has a thickness of 4 mm, a height of 500 mm and an outer diameter of 85 mm. The spherical housing cover has a height of 60 mm. A core with a shell 4 and filtering material 9 is placed inside the housing 1, forming a gap of 10 mm with it. Through the inlet pipe 2 and through the grill 5, the coolant enters the inner cavity of the core 4, filled with filter medium 9 of a volume type. At the output of the core 4 there is a lattice 6 fixed, which secures the filter material 9. The filter material 9 is placed in sections divided by bushes 10 with a thickness of 0.8 mm. Each section above and below is limited by a grid 11. In the lower part of the annular gap on the side of the cleaned coolant, a choke 12 made of porous sintered metal can be placed in front of the outlet pipes to match the hydraulic resistance. It provides the required filter performance in relation to the total flow of the coolant along the circuit. The parameters of the throttle 12 are confirmed by calculation or direct measurements of hydraulic resistance during tests in specific operating conditions.

Расположенный внутри сердечника 4 фильтрующий материал 9 выполнен из уложенных друг на друга дисков из иглопробивного меатллополотна, разделенных между собой на секции грубой очистки 7 и секций тонкой очистки 8. Материал грубой очистки имеет большую пористость от 80 до 90% и больший размер волокон в фильтрующей насадке от 40 до 60 мкм. Каждая секция тонкой очистки содержит 5 слоев иглопробивного металлополотна 9, имеет пористость от 70 до 80%, размер волокон фильтроматериала от 10 до 40 мкм и/или из стеклоткани на основе волокон от 6 до 20 мкм. Подбор пористости фильтроматериала обеспечивает равномерный градиент распределения микрочастиц. Толщина фильтроматериала в секциях грубой очистки 7 и тонкой очистки 8 составляет от 3,0 до 7,0 мм. Диаметр волокон в секциях грубой 7 и тонкой 8 очистки выбирается из условия максимально возможного приближения к размеру улавливаемых частиц. Минимальный диаметр волокон фильтроматериала секций тонкой очистки 8 обусловлен их прочностью, способной выдержать температурные и гидродинамические воздействия теплоносителя.The filter material 9 located inside the core 4 is made of stacked needles made of needle-punched metal sheets, divided into coarse sections 7 and fine sections 8. The coarse material has a large porosity of 80 to 90% and a larger fiber size in the filter nozzle from 40 to 60 microns. Each section of fine cleaning contains 5 layers of needle-punched metal cloth 9, has a porosity of 70 to 80%, the size of the fibers of the filter material from 10 to 40 microns and / or fiberglass based on fibers from 6 to 20 microns. The selection of porosity of the filter material provides a uniform distribution gradient of microparticles. The thickness of the filter material in the sections of rough cleaning 7 and fine cleaning 8 is from 3.0 to 7.0 mm The diameter of the fibers in the sections of coarse 7 and fine 8 cleaning is selected from the condition of the maximum possible approximation to the size of the captured particles. The minimum diameter of the fibers of the filter material of the thin sections 8 is due to their strength, able to withstand the temperature and hydrodynamic effects of the coolant.

Входной и выходные патрубки выполнены с возможностью герметичного подсоединения к внешним элементам контура подвода и отвода жидкометаллического теплоносителя в ядерно-энергетической установке. В целом установка оборудована внешним электронагревателем, обеспечивающим предварительный разогрев теплоносителя перед началом и во время эксплуатации с температурой не менее температуры плавления очищаемого тяжелого жидкого металла (на фиг. 1 не показаны).The inlet and outlet nozzles are made with the possibility of hermetically connecting to the external elements of the inlet and outlet of the liquid metal coolant in a nuclear power plant. In general, the installation is equipped with an external electric heater, which provides preliminary heating of the coolant before and during operation with a temperature not less than the melting temperature of the purified heavy liquid metal (not shown in Fig. 1).

Промышленная применимость подтверждается следующим.Industrial applicability is confirmed by the following.

Посредством входного 2 и выходных 3 патрубков устройство герметично включают в контур потока очищаемого жидкометаллического теплоносителя. Через входной патрубок 2 теплоноситель поступает во внутреннюю полость сердечника 4, заполненную фильтрующим материалом 9 объемного типа. На первых секциях грубой очистки 7 теплоноситель за счет ситового эффекта проходит очистку преимущественно от крупных взвешенных частиц размером больше 10 мкм. Затем, проходя последующие секции тонкой очистки 8, теплоноситель очищается от взвесей преимущественно коллоидного микронного и субмикронного размера. При этом в свободном пространстве секций 7 и 8, образованного втулками 10 сердечника 4, происходит накопление шлаковых отложений из удерживаемых частиц теплоносителя в соответствии с порами, образованными диаметром волокон фильтрующего материала и адгезии коллоидных взвесей к волокнам.Through the inlet 2 and outlet 3 nozzles, the device is hermetically included in the flow path of the cleaned liquid metal coolant. Through the inlet pipe 2, the coolant enters the inner cavity of the core 4, filled with filtering material 9 volume type. In the first sections of coarse cleaning 7, the coolant, due to the sieve effect, undergoes cleaning mainly of large suspended particles with a size of more than 10 microns. Then, passing the subsequent sections of fine cleaning 8, the coolant is purified from suspensions of predominantly colloidal micron and submicron sizes. Moreover, in the free space of sections 7 and 8, formed by the bushings 10 of the core 4, the accumulation of slag deposits from the retained particles of the coolant in accordance with the pores formed by the diameter of the fibers of the filter material and the adhesion of colloidal suspensions to the fibers.

В результате предложенного технического решения во внутренней полости сердечника 4 происходит более равномерное удержание взвесей, увеличивая тем самым его ресурсные возможности и емкость. Жидкометаллический теплоноситель, пройдя все секции фильтра, очищенный от взвесей, через выходные патрубки 3 «покидает» устройство и смешивается с общим потоком теплоносителя.As a result of the proposed technical solution in the inner cavity of the core 4 there is a more uniform retention of suspensions, thereby increasing its resource capabilities and capacity. The liquid metal coolant, having passed all sections of the filter, cleaned from suspensions, through the outlet pipes 3 “leaves” the device and mixes with the general coolant flow.

В процессе очистки теплоносителя происходит постепенное наполнение устройства примесями, сопровождающееся снижением его производительности, увеличением гидравлического сопротивления и изменением линейной скорости потока вплоть до минимума. При соответствующих показаниях контролирующих приборов, свидетельствующих о выработке ресурса, устройство необходимо заменить новым.In the process of cleaning the coolant, the device is gradually filled with impurities, accompanied by a decrease in its performance, an increase in hydraulic resistance, and a change in the linear flow rate to a minimum. With the appropriate testimony of control devices, indicating the development of a resource, the device must be replaced with a new one.

Результаты испытаний опытного устройства в производственных условиях, при номинальной производительности по очищаемому теплоносителю, равной 1 м3/ч, и температуре 350-500°С, показали, что предложенное решение обеспечивает гидродинамическое сопротивление не более 0,05 МПа и эффективность очистки по взвешенным примесям до 80-90% при концентрации железа в теплоносителе ~ 5·10-4 % масс. и его линейной скорости до 2,0 см/с. Устройство имеет малое гидравлическое сопротивление, увеличенную эффективность очистки и увеличенную емкость для сбора примесей. По сравнению с сетчатыми фильтрами и фильтрами на основе металлокерамики значительно увеличен ресурс - более 2-х лет. Устройство обладает увеличенной термостойкостью - более 550°С, определяемой прочностью используемого волокнистого фильтроматериала.The test results of the experimental device in production conditions, with a nominal productivity for the cleaned coolant equal to 1 m 3 / h and a temperature of 350-500 ° C, showed that the proposed solution provides a hydrodynamic resistance of not more than 0.05 MPa and cleaning efficiency by weighted impurities up to 80-90% when the concentration of iron in the coolant is ~ 5 · 10 -4 % of the mass. and its linear velocity up to 2.0 cm / s. The device has low hydraulic resistance, increased cleaning efficiency and increased capacity for collecting impurities. Compared with strainers and filters based on cermets, the resource has been significantly increased - more than 2 years. The device has increased heat resistance - more than 550 ° C, determined by the strength of the used fibrous filter material.

Использование предлагаемого устройства позволяет:Using the proposed device allows you to:

- исключить загрязнение основного контура мелкими трудноудаляемыми взвешенными шлакообразующими примесями коллоидного размера за счет использования иглопробивного полотна с минимально допустимым по условиям прочности диаметром волокон;- to exclude contamination of the main circuit by small hard-to-remove suspended weighed slag-forming impurities of colloidal size due to the use of needle-punched fabric with a fiber diameter minimally acceptable according to the strength conditions;

- снизить концентрацию частиц в циркулирующем свинцово-висмутовом теплоносителе и соответственно в газовой системе ядерных энергетических установок; (до значений, безопасных для персонала при аварийной разгерметизации газового контура);- reduce the concentration of particles in the circulating lead-bismuth coolant and, accordingly, in the gas system of nuclear power plants; (to values that are safe for personnel during emergency depressurization of the gas circuit);

- обеспечить экономию за счет компактности устройства и возможности использования модульного принципа при создании устройств очистки любой производительности;- to provide savings due to the compactness of the device and the possibility of using the modular principle when creating cleaning devices of any performance;

- повысить надежность работы устройства очистки за счет возможности его эксплуатации в широком диапазоне температур и концентраций с обеспечением коррозионной стойкости используемых материалов;- to increase the reliability of the cleaning device due to the possibility of its operation in a wide range of temperatures and concentrations, ensuring the corrosion resistance of the materials used;

- обеспечить высокую термостойкость устройства очистки.- provide high temperature resistance of the cleaning device.

Устройство заявленной конструкции также является перспективным для тонкой очистки жидкометаллических сред в атомной, химической и др. отраслях промышленности, так как обладает высокой эффективностью очистки за счет большей пористости, более развитой по сравнению с аналогами поверхностью фильтрования, формируемой волокнами микронных размеров, обеспечивает равномерное распределение удерживаемых примесей по сечению фильтровальных секций и высоте устройства, обладает большей емкостью по удерживаемым примесям и соответственно повышенным ресурсом, меньшим гидравлическим сопротивлением движению теплоносителя и повышенной термостойкостью.The device of the claimed design is also promising for fine cleaning of liquid metal media in the nuclear, chemical and other industries, as it has high cleaning efficiency due to greater porosity, a more developed filter surface formed by micron-sized fibers in comparison with analogs, and ensures uniform distribution of the retention impurities in the cross section of the filter sections and the height of the device, has a greater capacity for retained impurities and, accordingly, is higher resources, for motion less hydraulic resistance of coolant and high thermal stability.

Устройство может быть использовано для очистки тяжелых жидких металлов как в условиях их промышленного производства, так и при эксплуатации ядерных энергетических установок, в которых указанные жидкие металлы применяются в качестве теплоносителя. В частности, устройство может быть использовано в ядерно-энергетической установке для глубокой очистки свинцово-висмутового теплоносителя от взвешенных примесей любого происхождения и дисперсности, в том числе на основе магнетита Fe3O4 оксидов Cr2O3, MnO, PbO, Bi2O3, полонидов PbPo и др.The device can be used for cleaning heavy liquid metals both in the conditions of their industrial production and in the operation of nuclear power plants in which these liquid metals are used as a coolant. In particular, the device can be used in a nuclear power plant for deep cleaning of lead-bismuth coolant from suspended impurities of any origin and dispersion, including those based on magnetite Fe 3 O 4 oxides Cr 2 O 3 , MnO, PbO, Bi 2 O 3 , polonides of PbPo and others.

Claims (8)

1. Устройство для очистки жидкометаллической среды от взвешенных примесей, содержащее корпус с входным и выходными патрубками и расположенный внутри корпуса фильтр, отличающееся тем, что фильтр выполнен в виде сердечника, содержащего оболочку с решетками на входе и выходе и размещенные в ней по потоку жидкометаллической среды по меньшей мере одну секцию грубой очистки от взвешенных частиц размером, большим или равным десяти микрометрам, и установленную после нее по меньшей мере одну секцию тонкой очистки от взвешенных частиц микронного или субмикронного размера, причем секция грубой очистки состоит из по меньшей мере одного слоя фильтрующего материала с пористостью от 80-90% в виде иглопробивного полотна на основе металловолокон размером 40-60 мкм, секция тонкой очистки состоит из по меньшей мере одного слоя фильтрующего материала с пористостью 70-80% в виде иглопробивного полотна на основе металловолокон размером 10-40 мкм и/или стеклоткани на основе волокон размером 6-20 мкм.1. A device for cleaning a liquid-metal medium from suspended impurities, comprising a housing with inlet and outlet nozzles and a filter located inside the housing, characterized in that the filter is made in the form of a core containing a shell with gratings at the inlet and outlet and placed in it along the flow of the liquid-metal medium at least one section of coarse cleaning of suspended particles with a size greater than or equal to ten micrometers, and installed after it at least one section of fine cleaning of suspended micron particles or submicron size, wherein the coarse section consists of at least one layer of filter material with porosity from 80-90% in the form of a needle-punched fabric based on metal fibers with a size of 40-60 microns, the fine section consists of at least one layer of filter material with porosity of 70-80% in the form of a needle-punched web based on metal fibers of 10-40 microns in size and / or fiberglass based on fibers of 6-20 microns in size. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что соотношение числа секций тонкой и грубой очистки выбрано с учетом соответствующего соотношения в жидкометаллической среде массовых концентраций частиц микронного или субмикронного размера и взвешенных частиц размера большего или равного десяти микрометрам.2. The device according to claim 1, characterized in that the ratio of the number of fine and coarse sections is selected taking into account the corresponding ratio in the liquid metal medium of the mass concentration of micron or submicron particles and suspended particles of a size greater than or equal to ten micrometers. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что установленные по потоку жидкометаллической среды секции разделены между собой втулками.3. The device according to claim 1, characterized in that the sections installed downstream of the liquid metal medium are separated by bushes. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что соотношение числа секций тонкой очистки к числу секций грубой очистки выбрано в пределах от 3:1 до 10:1.4. The device according to p. 1, characterized in that the ratio of the number of sections of fine cleaning to the number of sections of rough cleaning is selected in the range from 3: 1 to 10: 1. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в секции грубой очистки толщина одного слоя фильтрующего материала составляет от 3,0 до 7,0 мм.5. The device according to p. 1, characterized in that in the rough cleaning section, the thickness of one layer of filter material is from 3.0 to 7.0 mm 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входной и выходные патрубки выполнены с возможностью герметичного подсоединения к элементам подвода и отвода жидкометаллической среды.6. The device according to p. 1, characterized in that the inlet and outlet nozzles are made with the possibility of tight connection to the elements of the inlet and outlet of the liquid metal medium. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перед выходным патрубком размещен дроссель с обеспечением заданной производительности по отношению к общему расходу жидкометаллической среды.7. The device according to claim 1, characterized in that a throttle is placed in front of the outlet pipe to provide a given performance with respect to the total flow rate of the liquid metal medium. 8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что дроссель выполнен из пористой металлокерамики. 8. The device according to p. 7, characterized in that the throttle is made of porous cermet.
RU2014151526/02A 2014-12-19 2014-12-19 Device for cleaning liquid metal medium from suspended impurities RU2595310C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151526/02A RU2595310C2 (en) 2014-12-19 2014-12-19 Device for cleaning liquid metal medium from suspended impurities
PCT/RU2015/000836 WO2016099332A1 (en) 2014-12-19 2015-12-01 Device for ridding a liquid metal medium of impurities
EA201650110A EA201650110A1 (en) 2014-12-19 2015-12-01 DEVICE FOR CLEANING LIQUETALLIC MEDIA FROM IMPURITIES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151526/02A RU2595310C2 (en) 2014-12-19 2014-12-19 Device for cleaning liquid metal medium from suspended impurities

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014151526A RU2014151526A (en) 2016-07-10
RU2595310C2 true RU2595310C2 (en) 2016-08-27

Family

ID=56127048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014151526/02A RU2595310C2 (en) 2014-12-19 2014-12-19 Device for cleaning liquid metal medium from suspended impurities

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA201650110A1 (en)
RU (1) RU2595310C2 (en)
WO (1) WO2016099332A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775269C1 (en) * 2021-08-11 2022-06-29 Акционерное общество «АКМЭ-инжиниринг» Nuclear reactor with heavy liquid metal coolant
WO2023018350A1 (en) * 2021-08-11 2023-02-16 Акционерное Общество "Акмэ - Инжиниринг" Nuclear reactor with a heavy liquid metal coolant

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112410572B (en) * 2020-11-01 2022-04-29 百色学院 Melting and purifying device for liquid metal loop

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU489797A1 (en) * 1973-01-24 1975-10-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Вторичных Цветных Материалов Multi-layer filter made of granular material for the refining of aluminum alloys
SU537120A1 (en) * 1974-07-19 1976-11-30 Специальное конструкторское бюро магнитной гидродинамики института физики АН Латвийской ССР Filter for cleaning liquid metals
US4330327A (en) * 1980-10-24 1982-05-18 Olin Corporation Disposable bed filter process and apparatus
UA68046A (en) * 2003-09-05 2004-07-15 Serhii Mykolaiovych Chepel A filter element for cleaning liquids, preferably metal melts

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU401097A1 (en) * 1971-01-21 1983-04-07 Институт Физики Ан Латвсср Magnetohydrodynamic choke

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU489797A1 (en) * 1973-01-24 1975-10-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Вторичных Цветных Материалов Multi-layer filter made of granular material for the refining of aluminum alloys
SU537120A1 (en) * 1974-07-19 1976-11-30 Специальное конструкторское бюро магнитной гидродинамики института физики АН Латвийской ССР Filter for cleaning liquid metals
US4330327A (en) * 1980-10-24 1982-05-18 Olin Corporation Disposable bed filter process and apparatus
UA68046A (en) * 2003-09-05 2004-07-15 Serhii Mykolaiovych Chepel A filter element for cleaning liquids, preferably metal melts

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДАРИЧЕВ В.В. Фильтрация металлов. Основные типы фильтров, Литье и металлургия, 2 (42), 2007, с.129-131. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775269C1 (en) * 2021-08-11 2022-06-29 Акционерное общество «АКМЭ-инжиниринг» Nuclear reactor with heavy liquid metal coolant
WO2023018350A1 (en) * 2021-08-11 2023-02-16 Акционерное Общество "Акмэ - Инжиниринг" Nuclear reactor with a heavy liquid metal coolant

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014151526A (en) 2016-07-10
WO2016099332A1 (en) 2016-06-23
EA201650110A1 (en) 2017-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2595310C2 (en) Device for cleaning liquid metal medium from suspended impurities
Xiong et al. Sandwich-structured fibrous membranes with low filtration resistance for effective PM2. 5 capture via one-step needleless electrospinning
JP4382299B2 (en) Nuclear plant system
CN111739671B (en) Magnetic purifier for lead and lead-base alloy device
Shen et al. A novel concept of dielectrophoretic engine oil filter
CN207941298U (en) Multilayer composite filter material
JPS6344006B2 (en)
CN113304535B (en) Filtering component for lead-bismuth cooling reactor purifying device
CN209618941U (en) A kind of depth degreasing unit of aromatic device production waste
CN205722823U (en) A kind of particle remover with supercritical carbon dioxide as working medium
CN106139690A (en) A kind of glass fibre sintered filter core
CN104826430A (en) Tail gas treatment method and device for CVD/CVI technique
JP2019155243A (en) Magnetic separator
KR20020004632A (en) Magnetic filter for circulating roll milling oil
CN213965516U (en) Coalescence-separation dehydration oil sludge removal device
CN107158811A (en) A kind of filter element preparation method applied to coal liquifaction product gas solid separation
CN208893789U (en) A kind of graded composite oil liquid filter core
RU2717817C1 (en) Highly gradient magnetic filter with a rigid matrix
CN106179736A (en) A kind of accurate cohesion magnetic filter
CN205887161U (en) Magnetic filter is condensed to precision
CN107983045B (en) A drainage channel for weaving fibre filter material filters oil smoke
CN105895184B (en) A kind of particle remover using supercritical carbon dioxide as working medium
CN114496323A (en) Purification device for reactor
CN113314247B (en) Purification device and purification method for lead-bismuth cooling reactor
CN109985527A (en) A kind of filtering and purifying and method that oil removing waste liquid is electroplated