SU1733045A1 - Уловитель взвешенных частиц - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к  дерной энергетике , в частности к устройствам безопасности аварийных систем в герметичных помещени х АЭС. и может быть использовано преимущественно в баке-при мке запаса раствора бора. Целью  вл етс  повышение 220 3 17 78 S-jL-J-Jэффективности уловител  и надежности работы. В уловителе взвешенных частиц, втора  ступень которого содержит многор дный плоский сетчатый фильтр с последо- вательно уменьшающимис   чейками, перва  ступень выполнена из параллельно соединенных сетчатых секций 17, в которых последн   сетка 7 имеет более крупную  чейку, чем последн   сетка 8 во второй ступени очистки, под приемным отверстием 2 установлена шахта 16, в стенке которой вверху в средней части и внизу выполнены окна, причем через нижнее окно 22 шахта сообщена с секци ми 17 первой ступени, между секци ми первой и второй ступеней может быть установлена стенка, ее нижн   часть 13 выполнена сплошной, а верхн   14 - из сетки, перед последним р дом плоских сеток может быть установлена гофрированна  сетка, свободно прилегающа  к плоской сетке и снабженна  прикрепленными сбоку гибкими плоскими сетками выход щими за боковые габариты гофров. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л с 4 СО |СА О Јь СЛ

Description

Изобретение относитс  к области  дерной энергетики, в частности к устройствам безопасности аварийных систем в герметичных помещени х на атомных станци х, и может быть использовано преимущественно в баке-при мке запаса раствора бора дл  улавливани  волокнистых и ватообразных взвесей, образующихс , в частности, в результате разрушени  теплоизол ции, например , из супертонкого базальтового или стекловолокна.

Известен уловитель при мка аварийного забора воды из бака, включающий при мок с всасом насоса, отделенным фильтровальными многор дными плоскими сетками с  чейками/ уменьшающимис  по ходу движени  жидкости..

Недостаток известного уловител  в том, что в нем увеличение улавливающей поверхности сетчатого фильтра достигаетс  за счет уменьшени  полезного объема раствора бора, что приводит к понижению надежности работы системы безопасности, включающей бак-при мок с уловителем.

Известен бак дл  воды, содержащий перегородку со щелевым окном и сетку, примыкающую к перегородке.

Недостаток известной перегородки с сеткой, расположенной перпендикул рно поверхности перегородки, в том, что она неэффективна при падении загр зненной струне высоты и, кроме того, горизонтально расположенна  сетка преп тствует устройству более эффективных конструкций.

Известен уловитель, содержащий корпус с отверсти ми дл  подачи очищаемой жидкости и отвода фильтрата, размещенные в корпусе вертикальные параллельно расположенные фильтрующие элементы, в каждом из которых фильтрующие поверхности расположены симметрично относительно оси элемента.

Недостаток известного решени  в снижении надежности работы вследствие того, что после засорени  фильтрующих элементов уловитель тер ет работоспособность.

Известен комбинированный двухступенчатый уловитель взвешенных частиц, содержащий первую ступень грубой очистки и вторую ступень, представл ющую собой фильтр из гофрированных сеток с  чейками, последовательно уменьшающимис  походу движени  очищаемой среды. Обе ступени скомпонованы в общем корпусе, имеющем отверсти  дл  подвода загр зненной среды и отвода очищенной среды.

Недостаток известного решени  в том, что применительно к баку-при мку перва  ступень не задерживает продукты разрушени  теплоизол ции и другие предметы, попадающие в бак, а конструкци  второй ступени оказываетс  сложной из-за необходимости уплотнени  контура на границе объемов с загр зненной и очищенной водои . Эффективность улавливани  и надежность работы оказываютс  низкими.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности уловител  и надежности его работы.

0 Поставлен на  цел ь дости гаетс  тем, что в комбинированном двухступенчатом уловителе взвешенных частиц, содержащем установленные в общем баке с приемным и сливным отверсти ми первую ступень гру5 бой очистки и вторую ступень сеток с  чейками , последовательно уменьшающимис  по ходу движени  очищаемой среды, включающую гофрированные сетки, отверстие дл  подвода загр зненной среды распо0 ложено в перекрытии корпуса, а перва  ступень выполнена из параллельно соединенных плоских сетчатых элементов, в каждом из которых установлены симметрично относительно оси элемента вертикальные

5 сетки, имеющие те же  чейки, что и сетки в первых р дах второй ступени уловител  так, что последн   по течению сетка в первой ступени выполнена с более крупной  чейкой , чем последн   сетка во второй ступени.

0 Дополнительно уловитель снабжен вертикальной шахтой и плоской переливной перегородкой с сетчатой полосой. Причем вертикальна  шахта установлена на дно корпуса соосно с приемным отверстием и

5 выполнена с габаритами, превышающими габариты отверсти . В стенке шахты у перекрыти  бака и в средней части выполнены окна, а нижн   ее часть сообщена с каждым из сетчатых элементов первой ступени уло0 вител . Переливна  перегородка установлена между первой и второй ступен ми уловител  и снабжена в верхней части сетчатой полосой,  вл ющейс  продолжением перегородки. Перегородка с сетчатой

5 полосой выполнена меньшей высотой, чем высота корпуса. Перед последним р дом плоских сеток может быть установлена гофрированна  сетка, свободно прилегающа  к плоской сетке и снабженна  с боков гибкой

0 плоской сеткой, выход щей за боковые габариты гофров.

Преимущественное применение устройства в баке-при мке запаса раствора бора обусловлено услови ми его эксплуата5 ции, которые св заны со спецификой материала разрушенной теплоизол ции, попадающего в бак, и особенност ми его конструкции, содержащей отверстие дл  подвода загр зненной жидкости в перекрытии , через которое жидкость с высоты падает в бак, а получение эффекта при работе новых элементов св зано с использованием кинетической энергии падающей струи.

При вертикальном симметричном расположении сеток в первой ступени очистки относительно его оси возникает уравновешенна  нагрузка на конструкцию, что избавл ет .от необходимости передачи нагрузки на стенки бака-при мка. При плоской форме сеток наиболее просто решаетс  вопрос их креплени , а любое усложнение конструкции снижает надежность ее работы.

Перва  и втора  ступени очистки по отношению к загр зненному потоку включены по параллельно-последовательной схеме. Размеры взвешенных материалов, которые приход т на все ступени, одинаковы. Поэтому первые р ды сеток обеих ступеней должны быть одинаковыми. В последних р дах сетки об заны иметь разные  чейки, так как только в этом случае достигаетс  эффект накоплени  объема материала теплоизол ции , существенно превышающий тот, который получаетс  при выполнении одинаковых пакетов сеток в обеих ступен х фильтра.

Вертикальна  шахта, установленна  в баке-при мке под приемным отверстием,  вл етс  главным элементом, позвол ющим осуществить включение в работу первой ступени очистки и использовать энергию падающей струи.

Габариты сечени  шахты выход т за габариты отверсти  дл  получени  диффузор- ного эффекта, одновременно более эффективно осуществл етс  подача взвеси на первую ступень очистки.

Расположение верхнего окна в стенке шахты определено стремлением использовать диффузорный эффект, возникающий при расширении струи, вытекающей из приемного отверсти  в шахту, Это отверстие предназначено дл  подсоса жидкости со взвесью мз объема между первой и второй ступен ми очистки дл  увеличени  времени пребывани  взвеси в этом объеме, в результате чего происходит увеличение объема твердого материала, накопленного перед второй ступенью очистки.

Окно в средней части стенки шахты предназначено дл  снижени  скорости на- текани  потока на сетки первой ступени, благодар  чему повышаетс  эффективность улавливани  материала теплоизол ции на крупных сетках. Оно выполн ет также роль предохранительного клапана, так как при засорении сеток первой ступени уловитель продолжает работать, осуществл   прежнюю степень очистки, котора  обусловлена

устройством второй ступени очистки. Кроме того, это окно в совокупности с верхним окном шахты служит дл  организации циркул ции воды в объеме между ступен ми

дл  дополнительного осаждени  взвеси перед второй ступенью очистки.

Расположение окна в средней части шахты обусловлено необходимостью создать у дна бака-при мка застойную зону

0 (слабый водоворот), из которой не будет выноситьс  попавший туда материал теплоизол ции ,

Нижнее расположение трубы, соедин ющей шахту с сетками первой ступени очи5 стки, вызвано необходимостью более полно использовать энергию потока дл  подачи взвеси на сетки первой ступени, чтобы повысить их эффективность.

Переливна  стенка предназначена дл 

0 подтоплени  сеток первой ступени, чтобы снизить скорость натекани  на них потока воды с материалом теплоизол ции и уменьшить объем проноса материала, Кроме того, стенка служит дл  выравнивани  пол  ско5 ростей перед фильтрующими сетками второй ступени, что повышает эффективность ее работы за счет уменьшени  проскока материала через крупные сетки. После засорени  нижней части сеток первой ступени

0 перед стенкой образуетс  застойна  зона, в которой накапливаютс  как абразивные частицы , так и материал теплоизол ции.

Выполнение верхней части этой стенки из сетчатой полосы, кроме пр мого назначе5 ни  - улавливать часть материала теплоизо- л ции, позвол ет за счет фильтрации увеличить напор, действующий на сетки первой ступени, и повысить объем накапливаемого на нем материала.

0 Установка гофрированных сеток перед последним р дом плоских сеток св зана с тем, что мелкие сетки быстро тер ют пропускную способность и полностью определ ют эффективность всего уловител .

5 Гофрированные сетки с той же или более крупной  чейкой преп тствуют прониканию материала на последнюю сетку и в совокупности с ней создают меньший перепад давлени ,

0

Свободное опирание конструкции гофрированной сетки на конструкцию плоской сетки без специального креплени  и уплотнени  упрощает устройство фильтра и бла5 годар  этому повышает его надежность. Чтобы воспреп тствовать прониканию материала взвеси на последнюю сетку в обход гофрированной поверхности, с боков прикрепл етс  плоска  гибка  сетка, выход ща  за габариты гофров, что позвол ет при

монтаже конструкций отогнуть ее и обеспечить прилегание к рамке последней сетки.

На фиг. 1 изображен общий вид уловител  взвешенных частиц, разрез; на фиг. 2 - то же, план, разрез А-А на фиг. 1.

Уловитель взвешенных частиц включает бак-при мок 1 с приемным отверстием 2 дл  подвода загр зненной воды, выполненным в перекрытии 3 бака, и со сливным отверстием 4 дл  отвода очищенной воды, перед которым находитс  втора  ступень очистки 5, содержаща  плоские вертикальные сетки с  чейками, последовательно уменьшающимис  в направлении к сливному отверстию 4 так, что наиболее крупные сетки 6 и 7 расположены в первых р дах, а наиболее мелка  сетка 8 - в последнем р ду. Плоские сетки по всему контуру прикреплены к стенкам , дну и перекрытию бака 1, причем уплотнение узла примыкани  сетки к опорной рамке 9 достаточно выполнить только дл  последней сетки 8. В других р дах не требуетс  плотного прилегани  рамки сетки к опорной рамке, поэтому дл  облегчени  монтажных работ ребра 10 жесткости могут выполн тьс  съемными. Дл  той же цели просвет в опорных рамках 9 может выполн тьс  уменьшающимс  от р да к р ду. Перед последним р дом сеток 8 могут устанавливатьс  гофрированные сетки 11, к которым сбоку прикреплены плоские гибкие сетки 12, кра  которых выход т за границы гофров и при монтаже отгибаютс  и примыкают к боковым, гран м опорной рамки 9. Габариты конструкции гофрированной сетки должны быть меньше размеров в свету предпоследней опорной рамки, чтобы имелась возможность монтажа и демонтажа гофрированной сетки. Ячейка этой сетки выбираетс  такой же или большей, чем  чейка последней сетки.

Переливна  стенка 13, верхн   часть которой выполнена из сетки 14, не доход щей до нижней поверхности перекрыти  3, раздел ет сетки первой и второй ступеней фильтра. Размер щели, остающейс  между сеткой 14 и перекрытием 3, назначаетс  из услови  пропуска расчетного расхода воды при заданном перепаде давлени , который по экспертным оценкам считаетс  малым. Высота глухой части стенки 13 подбираетс  экспериментально из услови  оптимальной работы первой ступени очистки.

Перва  ступень очистки 15 снабжена шахтой 16, системой параллельно соединенных секций 17, включающих плоские вертикальные сетки 18 и трубу 19, соедин ющую шахту 16с секци ми 17.

Вертикальна  шахта 16 установлена на дно бака-при мка 1 соосно с приемным от

верстием 2 и выполнена с габаритами, превышающими габариты отверсти  2. В стенке шахты 16 у перекрыти  3 выполнено окно 20, сообщающее полость шахты с пространством перед второй ступенью очистки. Аналогичное окно 21 выполнено в стенке шахты в ее средней части. У дна бака 1 в стенке шахты выполнено отверстие 22, в которое установлена труба 19, соедин юща  шахту

0 16 с секци ми 17, которые установлены с зазором от стенки бака-при мка. В каждой секции 17 установлены вертикальные сетки 6 и 7 с уменьшающимис  по течению размерами  чеек, расположенные симметрично

5 относительно оси 23 секций 17. Размеры  чеек сеток 6 и 7 такие же, что и в сетках первых р дов второй ступени очистки, так что  чейка сетки последнего р да 7 первой ступени очистки выполн етс  крупнее, чем

0  чейка сетки последнего р да 8 второй ступени очистки.

Перед последним р дом сеток 7 в первой ступени очистки могут устанавливатьс  гофрированные сетки 18 такой же конструк5 ции, что и гофрированна  сетка 11 второй ступени, причем  чейка сетки 18 выполн етс  большей, чем  чейка сетки 11.

На дне бака устраиваетс  отверстие 24 дл  отвода отложений в дренаж.

0 Все элементы первой ступени очистки должны выполн тьс  разборными, причем практически никаких специальных требований к величине зазоров в узлах их стыковки не выдвигаетс .

5 Уловитель взвешенных частиц применительно к баку-при мку раствора бора работает следующим образом.

При аварии с разрывом трубопровода в объеме под герметичной оболочкой с тру0 бопроводов и оборудовани  паровод ной струей срываетс  и разрушаетс  теплоизол ци . Продукты разрушени  представл ют собой нитевидные образовани  и ватооб- разные сгустки, размельчающиес  в потоке

5 воды и ведущие себ  в потоке подобно пассивной примеси. При скорости воды менее 1 см/с нитевидные образовани  комкуютс  и перемещаютс  у дна. В продуктах разрушени  наход тс  абразивные частицы,

0 которые должны задерживатьс  уловителем . Продукты разрушени  теплоизол ции и другие предметы смываютс  водой и через приемное отверстие 2 с высоты падают в бак-при мок 1. Одновременно включают5 с  аварийные насосы, забирающие через сливное отверстие 4 раствор бора из бака- при мка и подающие его под герметичную оболочку, где раствор смешиваетс  с водой из разорвавшегос  контура, и смесь с загр знителем возвращаетс  в бак-при мок,

Объем воды, скапливающейс  на полу помещений под герметичной оболочкой, частично забираетс  из бака-при мка, поэтому в процессе аварии уровень воды в баке над сливным отверстием 4 понижаетс , и в начальный период верхн   часть сеток оказываетс  незатопленной, а затем по мере засорени  сеток уровень воды перед сетками повышаетс , а в объеме за уловителем еще больше понижаетс .

Вода с загр знителем через отверстие 2 полностью попадает в шахту и по трубе 19 за счет энергии падающей струи транспортируетс  на первую ступень очистки, где нитевидные образовани  и ватообразные сгустки частично задерживаютс , а частично вместе с абразивными частицами продавливаютс  через сетки, где смешиваютс  со взвесью, проход щей через окно 21. Уровень воды в шахте 16 повышаетс  по мере засорени  секций 17, а в объеме перед переливной стенкой 13 он повышаетс  по мере засорени  сетки 14, остава сь ниже, чем в шахте. В определенный момент вода со взвесью начинает выходить их шахты также и через окно 20. Смесь обтекает сетки первой ступени и подходит к стенке 13. Абразивные частицы оседают в объеме перед стенкой, а продукты разрушенной теплоизол ции натекают на сетку 14 и частично задерживаютс  ею. При этом уровень воды перед стенкой 13 поднимаетс , а скорость натекани  потока на сетки первой ступени очистки уменьшаетс . Чем больше степень засорени  этих сеток, тем больший расход воды со взвесью проходит через отверстие 21 и меньший проходит через сетки первой ступени очистки.

В предельном случае весь расход воды (за вычетом расхода фильтрации через засоренные сетки) начнет поступать в объем между первой и второй ступен ми очистки через окно 21 и, пока бак перед стенкой 13 не заполнитс , через окно 20. Взвешенные частицы, не задержанные на сетках первой ступени и на сетке 14, поступают на сетки второй ступени, где поток приобретает требуемую степень очистки.

После засорени  сетки 14 уровень воды поднимаетс  выше окна 20 и оказываетс  внутри отверсти  2. За счетэжектирующего действи  падающей струи начинаетс  обратный ток воды через окно 20. Размер окна подбираетс  так, чтобы получить этот эффект . Дл  его усилени  могут быть установлены козырьки 25.

Вода начинает частично циркулировать в объеме перед стенкой 13, втека  в окно 20 и вытека  через окно 21. За счет этого эффекта увеличиваетс  врем  пребывани 

продуктов разрушени  теплоизол ции в объеме перед сетками второй ступени, где они откладываютс  в застойной зоне, образующейс  перед стенкой 13. Благодар 

тому, что окно 21 приподн то над дном бака, в нем образуютс  две водоворотные области: выше и ниже окна. Из первой области взвесь частично заноситс  обратно в шахту 16 через окно 20, а частично при водообмене

0с транзитным потоком транспортируетс  ко второй ступени очистки. Второй водоворот у дна бака, благодар  переливной стенке (или после засорени  нижней части сеток второй ступени), имеет ползущие скоро5 сти и близок к застойной зоне. Попавшие сюда частицы материала теплоизол ции из-за малой скорости плавают вблизи дна, а абразивные частицы откладываютс  на дне.

0 Установка крупной хорошо фильтрующей сетки 14 в верхней части переливной стенки 13 приводит к тому, что на сетках первой ступени напор оказываетс  всегда больше, чем при сплошной стенке. В то же

5 врем  фильтраци  сквозь стенку создает услови  дл  подт гивани  к ней взвеси и более интенсивному ее отложению перед стенкой (помимо того, что сетка 14 непосредственно улавливает часть материала).

0 Чтобы восприн ть гидродинамическую нагрузку на стенку 13 и сетку 14, она может быть включена в конструкцию фильтра второй ступени очистки.

За счет кинетической энергии струи, па5 дающей в шахту, давление в ней оказываетс  выше, чем в окружающей среде: внутри шахты возникает течение, при котором давление у дна больше, чем на стенках. Расположив трубу 19, соедин ющую шахту 16с

0 секци ми 17 у дна, удаетс  уменьшить потери энергии в шахте и использовать ее дл  подачи воды со взвесью к сеткам первой ступени.

Поскольку эффективность улавливани 

5 материала теплоизол ции на крупной сетке зависит от величины и направлени  скорости натекани , то путь решени  задачи включает выравнивание пол  скоростей и уменьшение их величины.

0

Изменение крупности  чеек сеток способствует снижению неравномерности распределени  располагаемого напора между р дами сеток. Специфика материала тепло5 изол ции такова, что крупность взвеси, прошедшей через сетку, слабо зависит от размера  чейки, но перепад давлени  на сетке при равном объеме накоплени  (или объем накоплени  при равном перепаде) существенно зависит от размера  чеек.

Между сетками первой ступени и стенками бака необходим зазор дл  протока воды к фильтрам второй ступени,

Стремление повысить надежность фильтра, последн   сетка которого воспринимает большие гидродинамические нагрузки и должна быть уплотнена по контуру ее креплени , приводит к необходимости его упрощени , чему наиболее полно отвечает плоска  несуща  конструкци  и свободно установленна  перед ней рама с гофрированной сеткой.

В реальном баке-при мке аварийного запаса раствора бора использованы все возможности дл  реализации параллельной одноступенчатой системы фильтров. Первую ступень грубой очистки предлагаетс  устанавливать перед этой системой дополнительно в имеющийс  свободный объем, используемый дл  приема загр зненной воды . Однако, как показали опыты, предлагаемое техническое решение позвол ет накопить больше матреиала теплоизол ции , чем в одноступенчатом уловителе с одинаковой общей площадью фильтрующих сеток из-за нелинейных эффектов в св з х между скоростью потока, перепадом давлени  и количеством задержанного на сетках материала.

Технико-экономический эффект заключаетс  в том, что по сравнению с известными решени ми предлагаемый уловитель позвол ет при прочих равных услови х задержать существенно больший объем материала теплоизол ции путем использовани  энергии падающей в бак-при мок воды и специальной организации потока в первой ступени очистки, конструкци  которой предопределена наличием второй ступени очистки.

При монтаже конструкций сеток первой ступени не требуетс  герметичность соединений , нагрузки на все элементы уравновешены и воспринимаютс  внутренними св з ми, что при обеспечении прочности упрощает их разборность. Предвключение фильтра грубой очистки предлагаемой конструкции обеспечивает накопление дополнительного количества материала разрушенной теплоизол ции, не допускает

попадание абразивных частиц во всасывающую трубу насоса, улучшает работу второй ступени очистки, что в совокупности повышает надежность работы уловител  в систе- ме безопасности АЭС.

Claims (3)

1.Уловитель взвешенных частиц, преимущественно в баке-при мке запаса раствора бора, включающий бак-при мок с

отверстием дл  подвода загр зненной воды и отвода очищенной воды, двухступенчатый фильтр, включающий первую ступень грубой очистки и вторую ступень, выполненную из сеток с  чейками, последовательно

уменьшающимис  в сторону отвода очи- щенной воды, и гофрированные сетки, установленные между сеток с  чейками второй ступени очистки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности очистки воды и надежности работы уловител , перва  ступень очистки выполнена из параллельно соединенных плоских сетчатых элементов, в каждом из которых установлены симметрично оси элемента вертикальные сетки с  чейками, равными  чейкам сеток первых р дов второй ступени очистки, при этом  чейки последней сетки первой ступени имеют более крупные  чейки, ч ем последн   сетка во второй ступени очистки,

уловитель снабжен вертикальной шахтой, установленной на дне бака-при мка соосно с отверстием дл  подвода воды и имеющей сечение, превышающее сечение отверсти  дл  подвода воды, причем в стенке шахты у

перекрыти  бака-при мка и в ее средней части выполнены окна, а нижн   часть ее сообщена с каждым сетчатым элементом первой ступени очистки.

2.Уловитель по п. 1, отличающий- с   тем, что он снабжен установленной между первой и второй ступен ми очистки переливной стенкой с сетчатой полосой в верхней части, при этом высота переливной стенки меньше высоты бака-при мка.

3. Уловитель поп. 1,отличающий с   тем, что гофрированна  сетка второй ступени очистки выполнена с боков с гибкими плоскими сетками, выход щими за боковые габариты гофров и прилегающими к последней плоской сетке.

х

«