WO2021137717A1 - Самоочищающаяся система очистки жидкости - Google Patents
Самоочищающаяся система очистки жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021137717A1 WO2021137717A1 PCT/RU2020/000207 RU2020000207W WO2021137717A1 WO 2021137717 A1 WO2021137717 A1 WO 2021137717A1 RU 2020000207 W RU2020000207 W RU 2020000207W WO 2021137717 A1 WO2021137717 A1 WO 2021137717A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- vertical
- aerator
- filtration unit
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005276 aerator Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 10
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
- B01D29/66—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
Definitions
- the coolant can carry solid foreign particles from the destruction of the thermal insulation of nearby pipes or other structures of the reactor.
- the coolant, together with foreign particles will flow into the lowest parts of the reactor building, namely, into specially organized sump tanks, from which special pumps can pump the coolant back to various reactor cooling systems.
- the destruction of equipment in the containment leads to saturation of the coolant with debris.
- Debris accumulated on the filtering surfaces of the sump tanks should not create pressure losses that cause a decrease in the cavitation reserve of the safety system pumps below the permissible level, deaeration and boiling of the coolant. Debris concentration and its fractional composition should not affect the heat removal from the reactor plant and the operability of the safety system recirculation loop equipment during the emergency and post-emergency period.
- the closest technical solution to the proposed one is a device for water purification from suspended particles (RF patent for invention s 2471714, publ.
- 09/10/2013 including a vertical casing with a purified water supply pipe and a conical bottom with a contamination removal pipe, equipped with a vertical or inclined mesh installed with an inclination of 35 ° or less from the vertical to the side contaminated water, attached to the wall of the case with the formation of a compartment of clean water, a clean water outlet pipe located on the body in the compartment of clean water, and an aerator consisting of a horizontal pipe, along a length equal to the length of the mesh, installed in the compartment of purified water.
- This solution allows cleaning the filtering surface used in the device from suspended particles by directing air bubbles to them.
- its disadvantage is the lack of the ability to work in a passive mode, as well as the lack of the possibility of impulse supply of the gas-liquid mixture to the filtering surface, which necessitates the use of a powerful aerator with external power supply.
- the object of the present invention is to provide a self-cleaning liquid purification system that allows for efficient cleaning of filter elements in a passive mode.
- the technical result of the present invention is to improve the reliability of the liquid purification system by providing the possibility of its self-cleaning in a passive mode, as well as increasing the safety of nuclear power plants through the use of a system for cleaning the filter elements of the sump tanks.
- the filtering elements in the upper part of the filtration unit, below the filtering elements, to place the gas distribution unit with holes connected to the hydraulic seal, and below the gas distribution unit to place a branch pipe for removing a clean liquid. It is recommended to make a water seal in the form of two vertical pipes connected to each other in the lower part, while the first vertical pipe in the upper part is connected to the storage chamber, and the second - to the gas distribution unit.
- the advantage of the present invention is an increase in the reliability of the liquid purification system by providing the possibility of its self-cleaning in a passive mode, as well as an increase in the safety of nuclear power plants through the use of a system for cleaning the milling elements of the tanks-pits.
- the execution of the aerator in the form of an intake device located in the source of the liquid to be purified at the liquid-gas interface and made with the possibility of forming a gas-liquid mixture when it enters the intake device allows the creation of a gas-liquid mixture in a passive mode of operation of the liquid purification system, which increases the reliability of the system and, accordingly, the safety of nuclear power plants.
- connection of the aerator with a vertical downpipe with a storage chamber, connected to the filtration unit by means of a hydraulic seal made with the possibility of impulse supply of a gas-liquid mixture makes it possible to provide a pulsed supply of a gas-liquid mixture to the filtration unit, which increases the reliability of the liquid purification system due to the accumulation of a sufficient amount of gas in the accumulation chamber with a closed water seal for the subsequent supply of a gas-liquid mixture through a water seal after a sufficient amount of gas has accumulated.
- the execution of the intake device in the form of a vertical branch pipe with liquid holes located below the liquid level and gas holes made above the liquid level during the operation of the system, ensures the creation of a gas-liquid mixture in a passive mode and its supply to the storage chamber due to gravity, which ensures the accumulation of gas in the storage chamber, and thus provides the technical result of the claimed invention.
- the location of the filter elements in the upper part of the filtration unit, the gas distribution unit with holes connected to the hydraulic seal - below the filter elements, and even lower - the clean liquid outlet pipe allows cleaning the filter elements by floating gas bubbles with the subsequent removal of the clean liquid through the pipe, which also provides technical result.
- the implementation of the hydraulic seal in the form of two vertical pipes connected to each other in the lower part, when connecting the first vertical pipe with the storage chamber in the upper part, and the second with the gas distribution unit, allows for the accumulation of gas in the storage chamber with subsequent impulse supply to the gas distribution unit, which provides a technical result.
- the execution of the downpipe with a constriction in its central part provides acceleration of the flow of the gas-liquid mixture, which enhances the effect of entrainment of gas by the liquid in the intake device, which also allows to ensure the technical result of the claimed invention.
- FIG. 1 is a general view of a self-cleaning liquid purification system in a preferred embodiment in horizontal and vertical projections;
- FIG. 2 shows an intake device in a preferred embodiment;
- FIG. 3 shows a storage chamber in a preferred embodiment;
- FIG. 4 shows the principle of operation of a water seal in a preferred embodiment;
- FIG. 5 shows a view of filter elements cleaned with a water-air mixture in a preferred embodiment.
- FIG. 1-5 shows the following designations:
- a self-cleaning liquid purification system can be shown by the example of filtering devices of the tank-sump of the ECCS system of a nuclear power plant.
- the filtered liquid (boric acid solution) after an accident with loss of coolant is located on the floor of the upper mark, where the intake device of the system is located, on the floor of the lower mark, there is the actual tank with filter elements 9 of a slotted or mesh structure.
- Downpipe 1 passes through the upper mark overlap.
- Air in the storage chamber 5 accumulates to the level of the lower hole 8. At this moment, the hydraulic valve 6 opens and air begins to flow into the gas distribution unit 7. The air level in the storage chamber 5 begins to drop. When the air level reaches the level of the gas distribution unit 7, water begins to flow into the water seal 6. When the water level overlaps the lower hole 8, the water seal 6 is blocked, and the accumulation of air in the separation chamber 5 begins. The cycle is repeated.
- the scheme of operation of the hydraulic seal is shown in Fig. four.
- the working volume of air in the storage chamber 5 is 0.650 m 3 .
- the cycle time for air accumulation in the storage chamber is 100 s.
- the air consumption during discharge is 0.044 m 3 / s (7 times more than that supplied from the downpipe 1; thus, the cyclical operation condition is fulfilled).
- the gas distribution unit 7 inside the sump tank is equipped with outlet openings. A stream of air bubbles is formed along the filter elements 10, as shown in FIG. five.
- the classical tangential filtration scheme provides for the creation of tangential flow using an external circulation pump.
- the sum of the operating and circulation costs must exceed the operating flow by more than 10 times, which requires the installation of an additional submersible pump with a capacity of several hundred kilowatts.
- such a pump must provide continuous operation with dirty water containing fibrous impurities.
- gas bubbles carry the debris stuck in the filter elements 10 upward, as shown in FIG. 5, while the purified liquid is discharged through the clean liquid outlet 9 to the outside of the system, where it can be used for any needs.
- a significant part of the debris carried away by the gas bubbles settles on the side of the filtration unit and, preferably, no longer falls on the filter elements 10, since the lower part of the filtration unit is made impermeable to liquid.
- the impulse principle of supplying a gas-liquid mixture has a positive effect on the quality of liquid purification, since it allows accumulating a significant amount of the mixture before feeding, and also allows for the gradual sedimentation of debris removed from the filter elements 10 outside the filtration unit.
- the emergency cooling system of a nuclear power plant can be used in nuclear power plants to clean the filter elements of the ECCS system sump tanks, as well as in any submersible pumping systems used in any industry.
Abstract
Изобретение относится к области ядерной энергетики, а также к области фильтрующих устройств с возможностью самоочистки для использования на атомных электростанциях в фильтрах баков-приямков, а также в любых погружных фильтрах. Самоочищающаяся система очистки жидкости содержит блок фильтрации с фильтрующими элементами, патрубок отвода чистой жидкости и аэратор, расположенный в источнике очищаемой жидкости на границе жидкости и газа и выполненного с возможностью образования газожидкостной смеси при ее попадании в заборное устройство, аэратор соединен вертикальной опускной трубой с накопительной камерой, соединенной с блоком фильтрации посредством гидрозатвора, выполненного с возможностью импульсной подачи газожидкостной смеси. Аэратор выполнен в виде вертикального патрубка с отверстиями для жидкости, расположенными ниже уровня жидкости и отверстиями для газа, выполненными выше уровня жидкости при работе системы. Гидрозатвор выполнен в виде двух вертикальных труб, соединенных между собой в нижней части, первая вертикальная труба в верхней части соединена с накопительной камерой, а вторая - с блоком распределения газа.
Description
Самоочищающаяся система очистки жидкости
Область техники
Изобретение относится к области ядерной энергетики, а также к области фильтрующих устройств с возможностью самоочистки и предназначено главным образом для использования на атомных электростанциях (АЭС) в фильтрах баков-приямков, а также в любых погружных фильтрах, используемых в любых отраслях хозяйства.
Предшествующий уровень техники
При применении фильтрующих устройств для очистки той или иной жидкости важной проблемой является засорение фильтрующих элементов примесями, находящимися в очищаемой жидкости, что приводит к необходимости остановки работы такого устройства для очистки фильтрующих элементов. Особенно важной эта проблема является в атомной отрасли при использовании фильтров баков-приямков системы аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ) ядерных реакторов атомных электростанций (АЭС), поскольку в случае серьёзной аварии в бак-приямок вместе с жидкостью (водой или раствором борной кислоты) попадает большое количество примесей, образовавшихся в результате аварии, например, в одном из трубопроводов АЭС.
Основное требование, которое предъявляется к системе аварийной защиты в процессе проектирования, анализа и эксплуатации реактора, заключается в том, что она должна обеспечить безопасность в случае аварии с потерей теплоносителя (максимальная проектная авария). Любое неожиданное прекращение потока теплоносителя через активную зону реактора может привести к серьезным последствиям для АЭС в целом, поскольку в отсутствие достаточного количества теплоносителя может произойти расплавление активной зоны реактора. Прекращение потока может произойти в результате поломки циркуляционного насоса или клапана или в результате разрыва главного трубопровода на входе в корпус реактора или На выходе из корпуса реактора.
Во время аварии происходит утечка теплоносителя. Теплоноситель может нести твердые инородные частицы от разрушения тепловой изоляции находящихся рядом труб или других структур реактора. В этом случае теплоноситель вместе с инородными частицами будет течь в наиболее низкорасположенные части здания реактора, а именно в специально организованные баки-приямки, из которых специальные насосы могут откачивать теплоноситель обратно в различные системы охлаждения реактора.
Разрушения оборудования в защитной оболочке приводит к насыщению теплоносителя мусором (дебрисом).
Дебрис, накопленный на фильтрующих поверхностях баков-приямков, не должен создавать потери напора, вызывающие снижение кавитационного запаса насосов систем безопасности ниже допустимого, деаэрацию и вскипание теплоносителя. Концентрация дебриса и его фракционный состав не должны влиять на отвод тепла от реакторной установки и работоспособность оборудования рециркуляционного контура системы безопасности в течение аварийного и послеаварийного периода.
Как было сказано выше, дебрис может вызвать засорение фильтрующих поверхностей фильтра, как правило, имеющих щелевую или сетчатую структуру. Учитывая необходимость бесперебойной работы системы САОЗ и, таким образом, необходимость бесперебойной работы её фильтров, важной задачей является разработка системы очистки жидкости, обладающей возможностью самостоятельной очистки её фильтрующих элементов в пассивном режиме.
Для решения задачи очистки фильтрующих поверхностей использовались разные технические решения.
Известен способ регенерации фильтрующего элемента (патент РФ на изобретение N 2329853, опубл. 27.07.2008), включающий последовательное сжатие газа, которым наполнено демпфирующее устройство, останов фильтруемой жидкости, приведение в действие демпфирующего устройства, перенаправление потока фильтруемой жидкости. При этом используют дополнительный фильтр, снабженный обратным клапаном. Регенерацию фильтрующего элемента осуществляют путем обратной подачи отфильтрованной жидкости на регенерируемый фильтрующий элемент. Жидкость, уносящую осадок, образовавшийся на регенерируемом фильтрующем элементе, через клапан сброса давления подают в дополнительный фильтр, где происходит накопление осадка. Такое решение позволяет осуществить очистку фильтрующих поверхность за счёт организации обратного потока жидкости, однако его недостатком является невозможность проведения очистки в пассивном режиме, т.е. самоочистки, кроме того, организация обратного потока сама по себе означает остановку работы фильтрующих элементов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для очистки воды от взвешенных частиц (патент РФ на изобретение s 2471714, опубл.
10.09.2013), включающее вертикальный корпус с патрубком подвода очищаемой воды и конусообразным днищем с патрубком отвода загрязнений, снабжённое вертикальной или наклонной сеткой, установленной с наклоном 35° и менее от вертикали в сторону
загрязнённой воды, прикреплённой к стенке корпуса с образованием отсека чистой воды, патрубком отвода чистой воды, размещённый на корпусе в отсеке чистой воды, и аэратором, состоящим из горизонтальной трубы, по длине равной длине сетки, установленным в отсеке очищаемой воды.
Такое решение позволяет проводить очистку фильтрующей поверхности, применяемой в устройстве, от взвешенных частиц за счёт направления на них пузырьков воздуха. Однако его недостатком является отсутствие возможности работы в пассивно режиме, а также отсутствие возможности импульсной подачи газожидкостной смеси на фильтрующую поверхность, что обусловливает обязательное применение мощного аэратора с внешним питанием.
Задачей настоящего изобретения является разработка самоочищающейся системы очистки жидкости, позволяющей обеспечить эффективную очистку фильтрующих элементов в пассивном режиме.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надёжности работы системы очистки жидкости за счёт обеспечения возможности её самоочистки в пассивном режиме, а также повышение безопасности АЭС за счёт применения системы для очистки фильтрующих элементов баков-приямков.
Технический результат достигается тем, что в известной самоочищающейся системе очистки жидкости, содержащей блок фильтрации с фильтрующими элементами, патрубок отвода чистой жидкости и аэратор, аэратор выполнен в виде заборного устройства, расположенного в источнике очищаемой жидкости на границе жидкости и газа и выполненного с возможностью образования газожидкостной смеси при её попадании в заборное устройство, при этом аэратор соединён вертикальной опускной трубой с накопительной камерой, соединённой с блоком фильтрации посредством гидрозатвора, выполненного с возможностью импульсной подачи газожидкостной смеси.
Рационально выполнить заборное устройство в виде вертикального патрубка с отверстиями для жидкости, расположенными ниже уровня жидкости и отверстиями для газа, выполненными выше уровня жидкости при работе системы.
Предпочтительно расположить фильтрующие элементы в верхней части блока фильтрации, ниже фильтрующих элементов расположить блок распределения газа с отверстиями, соединённый с гидрозатвором, а ниже блока распределения газа расположить патрубок отвода чистой жидкости.
Рекомендуется выполнить гидрозатвор в виде двух вертикальных труб, соединённых между собой в нижней части, при этом первую вертикальную трубу в верхней части соединить с накопительной камерой, а вторую — с блоком распределения газа.
Целесообразно выполнить опускную трубу с сужением в её центральной части для обеспечения ускорения потока газожидкостной смеси.
Рационально выполнить нижнюю часть стенок блока фильтрации непроницаемой для жидкости.
Преимуществом настоящего изобретения является повышение надёжности работы системы очистки жидкости за счёт обеспечения возможности её самоочистки в пассивном режиме, а также повышение безопасности АЭС за счёт применения системы для очистки филирующих элементов баков-приямков. Выполнение аэратора в виде заборного устройства, расположенного в источнике очищаемой жидкости на границе жидкости и газа и выполненного с возможностью образования газожидкостной смеси при её попадании в заборное устройство позволяет обеспечить создание газожидкостной смеси в пассивном режиме работы системы очистки жидкости, что повышает надёжность работы системы и, соответственно безопасность АЭС. Соединение аэратора вертикальной опускной трубой с накопительной камерой, соединённой с блоком фильтрации посредством гидрозатвора, выполненного с возможностью импульсной подачи газожидкостной смеси, позволяет обеспечить импульсну подачу газожидкостной смеси в блок фильтрации, что повышает надёжность работы системы очистки жидкости за счёт накопления достаточного количества газа в накопительной камере при закрытом гидрозатворе для последующей подачи газожидкостной смеси через гидрозатвор после накопления достаточного количества газа.
Выполнение заборного устройства в виде вертикального патрубка с отверстиями для жидкости, расположенными ниже уровня жидкости и отверстиями для газа, выполненными выше уровня жидкости при работе системы, обеспечивает создание газожидкостной смеси в пассивном режиме и её подачу в накопительную камеру за счёт гравитации, что обеспечивает накопление газа в накопительной камере, и, таким образом, обеспечивает технический результат заявленного изобретения.
Расположение фильтрующих элементов в верхней части блока фильтрации, блока распределения газа с отверстиями, соединённого с гидрозатвором — ниже фильтрующих элементов, а ещё ниже — патрубка отвода чистой жидкости позволяет обеспечить очистку фильтрующих элементов всплывающими пузырьками газа с последующим отводом чистой жидкости через патрубок, что также обеспечивает технический результат.
Выполнение гидрозатвора в виде двух вертикальных труб, соединённых между собой в нижней части, при соединении первой вертикальной трубы с накопительной камерой в верхней части, а второй — с блоком распределения газа позволяет обеспечить накопление газа в накопительной камере с последующей импульсной подачей в блок распределения газа, что обеспечивает технический результат.
Выполнение опускной трубы с сужением в её центральной части обеспечивает ускорение потока газожидкостной смеси, что усиливает эффект увлечения жидкостью газа в заборном устройстве, что также позволяет обеспечить технический результат заявленного изобретения.
Выполнение нижней части стенок блока фильтрации непроницаемой для жидкости обеспечивает отсутствие поступления дебриса, отброшенного пузырьками газа из фильтрующих элементов наружу блока фильтрации заново в блок фильтрации, что повышает надёжность работы системы и безопасность АЭС в том случае, если система используется в АЭС.
Краткое описание фигур чертежей Изобретение поясняется чертежами, где: на Фиг. 1 представлен общий вид самоочищающейся системы очистки жидкости в предпочтительном варианте в горизонтальной и вертикальной проекции; на Фиг. 2 представлено заборное устройство в предпочтительном варианте; на Фиг. 3 представлена накопительная камера в предпочтительном варианте; на Фиг. 4 представлен принцип работы гидрозатвора в предпочтительном варианте; на Фиг. 5 представлен вид фильтрующих элементов, очищаемых водовоздушной смесью в предпочтительном варианте.
На Фиг. 1-5 приведены следующие обозначения:
1 — опускная труба;
2 — отверстие поступления жидкости;
3 — трубы поступления газа;
4 — нижняя часть труб поступления газа
5 — накопительная камера;
6 — гидрозатвор;
7 — блок распределения газа;
8 — нижнее отверстие гидрозатвора;
9 — патрубок отвода чистой жидкости;
10 — фильтрующие элементы.
Самоочищающаяся система очистки жидкости в предпочтительном варианте состоит из корпуса, заборного устройства, выполненного с отверстиями для поступления жидкости 2 и трубами поступления газа 3, через их нижнюю часть 4 поток газа поступает в опускную трубу 1, заборное устройство посредством опускной трубы 1 соединено с накопительной камерой 5, соединённой с гидрозатвором 6, выполненным в виде двух вертикальных труб, соединённых между собой в нижней части отверстием 8, первая вертикальная труба в верхней части соединена с накопительной камерой 5, а вторая — с блоком распределения газа 7, в котором выполнены отверстия с возможностью подачи газожидкостной смеси на фильтрующие элементы 10, расположенные в блоке фильтрации. Блок фильтрации снабжён патрубком отвода чистой жидкости 9, в предпочтительном варианте изобретения нижняя часть стенок блока фильтрации выполнена непроницаемой для жидкости.
Работа самоочищающейся системы очистки жидкости может быть показана на примере фильтрующих устройств бака-приямка системы САОЗ атомной электростанции. В этом случае, как показано на фиг. 1, фильтруемая жидкость (раствор борной кислоты) после аварии с потерей теплоносителя располагается на полу верхней отметки, где расположено заборное устройство системы, на полу нижней отметки расположен собственно бак- приямок с фильтрующими элементами 9 щелевой либо сетчатой структуры. Через перекрытие верхней отметки проходит опускная труба 1.
Заборное устройство, в котором происходит формирование водовоздушной смеси в опускной трубе 1, раскрыто на фиг. 2. Жидкость поступает в опускную трубу 1 через отверстие 2, находящееся ниже уровня жидкости. Движущая струя жидкости взаимодействует с окружающим воздухом и вовлекает его в среду жидкости. Воздух поступает через трубы 3, верхняя часть которых находится выше уровня жидкости. Нижняя часть 4 труб 3 связан с внутренней частью опускной трубы 1. Газожидкостная смесь под действием силы тяжести движется вниз по опускной трубе.
Расчёты показывают, что в этом случае примерный расход жидкости на входе в опускную трубу 1 в конкретном примере составляет 0.009 м3/с. Расход вовлекаемого в струю воздуха — 0.0063...0.088 м3/с (по данным из разных источников). Расход смеси — 0.015 м3/с, скорость движения смеси в опускной трубе 1 — 0.47 м/с. Указанная скорость выше скорости всплытия пузырьков воздуха, таким образом воздух потоком жидкости будет транспортироваться вниз по опускной трубе 1.
Устройство накопительной камеры 5 приведено на фиг. 3. Достигнув нижнего конца опускной трубы 1, газожидкостная смесь попадает в накопительную камеру 5. На выходе из камеры 5 сечение для растекания потока значительно возрастает, что приводит к уменьшению его скорости. Воздушные пузырьки успевают всплыть выше выходного зазора и накапливаются в верхней части накопительной камеры 5.
Расчёты показывают, что примерная скорость движения смеси на входе в накопительную камеру 5 — 0.47 м/с. Скорость движения смеси на выходе из накопительной камеры 5 — 0.05 м/с.
Воздух в накопительной камере 5 накапливается до уровня нижнего отверстия 8. В этот момент открывается гидравлический затвор 6 и воздух начинает поступать в блок распределения газа 7. Уровень воздуха в накопительной камере 5 начинает падать. Когда уровень воздуха достигнет уровня блока распределения газа 7, в гидрозатвор 6 начинает поступать вода. При перекрытии уровнем воды нижнего отверстия 8 гидрозатвор 6 блокируется, начинается накопления воздуха в разделительной камере 5. Цикл повторяется. Схема работы гидрозатвора приведена на фиг. 4.
Расчёты показывают, что условием циклической работы разделительной камеры является превышение расхода воздуха в блок распределения газа 7 над поступлением воздуха из газожидкостной смеси.
Рабочий объем воздуха в накопительной камере 5 — 0.650 м3.
Время цикла накопления воздуха в накопительной камере — 100 с.
Максимальное относительное давление воздуха в накопительной камере 5 — 2.66- 1.98 м водяного столба.
Средняя скорость истечения воздуха — 20 м/с
Время цикла сброса воздуха — 15 с.
Расход воздуха при сбросе — 0.044 м3/с (в 7 раз больше, чем поступает из опускной трубы 1; таким образом условие цикличной работы выполняется).
Блок распределения газа 7 внутри бака-приямка снабжен выходными отверстиями. Вдоль фильтрующих элементов 10 формируется поток пузырьков воздуха, как показано на фиг. 5.
Классическая схема тангенциальной фильтрации предусматривает создание тангенциального потока с помощью внешнего циркуляционного насоса. В этом случае
сумма рабочего и циркуляционного расходов должна превышать рабочий расход более, чем 10 раз, что требует установки дополнительного погружного насоса мощностью несколько сотен киловатт. Кроме того, такой насос должен обеспечивать продолжительную работу на грязной воде, содержащей волокнистые примеси.
В рассматриваемой схеме фильтрации, приведенной на фиг. 4, для создания движении жидкости вдоль фильтрующей поверхности используется пузырьки газа (воздуха) — вещества, находящегося в другом фазовом состоянии. Воздух подается между фильтрующими элементами 10 вдоль фильтрующей поверхности. Движение жидкости формируется в момент прохождения пузырьком того или иного участка фильтрующей поверхности. Таким образом, очистка фильтрующей поверхности происходит не единовременно по всей поверхности, а дискретно по отдельным участкам. Цикл очистки всей фильтрующей поверхности занимает некоторый интервал времени. Скорость движения пузырьков воздуха вдоль фильтрующей поверхности не уменьшается по мере их всплытия, а наоборот даже может ускоряться из-за укрупнения пузырьков, вызванного их слиянием.
В результате работы системы пузырьки газа выносят дебрис, застрявший в фильтрующих элементах 10, вверх, как показано на фиг. 5, при этом очищенная жидкость через патрубок отвода чистой жидкости 9 выводится наружу системы, где может быть использована для любых нужд. Значительная часть дебриса, вынесенного пузырьками газа, при этом оседает сбоку от блока фильтрации и в предпочтительном варианте больше не попадает на фильтрующие элементы 10, поскольку нижняя часть блок фильтрации выполнена непроницаемой для жидкости. При этом импульсный принцип подачи газожидкостной смеси положительно влияет на качество очистки жидкости, поскольку позволяет накопить значительное количество смеси перед подачей, а также позволяет обеспечить постепенное осаждение дебриса, вынесенного из фильтрующих элементов 10, снаружи блока фильтрации.
Промышленная применимость
Система аварийного охлаждения ядерной энергетической установки может быть применена в атомных электростанциях для очистки фильтрующих элементов баков- приямков системы САОЗ, а также в любых погружных насосных системах, применяемых в любых отраслях деятельности.
Claims
1. Самоочищающаяся система очистки жидкости, содержащая блок фильтрации с фильтрующими элементами, патрубок отвода чистой жидкости и аэратор, отличающаяся тем, что аэратор выполнен в виде заборного устройства, расположенного в источнике очищаемой жидкости на границе жидкости и газа и выполненного с возможностью образования газожидкостной смеси при её попадании в заборное устройство, аэратор соединён вертикальной опускной трубой с накопительной камерой, соединённой с блоком фильтрации посредством гидрозатвора, выполненного с возможностью импульсной подачи газожидкостной смеси.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что заборное устройство выполнено в виде вертикального патрубка с отверстиями для жидкости, расположенными ниже уровня жидкости и отверстиями для газа, выполненными выше уровня жидкости при работе системы.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что фильтрующие элементы расположены в верхней части блока фильтрации, ниже фильтрующих элементов расположен блок распределения газа с отверстиями, соединённый с гидрозатвором, ниже блока распределения газа расположен выходной патрубок отвода чистой жидкости.
4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что гидрозатвор выполнен в виде двух вертикальных труб, соединённых между собой в нижней части, первая вертикальная труба в верхней части соединена с накопительной камерой, а вторая — с блоком распределения газа.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что опускная труба выполнена с сужением в её центральной части для обеспечения ускорения потока газожидкостной смеси.
6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что нижняя часть стенок блока фильтрации выполнена непроницаемой для жидкости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020217043180A KR20220056157A (ko) | 2019-12-30 | 2020-04-30 | 자가세정 가능한 액체 세정시스템 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145008A RU2720116C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Самоочищающаяся система очистки жидкости |
| RU2019145008 | 2019-12-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021137717A1 true WO2021137717A1 (ru) | 2021-07-08 |
Family
ID=70415597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2020/000207 WO2021137717A1 (ru) | 2019-12-30 | 2020-04-30 | Самоочищающаяся система очистки жидкости |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220056157A (ru) |
| RU (1) | RU2720116C1 (ru) |
| WO (1) | WO2021137717A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761441C1 (ru) * | 2020-12-30 | 2021-12-08 | Акционерное Общество "Атомэнергопроект" | Система фильтрации потока теплоносителя бака-приямка системы аварийного охлаждения активной зоны |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1301775C (zh) * | 2002-02-21 | 2007-02-28 | 戈登建筑有限公司 | 自清洁液体过滤系统 |
| US20100025315A1 (en) * | 2005-10-05 | 2010-02-04 | James Aaron Smith | Filter medium for strainers used in nuclear reactor emergency core cooling systems |
| RU2471714C2 (ru) | 2010-02-26 | 2013-01-10 | Алексей Васильевич Друцкий | Способ очистки воды от взвешенных частиц и устройство для его осуществления |
| KR101242275B1 (ko) * | 2012-11-27 | 2013-03-11 | (주)이앤씨 | 초기우수분리 및 자동역세와 정체수 배출이 가능한 비점오염저감시설 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1636020A1 (ru) * | 1989-04-21 | 1991-03-23 | Ленинградский инженерно-строительный институт | Патронный фильтр-пульсатор |
| KR20060006838A (ko) * | 2003-05-15 | 2006-01-19 | 콘티늄 다이나믹스 인코포레이션 | 개선된 자체-세정 스트레이너 |
| JP2005211804A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Kaihatsu Kogyo:Kk | 逆洗付き２段細砂ろ過装置及びその方法 |
| RU157904U1 (ru) * | 2015-03-31 | 2015-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Фильтр скважинный самоочищающийся регенерируемый |
-
2019
- 2019-12-30 RU RU2019145008A patent/RU2720116C1/ru active
-
2020
- 2020-04-30 WO PCT/RU2020/000207 patent/WO2021137717A1/ru unknown
- 2020-04-30 KR KR1020217043180A patent/KR20220056157A/ko unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1301775C (zh) * | 2002-02-21 | 2007-02-28 | 戈登建筑有限公司 | 自清洁液体过滤系统 |
| US20100025315A1 (en) * | 2005-10-05 | 2010-02-04 | James Aaron Smith | Filter medium for strainers used in nuclear reactor emergency core cooling systems |
| RU2471714C2 (ru) | 2010-02-26 | 2013-01-10 | Алексей Васильевич Друцкий | Способ очистки воды от взвешенных частиц и устройство для его осуществления |
| KR101242275B1 (ko) * | 2012-11-27 | 2013-03-11 | (주)이앤씨 | 초기우수분리 및 자동역세와 정체수 배출이 가능한 비점오염저감시설 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220056157A (ko) | 2022-05-04 |
| RU2720116C1 (ru) | 2020-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20070084782A1 (en) | Filter medium for strainers used in nuclear reactor emergency core cooling systems | |
| KR102419868B1 (ko) | 원자력 발전소의 피트 탱크(배수조)의 활성 필터 | |
| WO2021137717A1 (ru) | Самоочищающаяся система очистки жидкости | |
| RU144327U1 (ru) | Нефтеотделитель напорный | |
| EA043953B1 (ru) | Самоочищающаяся система очистки жидкости | |
| JP3011932B1 (ja) | 浄化システム | |
| KR101077878B1 (ko) | 정수장 여과지의 여재유실 차단장치 | |
| JP6777758B2 (ja) | Ｖｖｅｒ緊急冷却システムの汚水槽保護装置、およびそのフィルターモジュール | |
| CN212701026U (zh) | 蒸气过滤器 | |
| RU2761441C1 (ru) | Система фильтрации потока теплоносителя бака-приямка системы аварийного охлаждения активной зоны | |
| CN203990086U (zh) | 甲醇制烯烃系统的急冷水液固分离装置 | |
| CN202499734U (zh) | 一种碱液再生系统的装置 | |
| RU2778712C1 (ru) | Бак для фильтрации и сбора мусора | |
| CN213506236U (zh) | 一种集成化海水淡化装置 | |
| JP2015036687A (ja) | 原子炉安全システムにおけるデブリ低減システム | |
| RU2808006C1 (ru) | Устройство защиты труб | |
| CN211813961U (zh) | 一种螺旋除污装置 | |
| RU2541544C1 (ru) | Способ очистки жидкости от загрязнений | |
| RU223087U1 (ru) | Устройство очистки рабочей жидкости | |
| JP3391498B2 (ja) | 重力式濾過装置 | |
| RU145939U1 (ru) | Аппарат для очистки воды от механических примесей и нефтепродуктов | |
| CN216693592U (zh) | 捞渣机溢流水循环系统 | |
| CN216223325U (zh) | 一种水利施工用新型排水装置 | |
| WO2023128811A1 (ru) | Бак фильтрации и сбора мусора | |
| CN215232346U (zh) | 净化排放系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20911034 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2020911034 Country of ref document: EP Effective date: 20220801 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2020911034 Country of ref document: EP Effective date: 20220801 |