1. Устройство и основы эксплуатации фильтров
1.1 Классификация фильтров
Фильтры служит для очистки рабочей среды через слой загруженного в него сорбента.
При классификации фильтров используют различные признаки.
По характеру загруженного сорбента, образующего фильтрующий слой, и роли фильтра в конкретной технологической схеме все фильтры подразделяются на следующие:
- механические;
- катионитные;
- анионитные;
- смешанного действия.
По способу создания напора воды, который необходим для преодоления гидравлических сопротивлений, возникающих в процессе фильтрования, фильтры являются напорными аппаратами.
По способу выполнения технологических операций регенерации ионообменные фильтры подразделяются на следующие:
- параллельноточные;
- противоточные;
- ступенчато-противоточные;
- с выносной регенерацией.
Способ выносной регенерации базируется на применении специальной аппаратуры для регенерации; фильтрующий слой из ионитного фильтра при этом удаляется. Остальные способы регенерации предусматривают выполнение регенерации слоя отработанного ионита в корпусе ионитного фильтра.
В параллельноточных фильтрах предусмотрен пропуск воды и реге-нерационного раствора через слой ионита в одном и том же направлении.
В противоточных фильтрах вода и регенерационный раствор пропускаются через слой ионита в противоположных направлениях.
В ступенчато-противоточных фильтрах, содержащих два слоя загрузки, вода и регенерационный раствор пропускаются через слои загрузки в обратной последовательности.
По расположению в пространстве продольной оси аппарата фильтры подразделяются на следующие:
- вертикальные;
- горизонтальные.
В подавляющем большинстве на АЭС используют вертикальные фильтры.
Кроме вышеупомянутых механических и ионообменных фильтров широкое применение находят фильтры-ловушки, которые часто называют ловушками зернистых материалов (ЛЗМ). Данный вид оборудования служит для предупреждения поступления фильтрующего материала в очищенную воду при нарушении целостности внутрикорпусных устройств фильтра, после которого устанавливается ЛЗМ.
1.2 Типовые схемы обвязки механических и ионообменных фильтров.
Для обеспечения различных режимов использования и технического обслуживания все фильтры имеют соответствующее оборудование. Рассмотрим типовые схемы обвязки механических и ионообменных фильтров. На рис. 1.1 приводится типовая схема обвязки механического фильтра, на рис. 1.2 - ионообменного фильтра.
Рис.1.1. Схема обвязки механического фильтра.
Рис.1.2. Схема обвязки ионообменного фильтра.
Исходная вода насосами подается в верхнюю часть фильтра, где происходит равномерное распределение рабочей среды по площади сорбента. Очищенная вода отводится с нижней части фильтра.
Рассмотрим назначение вспомогательных систем и оборудования, которые обеспечивают различные режимы использования и технического обслуживания фильтров.
Система промывочной воды предназначена для проведения взрыхления и последующей отмывки, а также для обеспечения гидровыгрузки фильтрующего материала. Данные операции производятся обратным током воды по отношению к потоку рабочей среды.
Система сжатого воздуха служит для взрыхления сорбента и транспортировки фильтрующего материала при его гидровыгрузке из фильтра.
Система промежуточного хранения жидких радиоактивных отходов предназначена для приема фильтрующего материала при его гидровыгрузке из фильтра. Выдача сорбента при гидровыгрузке осуществляется с нижней части фильтра. Во избежание ошибочной гидровыгрузки на данном трубопроводе сразу после арматуры смонтирован фланцевый разъем с глушкой внутри. На период гидровыгрузки глушка снимается, после окончания операции устанавливается на прежнее место.
Система реагентов служит для подачи регенерационных растворов азотной (серной) кислоты на катионитовый фильтр, едкого натра или едкого кали - на анионитовый.
Система пробоотбора предназначена для проведения химического и радиохимического контроля технологических сред. При нескольких последовательно установленных фильтрах, начиная со второго и далее, пробоотбор непосредственно перед фильтром может отсутствовать, а анализ, характеризующий состояние рабочей среды, производится из отобранной пробы после предыдущего фильтра.
Трубопровод нижнего дренажа служит для опорожнения рабочей среды из фильтра, а также для отвода с фильтра регенерационного раствора и воды при послерегенерационной отмывке.
Трубопровод верхнего дренажа предназначен для отвода рабочей среды при проведении взрыхляющей отмывки фильтра.
Трубопроводы нижнего и верхнего дренажей объединяются в один коллектор, с которого рабочий поток можно направить:
- в трап спецканализации;
- бак-отстойник системы СВО-3;
- баки осветленных трапных вод системы СВО-3;
- баки отмывочных вод СВО-5 и т.д.
Трубопровод сдувки служит для удаления воздуха при заполнении и пропуске через фильтр рабочей среды, а также для заполнения фильтра воздухом при дренировании его от рабочей среды.
Трубопровод загрузки сорбента предназначен для загрузки через него фильтрующего материала, а также для замера высоты сорбента фильтра. В верхней части данного трубопровода монтируется глушка.
На рис. 1.3 показана схема обвязки ловушки зернистых материалов. В ловушке рабочая среда проходит через фильтрующие патроны, в которых задерживаются механические частицы размером более 0,25 мм.
Рис. 1.3. Схема обвязки ловушки зернистых материалов
К вспомогательным системам и трубопроводам, обеспечивающим эксплуатацию ловушки зернистых материалов, относятся:
- система промывочной воды, предназначенная для промывки ЛЗМ в целях удаления из нее крупно- и среднедисперсных частиц и фильтрующего материала;
- система промежуточного хранения жидких радиоактивных отходов, служащая для приема сорбента при удалении его из ЛЗМ;
- трубопровод дренажа, предназначенный для опорожнения ловушки зернистых материалов, а также для удаления через данный трубопровод крупно- и среднедисперсных частиц при промывке фильтра-ловушки;
- трубопровод сдувки, служащий для удаления воздуха при пропуске через ловушку рабочей среды и для заполнения ЛЗМ воздухом при дренировании ее от рабочей среды.