Аспіраційно-механічна система уловлювання і збору газів з радіоактивним пилом, викидуваних з реактивного блока атомної електростанції

Реферат: Аспіраційно-механічна система уловлювання і збору газів з радіоактивним пилом, викидуваних з реакторного блока атомної електростанції, що входить в активне укриття реакторного блока атомної електростанції на випадок руйнування реакторного блока і викиду радіоактивного пилу, а також у випадку уже аварійних реакторів, тобто таких, що частково пошкоджені, зруйновані і викидають радіоактивний пил, складається зі щілинних аспіраційних повітропроводів (1), розміщених по периметру з країв наддахового простору реакторного блока, в яких по всій їхній довжині на дні розміщені шнеки (3) для збору і відведення в бункери більшої частини осілого під дією гравітаційних сил радіоактивного пилу. UA 102148 U (66) Номер та дата UA 102148 U UA 102148 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем уловлювання та збору газів з радіоактивним пилом. Задачею корисної моделі є створення аспіраційно-механічної системи на випадок руйнування реакторного блока атомної електростанції. Поставлена задача вирішується тим, що аспіраційно-механічна система уловлювання і збору газів з радіоактивним пилом, викидуваних з реакторного блока атомної електростанції (в подальшому - РБ), що входить в активне укриття реакторного блока атомної електростанції (в подальшому АУРБ) на випадок руйнування реакторного блока і викиду радіоактивного пилу, а також у випадку уже аварійних реакторів, тобто таких, що частково пошкоджені, зруйновані і викидають радіоактивний пил належить згідно з діючою редакцією МПК до аспіраційних систем В04С 3/00, В04С 9/10, В04С 5/00, В04С 7/00. Аспіраційно-механічна система уловлювання і збору газів з радіоактивним пилом складається з аспіраційних щілинних повітропроводів (1) діаметром 630 мм і розміром щілини (2) 100 мм, розміщених по периметру з країв наддахового простору РБ, в яких розміщені по всій їхній довжині шнеки (3) діаметром =100 мм для збирання і відведення у бункери пилу, що осів під дією гравітаційних сил у цих повітропроводах при швидкості повітря в них у межах 0,5  5,9 м/с. Мілкодисперсний пил, що не осів з газами від зруйнованого РБ забирається з двох щілинних повітропроводів у збірний аспіраційний повітропровід (4) діаметром 500 мм і подається на очистку у високоефективний батарейний циклон (5) 25УЦ-700, що використовується в мукомельній промисловості для уловлювання дрібнодисперсного пилу борошна, комбікормів і має високий коефіцієнт очистки по такому пилу 9899,5 % відсотків. Батарейний циклон 25УЦ700 обладнаний у нижній частині шнеками і шлюзовими затворами ШУ-15, для відведення пилу, уловленого в циклонах і їх герметизації. Для доуловлювання радіоактивного пилу з газів, що пройшли очистку в циклонах типу УЦ аспіраційно-механічної установки, передбачено систему мокрої доочистки у вигляді інерційного скрубера (7). Інерційний скрубер складається з бункера (8), заповненого водою. Водяна помпа (10) подає воду на кілька форсунок-розпилювачів води (11), розміщені по вертикалі у центрі аспіраційного повітропроводу, що відходить від пилового вентилятора (6) РЗ-БВ-Ц5-37-9-01УЗ, що наддуває повітря у інерційний скрубер. Аспіраційний повітропровід (4) діаметром 500 мм у свою чергу розміщений у повітропроводі (9) більшого діаметра 0 1100 мм, зануреного нижньою частиною у воду скрубера і розрахованого на швидкість в площині перерізу між ними 35 м/с, на таку ж швидкість газів розрахована висота-віддаль, що становить 0,5 м від поверхні води до нижньої частини аспіраційного повітропроводу, що відходить від пилового вентилятора РЗ-БВ-Ц5-37-901УЗ і нижньою частиною знаходиться над поверхнею води у скрубері. За рахунок змочування частинок радіоактивного пилу у аспіраційному повітропроводі водою від форсунокрозпилювачів, в якому швидкість повітря є в межах 1520 м/с і повороту газів у інерційному скрубері на кут 180° неуловлені тонкодисперсні частинки пилу будуть випадати з потоку газів у воду скрубера, внаслідок чого фактично після мокрої доочистки гази із РБ будуть викидатися у атмосферне повітря на 99,9 % очищеними від радіоактивного пилу. Аспіраційно-механічна система уловлювання пилу суттєво відрізняється від аналогічної аспіраційної звичайної системи тим, що у звичайних аспіраційних системах весь пил, що забирається аспіраційними відсмоктувачами транспортується по аспіраційних повітропроводах до циклонів (фільтрів) на очистку, яка може бути одно- або двоступінчастою, тобто: 1 ступінь циклон (батарейний циклон), 2 ступінь-батарейний циклон (фільтр рукавний), у аспіраційномеханічній системі більша частина пилу осідає у аспіраційному повітропроводі під дією гравітаційних сил і механічним шнеком збирається і транспортується у бункер, що дає можливість фактично забирати гази з будь-якою невизначеною максимальною концентрацією 3 пилу. Пилове завантаження (тобто концентрація пилу в мг/м , що входить з газами в циклон) на циклони багатократно понижується, що дає можливість батарейному циклону 25УЦ-700 працювати з високим коефіцієнтом пилоуловлювання до 99,5 %. Суттєва різниця між звичайною аспіраційною системою і запропонованою для використання у АУРБ аспіраційно-механічною системою, в тому, що як другий ступінь доочистки використовується на наддуві мокра очистка в інерційному скрубері, що дає додаткову можливість доуловлювання радіоактивного тонкодисперсного пилу і, фактично, в сумі сухої очистки в аспіраційно-механічні системи, тобто у щілинних повітропроводах внаслідок осідання більшої частини пилу, в батарейних циклонах типу УЦ і мокрої доочистки в інерційному скрубері досягати коефіцієнта очистки 99,9 %. До опису додається площинна схема аспіраційно-механічної системи АУРБ на рисунку 1 з зображеними на ній щілинним повітропроводом 1, батарейним циклоном 25УЦ-700, 5, пиловим вентилятором РЗ-БВ-Ц5-37-9-01УЗ, 6, інерційним скрубером мокрої очистки 7. Розрахунок аспіраційно-механічної системи уловлювання і збору газів з радіоактивним пилом АУРБ атомної електростанції. 1 UA 102148 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Розрахунок аспіраційно-механічної системи уловлювання і збору газів з радіоактивним пилом АУРБ атомної електростанції проводиться згідно з Правилами розрахунку і технічної експлуатації аспіраційних установок комбікормових підприємств, Москва, 1970 р. Виходячи з максимальної продуктивності батарейних циклонів УЦ вибираємо батарейний 3 циклон 2 × 5 УЦ-700, якого max продуктивність становить QЦ=13250 м /год., виходячи з цього продуктивність аспіраційно-механічної системи буде, враховуючи підсоси повітря у двох 3 3 шлюзових затворах ШУ-15- ОШ.П =250 м /год., QС=13500 м /год. Розрахунковий тиск, який повинен розвивати вентилятор, визначають по формулі: НВ=1/1 (НМАШ+ НПОВ.ПР.+НЦ.+НУКР.), Па. Де: НМАШ. - втрати тиску в машині, Па; НПОВ.ПР.- втрати тиску в повітропроводах, Па; НЦ. - втрати тиску у циклонах, Па; НУКР - втрати тиску від вакууму в укритті-приміщенні, Па. НВ = 1,1 (0+721+1210+200) = 2344 Па Втрати тиску в розрахункових ділянках повітропроводів Н ПОв. пр. визначаються за формулою: НПОВ.ПР. = R  І + ΗД  Σξ, де R - втрати тиску на 1 м довжини круглого повітропроводу, Па І - розрахункова довжина повітропроводу, м Σξ - сума коефіцієнтів місцевих опорів, приймається величина одного опосередкованого коефіцієнта опору: 0,2. НД - динамічний тиск, Па, приймається по додатку 1. Правила розрахунку і технічної експлуатації аспіраційних установок комбікормових підприємств. М. 1970 р. Для повітропроводу діаметром  630 мм довжиною 25 м втрати тиску при розході повітря 3 Q=6625 м /год. і швидкості max VМАХ=5,9 м/с, R=0,53 Па, НД=21 Па Η1=0,5325+0,221=17,45 Па Швидкість повітря у площі січення щілини шириною 100 мм буде становити 2 FЩ = 0,100 м  25 м = 2,5 м , 3 2 V=FЦ/ FЩ  3600=13250 м /год./2,5м  3600=1,47 м/с. Для повітропроводу діаметром 0 500 мм довжиною максимальною 30 м втрати тиску будуть 3 становити при розході повітря 13250 м /год. і швидкості max VMAX=18,7 м/с, R=6,3 Па, НД=214 Па. Коефіцієнти місцевих опорів для повітропроводів 0 500 мм будуть становити: до циклона три коліна Σξ=0,23=0,6, після циклона, до і після вентилятора. Σξ=0,26=1,2; у скрубері мокрої очистки приймаємо як три коліна Σξ=0,23=0,6. Загально в сумі коефіцієнти місцевих опорів будуть становити: Σξаг=0,6+1,2+0,6=2,4 Н2=6,330+2142,4=189+514=703 Па Разом втрати тиску по всіх аспіраційних повітропроводах становитимуть НПОВ. ПР.=18+703=721 Па Втрати тиску в батарейному циклоні 25УЦ-700 визначаються по формулі: 2 ΗБАТ=ξБАТρV ВХ.Ц/2, Па де ξБАТ - коефіцієнт опору батарейного циклону, у нашому випадку ξБАТ=20Д=200,7=14 3 ρ=1,2 кг/м - густина повітря, що входить в циклон = VВХ.Ц 12 м/с- вхідна швидкість у циклон. 2 НБАТ=141,212 /2=1210 Па 3 Виходячи з продуктивності аспіраційно-механічної системи АУРБ QЦ=13250 м /год., продуктивність вентилятора становитиме: 3 3 QВЕНТ.=1,05 QЦ+Δ QПІДС.Ц м /год.=1,0513250+250=13910+250=14160 м /год. Необхідна потужність на валу електродвигуна визначається по формулі: N=QВЕНТНВ/ 36001000ηВЕНТηПЕРηПІДШ=141602344 360010000,8310,98=11,33 кВт Де ηВЕНТ=0,83 коефіцієнт корисної дії вентилятора, приймається по характеристиці вентилятора РЗ-БВ-Ц5-37-9-01УЗ; ηПЕР - к.к.д. передачі рівний 1,0 при безпосередній посадці колеса вентилятора на вал електродвигуна за допомогою муфти і 0,95 при клинопасовій передачі; ηПІДШ.- к.к.д., який враховує втрати у підшипнику, рівний 0,98. Установлену потужність електродвигуна приймають: NУСТ=kNВ, кВт=1,111,33=12,46 кВт 2 UA 102148 U 5 По довіднику по аспіраційних та пневмотранспортних установках М. "Колос", 1984 р. Авт. Н П.Володін, Μ.Г.Касторних, А.І.Кривошеін стор. 47-53 підбираємо для продуктивності пилового 3 відцентрового вентилятора QВ=14160 м /год. і розрахунковому напору НВ=2344 Па, вентилятор пиловий середнього тиску РЗ-Б.В-Ц5-37-9-01УЗ, з електродвигуном на одному валу з вентилятором 4А16054УПУЗ потужністю 15 кВт і кількістю обертів на ньому n=1450 об./хв. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 Аспіраційно-механічна система уловлювання і збору газів, повітря з пилом, що складається з щілинних аспіраційних повітропроводів (1), розміщених по периметру з країв наддахового простору реакторного блока атомної електростанції, в яких по всій їхній довжині на дні розміщені шнеки (3) для збору і відведення в бункери більшої частини осілого під дією гравітаційних сил пилу, що дає можливість фактично забирати гази, повітря з будь-якою невизначеною максимальною концентрацією пилу на відміну від звичайних аспіраційних систем, діаметри щілинних аспіраційних повітропроводів розраховані на швидкість газів, повітря в них в межах 0,55,9 м/с, що дає можливість багатократно понизити пилове навантаження (тобто 3 концентрацію пилу в мг/м , що входить з газами у циклон) на циклони типу УЦ, які мають можливість працювати з високим коефіцієнтом пилоуловлювання до 99,5 % по тонкодисперсному пилу, і що як другий ступінь доочистки використовується на наддуві мокра очистка в інерційному скрубері (7), що складається з бункера (8), заповненого водою, яку водяна помпа (10) подає на кілька форсунок-розпилювачів води, розміщених по вертикалі, у центрі аспіраційного повітроводу (4), що відходить від пилового вентилятора, і за рахунок змочування водою тонкодисперсних частинок пилу, які з потоком газів направлені вертикально вниз зі швидкістю в межах 1520 м/с, і їхнім поворотом над поверхнею води інерційного скрубера на кут 180° за рахунок аспіраційної труби більшого діаметра (9), зануреною нижньою частиною у воду скрубера і розрахованою на швидкість в площині перерізу між повітропроводами 35 м/с, на таку ж швидкість розрахована висота-віддаль від поверхні води до нижньої частини аспіраційного повітропроводу (4), неуловлені тонкодисперсні частинки пилу будуть випадати з потоку газів у воду скрубера, внаслідок чого фактично після сухої очистки у щілинних повітропроводах і циклонах типу УЦ і мокрої доочистки в скрубері гази, повітря будуть викидатися у атмосферне повітря на 99,9 %, очищеними від пилу. 3 UA 102148 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4