Способ регенерации зернистых насыпных фильтров

(19) ( О 97003 А 1)з 621 Р 9 Е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Касаткин А,Г, Основные процессы и аппараты химической технологии. М,: Химия,1973, с, 236.Ужов В.Н., Мягков Б.И. Очистка промышленных газов фильтрами, М.: Химия,(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЗЕРНИСТЫХНАСЫПНЫХ ФИЛЬТРОВ(И) Изобретение относится к приготовлению топлива для ядерных реакторов с использованием солевых расплавов и решаетзадачу очистки газов, содержащих солевыввоэгоны, Целью изобретения является повышение степени очистки отходящих газов Изобретение относится к ядерной энергетике, преимущественно к приготовлению ядерного топлива с использованием солевых расМавов хлоридов металлов, и может быть испвьзовано при очистке отходящих газов от СОлевых воэгонов.Целью, изобретения является повышение степей очистки отходящих газов и сокращение количества радиоактивных отходов с одновременным сохранением большой длительности фильтроцикла, путем сохранения автофильтрационных свойств отложений солевых возгонов в зернистой насадке,Для получения требуемого эффекта увеличения длительности фильтроцикла с одновременным сохранением высокой степени и сокращение количества радиоактивных отходов с одновременным сохранением большой длительности фильтроцикла путем сохранения автофильтрационных свойств отложений возгонов в зернистой насадке.Цель достигается тем, что производят одиночные встряхивания зернистой насадки с отложениями солевых возгонов с амплитудой, не превышающей диаметра наибольших зерен. и с определенной длительностью активной части встряхивания, вызывающей соответствующее механическое напряжение в фильтре. Способ регенерации обеспечивает сочетание требуемой высокой степени очи- стки больше 991 с необходимой длительно-стью фильтроцикла 10 суток и более, при этом цф количество образующихся радиоактивных отходов уменьшено по сравнению с известным способом. 5 табл., 3 ил. 1 очистки отходящих газов (выполнейие этих двух условий ведет к сокращению количества радиоактивных отходов) важно правильно подобрать параметры механического встряхивания. Само наличке операции одиночного встряхивания позволяет разрушить за счет сил, возникающих при ускорении, спекшиеся куски (кусок) в обьеме фильтрую- щего элемента насыпного фильтра, которые формируются в процессе фильтрации аэрозолей с частично спекающимися солевыми возгонами и представляют собой конгломерат, в котором зерна насадки сцеплены между собой отложениями солевых воэгонов, а пространства между зернами насадки заполнены солевыми воэгонами. Отложение солевых возгонов между зернами на 1597003садки существенна улучшает качество очи- стки отходящих газов, так как через эти осевшие солевые возгоны (оновь сформировавшиеся зерна отложений солевых оозгоноо) газ дополнительно фильтруется (тэк называемый автофильтрационный эффект). По мере фильтрации и заполнения пространства между зернами возгонами возрастает степень очистки газа и при этом увеличивается сопротивление насыпного фильтра.Разрушение спекшихся кусков должно быть таким, чтобы ликвидировать сцепление между значительным большинством зе- рен насадки, и при этом из взаимное пространственное расположение после разрушения должно быть изменено очень незначительно. Такое встряхивание исключает перемешивание слоев зерен, перетирание зерен насадки и зерен, вновь сформированных из отложений солевых возгонов, и, таким образом, сохраняет авто- фильтрационные свойства отложений солевых возгонов.Требуемый эффект получают, когда производят одиночные встряхивания зернистой насадки с отложениями солеоых возгонов с амплитудой, не превышающей диаметра наибольших зерен насадки. Дело в том, что с ростом амплитуды встряхивания возрастает перемешивание разрушаемого спека, и при амплитудах, превышающих диаметр наибольших зерен насадки, это перемешиоание начинает заметно ухудшать качество очистки отходящих газов.Вторым важным параметром встряхивания является длительность активной части встряхивания (далее просто длительность встряхивания), Длительность встряхивания при заданной ее амплитуде определяет ускорение и, таким образом, силы(равные произведению массы спекшегося куска на его ускорение) инерции, возникающие при встряхивании,Длительность встряхивания должна быть достаточной для создания требуемой величины ускорения,но не преоышаощей значений, при которых о регенерируемой зернистой. насадке начинают перетираться зерна насадки,.а также разрушаться и перетиратьса вновь сформированные зерна отложений солевых возгоноо. Излишнее разрушение и перетирание зерен, сопровождающееся образованием мелкой пыли, несущей радионуклиды, уничтожает автофильтрэционный эффект и ухудшает степень очистки газа. Требуемый эффект получают, когда при заданной амплитуде подбирают такую длительность встряхивания (а следовательно и ускорения), при которой механические напряжения в зернистой насадке превышают предел механической прочности на сжатие спекэ солевых отложений с зернистой насадкой, но не более чем в 3 раза,Достижение сочетания высокой степени очистки отходящих газов и требуемой длительности фильтроциклэ ведет к сокращению количества радиоактивных отходов,10 так как по сравнению с прототипом резкопадает нагрузка по солевым возгонам на последующую степень очистки, продлевая ее длительность фильтроцикла до замены, и следовательно уменьшая количество радиоактивных отходовСпособ реализуется с помощью встряхиваемого насыпного фильтра.На графиках фиг, 1 - 3 изображены заСн 20висимости коэффициентов очистки К= - ,Сь .1 СнК = - отходящих газов от параметровСквстряхивания (где К - значение коэффициента очистки в любой момент времени филь.трации; К - значение коэффициентаочистки в момент времени после встряхивания; С - концентрация солевых воэгонов вгазах перед фильтрацией, г/м; Ск - концен 3.траоия солевых оозгонов в газах после30 фильтрации,г/м ).1,",ависимость К от амплитуды встряхисванил А (А=, где с - абсолютное значеоэние амплитуды встряхивания, м; дз35 диаметр наибольших зерен насадки, м) показана на фиг. 1.График изменения К в условиях, когдаА=0,5, а длительность встряхивания обеспечивает механическое напряжение в насадкеРн (1 5-3) ОсжЯпл (где Рн - механическоенапряжение, создаваемое в насадке, н; осжпредел механической прочности спека нэсжатие, н/м: Япл - суммарная площадь вза 2,имодействия стержней фильтррющего элемента с зернистой насадкой, м ) показан нафиг. 2.График изменения К в условиях, когдаА=0,5, а длительность встряхивания обес 50печивает механическое напряжение в зернистой насадке Рносж Злл показан нафиг. З,а,График изменения К в условиях, когдаА=0,5, э длительность встряхивания обеспечивает механическое напряжение о насадке РнЗсгсжЯлл показан на фиг; З,б.Способ реализуют с помощью встряхиваемого известного насыпного фильтра,Зернистая насадка представляет собойфарфоровую крошку со средним диаметромнаибольших зерен 6 мм, Масса зернистойнасадки в одной емкости равнялась 1 кг(всего 3 кг),Длительность активной части встряхиввния при О А 1 (А= - .) Арпино удовСблетворять следующим соотношениям: 4Ож Зпл ( РнЗОсж Зпл (1)где сгсж - предел прочности на сжатие спеказернистой насадки с солевыми воэгонами,н/м;дсжвв (0,4-0,5) 104 н/м 45Зпл - суммарная площадь взаимодействия стержней фильтрующего элемента сзернистой насадкой, м;Зпл =510 м (2)Рн= п 1 н (а), 50где. Рн - сила взаимодействия спека зернистой насадки со стержнями, Н;а - требуемое ускорение при встряхива-.мнии, - 55 0 сц - ускорение свободного падения;вн - масса зернистой насадки с вознами, кг, ан=1 кг. оПри забивании фильтра солевыми воз гонами подают сигнал на исполнительный механизм от датчика перепада давления или от реле времени, и кратковременный импульс тока подают на обмотку электромагнита, якорь которого связан с фильтрую щим элементом посредством подвески, фильтрующему элементу придают ускоренное (ударное) движение вверх.Процесс встряхивания можно условно расчленить на две стадии. На первой. актив ной, части встряхивания фильтрующий элемент ускоренно движется вверх - на этой стадии зернистая насадка с солевым осадком неподвижна относительно емкостей и закрепленных в ней стержней. Первая ста дия встряхивания заканчивается резкой остановкой фильтрующего элемента в верхней положении (зернистая насадка в ней продолжает движения вверх по инерции). На второй стадии встряхивания зерни стая насадка с солевым осадком продолжает по инерции движение вверх внутри емкостей (емкости заполнены на 80- 95 ф и имеют свободное пространство для движения) и при этом сталкиваются со стер жнями. При сталкивании происходит разрушение спекшихся частично слоев зернистой насадки. В следующий момент фильтрующий элемент, зернистая насадка возвращаются вниз в начальное положение. 35 При условии паутоп иной резул ьтирующей силы тяги подвески вверх длительность активной части встряхивания 1 определяется известной формулой2 с (3)агде с=А дз= 0.50,006 ов 3 10 м.Суммируя (1), (2), (3) получим требуемыйинтервал значений длительности активнойчасти встряхивания1 даФн П 1 нПодставляя численные значения обозначенных величин получим 0,009 т (с)0,015.Испытания способа проведены при очистке хлорсодержащих отходящих газов, включающих 2-3 г/м хлоридов натрия. цезия,з железа, алюминия, магния, кремния, нйкеля, хрома, альфа-радиоактивные нуклиды. Расход отходящих газов составлял 0,3 - 0,4 м /ч, скорость отходящих газов в живом сечении составляла 0,015 м/с, Пропуск альфа- радиоактивных нуклидов через фильтр фиксировали на контрольном фильтре, установленном за насыпным фильтром, с помощью рэдиометрической установки. Результаты испытаний приведены в табл. 1 - 4 и на графиках.Табл. 1 и график фиг. 1 показывают, как меняется коэффициент очистки в зависимости от величины амплитуды встряхивания А, причем длительность встряхивания для этихданных удовлетворяла соотношению (4). При значениях А1 коэффициент очистки К значительно ухудшается,В процессе фильтрации в зернистой насадке накапливаются солевые возгоны, образуя частично спекэющиеся слои, которые, в свою очередь, также фильтруют аэрозоль (эффект эвтофильтрации), Это приводит к тому, что в процессе фильтрации происходит рост коэффициента очисткиа также и сопротивления фильтра, Двойные числа в табл, 2-4 показывают соответственно начальные (в момент времени после встряхивания) и конечные (в момент времени перед встряхиванием) значения коэффициентов очистки и сопротивлений в интервале времени, указанном в первом столбце таблиц. Встряхивэние производили по истечении каждых суток фильтрации. Таким образом, графики изменения коэффициента очистки1597003 Таблица 1 Зависимость коэффициента очистки (К ) и сопротивления насыпного Фильтра от амплитуды встряхивания А(и сопротивления фильтра) представляют собой пилообразные кривые.В табл. 2 показано изменение коэффициента очистки и сопротивления фильтра с течением времени, а на графике фиг. 2 - изменение коэффициента очистки при встряхивании с амплитудой А=0,5 и длитель-, ностью от 0,009 до 0,015 с, т.е. выполнялось соотношениеосжЗплРн 3 осжЯпл.Из табл. 2 и графика фиг, 2 видно, что в данном интервале создаваемых механических напряжений в частично спекающихся слоях зернистой насадки при встряхивании сохраняются автофильтрационные свойства фильтрующих слоев насыпного фильтра и коэффициент очистки высокий.В табл. 3 показано изменение коэффициента очистки и сопротивления фильтра с течением времени, а. на графике фиг. З,а - . изменение коэффициента очистки при встряхивании с амплитудой А=0,5 и длительностью 10,015 с, т.е. при этом Ри 0 сжЗлл и условия (1)-(4) не выполняются, Для регенерации фильтра таких механических напряжений недостаточно - фильтр забивается. В табл. 4 показано изменение коэффициента очистки и сопротивления фильтра с течением времени, а на графике фиг. 3,6 - изменЕние коэффициента очистки при встряхивании с амплитудой А=0,5 и длительностью активной части встряхивания 1009 с, т.е при этом Рн3 д,ж Зал и условия (1) - (4) не выполнялись. Это приводило к ухудшению качества очистки отходящих газов.В табл. 5 приведено сравнение основных показателей для известного и предло, женного способов,Сравнительные данные получены путемиспытаний и опытных проверок фильтров одинаковой производительности (м /ч) и скорости фильтрации (м /м ч) газов.5 Из сравнения показателей видно, чтопредложенный способ регенерации зернистых насыпных фильтров обеспечивает сочетание требуемой высокой степени очистки больше 99 с необходимой дли тельностью фильтроцикла (10 сут, и более),при этом количеством образующихся радиоактивных отходов уменьшено по сравнению с известным решением.При регенерации встряхиванием в дру гих режимах длительности и амплитуды данного эффекта не наблюдается (см. табл. 1-4).Формула изобретения Способ регенерации зернистых насып ных фильтров после фильтрации аэрозолейс частично спекающимися солевыми возгонами, включающий встряхивание, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени очистки отходящих газов и сокра Щения количества радиоактивных отходов содновременным сохранением большой длительности Фильтроцикла путем сохранения автофильтрационных свойств отложений возгонов в зернистой насадке, производят 30 одиночные встряхивания зернистой насадки с отложениями солевых возгонов с амп. литудой, не превышающей диаметранаибольших зерен насадки и с такой длительностью активной части встряхивания, 35 при которой механические напряжения взернистой насадке превышают, но не более чем в 3 раза, предел механической прочности на сжатие спека солевых отложений с зернистой насадкой.403 Таб оэффициент очистки и сопротивлени А, т 0015пного фильтра,аблиц Коэффициент очистки и сопротивления насыпного филА = 0,5. й0,009 с1 К = Сн/С ремя от началильтрации, сут Длительность тивнойча вст яхивания противлельтра, Па т 0 1 1-2 2-3 3-4 4-5 6-7 7-8 8-9 9-10 10 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,007 0,007 0,007 0,007 0,007 35-170 50-270 55-280 25-235 45-285 30-205 35 - 105 40-80 30-45 25-30 50 - 1910ко Коррек Редактор Н.Коляда.Обруча НТС изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Ф МО ф гво ф ю Заказ 2561 Тираж 276 ВНИИПИ Государственного комитета и 113035, Москва, ЖПодписноезобретениям и открытиям приРаушская наб 4/5