田湾核电储罐排气净化系统用高效过滤器国产化研发

1、田湾核电储罐排气净化系统用高效过滤器国产化研 发1 主要用途与背景介绍1.1 主要用途田湾核电站KPL3系统高效过滤器滤芯主要用于田湾核电站 一回路储罐排气净化系统，其功能为将含有放射性液体废物的储 罐所排气体中的放射性气溶胶净化处理至低于限定值。1.2 背景介绍田湾核电站KPL3系统高效过滤器滤芯原为俄供产品，存在 采购价格较高，供货周期长，缺少配套技术服务等问题，产品采 购受制于国外厂家。通过本项目的开发研制降低该类型过滤器滤 芯的采购成本，并实现该类型过滤器的国产化， 填补国内产品的 空白。2 产品相关技术要求2.1 主要技术指标2.1.1 设备分级安全等级：核安全 3级质保等级： QA

2、2抗震等级：抗震口类2.1.2 环境条件温度：1545C相对压力： -50Pa相对湿度：w 90%体积放射性活度：w 0.1 X 106Bq/l2.2 结构设计 高效过滤器滤芯主要由上下端盖、支撑杆、预过滤滤芯、高 效滤芯、排水口、密封垫等组成。上下端盖通过支撑杆连接，保 证整体刚性；采用两级过滤，预过滤采用金属烧结毡，可去除气 溶胶中的大颗粒物质， 延长高效滤纸寿命； 高效滤芯采用密褶型 玻璃纤维纸，结构更加紧凑，相同尺寸可达到更大的过滤面积， 保证过滤器整体通风量， 延长过滤器寿命。 下端盖上设置有排水 口，可排出腔体内的凝结水。3 关键技术与技术难点3.1 关键技术田湾核电站KPL3系统

3、高效过滤器滤芯研制的关键技术有以 下三个方面：3.1.1 高效过滤器整体结构设计原俄供高效过滤器滤芯尺寸较大， 重量较重， 安装更换操作 不便。在满足系统风量要求的前提下，优化过滤器整体结构，减 小过滤器尺寸，减轻过滤器重量，满足抗震要求，同时改进过滤 器安装方式， 满足原设备接口要求， 是本项目过滤器设计的一项 关键技术。3.1.2 滤芯设计滤芯材质及结构直接影响过滤器的效率、阻力、容尘量、使 用寿命等关键指标，滤材的选型，滤材的成形、密封工艺，是本 项目的关键技术之一。3.1.3 排水口滤材选型排水口的功能要求为： 既可排出腔体内的凝结水， 又能过滤 气溶胶， 保证整机的过滤效率。 在之前

4、的过滤器产品中从未涉及 到该结构， 没有相关设计经验。 选择什么样的排水口滤材来保证 排水口的功能要求，是本项目的一项关键技术。3.2 技术难点田湾核电站 KPL3 系统高效过滤器滤芯研制的技术难点主要 有以下两个方面：3.2.1 滤芯设计常规核电通风高效过滤器使用寿命不超过1 年，本项目中要求过滤器设计寿命为在正常工况下， 未使用过的滤芯安装在系统 中使用 1.5 年后，其阻力不超过 1.0kPa ，过滤效率不低于 99.9% （荧光素钠法）。为保证过滤器寿命，主要采取了两方面措施：第一，增加高 效滤纸过滤面积，增大容尘量；第二，增设预过滤段，滤除大颗 粒物质，延长高效滤纸寿命。在预过滤段滤

5、材的选型上，我们采 用理论数据分析与试验相结合的方法，最终选定20卩m不锈钢烧结毡作为预过滤滤材，整体初始阻力达到了理想的效果。3.2.2 排水口设计本项目中过滤器使用环境湿度较大， 需设置排水口， 其功能 要求为：既可排出腔体内的凝结水，又能过滤气溶胶，保证整机 的过滤效率。该结构在之前的过滤器设计中从未涉及。为实现排水口功能， 我们筛选了多种滤材。 常规的玻璃纤维 高效滤纸常压下不具有透水性， 而效率相对较低的玻纤毡、 玻纤 纸和玻璃棉透水性较好。 通过进一步的试验玻纤毡和玻纤纸无论 采用什么样的填充方法，对气溶胶的过滤效率均不能满足要求， 而玻璃棉对气溶胶的过滤效率可满足高效过滤器的要求

6、。 最终我 们选定玻璃棉为排水口内的填充滤材。4 创新性与先进性4.1 创新点田湾核电站KPL3系统高效过滤器滤芯国产化研制项目的技 术创新点主要有以下四点：1）优化了高效过滤器结构 原设备尺寸较大，重量较重，安装方式较为繁琐，需借助安装框架将过滤器固定密封在罐体中， 操作人员劳动强度及安装更 换所需空间较大； 优化后的过滤器结构减小了过滤器尺寸， 减轻 了过滤器重量，安装更换更为便捷，减轻了人员劳动强度，缩短 了工作时间。2）过滤器与法兰连接设置不脱出螺栓 过滤器上端盖与法兰的连接采用不脱出螺栓， 避免了安装更换过程中螺栓脱落，降低了操作风险。3）过滤器滤芯设置两级过滤过滤器采用两级过滤， 预过滤采用金属烧结毡， 可去除气溶 胶中的大颗粒物质， 延长高效滤纸寿命； 高效滤芯采用密褶型玻 璃纤维纸，结构更加紧凑，相同尺寸可达到更大的过滤面积，保 证过滤器整体通风量，延长过滤器寿命。4）过滤器底部设置排水口结构原俄供高效过滤器排水口设置在安装框架的下法兰上， 过滤 器本身不带有排水功能。本项目中将排水口与过滤器设计为一 体，排水口设置在过滤器底部，排水口内填充玻璃棉作为滤材， 既可排出腔体内的凝结水， 又能过滤气溶胶，