Очистка газов от продуктов окисления щелочных металлов

Натрий и другие щелочные металлы (К, Ы и эвтектика), используемые в качестве теплоносителя различных энергетических установок, обычно имеют температуру, превышающую температуру их воспламенения на воздухе. По­этому при протечке в помещение с обычной атмосферой они загораются. При горении образуется большое количество аэрозольных продуктов сгорания ме­талла. Так как натриевый дым очень вреден для здоровья человека (при контак­те окислов натрия с парами воды образуется гидроокись натрия - щелочь), не­обходимо разрабатывать эффективные средства локализации аэрозолей с целью их улавливания раньше, чем они поступят в смежные помещения или систему вентиляции и далее в окружающую среду.

Обычно при горении натрия на воздухе образуются «сухие» аэрозоли про­дуктов его сгорания: в основном окислы и карбонаты натрия. Но при возникно­вении аварии, например, на парогенераторе возможно образование как «сухих» аэрозолей при горении натрия, так и «мокрых» аэрозолей при взаимодействии натрия с водой. «Мокрые» аэрозоли образуются также при проведении работ по очистке технологического оборудования от остатков натрия и уничтожению отходов его взаимодействия с компонентами атмосферы.

Таким образом, система локализации натриевых аэрозолей должна обеспе­чивать:

- высокую эффективность очистки от дисперсной фазы дыма (не менее
99,9 %по массе);

- очистку сухого и влажного воздуха от продуктов горения натрия и
взаимодействия его с водой.

При создании такой системы можно использовать известные способы су­хого и мокрого пылеулавливания.

Применение сухого пылеулавливания связано с рядом существенных не­достатков, а именно:

- перед очисткой газ необходимо охладить или использовать термостой­
кие фильтрующие материалы;

- из-за малой пылеемкости простого фильтра требуется использовать
комбинированный или многослойный фильтр, имеются определенные трудно­
сти при удалении такого фильтра (особенно радиоактивного);

- малый ресурс фильтра при очистке воздуха от «мокрых» аэрозолей.
Для этой цели способы мокрого пылеулавливания по сравнению с сухими

являются более технологичными, так как процесс отвода тепла от очищаемого газа совмещается с процессом его очистки, а переработка жидких щелочных отходов может быть проведена известными методами и совмещена с обычной для всей установки системой очистки оборудования от натрия.

В ФГУП «ГНЦ РФ НИИАР» предложен способ мокрого пылеулавливания аэрозолей натрия и его примесей. Показана принципиальная возможность соз­дания системы локализации аэрозолей натрия (СЛА) с использованием этого способа. Конструктивно (рис. 38, 39) установка состоит из оросительной ко­лонны (распыление или разбрызгивание воды), пенного скруббера с брызгоуло-вителем в виде насыпки из колец Рашига, слоя мокрых фильтров из материала ФРНК-1 и абсолютного фильтра из материала ФПП или другого типа. Установ­ка автономна, проста в изготовлении и эксплуатации. Технически выгодно ис­пользование замкнутого водяного контура и периодической промывки мокрого фильтра. В этом случае ресурс работы установки СЛА ограничен только требо­ваниями радиационной безопасности в случае очистки воздуха от продуктов горения радиоактивного натрия.

Установка очищает воздух как от «сухих» так и «мокрых» аэрозолей про­дуктов горения натрия и взаимодействия его с другими веществами, например, водой. Эффективность очистки воздуха от аэрозолей натрия, радионуклидов йода и цезия достигает 99,95 %, проскок их - не более 0,1 %.

Контрольные вопросы

1. Объясните принцип действия аппаратов мокрой пылеочистки, исполь­
зующих метод абсорбции.

2. Особенности мокрой очистки газовоздушной смеси методом хемосорб-
ции.

3. Дайте характеристику аэрозольных продуктов, образующихся при взаи­
модействии щелочных металлов с компонентами атмосферы (кислородом и во­
дой). Почему требуется очищать газовоздушную среду от этих примесей?

4. Объясните принцип действия и устройство системы очистки газовоз­
душной среды от продуктов окисления щелочных металлов.

2П1

Загрязненный воздух

тттг

I

*У, ., «4* • аЛ; •Ълч* ^В^7

Помещение оператора

*УЛ

Л^У.'яГ'л -

вы код

газа

подача ■ воды

 

материал ФРНК-1

кольца Рашига

окно

^перфорированная решетка

 

Рис. 38. Блок-схема установки по очистке воздуха от аэрозольных продуктов горения щелочных металлов:

1 - оросительная колонна; 2 - двухполочный пенный скруббер; 3 - абсолютный фильтр из материала ФПП; 4 - побудитель рас­хода; т.1-т.З - точки отбора проб газоаэрозольной среды

Рис. 39. Двухполочный пенный скруббер с насадкой из

колец Рашига и мокрого фильтр из материала ФРНК-I

(3 слоя), рассчитанный на оптимальный расход газа на

очистку равный 3000 м³/ч