Очистка газов от продуктов окисления щелочных металлов

Натрий и другие щелочные металлы (К, Li 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 термостойкие фильтрующие материалы;

− из-за малой пылеемкости простого фильтра требуется использовать

комбинированный или многослойный фильтр, имеются определенные трудности 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 этогоспособа. Конструктивно (рис. 38, 39) установка состоит из оросительной колонны (распыление или разбрызгивание воды), пенного скруббера с брызгоуловителем 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, использующих метод абсорбции.

2. Особенности мокрой очистки газовоздушной смеси методом хемосорбции.

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

4. Объясните принцип действия и устройство системы очистки газовоздушной среды от продуктов окисления щелочных металлов._

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 рас-

хода; т.1−т.3 − 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