核空气净化系统高效空气粒子过滤器旁通阀选型试验研究_郑仕建.pdf

第 40 卷，总第 236 期2022 年 11 月，第 6 期 节 能 技 术 ENEGY CONSEVATION TECHNOLOGYVol.40，Sum.No.236Nov 2022，No.6核空气净化系统高效空气粒子过滤器旁通阀选型试验研究郑仕建，金林(中国核电工程有限公司华东分公司，浙江嘉兴314000)摘要:通过使用核空气净化系统高效空气粒子过滤器泄漏分布测试试验平台，分别对带有三种不同型号旁通隔离阀的高效空气粒子过滤器进行了过滤效率测试，通过分析测试结果，完成了旁通阀型号初步选择，并进一步进行了现场过滤效率测试，最终选取了符合设计要求的旁通阀。关键词:核空气净化系统;高效空气粒子过滤器;旁通阀;泄漏分布;试验研究中图分类号:TU834 8文献标识码:A文章编号:1002 6339(2022)06 0563 03The Experimental esearch on Bypass Valve Selection ofNuclear Air Purification System HEPA FilterZHENG Shi jian，JIN Lin(China Nuclear Power Engineering Co，Ltd，East China Branch Jiaxing 314000，China)Abstract:By using the experimental platform of nuclear air purification system HEPA filter leakage distri-bution，the test was respectively carried out for the HEPA with three different types of bypass isolationvalves Through the analysis of the test results，the preliminary selection of the bypass valve model wascompleted，and then，the on site filtration efficiency test was conducted Finally，the bypass valvewhich met the design requirements was selectedKey words:nuclear air purification system;high efficiency air particle filter;bypass valve;leakagedistribution;experimental research收稿日期2022 04 20修订稿日期2022 05 10作者简介:郑仕建(1984 )，男，硕士，高级工程师，主要从事核电厂工艺系统调试研究。0引言核设施在正常运行及事故工况下，都会不可避免地产生气载放射性污染物，主要是放射性气溶胶和气体1。核电厂可能存在放射性物质的区域主要集中在要害区 核岛厂房(核电厂运行过程中核燃料块包壳破损、一回路冷却剂系统中腐蚀产物活化都会形成放射源)、核燃料厂房(燃料事故、放射性物质转移也是放射源头之一)、核辅助厂房、电气厂房等，因此，对放射性物质转移的方向进行控制和对放射性物质进行收集和处理是必要的。为实现这一目的，在核设施中核空气净化系统被广泛应用。核空气净化系统通常会设置三重串联的过滤系统 初效+中效过滤器，对可能存在放射性污染物的核空气进行第一层过滤，滤除空气中的尘埃粒子，同时保护后续两层过滤装置;高效过滤器具有极高的污染物捕集效率，此效率通常比商业、工业或环境污染控制工程中所用的空气净化系统高出几个数量365级。高效空气过滤器(HEPA)作为系统的核心部件，第二道屏障，其有效性是核设施安全运行的一个基本条件;高效过滤器主要作用是滤除核空气中的放射性气溶胶;碘吸附器是最后一道屏障，主要是吸附核空气中的放射性化合态碘物质。同时，可以根据实际情况对上述三重过滤系统进行串联、并联或串并联使用，以期达到设计所要求的除尘、净化标准。为了达到高效核空气净化系统所要求的良好性能，必须进行严格的测试2。这些测试应该围绕系统功能和系统状态开展。系统功能是指核空气净化系统的净化功能，影响核空气净化系统的因素很多，其中起决定性作用的是设备性能和系统的密封性。核空气净化系统所使用的设备应该严格进行出厂前测试，只有通过了出厂测试的设备才可以被应用到核空气净化系统上;系统的密封性是指核空气净化系统不应该存在机械泄漏。当核空气在核空气净化系统内流通时，必须保证核空气逐级流过核空气净化装置。如果核空气净化系统存在机械泄漏，就会使得部分核空气不能被净化，直接通过泄漏位置释放到环境中，进而造成放射性泄漏。高效空气粒子过滤器效率检测方法一般有三种:钠焰法、油雾法、计数法。根据国标规定钠焰法为普通工业用高效过滤器检测的基准试验方法，计数法为超高效空气过滤器检测的基准试验方法3。1核空气净化系统高效空气粒子过滤器泄漏分布测试试验平台简介核空气净化系统高效空气粒子过滤器泄漏分布测试试验平台是基于计数法搭建的高效空气粒子过滤器性能试验平台，该平台可以测试高效空气粒子过滤器的过滤效率及泄漏分布。核空气净化系统高效空气粒子过滤器泄漏分布测试试验平台流程图详见图 1 所示。图 1核空气净化系统高效空气粒子过滤器泄漏分布测试试验平台流程图核空气净化系统高效空气粒子过滤器泄漏分布测试试验平台设备清单详见表 1 所示。表 1核空气净化系统高效空气粒子过滤器泄漏分布测试试验平台设备清单序号名称功能1示踪气溶胶注入点气溶胶注入2高效空气粒子过滤器上游采样点高效空气粒子过滤器上游空气样品采集3稀释器稀释样品，便于分析，稀释比例为 11004激光粒子计数器 1气溶胶粒子计数与粒径分布统计5旁通阀上游采样点旁通阀上游空气样品采集6旁通阀试验对象7旁通阀下游采样点旁通阀下游空气样品采集8高效空气粒子过滤器试验对象9高效空气粒子过滤器下游采样点高效空气粒子过滤器下游空气样品采集10激光粒子计数器 2气溶胶粒子计数与粒径分布统计2测试方案测试目的:通过实验平台测试为工程现场选取符合要求的旁通阀。测试步骤:(1)拆除旁通阀 6，安装盲板，通过密封试验确保盲板泄漏率达到 A 级4;(2)启动风机，调整风量和压力至设计要求值;(3)启动激光粒子计数器 4 和激光粒子计数器10，此时稀释器 3 不投用，测试各种粒径粒子的本地浓度，分别记录为 C01/粒 m3、C02/粒 m3;(4)使用气溶胶发生器产生 PAO4 气溶胶，调整参数，使得气溶胶的计数中值粒径(CMD)为03 m;(5)通过注入点 1 注入气溶胶粒子;(6)启动稀释器 3、激光粒子计数器 4 和激光粒子计数器 10，调整气溶胶注入流量，通过激光粒子计数器 10 来调整，确保下游 0 3 m 粒子数量不低于 100 粒/m3;(7)分别记录高效空气粒子过滤器上游、下游的 0 3 m 粒子数量，C1/粒 m3、C2/粒 m3;(8)高效空气粒子过滤器的效率 1=(1 C2 C02C1 C01)100%，1的测试值应不低于 99 97%;(9)拆除盲板，恢复旁通阀，重复步骤(2)步骤(8)，重新计算带有旁通阀的高效空气粒子过滤器的过滤效率 2，2的测试值应不低于 99 9%;(10)如果 1或者 2的测试值不满足要求，通465过取样点 2、5、7、9 粒子数量来定位泄漏点的位置，泄漏点处理完成后重新进行试验，直至试验结果满足要求。3试验结果通过上述试验平台，对三种旁通阀分别进行了测试，测试结果详见表 2 所示。表 2带有旁通阀的高效空气粒子过滤器过滤效率测试结果(平台试验)阀门类型内漏量(阀座泄漏量)/m3 h1 m2外漏量(框架泄漏量)/m3 h1 m2试验结果2/%400001952320000199931009999综合考虑设计要求和工程造价，通过平台试验将型阀门淘汰，不选用，将型阀门待定，在工程现场再次测试，根据测试结果决定是否选用，将型阀门优选。型阀门和型阀门现场过滤效率测试结果详见表 3 所示。表 3带有旁通阀的高效空气粒子过滤器过滤效率测试结果(现场试验)阀门类型内漏量(阀座泄漏量)/m3 h1 m2外漏量(框架泄漏量)/m3 h1 m2试验结果2/%20000199351009991通过现场测试，型阀门无法满足设计要求，淘汰;型阀门满足设计要求，选用。4结论通过核空气净化系统高效空气粒子过滤器过滤效率平台试验和现场试验，选取了符合设计要求的高效粒子空气过滤器旁通阀，通过整个试验过程，可以得出如下结论:(1)现场试验测试得出的带有旁通阀的高效空气粒子过滤器的过滤效率一般低于平台试验测试值，这是因为现场的情况更复杂，隐形的泄漏点更多;(2)鉴于高效空气粒子过滤器对过滤效率的要求非常高，如果需要带有旁通功能，其旁通阀宜选择零泄漏阀门。参考文献 1孙锋，陈昌林，邓建安，等 大型核能发电机定子端部动力特性研究 J 大电机技术，2022(1):43 47，71 2 刘运陶 核燃料循环设施高效空气过滤器使用问题的探讨 J 核安全，2018，17(6):63 65 3 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 GB/T61652021，高效空气过滤器性能试验方法、效率和阻力 S 北京:中国标准出版社，2021 4 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 GB/T139272008，工业阀门压力试验 S 北京:中国标准出版社，2008(上接第 556 页)4 尚娟，鲁仰辉，郑津洋，等 掺氢天然气管道输送研究进展和挑战 J 化工进展，2021，40(10):5499 5505 5陈伟锋，尚娟，邢百汇，等 关于天然气管网安全掺氢比 10%的商榷 J 化工进展，2022，41(3):1487 1493 6European Union Using the Existing Natural Gas Sys-tem for Hydrogen 2009 7齐晓琳，马倬，陈林，等 位错载氢运动对材料氢脆行为的影响 J 力学与实践，2022，44(3):519 525 8齐晓琳，马倬，陈林，等 位错载氢运动对材料氢脆行为的影响 J 力学与实践，2022，44(3):519 525 9 Wilkening H，Baraldi D CFD Modelling of AccidentalHydrogen elease from PipelinesJ International Journal ofHydrogen Energy，2007，32(13):2206 2215 10 朱建鲁，周慧，李玉星，等 掺氢天然气输送管道设计动态模拟 J 天然气工业，2021，41(11):132 142 11 Shirvill L C，oberts T A，oyle M，et al Experimen-tal Study of Hydrogen Explosion in epeated Pipe Congestion part 2:Effects of Increase in Hydrogen Concentration in Hydro-gen methane air Mixture J International Journal of Hydro-gen Energy，2019，44(5):3264 3276 12 Nguyen T T，Park J，Kim W S，et al Effect of Low par-tial Hydrogen in a Mixture with Methane on the MechanicalProperties of X70 Pipeline Steel J International Journal of Hy-drogen Energy，2020，45(3):2368 2381 13 S