新研發(fā)核電廠高精度水過(guò)濾器濾芯試驗(yàn)性能

吳小波 李生勇 焦森林 鄭之壽

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2011-5640-8257

摘? 要：本文介紹了過(guò)濾精度2μm和5μm，新研發(fā)的以316L不銹鋼纖維氈為濾材的核電廠水過(guò)濾器濾芯綜合試驗(yàn)性能并和相應(yīng)性能的目標(biāo)值進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)比較新研發(fā)濾芯的結(jié)構(gòu)完整性驗(yàn)證和初始冒泡點(diǎn)、壓降流量特性、過(guò)濾效率和納污容量等試驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)測(cè)值和目標(biāo)值，對(duì)新研發(fā)濾芯的結(jié)構(gòu)、工藝等進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，不僅使得新研發(fā)濾芯各項(xiàng)性能指標(biāo)實(shí)測(cè)值滿足目標(biāo)值要求，而且部分性能指標(biāo)實(shí)測(cè)值優(yōu)于目標(biāo)值。

關(guān)鍵詞：濾芯? 綜合性能? 試驗(yàn)? 目標(biāo)值

中圖分類號(hào)：TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）01（c）-0071-04

Performance Test of High Precision Water Filter Element in Newly Developed Nuclear Power Plant

WU Xiaobo1? LI Shengyong2? JIAO Senlin1? ZHENG Zhishou1

（1.Hualong Nuclear Power Technology Co.， Ltd.， Beijing， 100036 China;2.AT&M Environmental Engineering Technology Co.， Ltd.， Beijing， 100081 China）

Abstract： This paper introduces the comprehensive test performance of newly developed water filter element used in nuclear power plant， the filter element is made of 316L stainless steel fiber felt with filtering precision of 2μm and 5μm，meanwhile， the measured value and the target value are compared. By comparing the measured and target values of initial bubble point， pressure drop flow characteristics， filtering efficiency and pollution carrying capacity， etc. Continuously improve the structure and process of the newly developed water filter element， not only the measured values of each performance index of the filter element meet the requirements of the target value， but also the measured values of some performance indexes are better than the target values.

Key Words： Filter element; Comprehensive performance; Test; Target value

當(dāng)前核電廠核島輔助系統(tǒng)中設(shè)置的水過(guò)濾器濾芯的材質(zhì)主要為玻璃纖維，玻璃纖維材質(zhì)的水過(guò)濾器濾芯在核電廠長(zhǎng)期使用過(guò)程中存在著纖維脫落對(duì)水質(zhì)造成二次污染以及可溶硅的析出量可能累計(jì)到一個(gè)相當(dāng)高的量，造成一回路水質(zhì)持續(xù)惡化，影響到核島主設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究對(duì)比，發(fā)現(xiàn)316L不銹鋼纖維氈作為核電高精度濾芯的濾材有強(qiáng)度高以及長(zhǎng)時(shí)間浸泡在一回路模擬溶液中未檢測(cè)到析出的硅元素等優(yōu)點(diǎn)。下文介紹了此次新研發(fā)，以316L不銹鋼纖維氈為濾材，過(guò)濾精度2μm和5μm的核電廠水過(guò)濾器濾芯綜合試驗(yàn)性能并和相應(yīng)性能的目標(biāo)值進(jìn)行了對(duì)比。濾芯綜合性能的目標(biāo)值來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及國(guó)外進(jìn)口的同精度、同尺寸、濾芯材質(zhì)為玻璃纖維的試驗(yàn)實(shí)測(cè)值，試驗(yàn)項(xiàng)目參照NB/T 20486-2018的要求，進(jìn)行了濾芯結(jié)構(gòu)完整性驗(yàn)證和初始冒泡點(diǎn)的確定、壓降流量特性等七項(xiàng)性能試驗(yàn)。進(jìn)行綜合性能試驗(yàn)濾芯直徑60mm，高度150mm。

1? 濾芯結(jié)構(gòu)完整性驗(yàn)證和初始冒泡點(diǎn)的確定

試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 14041.1-2007;試驗(yàn)準(zhǔn)備：過(guò)濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗(yàn)液為異丙醇。采用GB/T 14041.1-2007的試驗(yàn)步驟得到的試驗(yàn)結(jié)果如下表1。通過(guò)表1實(shí)測(cè)值和目標(biāo)值比較可知，新研發(fā)濾芯初始冒泡點(diǎn)實(shí)測(cè)值比目標(biāo)最低要求值高得多，新研發(fā)濾芯該項(xiàng)指標(biāo)合格。

2? 壓降流量特性

試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 17486-2006;試驗(yàn)準(zhǔn)備：過(guò)濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗(yàn)液采用符合GB/T 6682-2008的三級(jí)水。采用GB/T 17486-2006的試驗(yàn)步驟得到的壓降流量曲線。圖1和圖2中橫坐標(biāo)為流量，單位m3/h;縱坐標(biāo)為濾芯前后的潔凈壓差，單位KPa;方框數(shù)據(jù)點(diǎn)連接成的曲線表示新研發(fā)濾芯不同流量下的潔凈壓差目標(biāo)限制值，圓形數(shù)據(jù)點(diǎn)連接成的曲線表示新研發(fā)濾芯不同流量下的潔凈壓差實(shí)測(cè)值，從圖1和圖2可知，過(guò)濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯在不同流量下潔凈壓差均比目標(biāo)限制值低，新研發(fā)濾芯該項(xiàng)指標(biāo)合格。

3? 濾芯材料與液體相容性

試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 14041.2-2007;試驗(yàn)準(zhǔn)備：過(guò)濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗(yàn)液為濃度4%的硼酸溶液，試驗(yàn)液采用符合GB/T 6682-2008的三級(jí)水進(jìn)行配制，模擬核電廠的水回路工況。為考驗(yàn)濾芯的濾材和液體的相容性，將GB/T 14041.2-2007要求的被試濾芯浸泡在模擬溶液中72h延長(zhǎng)至36d，浸泡結(jié)束后檢測(cè)浸泡溶液對(duì)濾材過(guò)濾性能參數(shù)的影響。表2為新研發(fā)過(guò)濾精度2μm濾芯浸泡后的溶液中的元素含量，可從表2中看出濾芯浸泡第36天只檢測(cè)到微量的Cr和Fe元素析出，沒(méi)有檢測(cè)到Si或其他元素。

表3為新研發(fā)過(guò)濾精度2μm濾芯浸泡后的性能數(shù)據(jù)，可從表3可看出，濾材的孔徑、滲透性等影響過(guò)濾性能的參數(shù)沒(méi)有明顯變化，表明這些微量的Cr和Fe元素析出，不足以改變?yōu)V材的過(guò)濾性能。浸泡36d后該濾芯未出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)破裂、損傷或功能退化，且通過(guò)了GB/T 14041.3-2010規(guī)定的抗破裂性檢驗(yàn)，新研發(fā)過(guò)濾精度2μm濾芯該項(xiàng)指標(biāo)合格。

浸泡36d后新研發(fā)過(guò)濾精度5μm濾芯，也只檢測(cè)到有微量的Cr和Fe析出，沒(méi)有檢測(cè)到Si或其他元素，未出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)破裂、損傷或功能退化，且通過(guò)了GB/T 14041.3-2010規(guī)定的抗破裂性檢驗(yàn)，新研發(fā)過(guò)濾精度5μm濾芯該項(xiàng)指標(biāo)合格。

項(xiàng)目組同時(shí)浸泡了從國(guó)外進(jìn)口以玻璃纖維為濾材、過(guò)濾精度5μm的核電廠水過(guò)濾器濾芯，浸泡36d后，在浸泡溶液中檢測(cè)到少量的Si02、Ca2+、Mg2+、Al3+、cl-等。

4? 濾芯過(guò)濾效率和納污容量

試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 18853-2015;試驗(yàn)準(zhǔn)備：過(guò)濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗(yàn)液采用符合GB/T 6682-2008的三級(jí)水進(jìn)行配制。濾芯的極限壓差取0.25MPa。從表4可看出，新研發(fā)濾芯過(guò)濾效率和納污容量實(shí)測(cè)值比目標(biāo)最低要求值高得多，新研發(fā)濾芯該項(xiàng)指標(biāo)合格。

5? 濾芯抗流動(dòng)疲勞特性

試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 17488-2008;試驗(yàn)準(zhǔn)備：過(guò)濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗(yàn)液采用符合GB/T 6682-2008的三級(jí)水進(jìn)行配制。試驗(yàn)過(guò)程參照GB/T 17488-2008規(guī)定的試驗(yàn)步驟和要求進(jìn)行了2000次流動(dòng)疲勞循環(huán)試驗(yàn)，新研發(fā)濾芯目標(biāo)值為承受≥1500次流動(dòng)疲勞循環(huán)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，濾芯未出現(xiàn)可見(jiàn)的結(jié)構(gòu)、密封件或?yàn)V材損壞，通過(guò)了GB/T 14041.3-2010規(guī)定的抗破裂性檢驗(yàn)，新研發(fā)濾芯該項(xiàng)指標(biāo)合格。

6? 濾芯抗破裂性

試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 14041.3-2010;試驗(yàn)準(zhǔn)備：過(guò)濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，試驗(yàn)液采用符合GB/T 6682-2008的三級(jí)水進(jìn)行配制。新研發(fā)濾芯抗破裂壓力目標(biāo)值≥0.5MPa，從表5的試驗(yàn)結(jié)果可看出，濾芯的抗破裂試驗(yàn)壓力到0.6MPa，觀察外觀沒(méi)有損傷，抗破裂試驗(yàn)前后初始冒泡點(diǎn)也沒(méi)有明顯變化，新研發(fā)濾芯該項(xiàng)指標(biāo)合格。

7? 濾芯額定軸向載荷特性

試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 14041.4-93;試驗(yàn)準(zhǔn)備：過(guò)濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯，按照GB/T 14041.4-93的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，新研發(fā)濾芯能承受軸向載荷的目標(biāo)值≥0.6 MPa，在濾芯端部施加0.7MPa的軸向載荷，試驗(yàn)結(jié)束后，新研發(fā)濾芯未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)、密封或?yàn)V材損壞且通過(guò)了GB/T 14041.3-2010規(guī)定的抗破裂性檢驗(yàn)，新研發(fā)濾芯該項(xiàng)指標(biāo)合格。

8? 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上濾芯各項(xiàng)綜合性能試驗(yàn)可以看出，參與試驗(yàn)的過(guò)濾精度2μm和5μm的新研發(fā)濾芯各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格，部分性能指標(biāo)實(shí)測(cè)值優(yōu)于目標(biāo)值。

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