IT9012507A1 - Composto filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare. - Google Patents
Composto filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare. Download PDFInfo
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Description
"Composto filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare"
RIASSUNTO
L' invenzione ha per oggetto un composto filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare, che comprende una miscela in polvere formata da: (a) una resina cationica debolmente acida, attivata con gruppi carbossilici, (b) una fibra inerte di poli—acrilo—nitrile, (c) una resina a scambio ionico, anionica forte.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
L' oggetto della presente invenzione è costituito da un composto filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare.
Le centrali termoe1ettriche convenzionali e nucleari richiedono, per la filtrazione del condensato di vapore ed il mantenimento di stringenti valori dell'acqua di alimento, di una tecnologia che impiega filtri cosidetti a rivestimento, nei quali, l'azione filtrante nei riguardi di ossidi metallici e sali ionizzati, viene estrinsecata da resine a scambio ionico polverizzate e/o materiali inerti che vengono depositati medianti opportune linee di processo, su setti filtranti di vario genere che hanno lo scopo di trattenere il materiale filtrante e lasciar passare l'acqua da filtrare.
I materiali filtranti più comunemente utilizzati sono costituiti da resine a scambio ionico polverizzate (cationica a base solfonica ed aionica) miscelate a fibra di cellulosa.
Le resine a scambio ionico impiegate nel processo di filtrazione del condensato di vapore, debbono rispondenre a particolari requisiti di purezza, con notevoli limitazioni per gli inquinanti metallici ed organici.
Le resine idonee all'utilizzo vengono sottoposte ad un processo di polverizzazione e fatte interagire in mezzo acquoso per dare origine ad una ben evidente floculazione che, una volta trasferito sui setti filtranti, va a costituire il vero e proprio rivestimento dei -filtri.
Il condensato da trattare attraversa il pannello filtrante così costituito depositando su di esso tutte le impurità ioniche e non ioniche.
Per effetto dei solidi sospesi trattenuti e degli ioni scambiati, il pannello -filtrante si esaurisce ed occorre perciò sostituirlo con materiale -fresco. I sistemi di smaltimento del materiale -filtrante scaricato perché esaurito sono assai diversi a seconda del tipo di centrale in cui i prodotti vengono impiegati.
In particolare, nelle centrali nucleari tipo BWR (reattori ad acqua bollente) i pannelli esausti, contenendo una certa dose di radioattività debbono essere sottoposti ad un processo di solidi-Ficazione, solitamente realizzato con bitume o cemento. Risulta evidente il costo rilevante del processo terminale, che può essere quantizzato in circa nove volte il costo della resina fresca.
Da ciò risulta evidente l'importanza di ridurre il più possibile il quantitativo di pannelli esausti scaricati all'impianto di solidificazione.
Per ottenere ciò occorre mettere a punto prodotti altamente selezionati e qualificati che consentano all'un tempo di ottenere la massima capacità di filtrazione del condensato con il minimo consumo di essi.
Alla luce dei risultati ottenuti dalle sperimentazioni il prodotto secondo l'invenzione ha consentito il raggiungimento di questo scopo.
Il prodotto -filtrante secondo l'invenzione é costituito da un prodotto misto da utilizzarsi per la -filtrazione del condensato di vapore di grandi unità termoelettriche convenzionali e/o nucleari ed é realizzato impiegando anziché resine cationiche forti solfoniche e fibra di cellulosa in miscela con resina anionica ammonico quaternaria, una resina cationica debolmente acida attivata con gruppi carbossilici -C00H ed una fibra inerte di poliacrilonitrile, il tutto in m iscela con l'anionica convenzionale.
La peculiarità "saliente del prodotto rivendicato é che fino ad oggi, il materiale inerte impiegato insieme con la resina cationica debole ed anionica era costituito da fibra di cellulosa. La nuova fibra in poiiacrilo-nitrile in miseeia con le resine cationiche debolmente acide ed anioniche fornisce i seguenti vantaggi:
1) Essendo la fibra dotata di una seppure limitata capacità di scambio, essa implementa la capacità di scambio complessiva della miscela.
2) l'uso della -fibra in miscela favorisce il ricoprimento di differenti tipi di elementi filtranti, impiegati nel sistema di filtrazione.
3) L'impiego simultaneo della fibra inerte e della resina cationica debole implementa la capacità di ritenzione delle forme di ossidi colloidali non facilmente trattenibili dalle miscele di resine convenzionali miste a materiali inerti cellulosici.
4) L'impiego in miscela della fibra inerte contribuisce al contenimento della fessurazione del pannello filtrante quando sottoposto ad un rilevante carico di ossidi sospesi.
5) L'utilizzo simultaneo di resina cationica debole e fibra acrilonitrilica contr ibuisce alla realizzazione di un pannello filtrante morbido ed elastico, in grado di filtrare in profondità anche ossidi difficili da filtrare, incrementando la vita del pannello prima del suo esaurimento, diminuendo la crescita repentina di perdite di carico idrauliche attraverso il pannello filtrante.
6) Da parte sua, la resina polverizzata cationica debole rigonfia man mano che i gruppi di scambio H+ in essa contenuti vengono sostituiti da ioni Fe bivalenti.
Ciò contribuisce sensibilmente al permanere di porosità ed elasticità nel pannello filtrante che implementa la sua capacità operativa e di durata, nel tempo.
7) La miscela così formulata riduce sensibilmente il numero di pannelli esausti scaricati con rilevanti vantaggi economici e tecnici.
Il prodotto filtrante secondo l'invenzione viene ottenuto miscelando in rapporti da 1:1 a 5:1 a base secca resina cationica debolmente acida e resina aionica forte ossidrilica. Alla miscela di resine viene aggiunto un quantitativo max del 50V. in peso, base secca, di fibra poliacrilonitrilica.
Il termine "base secca" rappresenta il quantitativo di prodotti miscelati considerati ad umidità zero. La composizione base del prodotto filtrante rivendicato comprende:
1) Resina a scambio ionico polverizzata cationica debole in forma idrogeno avente formula
2) Resina a scambio ionico polverizzata anionica forte avente formula
3) Fibra di poiiacri1onitri1e avente formula
La resina cationica impiegata é, come detto, costituita impiegata é, come detto, costituita da una cationica debole caratterizzata quindi dall'assenza di gruppi solfonici. L'utilizzo di questo prodotto in sostituzione delle resine cationiche forti convenzionali, impedisce di -fatto il rilascio di gruppi solfonici da parte della resina cationica all'atto del suo inserimento in ciclo.
L'utilizzo di fibra poiiacrilonitrilica evita invece i problemi di lisciviazione di sodio e di sostanze organiche tipici dell'impiego di prodotti inerti a base cellulosica per loro natura idrolizzabili in acqua.
Con l'utilizzo in miscela della fibra poiiacrilonitrilica si attua sul pannello filtrante un'azione di filtrazione in profondità e non soltanto superficiale come invece accade impiegando miscele di sole resine polverizzate o resine miste a celluiosa.
Le caratteristiche essenziali dell' invenzione sono riassunte e schematizzate nelle rivendicazioni; gli oggetti e vantaggi della stessa risulteranno inoltre dagli esempi che seguono, relativi ad esperienze realizzate su impianti pilota e su impianti industriali al vero.
ESEMPIO 1:
Eesperienze su impianto pilota.
Un primo ciclo di prove è stato realizzato impiegando un impianto pilota equipaggiato con n° 1 elemento filtrante in polipropilene da 70" del tutto identico ad elementi filtranti installati su impianti industriali.
L'elemento filtrante era contenuto in un prototipo di filtro trasparente per meglio osservare il comportamento del materiale filtrante impiegato.
L'impianto pilota poteva essere alimentato con acqua demineralizzata fredda o calda.
Poiché lo scopo della ricerca era quello di verificare il comportamento del filtro in condizioni simili a quelle esistenti in un circuito di trattamento del condensato SUR, si sono riprodotti nel corso delle prove alcuni dei parametri chimico-fisici riscontrabili in un tale circuito. I risultati ottenuti da vari cicli sperimentali sono stati realizzati nelle seguenti condizioni operative:
- Temperature di esercizio: da 22 a 87 "C.
- Portata specifica di esercizio: émc/h/mq di superficie filtrante.
- Perdita di carico attraverso il pannello -filtrante preparato di -fresco : 20-22 m.c.l.
- Quantità a base secca di materiale -filtrante: 1000 g/mq.
Composizione del materiale -filtrante impiegato:
Rapporto 2:1 tra le resine cationica - anionica e 3V. di -fibra poliacrilonitrilica.
I risultati ottenuti dalle prove su impianto pilota possono essere così sintetizzati:
L'inserzione in ciclo neutro di più pannelli realizzati con il prodotto suindicato, anche alla temperatura max di 87"C, non ha portato ad incrementi di conducibilità acida a valle dei pannelli filtranti dimostrando la stabilità dei prodotti impiegati ad alta temperatura.
I ricoprimenti effettuati hanno evidenziato una notevole omogeneità dei pannelli -filtranti e quindi hanno dimostrato l'assoluta adattabilità del prodotto filtrante agli elementi filtranti impiegati industrialmente.
I positivi risultati hanno consentito di poter effettuare alcuni tests in un circuito nucleare BWR come indicato nell'esempio 2.
ESEMPIO 2:
Esperienze su un impianto nucleare.
Le esperienze effettuate su scala industriale su n" 2 filtri di una centrale nucleare hanno confermato i positivi dati già rilevati su scala pilota ed in aggiunta, hanno indicato che i valori di conducibilità all'inserzione, di trattenimento di ferro e rame e la durata media dei pannelli sono stati largamente positivi e migliori dei risultati ottenibili impiegando resine cationiche forti convenzionali e miscele con fibra di cellulosa.
I dati più rilevanti ottenuti sono qui di seguito condensati.
Portata specifica filtri: 6:2 mc/h/mq.
Temperatura di applicazione : 85BC.
Ferro totale ingresso filtri medio nel ciclo : 11 ppbj
Ferro totale uscita filtri medio nel ciclo : 0.02. Rame totale ingresso filtri spot : 2.5 ppb Rame totale uscita filtri spot : 0.01 ppb Yia ciclica meclia filtri : 60 giorni.
Composizione del prodotto filtrante: rapporto 2:1 tra le resine cationica-anionica e 3% di fibra poiiacrilonitrilica.
I dati indicati sono sufficienti per considerare il funzionamento di queste nuove miscele di prodotti, superiori ad ogni altro tipo di prodotto a base di resine a scambio ionico polverizzate impiegate fino ad oggi·
Sebbene la presente invenzione sia stata basata su quanto precedentemente descritto ed illustrato, molte modifiche e varianti possono essere apportate nella realizzazione del trovato; tali modifiche e varianti debbono tuttavia essere considerate come basate sulle rivendicazioni che seguono:
Claims (2)
- RIVENDICAZIONI 1) Composto -filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare, caratterizzata dal fatto che esso comprende una miscela in polvere formata da: (a) una resina cationica debolmente acida attivata con gruppi carbossilici, (b) una fibra inerte del tipo del poii-acrilo-nitrile, (c) una resina a scambio ionico, anionica -forte.
- 2) Composto -filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detta resina cationica debolmente acida, attivata con gruppi carbossi1ici, ha la seguente formula:Composto filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta fibra inerte di poli-acrilo-nitrile ha la seguente formula:Composto filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta resina a scambio ionico, anionica forte, è costituita da una resina anionica ammonico quaternaria con la seguente formula:5^ Composto filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il rapporto ponderale, a base seccaL tra la resina .cationica debolmente acida e la resina a scambio ionico, anionica forte, è compreso tra 1:1 e 5:1. Composto filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare, secondo la rivendicazionie i, caratterizzata dal fatto che detta fibra inerte di poii-acrilo-nitrile è contenuta nella miscela dei due rimanenti composti, in quantità ponderale inferiore al 50 per cento, misurata su base secca. 7)C Composto filtrante per il condensato di vapore di una centrale termoelettrica, convenzionale o nucleare, secondo le rivendicazioni precedenti, realizzato e posto in opera secondo quanto descritto.
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Effective date: 19940829 |