某核电基地碘吸附过滤机组选型分析

某核电基地碘吸附过滤机组选型分析

贾荣林1马世东2

1.中国核电工程有限公司北京100840；2.河南核净洁净技术有限公司郑州450001

摘要：碘吸附器能够净化通风系统中的碘及有机化合物，有效控制被污染的空气。本文根据规格书的技术要求，通过对三种型号碘吸附器的特点进行阐述，从布置方案、优缺点、经济性等方面进行分析，给出合理选型建议。

关键词：碘吸附过滤机组；选型

0引言

某核电基地BOP碘吸附过滤机组规格书要求放射性废物处理中心放射性固体废物处理中心和应急指挥中心通风系统中设置碘吸附过滤机组，它的主要功能是对空气中的碘及有机化合物进行过滤处理，在通风系统排风检出含有放射性污染空气时，启动碘吸附过滤机组过滤排风，通过烟囱向外排放，有效的控制和排除被污染的空气，使核电厂操作人员及外部环境避免受空气中放射性物质的危害。

1碘吸附过滤机组参数要求

碘吸附过滤机组规格书要求如下：

碘吸附式过滤机组1套：额定风量3400m3/h；预过滤段（重量法效率≥85%）高效过滤段（钠焰法效率≥99.99%（Μ≥1））碘吸附段（分子碘净化系数≥5000，甲基碘净化系数≥3000)；安全等级NC、质保等级QNC；抗震等级NO；主要材质316L。

碘吸附器2套：单组系统风量27000m3/h；每套包括进风过滤器机组、碘吸附器、排风过滤器机组各一台；两套碘吸附机组配套活性炭装卸料系统一套；安全等级NC、质保等级QNC；抗震等级NO；主要材质316L。

2I\II\III型碘吸附器特点及应用

2.1I型碘吸附器

I型碘吸附器是一种标准尺寸的吸附器单元。该型号碘吸附器在国内各核电项目的应用，主要是在法国引进的M310堆型及其改进型堆型中使用，主要应用的核电项目包括：秦山二期、秦山二扩、方家山、福清1-4号、海南昌江以及中广核旗下的所有M310堆型。

I型碘吸附器按照NB/T20039.11-2011《核空气和其他处理规范通风空调与空气净化第11部分碘吸附器（I型）》设计制造，为折叠式，由矩形外框、8个吸附床、密封垫及紧固件等组成。该型碘吸附器滤芯外形尺寸为610×610×292mm（宽×高×深），与标准过滤器外形尺寸相同，单台风量1200m3/h。设计选用时，需配套使用混凝土小室和安装排架，或采用进入式（或非进入式）净化箱体。因混凝土小室和排架式安装结构泄露不易控制，目前各核电项目设计中已不推荐使用混凝土小室和排架形式的安装结构，大多采用密闭的不锈钢箱体结构进行安装，即采用进入式（或非进入式）净化箱体结构。因此这种碘吸附器适用于小风量的吸附净化系统，而对大风量的吸附净化系统，因单台碘吸附器风量小，大风量系统需要多台并联排布，设备体积大，无法安装，不宜使用。另外，因过滤单元整体更换，放射性废物体积大。

2.2II型碘吸附器

Ⅱ型碘吸附器是一种标准尺寸的抽屉式吸附器单元，目前国内使用的核电站主要在秦山一期核岛通风系统，以及田湾、三门等核电项目BOP系统中。目前国内使用的抽屉式碘吸附器外形尺寸为610×160×762mm（宽×高×深），风量为567m3/h。

II型碘吸附器按照NB/T20039.12-2011《核空气和其他处理规范通风空调与空气净化第12部分碘吸附器（II型）》设计制造，为抽屉式。该类碘吸附器设备和I型碘吸附器设备一样，使用时需配套进入式（或非进入式）安装箱体，多适用于小风量的吸附净化系统，而对大风量的吸附净化系统，因单台碘吸附器风量小，大风量系统需要多台并联排布，设备体积大，无法安装，不宜使用。另外，因过滤单元整体更换，放射性废物体积大。

2.3III型碘吸附器

Ⅲ型碘吸附器是一种固定式单体装置，属于深床碘吸附器。在国外，Ⅲ型碘吸附器已经广泛应用在核电厂空气净化系统中，该吸附器已成为三代核电站的主打产品。国内各核电项目中，新建的三代堆项目，包括“华龙一号”核电项目、台山核电项目、出口的K2\K3核电项目等的通风净化系统均选用了该类型碘吸附器。

III型碘吸附器按照NB/T20039.13-2011《核空气和其他处理规范通风空调与空气净化第13部分碘吸附器（III型）》设计制造，为整体组装式。其特点是布置灵活，既可自成一体、单独安装、就地固定，也可与电加热器、高效过滤器、HEPA过滤器等组合成净化机组。Ⅲ型碘吸附器对核电站大风量的净化系统有特殊的使用意义。相对于I、II型碘吸附器设备而言，在满足相同效率和相同风量要求下，III型碘吸附器设备整体体积紧凑，占用空间小，吸附碳床尺寸大，吸附效率好。另外，Ⅲ型碘吸附器只需要更换碳，放射性废物少，满足核电厂对放射性固体废物总量控制的要求。

3选型分析及建议

根据规格书要求及上述关于碘吸附器特点应用分析，该核电基地放射性废物处理中心放射性固体废物处理中心和应急指挥中心通风系统中设置碘吸附过滤机组选型分析如下。

应急指挥中心碘吸附过滤机组风量3400m3/h，为小风量的标准功能段的碘吸附器设备，也是多个核电项目应急指挥中心使用的成熟设备，选用II型碘吸附器为吸附单元，配套选用II型碘吸附器净化机组，方案合理，技术成熟。

放射性废物处理中心碘吸附过滤机组，系统风量大，为27000m3/h.对于大风量的碘吸附器设备来说，选用III型碘吸附器设备方案是合理的。具体分析对比如下。

Ⅰ型：需要24台I型碘吸附器排布（按照风量核算为22.5台，考虑布置合理需24台）。排布时考虑碘吸附器排架前后的更换维修门，所以该碘吸附器段外形尺寸约为：(宽×高×深)4900×3500×3200。考虑到两段连接净化设备内部过滤单元的结构布置，将该设备碘吸附器段外形尺寸约为：(宽×高×深)6000×3100×3300。优缺点：该方案设备尺寸较大，设备加工完成后，无法运输和引入，而且现场可能无布置空间；净化设备段和碘吸附段外形尺寸差别大，内部布置不合理；碘吸附器更换为滤芯整体更换，废物量大，运行成本高。

Ⅱ型：需要48台II型碘吸附器（按照风量核算为47.6台，考虑布置合理需48台）。按照最合理的并联排布，考虑碘吸附器排架前后的更换维修门，该碘吸附器段外形尺寸约为(宽×高×深)4800×3000×3200。优缺点：该方案设备尺寸较大，设备加工完成后，无法运输和引入；Ⅱ型碘吸附器在该大风量系统中使用时，碘吸附段与净化设备段外形尺寸差别较大，布置合理性差；碘吸附器更换为滤芯整体更换，废物量大，运行成本高；因与前后的进、排风过滤段之间需要分段设计制造、试验并需在现场进行三段体间的焊接，现场焊接难度大、焊接工作量大。

Ⅲ型：选用27000m3/h风量III型碘吸附器；设备碘吸附段外形尺寸约为(宽×高×深)2600×3600×3800。优缺点：Ⅲ型碘吸附器是固定式单体装置，属于深床碘吸附器其体积小，节约占地空间，吸附性能好；机械化更换吸附材料，降低劳动强度，降低污染；在大风量使用时，与进、排风过滤机组结合使用，气流组织好，有利于延长过滤器及活性炭的使用寿命，优势明显；运行过程中，只需进行活性炭更换，几乎不产生金属废弃物，放射性废物体积小。一次更换活性炭成本约前两种方案的50%~70%，机械更换，更换时人工成本低，整体运行成本低。

经对比，该核电基地放射性废物处理中心碘吸附过滤机组，系统风量大。采用III型碘吸附器机组，相对I、II型碘吸附器机组而言，吸附性能优越，结构紧凑，易于设备现场布置，运行维护成本低，设备价格相近，更为合理。

4结语

三种型号的碘吸附器在核电厂通风净化系统中都是适用的，同时又各具特点。本文根据该核电基地不同厂房设计要求，通过分析选型不同型号的碘吸附过滤机组，既有适用性又有经济性。而且该III型碘吸附器已制造完毕并投入适用，为在我国第三代核电“华龙一号”堆型中应用积累了经验。

参考文献

[1]王幽雁，赵磊.碘吸附器在核电厂通风系统中的应用暖通空调HV&AC,2017,47(2):5-8.