Контрольное устройство загрузки отходов плазмохимического реактора

Полезная модель относится к сжиганию твердых бытовых и промышленных отходов и может быть использовано в установках для термической переработки отходов.

Техническим результатом полезной модели является определение теплотворной способности загружаемых отходов, оптимизация работы плазмотронов плазмохимического реактора.

Технический результат обеспечивается тем, что в контрольном устройстве загрузки отходов плазмохимического реактора, установлены рентгеновский плотномер, приемник излучения, гамма нейтронный анализатор и замедлитель, охватывающий конвейер отходов.

Полезная модель относится к сжиганию твердых бытовых и промышленных отходов и может быть использована в установках для термической переработки отходов.

Известна установка сжигания отходов, содержащая топку с камерой дожигания и загрузочное устройство, состоящее из загрузочной воронки, загрузочного бункера и питателя. Загрузка отходов в такой установке производится питателем через открытое окно топки, при движении питателя вперед.

Авторское свидетельство СССР №577354, МПК: F 23 G 5/00, 1999 г.

Недостатком установки является то, что загрузочное окно топки всегда открыто, что приводит к возгоранию отходов, находящихся в загрузочном бункере.

Кроме того, установка обладает еще одним недостатком -отсутствие контроля над составом бытовых отходов, поступающих в реактор.

Известно загрузочное устройство, состоящее из загрузочного бункера с воронкой, питателя и шибера, перекрывающего загрузочное окно топки печи. Шибер имеет механизм подъема в виде гидравлических цилиндров, соединенных с шибером при помощи траверсы. Загрузка отходов в этом устройстве производится питателем через окно топки после подъема шибера. Патент США №4534302, кл. 110-346, 1985 г.

Недостатком конструкции узла загрузки этой печи является то, что подъем шибера производится с опережением по времени относительно начала загрузки отходов в печь и отсутствие контроля над составом бытовых отходов, поступающих в реактор.

Известно загрузочное устройство, включающее загрузочный бункер, питатель и крышку. Патент Российской Федерации №2082917, МПК: F 23 G 5/44, 1997 г.

Однако в процессе загрузки отходов из бункера в загрузочное окно печи печные газы и пыль проникают в бункер, а затем в атмосферу цеха, что отрицательно влияет на экологию окружающей среды.

Известно загрузочное устройство печи для переработки отходов, содержащее бункер с крышкой, желоб и шибер, снабженное заслонкой, установленной в нижней части бункера, и герметичной камерой, охватывающей части бункера с заслонкой и желоба с шибером.

Патент Российской Федерации №2153130, МПК: F 23 G 5/44, опубл. 2000г., прототип.

Недостатком прототипа является сложность управления загрузкой, низкая надежность при работе с химически активными элементами, отсутствие контроля состава и влажности отходов, а самое главное их теплотворной способности.

Плазмохимические реакторы известных конструкций загружаются материалами, подлежащими переработке в них, либо посредством конвейеров, либо с помощью грейферных кранов через бункеры, снабженные заслонками. При таком устройстве загрузочных механизмов не обеспечивается контроль состава, поступающих отходов.

Данная полезная модель устраняет недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом является постоянная герметизация внутреннего пространства печи, повышение надежности при работе с химически активными отходами, контроль теплотворной способности отходов, экономичность работы плазмотронов.

Технический результат достигается тем, что в контрольном устройстве загрузки отходов плазмохимического реактора, содержащее бункер, накопительные секции, шибер и желоб, выполненный в виде секционированного конвейера, желоб выполнен в виде трубы цепного конвейера, на трубе цепного конвейера установлены рентгеновский плотномер, микроволновый определитель влажности, спектрометрический гамма - нейтронный анализатор и замедлитель, охватывающий измерительную часть трубы секционированного конвейера отходов, в которой расположен спектрометрический гамма - нейтронный анализатор.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично представлено контрольное устройство загрузки отходов в плазмохимический реактор, где: 1 - рентгеновский плотномер, 2 - микроволновый определитель влажности, 3 - спектрометрический гамма-нейтронный анализатор химического состава материала, проходящего через конвейер, 4 - защитный экран, 5- рентгеновская трубка, 6 - приемник рентгеновского излучения, 7- труба конвейера, 8 - излучающая антенна, 9 - приемная антенна, 10 и 11 их электронные блоки, 12 - цепь конвейера, 13 - шайбы конвейера, 14 - замедлитель, 15 - канал в замедлителе, 16 - коллиматоры, 17 - детекторы флюенса нейтронов, 18 - генератор нейтронов, 19 - генератор нейтронов, 20 - полиэтиленовый замедлитель, 21 - вставка (отражатель нейтронов) из обычного полиэтилена, 22 -

блокирующие экраны, 23 - детекторы гамма- излучения, 24 - свинцовые чехлы.

Для управления работой плазмохимического реактора и обеспечения оптимального режима необходимо знать теплотворную способность бытовых отходов, подаваемых в реактор.

Для определения теплотворной способности отходов необходимо определить процентное содержание в нем химических элементов таких как: углерод, водород, кислород, сера, а также плотность и влажность отходов.

Рентгеновский плотномер 1 содержит рентгеновскую трубку 5 с приемником излучения 6. причем для обеспечения радиационной безопасности и рентгеновская трубка 5 и приемник излучения 6 рентгеновского плотномера 1 заключены в защитный экран 4, выполненный преимущественно из свинца.

Участок трубы конвейера 7 в границах измерений должен быть выполнен из твердого полиэтилена с толщиной стенки до 2 см или другого водородосодержащего диэлектрического материала. Диаметр трубы конвейера 7 должен составлять не менее 30-35 см. Шайбы 13, продвигаемые внутри трубы конвейера 7, снабжены полиэтиленовыми прокладками толщиной не менее 10-12 см. Микроволновый определитель влажности 2, его излучающая 8 и приемная 9 антенны размещены непосредственно на стенке трубы конвейера 7. Электронные блоки антенн соответственною и 11 вынесены с помощью волноводов.

Вся измерительная система размещена внутри полиэтиленового замедлителя 14, внутри которого выполнен канал 15 для размещения трубы конвейера 7. Размеры трубы конвейера 7 и расстояния между шайбами 13 подобраны из условия набора 50-60 литров объема анализируемого материала (отходов).

Основой системы является спектрометрический гамма-нейтронный анализатор 3. Спектрометрический гамма-нейтронный анализатор 3 состоит из двух импульсных нейтронных генераторов 18 с энергией нейтронов 14 МэВ и генератора нейтронов 19 с энергией нейтронов 2,5 МэВ.

Генератор нейтронов 18 расположен внутри замедлителя 14 по его центру на расстоянии 25-30 см от поверхности трубы конвейера 7 в вершине коллиматора 16, выполненного в теле замедлителя 14 с апертурой, обеспечивающей облучения нейтронами всего объема материала между двумя соседними шайбами двумя 13. Генератор нейтронов 18 помещен во вставку из обычного полиэтилена 21, которая служит (является) отражателем нейтронов,

Второй генератор нейтронов 19 расположен внутри замедлителя 14 с противоположной, по отношению к трубе конвейера 7, стороны на расстоянии не более 10 см от стенки трубы конвейера 7 и также снабжен отражателем нейтронов 20 из обычного полиэтилена. Апертура коллимации генератора нейтронов 19 обеспечивает облучения нейтронами всего объема материала между двумя соседними шайбами 13. Вблизи каждого генератора нейтронов 18 и 19 установлены детекторы флюенса нейтронов 17. Детекторы флюенса нейтронов 17 служат для фиксации момента нейтронного импульса, запуска таймера для отсчета времени, в течении которого детекторы гамма - излучения 23 регистрируют, возникшее в материале гамма-излучение, спектральный состав которого в дальнейшем позволяет выделить характеристически линии спектра гамма-излучения. Кроме того, эти детекторы служат для мониторирования выхода нейтронов из генераторов 18 и 19.

Замедлитель 14 выполнен в виде куба со стороной 120-130 см из борированного полиэтилена. Внутри него размещены блокирующие экраны 22 из свинца толщиной 7-9 см.

Для регистрации гамма - излучения с боковых сторон трубы конвейера 7 внутри замедлителя 14 установлены спектрометрические гамма - детекторы 23 (выполненные, например, с кристаллом CsI(T1) размером 80×80 мм), которые коллимированы свинцовыми чехлами 24 толщиной 0,5 см. При работе нейтронных

генераторов со средним выходом нейтронов 10⁸ н/с и энергией 14 МэВ, а также со средним выходом нейтронов 10⁶ н/с и энергией 2,5 МэВ время определения химического состава одной порции отходов не превышает 100 секунд при точности не менее 3% по углероду. Общее время анализа 500 кг отходов не превышает 20 минут.

При определении химического состава находящегося анализаторе материала (отходов) конвейер останавливают на время измерений. Включают генератор нейтронов с энергией 14 МэВ.

По команде мониторирующего детектора 17 включают гамма - детекторы 23, в промежутке времени от 1 нс до 1 мкс после нейтронного импульса регистрируют гамма - кванты быстрой компоненты. По показаниям детекторов 17 определяют наличие углерода и кислорода. Затем запускают генератор нейтронов с энергией 2,5 МэВ и в течении промежутка времени от 1 мкс до 1 с регистрируют гамма кванты медленной компоненты, что позволяет определить содержание остальных элементов.

Затем конвейер перемещают и проводят измерения следующей порции отходов. По полученным данным оптимизируют работу плазмотронов плазмохимического реактора.

Контрольное устройство загрузки отходов плазмохимического реактора, содержащее бункер, накопительные секции, шибер и желоб, выполненный в виде секционированного конвейера, отличающееся тем, что желоб выполнен в виде трубы цепного конвейера, на трубе установлены рентгеновский плотномер, микроволновый определитель влажности, спектрометрический гамма - нейтронный анализатор и замедлитель, охватывающий измерительную часть трубы секционированного конвейера отходов, в которой расположен спектрометрический гамма - нейтронный анализатор.