Устройство для переработки твердых радиоактивных отходов
Полезная модель относится к области ядерной энергетики и может быть использована для переработки твердых радиоактивных отходов органического происхождения, образующихся во время эксплуатации атомных электростанций.
Задачей полезной модели является надежность работы устройства, качественная очистка газов, образующихся в результате разложения отходов, и раздельная сборка твердых и жидких составляющих продуктов разложения для их дальнейшей переработки
Задача решается в устройстве для переработки твердых радиоактивных отходов, содержащем перчаточный бокс с размещенными в нем отходами органического происхождения, камеру термического разложения, размещенную в обогревательном узле, подключенном к вертикальной циклонной топке, которая соединена с дожигателем и имеет канал подвода воздуха и горелку с каналом подвода топлива, газораспределитель, связанный с дожигателем, с обогревательным узлом и с каталитическим дожигателем, соединенным через теплообменник и циклон со скруббером, связанным с блоками исходного отработанного растворов, и блок отсоса дыма, причем обогревательный узел содержит колосниковую решетку, механизм выгрузки зольных остатков и канал подвода воздуха, а камера термического разложения непосредственно связана с циклонной топкой, дополнительно введены шлюзовая камера с двумя шиберами, два сборника отработанных отходов, второй теплообменник, теплообменник скруббера и фильтр тонкой очистки, причем шлюзовая камера установлена между перчаточным боксом и камерой термического разложения, первый сборник связан непосредственно с циклоном и обогревательным узлом, а второй - с блоком отработанного раствора, оба сборника и блок отработанного раствора связаны со скруббером, который через второй теплообменник и фильтр подключен к блоку отсоса дыма, причем первый теплообменник выполнен воздушного охлаждения, а второй теплообменник и теплообменник скруббера - водяного охлаждения, шлюзовая камера выполнена в виде емкости, размещенной между двумя шиберами и соединенной с системой продувки инертным газом, в качестве которого используют азот.
Данная полезная модель относится к области ядерной энергетики, а более конкретно, к устройству для переработки твердых радиоактивных отходов органического происхождения, образующихся во время эксплуатации атомных электростанций и подвергающихся пиролизу с образованием продуктов разложения.
Известно устройство для переработки твердых радиоактивных отходов, содержащее перчаточный бокс с размещенными в нем твердыми отходами органического происхождения, камеру термического разложения, размещенную в обогревательном узле, подключенном к вертикальной циклонной топке, которая соединена с дожигателем и имеет канал подвода воздуха и горелку с каналом подвода топлива, газораспределитель, связанный с дожигателем, с обогревательным узлом и с каталитическим дожигателем, соединенным через теплообменник и циклон со скруббером, связанным с блоками исходного и отработанного растворов, и блок отсоса дыма, причем обогревательный узел содержит колосниковую решетку, механизм выгрузки зольных остатков и канал подвода воздуха, а камера термического разложения непосредственно связана с циклонной топкой (см. патент №46560 на полезную модель, МПК F23G 5/027,2005).
В данной установке твердые отходы органического происхождения сначала загружают в загрузочное устройство перчаточного бокса, откуда они направляются в камеру термического разложения. Эту камеру снаружи обогревают дымовыми газами, образующимися в вертикальной циклонной топке при сжигании подаваемого в ее горелку топлива. Отходы, находящиеся в камере термического разложения, нагреваются без доступа кислорода, в результате чего происходит их термическое разложение (пиролиз). В процессе разложения образуются газообразные горючие газы и коксозольные остатки, причем первые за счет тяги блока отсоса дыма поступают в топку, где смешиваются с необходимым количеством воздуха, и происходит их сжигание с образованием дымовых газов, которые поступают в дожигатель. От дожигателя они поступают сначала в газораспределитель, а затем в каталитический дожигатель, где происходит низкотемпературное доокисление остатков органических соединений, и далее в теплообменник для снижения температуры газов. Дымовые газы, поступая в циклон, проходят сухую очистку, а поступая в скруббер - мокрую очистку. После очистки они направляются в блок отсоса дыма, имеющий дымосос,
с помощью которого дымовые газы выводятся в атмосферу.
Коксозольные остатки поступают на колосниковые решетки, под которые за счет тяги дымососа поступает воздух. При взаимодействии с воздухом остатки сгорают, в результате чего образуется зола, которая затем выгружается при помощи механизма выгрузки.
В результате анализа работы известной установки было обнаружено ряд недостатков, которые заключаются в следующем. Во-первых, существует недостаточно надежный заслон от попадания воздуха из перчаточного бокса в камеру термического разложения, во-вторых, система газоочистки не обеспечивает качественной очистки дымовых газов, которые выводятся в окружающую среду, в-третьих, накапливаемые в установке пыль и зольный остаток, а также отработанный раствор, образующийся после очистки в скруббере, недостаточно хорошо утилизируются.
Задачей данной полезной модели является улучшение качества очистки и утилизация отходов, а также повышение надежности работы установки.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для переработки твердых радиоактивных отходов, содержащем перчаточный бокс с размещенными в нем твердыми отходами органического происхождения, камеру термического разложения, размещенную в обогревательном узле, подключенном к вертикальной циклонной топке, которая соединена с дожигателем и имеет канал подвода воздуха и горелку с каналом подвода топлива, газораспределитель, связанный с дожигателем, с обогревательным узлом и с каталитическим дожигателем, соединенным через теплообменник и циклон со скруббером, связанным с блоками исходного и отработанного растворов, и блок отсоса дыма, причем обогревательный узел содержит колосниковую решетку, механизм выгрузки зольных остатков и канал подвода воздуха, а камера термического разложения непосредственно связана с циклонной топкой, дополнительно введены шлюзовая камера с двумя шиберами, два сборника отработанных отходов, второй теплообменник, теплообменник скруббера и фильтр тонкой очистки, причем шлюзовая камера установлена между перчаточным боксом и камерой термического разложения, первый сборник связан непосредственно с циклоном и обогревательным узлом, а второй - с блоком отработанных растворов, оба сборника и блок отработанных растворов связаны со скруббером, который через второй теплообменник и фильтр подключен к блоку отсоса дыма.
В данной установке первый теплообменник выполнен воздушного охлаждения, а второй теплообменник и теплообменник скруббера - водяного охлаждения, шлюзовая камера выполнена в виде емкости, размещенной между шиберами и соединенной с системой продувки инертным газом, в качестве которого используют азот.
При проведении патентных исследований не были обнаружены технические решения, идентичные заявленному техническому решению, а, следовательно, данная полезная модель соответствует критерию «новизна».
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, на котором представлена структурная схема устройства для переработки твердых радиоактивных отходов.
Данное устройство содержит перчаточный бокс 1, камеру 2 термического разложения, размещенную в обогревательном узле 3, подключенном к вертикальной циклонной топке 4, которая соединена с дожигателем 5 и имеет канал 6 подвода воздуха и горелку 7 с каналом 8 подвода топлива, газораспределитель 9, связанный с дожигателем 5, с обогревательным узлом 3 и с каталитическим дожигателем 10, соединенным через теплообменник 11 и циклон 12 со скруббером 13, связанным с блоком 14 исходного раствора и с блоком 15 отработанного раствора, блок 16 отсоса дыма, причем обогревательный узел 3 содержит колосниковую решетку 17, механизм 18 выгрузки зольного остатка и канал 19 подвода воздуха, а камера 2 термического разложения через канал 20 связана с циклонной топкой 4.
В состав устройства, кроме того, входят шлюзовая камера 21 с шиберами 22 и 23, сборники 24 и 25 отработанных отходов, второй теплообменник 26, фильтр 27 тонкой очистки и теплообменник 28 скруббера.
Устройство для переработки твердых радиоактивных отходов работает следующим образом.
Контейнером, заполненным мешками с твердыми радиоактивными отходами органического происхождения, загружают перчаточный бокс. Оператор через перчатки перемещает мешки для загрузки их в шлюзовую камеру 21. Загрузка происходит через шибер 22, который затем закрывается после заполнения камеры 21. После загрузки этой камеры, осуществляют ее продувку инертным газом, например азотом, с целью исключения проникновения наружного воздуха в камеру 2 термического разложения, в которую затем через шибер 23 поступают мешки с радиоактивными отходами. Камеру 2 нагревают за счет сгорания топлива, поступающего через канал 8 в горелку 7 и подвода воздуха через канал 6 в вертикальную циклонную топку 4, связанную с обогревательным узлом 3, в котором находится эта камера.
Поступившие в камеру 2 термического разложения отходы подвергаются нагреву без доступа воздуха с последующим разложением, в результате чего образуются газообразные
горючие газы и коксозольные остатки. Первые по каналу 20 поступают в циклонную топку 4, а вторые выгружаются на колосниковую решетку 17. Горючие газы при смешивании с воздухом, поступающим в топку 4, сгорают с образованием дымовых газов, которые направляют в обогревательный узел 3, дожигатель 5 и далее через распределитель 9 в каталитический дожигатель 10. При поступлении дымовых газов в теплообменник 11, который выполнен трубчатым, охлаждение происходит за счет обдува трубок с газом сжатым воздухом, поступающим в теплообменник. Охлажденные газы сначала очищаются в циклоне 12, а затем очищаются и охлаждаются в скруббере 13, к которому подведен блок 14 исходного раствора и вода для охлаждения змеевика теплообменника 28 скруббера. В скруббере происходит мокрая очистка газов с образованием отработанного раствора, который поступает в блок 15, где происходит его накапливание.
После скруббера 13 очищенные газы поступают во второй теплообменник 26, где происходит их дальнейшее охлаждение за счет поступления холодной воды в данный теплообменник. Окончательная очистка газов происходит в фильтре 27 тонкой очистки, связанном с блоком 16 отсоса дыма, в состав которого входят дымососы, создающие разрежение во всех узлах, входящих в данное устройство, и выводящие хорошо очищенные газы в атмосферу.
При поступлении коксозольных остатков на решетку 17 одновременно под ней пропускается сжатый воздух через канал 19, в результате чего происходит сгорание остатков с образованием дымовых газов, поступающих в дожигатель 5, и зольного остатка, который механизмом 18 выгрузки перемещается в сборник 24. В этот же сборник собирают твердые частицы, поступающие из циклона 12. В другой сборник 25 поступает отработанный раствор из блока 15. Собранные в сборниках 24 и 25 составляющие продуктов разложения отходов далее могут быть использованы для дальнейшей утилизации, например, для смешивания с цементом и различными добавками.
Таким образом, данное устройство позволяет полностью исключить попадание воздуха в камеру термического разложения, достаточно качественно осуществить очистку дымовых газов, образующихся во время разложения радиоактивных отходов без доступа воздуха, и подготовить твердые и жидкие составляющие продуктов разложения отходов, получающихся в процессе очистки дымовых газов, к дальнейшей утилизации.
1. Устройство для переработки твердых радиоактивных отходов, содержащее перчаточный бокс с размещенными в нем отходами органического происхождения, камеру термического разложения, размещенную в обогревательном узле, подключенным к вертикальной циклонной топке, которая соединена с дожигателем и имеет канал подвода воздуха и горелку с каналом подвода топлива, газораспределитель, связанный с дожигателем, с обогревательной камерой и с каталитическим дожигателем, соединенным через теплообменник и циклон со скруббером, связанным с блоками исходного и отработанного растворов, и блок отсоса дыма, причем обогревательный узел содержит колосниковую решетку, механизм выгрузки зольных остатков и канал подвода воздуха, а камера термического разложения непосредственно связана с циклонной топкой, отличающаяся тем, что дополнительно введены шлюзовая камера с двумя шиберами, два сборника отработанных отходов, второй теплообменник, теплообменник скруббера и фильтр тонкой очистки, причем шлюзовая камера установлена между перчаточным боксом и камерой термического разложения, первый сборник связан непосредственно с циклоном и обогревательным узлом, а второй - с блоком отработанного раствора, оба сборника и блок отработанного раствора связаны со скруббером, который через второй теплообменник и фильтр подключен к блоку отсоса дыма.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый теплообменник выполнен воздушного охлаждения, а второй теплообменник и теплообменник скруббера - водяного охлаждения.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шлюзовая камера выполнена в виде емкости, размещенной между двумя шиберами и соединенной с системой продувки инертным газом.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в качестве инертного газа используют азот.
