ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU1795806

ПЕЧЬ ДЛЯ СЖИГАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

ПЕЧЬ ДЛЯ СЖИГАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Имя изобретателя: Сыромятников В.Н.; Баулин А.М.; Гусельцов Ю.Н.; Савкин А.Е. 
Имя патентообладателя: Центр научных исследований и разработок "ИНТЭК"
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1991.01.29 

Изобретение относится к переработке твердых горючих радиоактивных отходов методом сжигания. Целью изобретения является уменьшение габаритов печи, повышение экономичности ее работы и повышение безопасности для окружающей среды. Это достигается за счет того, что печь содержит камеры сжигания, камеры дожига золы и отходящих газов, шлюзовую камеру загрузки, а также устройство для подвода топлива и окисления, причем камеры сжигания аксиально расположены по периметру печи, а камера дожига отходящих газов расположена коаксиально относительно камер сжигания и имеет лабиринтный газоход. Количество камер сжигания четное и равно не менее четырех, причем каждые две соседние камеры сжигания соединены с камерой дожига отходящих газов разновысотными и разнонаправленными газоотводными каналами.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к ядерной технике и технологии, а точнее к области переработки твердых горючих радиоактивных отходов методом сжигания.

Наиболее эффективно предлагаемое устройство может быть использовано на централизованных пунктах захоронения и в цехах ядерных предприятий, имеющих установки для сжигания твердых горючих радиоактивных отходов.

Известна печь для сжигания твердых горючих радиоактивных отходов, представляющая собой вертикальную шахту, в верхней части которой размещена шлюзовая камера, в средней камера сжигания, снабженная устройствами для подвода топлива и окислителя, а также колосниковой решеткой, отделяющей камеру сжигания от камеры дожига золы, размещенной в нижней части шахты и снабженной узлом выгрузки золы. Вне шахты размещена камера дожига отходящих газов. Шахта и камера дожига газов заключены в воздухоохлаждаемый корпус.

Недостатками известного устройства являются большие габариты за счет вышеуказанной компоновки камер сжигания и дожига, а также повышенная опасность работы устройства для окружающей среды за счет неэффективного дожига отходящих газов, а также реальной опасности проскока части недожженных газов через камеру дожига за пределы печи.

Известна также печь для сжигания твердых горючих радиоактивных отходов, включающая камеру сжигания и две камеры дожига отходящих газов, камеру дожига золы, размещенные в одном корпусе. Печь также содержит шлюзовую камеру загрузки твердых горючих радиоактивных отходов, через которую происходит загрузка отходов в камеру сжигания. Камеры сжигания и дожига отходящих газов также размещены в одном корпусе.

Недостатком данного устройства являются его большие габариты и неэкономичность работы за счет наличия двух камер дожига отходящих газов и повышенных расходов топлива и окислителя на обогрев двух камер дожига отходящих газов.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является печь для сжигания твердых горючих радиоактивных отходов, состоящая из размещенных в одном корпусе шлюзовой камеры, двух камер сжигания, снабженных каждая своей колосниковой решеткой, устройствами для подвода топлива и окислителя, двух камер дожига отходящих газов, сообщающихся каждая со своей камерой сжигания.

Недостатками данного устройства являются большие габариты, неэкономичность работы, а также повышенная опасность устройства для окружающей среды.

Неэкономичность работы устройства обусловлена необходимостью расходования топлива и окислителя на подогрев обеих камер дожига отходящих газов, а также размещением каналов транспортировки отходящих газов от камер сжигания к камерам дожига отходящих газов по периферии корпуса печи, вследствие чего имеют место значительные тепловые потери, что в свою очередь повышает расход топлива и окислителя на подогрев камер дожига. Повышенная опасность работы печи обусловлена потенциальной возможностью проскока части недожженных газов через камеры дожига особенно в случаях интенсивного газообразования при сжигании отходов с высокой скоростью горения. Повышенные габариты печи связаны с наличием двух камер сжигания и двух камер дожига, разнесенных друг от друга.

Целью изобретения является уменьшение габаритов печи, повышение экономичности и безопасности работы.

Это достигается за счет того, что печь состоит из корпуса, внутри которого аксиально расположены камеры сжигания, имеющие общую камеру дожига золы. Каждая из камер сжигания является автономной и имеет устройства для подвода топлива и окислителя, а также снабжена своей колосниковой решеткой. Кроме того, каждая из камер сжигания имеет свою шлюзовую камеру загрузки. В центральной части печи между камерами сжигания коаксиально расположена камера дожига отходящих газов, состоящая из внутреннего и внешнего корпусов, образующих между собой лабиринтный газоход. Внутренний и внешний корпуса камеры дожига цилиндрические, причем внешний корпус образован теплоизолирующим материалом, покрывающим с внутренней части печи камеры сжигания. Каждая из камер сжигания соединена с камерой дожига газов газоходом, причем указанные газоходы у каждых двух соседних камер сжигания разнесены по высоте и разнонаправлены таким образом, что уровень расположения газоходов, например, у всех четных камер сжигания расположен ниже уровня расположения газоходов всех нечетных камер сжигания, а движение газов в газоходах на разных уровнях разнонаправлено.

ПЕЧЬ ДЛЯ СЖИГАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ
 

На фиг. 1 представлен общий фронтальный вид печи, разрез; на фиг. 2 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 сечение В-В на фиг. 1.

Печь для сжигания радиоактивных отходов состоит из корпуса 1, камеры 2 дожига золы, колосниковой решетки 3 камеры дожига золы, камеры 4 дожига отходящих газов, состоящей из внутреннего цилиндрического корпуса 5 и внешнего корпуса 6, образованного из теплоизолирующего материала. Камера 4 дожига отходящих газов соединена газоотводными каналами 7 с камерами 8 сжигания, причем газоотводные каналы 7 имеют различную направленность и различную высоту расположения относительно друг друга у каждых двух соседних камер 8 сжигания. Камеры сжигания 8 расположены аксиально, а камера дожига отходящих газов 4 расположена коаксиально относительно камер 8 сжигания. Каждая из камер 8 сжигания снабжена колосниковой решеткой 9, устройством для подачи топлива и окислителя 10, а также шлюзовой камерой 11 для загрузки отходов.

ПЕЧЬ ДЛЯ СЖИГАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

После выведения печи на необходимый температурный режим сжигания осуществляют загрузку радиоактивных отходов через шлюзовые камеры 11 для загрузки отходов в камеры 8 сжигания. Зольные продукты сгорания радиоактивных отходов через колосниковые решетки 9 проваливаются в камеру 2 дожига золы, где дожигаются на колосниковой решетке 3 камеры 2 дожига золы. Отходящие газообразные продукты сгорания из камер 8 сжигания через газоотводные каналы 7 поступают в камеру 4 дожига отходящих газов, где подвергаются дожиганию. За счет разновысотности и разнонаправленности расположения газоотводных каналов 7 происходит турбулизация газовых потоков в камере 4 дожига отходящих газов, что, во-первых, интенсифицирует процесс сжигания отходящих газов, а во-вторых, увеличивает время пребывания отходящих газов в указанной камере, что способствует эффективности их дожига. Конструкция самой камеры 4 дожига отходящих газов (лабиринтный газоход) также способствует более длительному пребыванию дожигаемых газов в камере, повышая эффективность их дожига по указанным выше причинам. Кроме того, коаксиальное расположение камеры 4 дожига отходящих газов относительно камер 8 сжигания, во-первых, не требует ее специального обогрева, т.е. тепловые потоки от камер 8 сжигания, фокусируясь в центре (по оси) печи, где расположена камера 4 дожига отходящих газов, в достаточной степени обеспечивают ее обогрев, необходимый для эффективного дожига отходящих газов, а во-вторых, снижает габариты печи при одном и том же объеме камер сжигания у заявляемого устройства и прототипа.

Постольку поскольку за счет более эффективного дожига отходящих газов в первую очередь содержащихся в них сажеобразных аэрозолей снижается их содержание в дожженных газах, в значительной степени повышается и безопасность работы печи. Это объясняется тем, что сажеобразные продукты сгорания имеют разветвленную удельную поверхность, что способствует довольно прочному удержанию на этой поверхности радионуклидов. Попадание таких сажеобразных радиоактивных продуктов в окружающую среду в свою очередь может привести к устойчивому заражению местности в результате их выпадения на различные поверхности вместе с осадками. Кроме того, в случае применения различных систем очистки от газообразных продуктов сжигания наличие указанных аэрозолей приведет к образованию вторичных радиоактивных отходов в объемах больших, чем в случае очистки газов с их меньшим содержанием, причем указанные объемы также необходимо захоранивать, что не будет в большей мере способствовать повышению безопасности окружающей среды.

Сравнительные расчеты показывают, что содержание твердых аэрозолей в отходящих газах у предлагаемой печи в среднем в 1,5-1,7 раза ниже, чем в газах, образующихся в печи известной конструкции прототипа.

Кроме того, разнонаправленность газоотводных каналов создает взаимное гашение скоростей газовых потоков, движущихся из камер 8 сжигания, в камере 4 дожига газов, что снижает опасность проскока недожженных газов при сжигании в печи отходов с повышенными скоростями горения, что также повышает безопасность работы печи для окружающей среды. Наличие четного, не менее четырех, количества камер 8 сжигания обусловлено тем, что указанное количество камер является минимально необходимым для обеспечения прогрева камеры дожига отходящих газов таким образом, который обеспечивает отсутствие в камере 4 дожига газов непрогретых зон, т.е. указанное количество служит для предотвращения возникновения градиента температур в зоне дожига газов, а следовательно, и для предотвращения возможного проскока недожженных газов за пределы печи.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПЕЧЬ ДЛЯ СЖИГАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ, содержащая корпус, включающий камеры сжигания, шлюзовую камеру загрузки отходов, а также камеру дожига отходящих газов, и устройство для подвода топлива и окислителя, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов печи, а также повышения экономичности и безопасности работы, печь содержит четное, не менее четырех, количество камер сжигания, каждая из которых снабжена своей шлюзовой камерой загрузки отходов, причем камеры сжигания аксиально расположены по периметру корпуса печи, а камера дожига отходящих газов расположена коаксиально относительно камер сжигания, и содержит внутренний и внешний цилиндрические корпусы, образующие внутри камеры дожига отходящих газов лабиринтный газоход, а камеры сжигания соединены с камерой дожига отходящих газов газоотводными каналами, имеющими разновысотный и разнонаправленный уровни расположения у каждых двух соседних камер сжигания.

Версия для печати
Дата публикации 20.02.2007гг


вверх