Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ СОВМЕСТНОЙ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ ОТХОДОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОАКТИВНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ

Изобретение относится к области утилизации органосодержащих отходов, загрязненных радиоактивными компонентами (спецодежда, фильтры, смывные воды и т.п.), образующихся в ходе технологических процессов.

Установка для совместной утилизации твердых и жидких отходов, загрязненных радиоактивными компонентами, содержащая термореактор, циклонную топку, каталитический дожигатель, кожухотрубчатый теплообменник, систему газоочистки и дымосос, снабжена газораспределителем, размещенным на входе в кожухотрубчатый теплообменник, и горизонтальной испарительной ванной, дно которой содержит систему дымогарных каналов, вход в которые соединен с газораспределителем, а выход - с входом в систему газоочистки. В боковых стенках испарительной ванны имеются переливные щели, обеспечивающие уровень находящейся в ней жидкости, соответствующий требованиям ядерной безопасности.

Известен способ переработки жидких радиоактивных отходов, заключающийся в концентрировании отходов упариванием, путем подачи жидких отходов в глицерин (см. патент RU 22831, 27.04.2002).

Недостатком способа является то, что для проведения процесса требуется большое количество тепла, вследствие чего установка для его осуществления имеет большие теплообменные поверхности и энергоемка.

Недостатком установки является также невозможность утилизации в ней твердых отходов.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели по конструкции основного оборудования, принципу работы и достигаемому результату является устройство для утилизации твердых отходов, содержащее камеру термического разложения с загрузочным устройством, вертикальную циклонную топку с дожигателем, снабженную в верхней части горелкой и каналом подвода воздуха, каталитический дожигатель, теплообменник, систему пылеочистки и дымосос. Загрузочное устройство и средства для выгрузки коксозольного остатка пыли и шлама снабжены перчаточными боксами, находящимися под разрежением, все воздухозаборные каналы установки оснащены фильтрами с обратными клапанами, исключающими возможность попадания в атмосферу радиоактивных компонентов при нештатном повышении давления (хлопке), система газоочистки снабжена средствами для сбора и подготовки уловленного шлама к повторному пиролизу, а внутренние объемы и взаимное расположение элементов установки исключают возможность накопления критической массы радиоактивных компонентов (см. патент RU 42289, 27.11.2004).

Недостатком устройства является возможность утилизации в нем жидких отходов только в небольших количествах в виде их добавки к основной массе утилизируемых твердых отходов, так как камера термического разложения этого устройства не приспособлена для накопления и последующего испарения большой массы жидкости.

Другим недостатком устройства является то, что для обеспечения технологического процесса, требующего снижения температуры дымовых газов на входе в систему пылеочистки до 150-200°С, необходимо постоянно снимать в теплообменнике выделяющееся при утилизации отходов тепло, даже при невозможности его последующего полезного использования.

Целью данного изобретения является обеспечение совместной утилизации твердых и жидких отходов, загрязненных радиоактивными компонентами, без использования внешней тепловой энергии.

Указанная цель достигается за счет того, что установка для совместной утилизации твердых и жидких отходов, загрязненных радиоактивными компонентами, содержащая термореактор, циклонную топку, каталитический дожигатель, кожухотрубчатый теплообменник, систему газоочистки и дымосос, снабжена газораспределителем, размещенным на входе в кожухотрубчатый теплообменник, и горизонтальной испарительной ванной, дно которой содержит систему дымогарных каналов, вход в которые соединен с газораспределителем, а выход - с входом в систему газоочистки. В боковых стенках испарительной ванны имеются переливные щели, обеспечивающие уровень находящейся в ней жидкости, соответствующий требованиям ядерной безопасности.

Термическое разложение (пиролиз) отходов в термореакторе в бескислородной атмосфере позволяет перевести основную массу содержащейся в твердых отходах органики в газообразное состояние - парогазовую смесь (ПГС), оставляя основное количество радиоактивных компонентов в коксозольном остатке. Парогазовая смесь затем направляется в циклонную топку, а образующиеся после ее сжигания дымовые газы, имеющие высокую температуру и значительный тепловой потенциал, используются в испарительной ванне для утилизации жидких отходов. Тем самым отпадает необходимость в использовании дополнительного внешнего источника тепловой энергии, необходимой для испарения влаги.

Снабжение кожухотрубчатого теплообменника газораспределителем, размещенным на его входе, позволяет направлять в испарительную ванну дымовые газы, в количестве, необходимом для утилизации находящихся в ней жидких отходов. В то же время при отсутствии необходимости в утилизации жидких отходов газораспределитель позволяет отключать испарительную ванну и направлять поток дымовых газов непосредственно в теплообменник.

Снабжение ванны системой дымогарных каналов, вмонтированных в ее дно, позволяет равномерно распределять тепловой поток по всему объему жидкости, что способствует ее более интенсивному испарению.

Наличие в боковых стенках испарительной ванны переливных щелей обеспечивает условия ядерной безопасности, так как исключает возможность образования и накопления в ванне критической массы радиоактивных продуктов.

На фиг.1 и 2 представлены схема установки и продольный и поперечный разрезы испарительной ванны.

Установка содержит термореактор 1, состоящий из обогревательной камеры 2 с размещенной в ней камерой термического разложения 3, снабженной средствами для загрузки отходов 4 и выгрузки коксозольного остатка 5; циклонную топку 6, снабженную горелкой 7; каталитический дожигатель 8; кожухотрубчатый теплообменник 9 с газораспределителем 12; испарительную ванну 13 с системой дымогарных каналов 14 с входом и выходом дымовых газов 15 и 16; систему газоочистки 10 и дымосос 11.

Для обеспечения в испарительной ванне уровня жидкости, соответствующего требованиям ядерной безопасности, в ее боковых стенках имеются переливные щели 17.

Утилизация отходов осуществляется следующим образом.

Отходы помещают в загрузочное устройство, посредством которого они перемещаются в камеру термического разложения (КТР), представляющую собой металлическую реторту, обогреваемую в период разогрева дымовыми газами, получаемыми от сжигания внешнего топлива в горелке. Отходы нагреваются до конечной температуры 650-700°С без доступа кислорода, и в процессе нагрева происходит их термическое разложение (пиролиз), в результате которого образуется примерно 60-70% газообразных горючих газов и 30-40% коксозольного остатка. Газообразные продукты пиролиза за счет тяги дымососа поступают в топку, где смешиваются с необходимым количеством воздуха, и происходит их сжигание. Образовавшиеся дымовые газы за счет тяги дымососа последовательно просасываются через картридж каталитического дожигателя, где происходит доокисление остатков органических соединений, и поступают в газораспределитель, через который дозированно направляются в испарительную ванну и в кожухотрубчатый теплообменник. Соотношение потоков газов, проходящих через эти аппараты, зависит от соотношения и теплофизических свойств твердых и жидких отходов, утилизируемых в данный момент времени.

Проходя через систему дымогарных каналов, вмонтированных в дно испарительной ванны, дымовые газы, имеющие высокую температуру и значительный тепловой потенциал, отдают тепло на нагрев и испарение помещенной в ванну жидкости и затем поступают в систему газоочистки.

Остальная часть дымовых газов направляется в кожухотрубчатый теплообменник, где охлаждается проточным теплоносителем.

В системе газоочистки производится сначала очистка дымовых газов от пыли в «сухом» циклоне, а затем их промывка жидкостью в «мокром» скруббере. Очищенные дымовые газы поступают в дымосос, с помощью которого выбрасываются в атмосферу.

Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает возможность одновременной утилизации твердых и жидких отходов, содержащих радиоактивные компоненты, без использования дополнительных источников тепловой энергии и с соблюдением требований ядерной безопасности.