УСТАНОВКА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВЫСОКОСОЛЕВЫХ НИЗКОАКТИВНЫХ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к области атомной энергетики, в частности к установкам для отверждения жидких радиоактивных отходов (ЖРО) путем их цементирования, и может быть использовано при отверждении ЖРО, образующихся при добыче нефти на морском шельфе. Такие ЖРО включают в себя естественные (природные) радионуклиды и солевые растворы, которые присутствуют практически во всех объектах окружающей природной среды. При длительной эксплуатации нефтеперерабатывающего оборудования на его внутренних полостях и трубопроводах образуются солевые отложения с природными радионуклидами, концентрация которых может стать опасной для здоровья обслуживающего персонала и привести к выводу из эксплуатации оборудования. При операции промывки такого оборудования известными способами образуются высокосолевые низкоактивные ЖРО, которые в соответствии с действующими нормативными документами и требованиями МАГАТЭ должны быть подвергнуты отверждению, то есть кондиционированию, и только после этой операции их можно транспортировать с морского шельфа на береговое хранение.
Для работы в условиях морского шельфа установка кондиционирования ЖРО должна быть адаптирована к условиям морского судна (морской платформы или терминала) с учетом требований радиационной безопасности и Российского Морского Регистра судоходства. На основании изложенного, необходимо производить кондиционирование ЖРО с применением специальной установки отверждения высокосолевых низкоактивных ЖРО.
Известно устройство цементирования ЖРО, содержащее емкость и мерник, снабженные мешалками и уровнемерами, контейнер с установленной в нем мешалкой, узел подачи цемента с добавками, внешний источник давления газа, соединенный с емкостью и мерником, трубки для выгрузки, одна из которых соединяет емкость с мерником, вторая установлена с возможностью соединения мерника с контейнером, трубки для выгрузки снабжены расширителями, а емкость снабжена патрубком для подачи жидких радиоактивных отходов (RU 2309472 С1, 27.10.2007).
Недостатками данной установки являются:
- необходимость проводить дозировку ЖРО дважды - в емкости и мернике с точными расчетами необходимого давления газа для их перекачки, что увеличивает вероятность получения некачественного конечного компаунда;
- наличие двух внешних источников газа, что повышает аварийность при работе установки;
- неприспособленность к работе в условиях морской платформы или терминала.
Известна установка для цементирования ЖРО, содержащая снабженную шлюзовым отсеком защитную камеру, контейнер, емкость для сухого цемента с добавками и расположенный в защитной камере узел приготовления цементного компаунда, емкость для ЖРО с устройством подачи ЖРО в контейнер и перемешивающее устройство, соединенное с приводом вращения и возвратно-поступательного перемещения «вверх-вниз», при этом на полу, шлюзовой отсек и контейнер установлены на рельсах с возможностью въезда в защитную камеру через шлюзовый отсек, установка снабжена также расположенным снаружи защитной камеры узлом приготовления цементного теста, при этом узел приготовления цементного компаунда расположен над местом останова контейнера в защитной камере с возможностью взаимодействия с контейнером, а узел приготовления цементного теста расположен над местом останова контейнера снаружи защитной камеры с возможностью взаимодействия с контейнером (RU 54691 U1, 10 07.2006).
Недостатками данной установки являются:
- отсутствие системы очистки узла приготовления цементного компаунда от загрязнений цементного раствора и системы дезактивации, что повышает ненадежность работы установки;
- невозможность получения цементного компаунда с высоким наполнением по ЖРО, что снижает эффективность процесса цементирования на установке;
- неприспособленность к работе в условиях морской платформы или терминала.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для цементирования жидких радиоактивных отходов (RU (11) 2374706 (13) С1), принятая за прототип.
Установка содержит контейнер, установленный на транспортной тележке с подъемной площадкой, технологическую крышку контейнера, перемешивающее устройство, выполненное в виде опорной рамы с закрепленной в ней мешалкой, узлы подачи ЖРО и цемента, подъемник контейнера, элементы связи между узлами, пульт управления работой установки. Опорная рама снабжена в верхней части металлическим кольцом с наружным диаметром не больше внутреннего диаметра контейнера. Узел подачи ЖРО выполнен в виде дозирующей емкости, снабженной манометром, датчиками нижнего, верхнего и текущего уровней, патрубками приема отходов, сжатого воздуха и технологической воды, патрубками вывода отходов аварийных сливов и технологических газов, причем патрубок вывода отходов из дозирующего устройства соединен трубопроводом с технологической крышкой контейнера. Узел подачи цемента выполнен в виде емкости, снабженной сверху загрузочным боксом, а снизу роторным питателем, который последовательно соединен далее с винтовым питателем и технологической крышкой контейнера. Транспортная тележка с подъемной площадкой перемещается по рельсам.
Однако установка, принятая за прототип обладает следующими недостатками:
- отсутствует устройство, предохраняющее от перелива ЖРО;
- отсутствует стационарное устройство для удаления цементного раствора при дезактивации и промывке систем установки.
Задачей предполагаемого изобретения является разработка надежной и недорогой установки для кондиционирования высокосолевых низкоактивных ЖРО путем их цементирования для работы на морской платформе или терминале в условиях морского шельфа с учетом требований радиационной безопасности и Российского Морского Регистра судоходства.
Основным техническим результатом, благодаря которому обеспечивается выполнение поставленной задачи, является возможность компоновки установки кондиционирования ЖРО в условиях морской платформы или терминала с обеспечением радиационной безопасности обслуживающего персонала и окружающей среды, а так же с учетом требований Российского Морского Регистра судоходства.
Получение указанного технического результата обеспечивается за счет того, что установка размещена в контейнере морского исполнения, а перемешивающее устройство выполнено в виде герметичной цилиндрической емкости с коническим днищем, мешалкой и крышкой, установленной на подпружиненной опорной раме с датчиком весового дозирования, при этом, емкость перемешивающего устройства соединена гибким патрубком с емкостью перелива ЖРО. В контейнере так же размещен блок с радиационной защитой для технологического от-верждения, загруженного в стандартные бочки компаунда ЖРО. Бочки установлены на специальные транспортно-технологические тележки. Для удаления цементного раствора при промывке и дезактивации перемешивающего устройства, шланговый затвор перемешивающего устройства соединен трубопроводом с насосом.
Размещение установки в контейнере позволяет оптимально разместить ее на морской платформе, быстро смонтировать и демонтировать на отведенном месте, а также полностью соответствовать требованиям радиационной безопасности и Российского Морского Регистра судоходства.
Установка перемешивающего устройства на раме с датчиком весового дозирования позволяет уменьшить количество дозаторов до одного вместо двух (на цемент и ЖРО), а соответственно уменьшить количество контрольно-измерительной аппаратуры и увеличить надежность работы всей установки. Введение в конструкцию установки емкости перелива ЖРО, позволяет обеспечить надежность ее работы и предотвратить возможную радиационную аварию при переливе ЖРО.
Размещение блока с радиационной защитой для технологического отверждения компаунда ЖРО в объеме контейнера позволяет ограничить зону строгого режима на морской платформе объемом указанного контейнера.
Соединение шлангового затвора перемешивающего устройства трубопроводом с насосом позволяет производить дезактивацию и промывку полости перемешивающего устройства с откачкой в стандартные бочки.
Сущность изобретения поясняется следующими графическими фигурами:
- Фиг.1 Общий вид установки для кондиционирования низкоактивных ЖРО.
- Фиг.2 Сечение А-А, поперечный разрез установки для кондиционирования низкоактивных ЖРО.
- Фиг.3 Вид Б, вид сверху на установку для кондиционирования низкоактивных ЖРО.
- Фиг.4 Схема работы установки для кондиционирования низкоактивных ЖРО. Установка кондиционирования ЖРО состоит из следующих составных частей. Бункер для цемента 1 предназначен для приема цемента и подачи его в винтовой конвейер 2. Бункер представляет собой цилиндрическую емкость с коническим днищем. В верхней части бункера смонтирована загрузочная воронка 3. Для предотвращения попадания камней между загрузочной воронкой 3 и цилиндрической емкостью установлена решетка 4. Для предотвращения уплотнения цемента в нижней части бункера 1 установлен вибратор 5.
Бункер 1 установлен на раму 6. Конвейер винтовой 2, предназначен для подачи цемента из бункера 1 в смеситель 7. Смеситель 7 предназначен для приема исходных материалов, их взвешивания и замешивания компаунда с ЖРО. Смеситель 7 выполнен герметичным с коническим днищем и крышкой. Внутри емкости смесителя находится мешалка 8 на валу которой установлены лопасти 9. Мешалка 8 приводится в движение электроприводом 10. На крышке емкости смесителя 7 установлены:
- патрубок приема ЖРО и дезактивирующего раствора 11;
- патрубок приема цемента из бункера 12;
- смотровое окно 13;
- электропривод 10.
В верхней части емкости смесителя 7 смонтирован гибкий патрубок перелива 14 из смесителя 7 в емкость перелива 15. В нижней конической части емкости смесителя 7 установлен патрубок слива компаунда с ЖРО со шланговым затвором 16, имеющим электропривод 17. Под одной из опор емкости смесителя 7 установлен датчик веса 18.
Емкость перелива 15 предназначена для приема излишков раствора из смесителя 7 в случае его переполнения и имеет цилиндрическую форму. На крышке емкости перелива 15 установлены:
- ниппель 19, предназначенный для соединения шлангом патрубка перелива смесителя 7 с емкостью перелива 15;
- втулка фильтра 20, предназначена для установки фильтра 21;
- втулка резьбовая 22, предназначена для установки датчика перелива 23;
- емкость перелива 15 съемная и крепится на подпружиненной опорной раме 24 смесителя 7.
Крышка технологическая 25 предназначена для предотвращения попадания компаунда с ЖРО в окружающую среду при заполнении стандартной 200 литровой металлической бочки 26. Крышка 25 выполнена в виде металлического диска, в центре которого находится патрубок подачи цементного раствора 27, который соединен со шланговым затвором 16 резиновым шлангом с помощью хомутов. Для управления процессом заполнения бочки 26 компаундом с ЖРО на крышке 25 установлен датчик уровнемера 28 (для определения уровня компаунда с ЖРО), который подает сигнал на закрытие шлангового затвора 16. Для предотвращения попадания компаунда с ЖРО из бочки 26 в окружающую среду крышка 25 оснащена резиновой шторкой 29. Крышка 25 установлена на раме 24 под емкостью смесителя 7. Насос 30 предназначен для перекачки цементного и дезактивирующего растворов из смесителя 7 в удаленную от установки кондиционирования бочку 26. Насос 30 установлен в поддоне 31.
Трубопроводы 32 предназначены для перекачки цементного и дезактивирующего раствора из смесителя 7 в бочку 26. В качестве трубопроводов, используются шланговые трубопроводы, которые присоединяются к шланговому затвору 16 с помощью хомутов. Поддон 33 предназначен для предотвращения капельного попадания компаунда с ЖРО из емкости смесителя на пол. Поддон 33 размещается на раме смесителя 24 и подводится под патрубок шлангового затвора 16 вручную.
Установка кондиционирования ЖРО оснащена необходимыми контрольно-измерительными приборами и средствами автоматики (КИП и А). Все органы управления системой КИП и А выведены на пульт управления 36.
Установка работает следующим образом.
В бункер 1 загружается цемент. Открывается шиберная заслонка 37. Бочка 26 на тележке 35 устанавливается под емкостью смесителя 7. На бочку 26 устанавливается технологическая крышка 25. Включается электропривод 10 мешалки 8. Подается ЖРО в смеситель 7. Вес ЖРО контролируется в смесителе 7 по показаниям датчика веса 18 на пульте управления 36. После подачи в смеситель 7 необходимого количества ЖРО его подача прекращается. При не срабатывании датчика веса 18 излишки ЖРО начинают поступать в емкость перелива 15, а при срабатывании датчика перелива 23 подача ЖРО прекращается. После подачи в смеситель 7 необходимого количества ЖРО включается привод конвейера винтового 2 и загружается в емкость смесителя 7 необходимое количество цемента, которое контролируется по показаниям датчика веса 18, а затем отключается привод конвейера 2. Для улучшения подачи цемента из бункера 1 в конвейер винтовой 2 включается на 2-3 секунды вибратор 5. Загруженные в смеситель 7 компоненты в течение 5-8 минут перемешиваются в смесителе 7 мешалкой 8 до гомогенного состояния (компаунда с ЖРО). Затем открывается шланговый затвор 16 и компаунд с ЖРО сливается в бочку 26. При заполнении бочки 26 контролируется уровень компаунда с ЖРО по показаниям уровнемера 28 на пульте управления 36.
С наполненной бочки 26 снимается крышка технологическая 25, а бочка 26 направляется в блок выдержки с радиационной защитой 34 на технологической тележке 35.
При выполнении дезактивации установки и удалении цементного раствора (промывка системы) в бочки 26, находящиеся в блоке выдержки 34, входной патрубок насоса подключается с помощью трубопроводов 32 к шланговому затвору 16, а выходной патрубок с помощью трубопровода 32 к крышке технологической 25.
Предлагаемое изобретение обеспечивает создание надежной и сравнительно недорогой установки кондиционирования высокосолевых низкоактивных РАО с возможностью ее компоновки в условиях морской платформы или терминала с обеспечением радиационной безопасности обслуживающего персонала и окружающей среды, а также с учетом требований Российского Морского Регистра судоходства.