УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОАКТИВНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ

Изобретение относится к области утилизации органосодержащих отходов загрязненных радиоактивными компонентами (спецодежда, фильтры т.п.), образующихся в ходе технологических процессов.
Установка для утилизации отходов, загрязненных радиоактивными компонентами, содержит камеру термического разложения, снабженную загрузочным устройством, средством для выгрузки коксозольного остатка и перемешивающим устройством, вертикальную циклонную топку с дожигателем, снабженную в верхней части горелкой, газораспределительное устройство, обогревательную камеру, с размещенными в ней колосниковой решеткой и системой вывода зольного остатка, каталитический дожигатель, теплообменник, систему газоочистки и дымосос. Загрузочное устройство и средство для выгрузки коксозольного остатка 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 системой сбора и подготовки уловленного шлама к повторному пиролизу, а внутренние объемы и взаимное расположение элементов установки исключают возможность накопления критической массы радиоактивных компонентов.
Известна установка для переработки радиоактивных отходов, содержащая устройство для подвода окислителя, шахтную печь, узел плавления и систему газоочистки [1].
Недостатком установки является то, что, поскольку сжигание отходов производится за счет работы горелочного устройства с избытком воздуха и подачей дымовых газов на слой материала, весь технологический процесс проходит под избыточным давлением и существует возможность неконтролируемого выхода радиоактивных материалов в атмосферу.
Другим недостатком установки является отсутствие устройств, предотвращающих возможность попадания в атмосферу радиоактивных компонентов при загрузочно-разгрузочных операциях, а также несоответствие конструктивного исполнения отдельных узлов требованиям обеспечения ядерной безопасности, исключающим возможность накопления критической массы радиоактивных компонентов.
Наиболее близкой к предлагаемой установке является установка для утилизации твердых отходов, содержащая вертикальную циклонную топку, камеру дожига, газораспределитель, камеру термического разложения с средствами для загрузки отходов, перемешивающим устройством обогревательную камеру с системой дожига и вывода зольного остатка, каталитический дожигатель, теплообменник, систему газоочистки и дымосос /2/.
Недостатком устройства является также отсутствие систем, предотвращающих возможность попадания в атмосферу радиоактивных компонентов при загрузочно-разгрузочных операциях и несоответствие конструктивного исполнения отдельных узлов требованиям обеспечения ядерной безопасности.
Целью данного изобретения является утилизация отходов загрязненных радиоактивными компонентами, исключающая возможность попадания этих компонентов в атмосферу.
Указанная цель достигается за счет того, что в установке для утилизации отходов, загрязненных радиоактивными компонентами, содержащей камеру термического разложения, снабженную загрузочным устройством, средством для выгрузки коксозольного остатка и перемешивающим устройством, вертикальную циклонную топку с дожигателем, снабженную в верхней части горелкой и каналом подвода воздуха, газораспределительное устройство, обогревательную камеру с размещенными в ней колосниковой решеткой и системой вывода зольного остатка, 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.
Термическое разложение (пиролиз) отходов в безкислородной атмосфере позволяет перевести основную массу содержащейся в отходах органики в газообразное состояние, оставляя тем самым основное количество радиоактивных компонентов в коксозольном остатке.
Работа всей технологической цепочки под разрежением, создаваемым дымососом расположенным на выходе из установки, обеспечивает невозможность выхода радиоактивных компонентов в атмосферу в ходе технологического процесса, а оборудование всех воздухозаборных каналов фильтрами с обратными клапанами исключает возможность попадания в
атмосферу радиоактивных компонентов при нештатном повышении давления (хлопке) в установке.
Загрузка отходов, выгрузка коксозольного остатка, вывод шлама из скруббера и пыли из системы газоочистки через находящиеся под разрежением боксы исключают возможность попадания в атмосферу радиоактивных компонентов при загрузочно-разгрузочных операциях.
Повторный пиролиз шлама и дожиг коксового остатка позволяет сконцентрировать в золе основную часть исходной радиоактивности отходов.
Соблюдение конструктивных ограничений по размерам и объемам элементов оборудования исключает возможность образования критической массы радиоактивных продуктов и обеспечивает условия ядерной безопасности.
На рис.1 представлена схема установки, реализующей данный способ. 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 и каналом для вывода газообразных продуктов термического разложения-6, каталитической дожигатель-7, теплообменник-8, систему газоочистки-9, дымосос-10 и дымовую трубу-11. Обогревательная камера снабжена газораспределительным устройством-12 и вертикальной циклонной топкой-13 с дожигателем, внутренний объем которой в верхней части снабжен горелкой-14. Обогревательная камера снабжена колосниковой решеткой- 15.Узлы загрузки отходов и выгрузки золы и шлама снабжены перчаточными боксами-16. Все воздухозаборные каналы установки оснащены фильтрами с обратными клапанами-17. Система газоочистки снабжена устройством для сбора шлама и его подготовки к повторному пиролизу-18. Внутренние объемы и взаимное расположение элементов установки исключают возможность накопления критической массы радиоактивных компонентов.
Утилизация отходов осуществляется следующим образом:
Отходы через находящийся под разрежением перчаточный бокс помещают в загрузочное устройство, посредством которого они перемещаются в камеру термического разложения (КТР), представляющую из себя металлическую реторту, обогреваемую снаружи дымовыми газами, получаемыми от сжигания внешнего топлива в горелочном устройстве. 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 сжиганиие. Образовавшиеся дымовые газы за счет тяги дымососа последовательно просасываются через картридж
каталитического дожигателя, где происходит низкотемпературное доокисление остатков органических соединений, теплообменник, где осуществляется снижение температуры газов до уровня 150-120°С и поступают в систему газоочистки. 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. Выгрузка уловленной пыли из циклона производится по мере накопления в герметичную емкость через бокс находящийся под разрежением. Утилизация этой пыли производится по специальной технологии. Сбор и выгрузка шлама из скруббера производится через перчаточный бокс и систему подготовки в текстильные или пластиковые мешки, вместе с которыми шлам направляется снова в камеру термического разложения. Образовавшийся в результате пиролиза коксозольный остаток (КЗО) по мере накопления выгружается из КТР на колосниковую решетку под которую за счет тяги дымососа поступает атмосферный воздух. Остающаяся после сгорания органической составляющей КЗО зола выводится из-под колосников специальным транспортным устройством и через перчаточный бокс, находящийся под разрежением, выгружается в герметичную емкость. Утилизация золы производится по специальной технологии.
Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает возможность экологически чистого термического уничтожения органосодержащих твердых отходов, содержащих радиоактивные компоненты.
Источники информации:
1. http//www.sciteclibrary.ru/rus/саtаlоg/раgеs/3320.html, 13.01.05. Номер патента: model-22837 от 09.07.2002 г. Маркелов Н.И. и др. Установка для переработки радиоактивных отходов.
2. Патент на полезную модель РФ №42289 "Установка для утилизации твердых отходов".