УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Заявляемая установка для переработки радиоактивных отходов (РАО) относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области высокотемпературной переработки РАО. Наиболее эффективно заявляемая установка может быть использована при совместной переработке твёрдых и жидких горючих, а также твёрдых негорючих РАО путём предварительного сжигания горючих РАО с последующим переводом продуктов сжигания РАО вместе с негорючими РАО в кондиционированное состояние, пригодное для последующей безопасной транспортировки, захоронения и долгосрочного хранения в специализированных могильниках.
Известна установка для переработки РАО периодического действия (1), включающая снабжённую узлом загрузки и плазменными генераторами шахтную печь, последовательно соединённую своей верхней частью с газовой камерой (камерой дожигания отходящих газов) и системой газоочистки, а также снабжённый плазменным реактором (топливно-плазменным генератором) и соединённый с нижней частью шахтной печи узел плавления (камера гомогенизации), нижняя часть которого представляет собой сменный под.
Недостатками известной установки для переработки РАО являются:
периодичность её действия;
повышенный унос твёрдых аэрозолей вместе с отходящими газами в систему газоочистки, обусловленный повышенным количеством образующихся отходящих газов, (источником образования дополнительного количества которых является топливно-плазменный генератор узла плавления);
пониженная надёжность работы установки из-за возможности забивки шахтной печи твёрдыми продуктами сгорания РАО, обусловленной их встречным движением с отходящими газами;
невозможность регулировки подачи продуктов сжигания РАО в узел плавления, вследствие отсутствия в нём загрузочного устройства.
печь, последовательно соединённую своей верхней частью с газовой камерой (камерой дожигания отходящих газов) и системой газоочистки, а также снабжённый плазменным реактором (топливно-плазменным генератором) и сливным устройством узел плавления (камера гомогенизации), соединённый с нижней частью шахтной печи.
Недостатками известной установки для переработки РАО являются:
повышенный унос твёрдых аэрозолей вместе с отходящими газами в систему газоочистки, обусловленный повышенным количеством образующихся отходящих газов, (источником образования дополнительного количества которых является топливно-плазменный генератор узла плавления);
пониженная надёжность работы установки из-за возможности забивки шахтной печи твёрдыми продуктами сгорания РАО, обусловленной их встречным движением с отходящими газами;
невозможность регулировки подачи продуктов сжигания РАО в узел плавления, вследствие отсутствия в нём загрузочного устройства.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой установке для переработки РАО является установка для переработки РАО непрерывного действия (3), включающая:
содержащую плазменный генератор, устройство для подвода окислителя, и выгрузочное отверстие шахтную печь, разделённую вертикальной перегородкой шахтной печи на сообщающиеся своими нижними частями камеру сжигания, снабжённую загрузочным устройством, а также воздухоподводяще - фракционирующим устройством камеры сжигания и газовую камеру (камеру дожигания отходящих газов), снабжённую газоотводным устройством;
узел плавления (камеру гомогенизации), снабжённый топливно-плазменным генератором и сливным устройством;
систему газоочистки;
причём шахтная печь соединена своим выгрузочным отверстием с загрузочным отверстием узла плавления, а газовая камера своим газоотводным устройством - с системой газоочистки.
Недостатками известной установки для переработки РАО являются:
повышенный унос твёрдых аэрозолей вместе с отходящими газами в систему газоочистки и пониженная степень дожига аэрозольной и термической деструкции газовой составляющих отходящих газов в газовой камере, обусловленные повышенным количеством образующихся отходящих газов, (источником образования дополнительного количества которых является топливно-плазменный генератор узла плавления), повышенной скоростью движения отходящих газов в газовой камере, (вследствие отсутствия в узле плавления своего газоотводного устройства), а также практической невозможностью механического отделения в газовой камере твёрдых аэрозолей от газообразных продуктов сгорания РАО;
невозможность регулировки подачи продуктов сжигания РАО в узел плавления, вследствие отсутствия в нём загрузочного устройства.
Преимуществами заявляемой установки для переработки РАО являются обеспечение возможности совместной переработки жидких и твёрдых горючих РАО вместе с негорючими РАО, снижение количества образующихся отходящих газов и степени уноса твёрдых аэрозолей вместе с отходящими газами в систему газоочистки, а также повышение степени дожига аэрозольной и термической деструкции газовой составляющих отходящих газов.
Указанные преимущества достигаются за счёт того, что заявляемая установка для переработки РАО включает:
бункер твёрдых горючих РАО, топливную ёмкость и бункер твёрдых негорючих РАО;
шахтную печь, разделённую снабжённой в её верхней части газоотводным каналом вертикальной перегородкой шахтной печи на сообщающиеся между собой камеру сжигания, снабжённую загрузочным устройством, наклонным скатом, горелкой, устройством для подвода окислителя, а также выгрузочным отверстием камеры сжигания, в котором расположено воздухоподводяще - фракционирующее устройство камеры сжигания и газовую камеру, снабжённую газоотводным устройством, выгрузочным отверстием газовой камеры с подсоединённым к нему выгрузочным бункером газовой камеры, а также делящей газовую камеру на сообщающиеся своими нижними частями секции газовой камеры, вертикальной перегородкой, нижняя часть которой расположена ниже уровня выгрузочного отверстия газовой камеры; аузел плавления, выполненный в форме электрической электродной печи и снабжённый загрузочным, газоотводным и сливным устройствами; систему газоочистки, состоящую из узла охлаяодения (теплообменника), узла грубой очистки (фильтра грубой очистки), узла очистки от кислых газов (орошаемого скруббера, оборотной ёмкости, ёмкости орошающего раствора, теплообменника орошающего раствора), узла нагрева (теплообменника) и узла тонкой очистки (фильтра тонкой очистки); причём бункер твёрдых горючих РАО соединён с загрузочным устройством шахтной печи, топливная ёмкость и устройство для подвода окислителя соединены с горелкой камеры сжигания, камера сжигания соединена своим выгрузочным отверстием с камерой дожигания, выгрузочный бункер газовой камеры, камера дожигания и бункер твёрдых негорючих РАО соединены с загрузочным устройством узла плавления, газовая камера и узел плавления своими газоотводными устройствами соединены с узлом охлаждения системы газоочистки, узел охлаждения последовательно соединён с узлом грубой очистки, узлом очистки от кислых газов, узлом нагрева и узлом тонкой очистки, а узел грубой очистки соединён с загрузочным устройством узла плавления. В качестве узлов охлаждения и нагрева могут быть использованы любые теплообменники, (например кожухотрубные, «труба в трубе, радиаторные и т. п.), в качестве узла грубой очистки могут быть использованы, например, рукавные фильтры, электрофильтры, циклоны, в качестве узла очистки от кислых газов могут быть использованы адсорбционные или абсорбционные поглотители кислых газов, (например, различные адсорбционные фильтры, барботёры или орошаемые скруббера), в качестве узла тонкой очистки могут быть использованы адсорбционные, керамические или металлокерамические фильтры. Отличительными признаками заявляемой установки для переработки радиоктивных отходов является то, что: она дополнительно снабжена бункером твёрдых горючих РАО, топливной ёмкостью, бункером твёрдых негорючих РАО, а также камерой дожигания; камера сжигания и газовая камера сообщаются между собой с помощью газоотводного канала, выполненного в верхней части вертикальной перегородки шахтной печи; руе вып бун ры чаю эле 11 кальной перегородкой и выгрузочным бункером газовой камеры; камера дожигания, снабжена воздухоподводяще - фракционирующим устройством камеры дожигания; узел плавления выполнен в форме электрической электродной печи и дополнительно снабжён загрузочным и газоотводным устройствами; причём выгрузочное отверстие шахтной печи разделено на расположенное в камере сжигания выгрузочное отверстие камеры сжигания и расположенное в газовой камере выгрузочное отверстие газовой камеры, воздухоподводяще - фракционирующее устройство камеры сжигания расположено в выгрузочном отверстии камеры сжигания, выгрузочный бункер газовой камеры подсоединён к выгрузочному отверстию газовой камеры, а нижняя часть вертикальной перегородки газовой камеры расположена ниже уровня выгрузочного отверстия газовой камеры; бункер твёрдых горючих РАО соединён с загрузочным устройством шахтной печи, топливная ёмкость и устройство для подвода окислителя соединены с горелкой, камера сжигания соединена выгрузочным отверстием камеры сжигания с камерой дожигания, выгрузочный бункер газовой камеры, камера дожигания и бункер твёрдых негорючих РАО соединены с загрузочным устройством узла плавления, а газовая камера и узел плавления своими газоотводными устройствами соединены с узлом охлаждения системы газоочистки, состоящей из последовательно соединённых узла охлаждения, узла грубой очистки, узла очистки от кислых газов, узла нагрева и узла тонкой очистки, причём узел грубой очистки соединён с загрузочным устройством узла плавления. Заявляемая установка для переработки радиоактивных отходов иллюстрися чертежами, представленными на фиг. 1-3. На фиг. 1 представлена общая схема установки; На фиг. 2 представлена общая схема установки с конкретным вариантом олнения системы газоочистки; На фиг. 3 представлена конструкция шахтной печи и камеры дожигания; Заявляемая установка для переработки радиоактивных отходов состоит из ера 1 твёрдых горючих РАО, топливной ёмкости 2, шахтной печи 3, камедожигания 4, бункера 5 твёрдых негорючих РАО, узла плавления 6, вклющего корпус 7 узла плавления, загрузочное устройство 8 узла плавления, трод 9, газоотводное устройство 10 узла плавления и сливное устройство узла плавления, а также из системы газоочистки 12, включающей узел охШ /П /VT 5
лаждения 13, узел грубой очистки 14, узел очистки от кислых газов 15, узел нагрева 16 и узел тонкой очистки 17.
Узел охлаждения 13 состоит из теплообменника «труба в трубе 18.
Узел грубой очистки 14 состоит из рукавного фильтра 19.
Узел очистки от кислых газов 15 состоит из орошаемого скруббера 20, оборотной ёмкости 21 и кожухотрубного теплообменника 22 соединённых между собой в замкнутый циркуляционный контур, причём к оборотной ёмкости 21 подсоединена ёмкость орошающего раствора 23.
Узел нагрева 16 состоит из кожухотрубного теплообменника 24.
Узел тонкой очистки 17 состоит из керамического фильтра 25.
Шахтная печь 3 состоит из корпуса 26 шахтной печи, слоя футеровки 27, вертикальной перегородки 28 шахтной печи, газоотводного канала 29, камеры сжигания 30, загрузочного устройства 31 шахтной печи, шибера 32, горелки 33, устройства для подвода окислителя 34, наклонного ската 35, выгрузочного отверстия 36 камеры сжигания, воздухоподводяще - фракционирующего устройства 37 камеры сжигания, газовой камеры 38, вертикальной перегородки 39 газовой камеры, газоотводного устройства 40 газовой камеры, шибера 41, выгрузочного отверстия 42 газовой камеры и выгрузочного бункера 43 газовой камеры.
Камера дожигания 4 состоит из корпуса 44 камеры дожигания и воздухоподводяще - фракционирующего устройства 45 камеры дожигания.
Заявляемая установка для переработки РАО работает следующим образом. Непосредственно перед началом переработки РАО в воздухоподводящефракционирующее устройство 37 камеры сжигания и воздухоподводящефракционирующее устройство 45 камеры дожигания (выполненные, например, в виде снабжённых отверстиями трубчатых решёток) подают воздух, в горелку 33 шахтной печи 3 через устройство для подвода окислителя 34 подают газообразный окислитель, а из топливной ёмкости 2 - смесь жидкого топлива с жидкими горючими РАО, после чего, (например, с помощью запального устройства) поджигают образующуюся в горелке 33 топливно-окислительную смесь и осуществляют вывод шахтной печи 3 на рабочий режим. Одновременно с этим в узел плавления 6 вводят порцию «затравки из электропроводного материала, подают электропитание и осуществляют подачу вниз до соприкосновения с «затравкой электрода 9, в результате чего происходит её плавление. Затем в узел плавления 6 вводят последующие порции «затравки до получения из них необходимого объёма исходного («стартового) расплава, обеспечивающего готовность узла плавления 6 к дальнейшей переработке РАО.
По окончании проведения вышеуказанных операций твёрдые горючие РАО из бункера 1 твёрдых горючих РАО через загрузочное устройство 31 шахтной печи при открытом шибере 32 подают в камеру сжигания 30, после чего для предотвращения выброса образующихся отходящих газов в загрузочное устройство 31 шибер 32 закрывают. В камере сжигания 30 твёрдые горючие РАО перемещаются по наклонному скату 35 и попадают на воздухоподводящефракционирующее устройство 37 камеры сжигания, где происходит их сгорание. Продукты сгорания твёрдых горючих РАО через щели в воздухоподводящефракционирующем устройстве 37 камеры сжигания поступают в камеру дожигания 4, где на воздухоподводяще-фракционирующем устройстве 45 камеры дожигания дожигаются и, проваливаясь через его щели, поступают в узел плавления б, причём одновременно с этим из бункера 5 твёрдых негорючих РАО в узел плавления 6 осуществляют подачу твёрдых негорючих РАО.
Образующиеся в процессе сжигания отходящие газы из камеры сжигания 30 через газоотводной канал 29 поступают в газовую камеру 38, где происходит дожиг их аэрозольной и термическая деструкция их газовой составляющих. Благодаря наличию в газовой камере 38 вертикальной перегородки 39 газовой камеры и её расположению в ней вышеуказанным образом, а также возможности регулировки сечения канала газоотводного устройства 40 газовой камеры шибером 41 обеспечивается увеличение времени пребывания в газовой камере 38 отходящих газов и снижение скорости их движения по ней, следствием чего является повышение эффективности дожига их аэрозольной и тер-мической деструкции их газовой составляющих, причём в процессе их движения по секциям газовой камеры 38 осуществляется также ещё и их очистка от крупных недожжённых аэрозолей, которые через выгрузочный бункер 43 газовой камеры и загрузочное устройство 8 узла плавления поступают в узел плавления 6.
Из газовой камеры 38 отходящие газы поступают в систему газоочистки 12, где последовательно подвергаются предварительному охлаждению в узле охлаждения 13, грубой очистке в узле грубой очистки 14, очистке от кислых газов в узле очистки от кислых газов 15, нагреву выше точки росы в узле нагрева 16, тонкой очистке в узле тонкой очистки 17 и сбросу в атмосферу.
Твёрдые недожжённые аэрозоли, отделённые от отходящих газов в узле грубой очистки 14 возвращаются из него через загрузочное устройство 8 узла плавления в узел плавления 6.
ных отходов (фиг. 2) орошающий (нейтрализующий) раствор, в качестве которого используют водный раствор щёлочи, циркулирует по замкнутому контуру: орошаемый скруббер 20 - оборотная ёмкость 21 - кожухотрубный теплообменник 22 - орошаемый скруббер 20, причём по мере его отработки он подпитывается в оборотной ёмкости 21 свежим орошающим раствором из ёмкости орошающего раствора 23.
В узле плавления 6 продукты сжигания твёрдых и жидких горючих РАО вместе с твёрдыми негорючими РАО подвергается плавлению, после чего расплав через сливное устройство 11 узла плавления выгружают из узла плавления 6 в контейнеры, охлаждают до образования твёрдого монолитного продукта и транспортируют на захоронение.
Испытания показали, что в заявляемой установке для переработки РАО возможна совместная переработка жидких и твёрдых горючих РАО вместе с негорючими РАО, количество образующихся отходящих газов по сравнению с наиболее близким аналогом (при одинаковой с ним производительности по переработанным РАО) снижается на 17-23%, степень дожига аэрозольной и термической деструкции газовой составляющих отходящих газов возрастает на 16-19%, а степень уноса твёрдых аэрозолей снижается на 31-36%. 1.Патент RU № 2.Патент RU № 3.Патент RU № ЛИТЕРАТУРА 1810911,  G21F9/32, F27B1/00, on. 23.04.1993, Бюл.№15. 1810391,  G21F9/32, F27B1/00, on. 23.04.1993, Бюл.№15. 2157570,  G21F9/32, F23G5/18, on. 10.10.2000, Бюл.№28.