| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2157570
Плазмові ШАХТНА ПЕЧЬ ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ ТВЕРДИХ РАДІОАКТИВНИХ
І ТОКСИЧНИХ ВІДХОДІВ
Ім'я винахідника: Ліфанов Ф.А .; Князєв І.А .; Полканов М.А .; Швецов С.Ю.
Ім'я патентовласника: Московське державне підприємство Об'єднаний еколого технологічний і науково-дослідний центр по знешкодженню РАО і охорони навколишнього середовища
Адреса для листування: 119121, Москва, 7-й Ростовський пров., Буд.2 / 14, Мос НВО "Радон", ген. директору Соболєву І.А.
Дата початку дії патенту: 1999.07.14
Винахід відноситься до галузі охорони навколишнього середовища і призначений для спалювання твердих радіоактивних і токсичних відходів. Суть винаходу: плазмова шахтна піч складається з вертикальної шахти, розділеної перегородкою на сполучені між собою камеру спалювання і газову камеру, днища, яке виконано у вигляді похилого пода, а й камери гомогенізації, з'єднаної з вертикальною шахтою в її нижній бічній частині. Технічний результат полягає в зниженні габаритів камери гомогенізації, підвищенні продуктивності, надійності і безпеки роботи печі.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до галузі охорони навколишнього середовища, а точніше до області переробки радіоактивних та токсичних відходів. Найбільш ефективно заявляється пристрій може бути використано при спалюванні твердих радіоактивних відходів (ТРО) і токсичних відходів, що містять целюлозу, полімери, гуму, полівінілхлорид (ПВХ), а й такі негорючі домішки, як скло і метали з наступним плавленням утворюються продуктів згорання до отримання монолітного кінцевого продукту, придатного для довгострокового зберігання.
Відома плазмова шахтна піч для переробки радіоактивних відходів (1), що включає вертикальну шахту, забезпечену вузлом завантаження, розташованим у верхній частині вертикальної шахти, газовідвідним патрубком, пристроєм для підведення окислювача, плазмовими генераторами, і з'єднану своєю нижньою частиною з камерою гомогенізації, що має в своєму складі плазмовий реактор і вузол вивантаження кінцевого продукту.
Недоліками відомої плазмової шахтної печі для переробки радіоактивних відходів є:
ненадійність роботи, пов'язана з можливістю припинення переміщення по вертикальній шахті переробляються ТРО через їх зустрічного руху та відходять газами, обумовленого розташуванням газоотводного патрубка у верхній частині шахти печі;
підвищена небезпека роботи, пов'язана зі значним винесенням радіоактивних аерозолів, внаслідок:
- Підвищення швидкості руху газів, що відходять у міру їх руху по шахті печі, через звуження поперечного перерізу її верхній частині:
- Зустрічного руху газів, що відходять і ТРО, обумовленого тим, що шахта печі є однокамерною і призначена одночасно, як для спалювання в ній ТРО, так і для відводу по ній газів, що відходять:
- Залпових викидів газів, що відходять при завантаженні в шахтну піч нової партії ТРО, що викликаються підвищеною температурою в верхній частині шахти печі, внаслідок відсутності у неї охолоджуючого вузла;
- Знижена продуктивність, пов'язана з уповільненим переміщенням по вертикальній шахті переробляються ТРО з - за зустрічного руху газів, що відходять, обумовленого тим, що шахта печі є однокамерною і призначена одночасно, як для спалювання в ній ТРО, так і для відводу по ній газів, що відходять.
Відома "Плазмова шахтна піч для переробки радіоактивних відходів" [2], що включає вертикальну шахту, забезпечену вузлом завантаження, розташованим у верхній частині вертикальної шахти, газовідвідним патрубком, пристроєм для введення рідких негорючих РАО, пристроєм для підведення окислювача, плазмовими генераторами і з'єднану своєї нижньої частиною з камерою гомогенізації, що має в своєму складі плазмовий реактор і вузол вивантаження кінцевого продукту.
Недоліками відомої плазмової шахтної печі для переробки радіоактивних відходів є:
ненадійність роботи, пов'язана з можливістю припинення переміщення по вертикальній шахті переробляються ТРО через їх зустрічного руху та відходять газами, обумовленого розташуванням газоотводного патрубка у верхній частині шахти печі;
знижена продуктивність, пов'язана з уповільненим переміщенням по вертикальній шахті переробляються ТРО через їх зустрічного руху та відходять газами, обумовленого тим, що шахта печі є однокамерною і призначена одночасно як для спалювання в ній ТРО, так і для відводу по ній газів, що відходять;
підвищена небезпека роботи, пов'язана зі значним винесенням радіоактивних аерозолів, внаслідок:
- Зустрічного руху газів, що відходять і ТРО, обумовленого тим, що шахта печі є однокамерною і призначена одночасно, як для спалювання в ній ТРО, так і для відводу по ній газів, що відходять;
- Залпових викидів газів, що відходять при завантаженні в шахтну піч нової партії ТРО, що викликаються підвищеною температурою в верхній частині шахти печі, внаслідок відсутності у неї охолоджуючого вузла.
Найбільш близькою по технічній сутності до заявляється плазмової шахтної печі є плазмова шахтна піч для переробки радіоактивних та токсичних відходів [3], що включає вертикальну шахту, забезпечену вузлом завантаження і повітряним холодильником, розташованими у верхній частині вертикальної шахти, газовідвідним каналом, розташованим в середній частині вертикальної шахти, пристроєм для підведення окислювача в середню і верхню частини вертикальної шахти і з'єднану своєю нижньою частиною з камерою гомогенізації, що має в своєму складі похилий скат, паливно-плазмовий генератор, плазмові генератори і вузли вивантаження кінцевого продукту.
Робота відомої шахтної печі полягає в тому, що ТРО в міру їх переміщення по шахті печі послідовно піддаються сушці, піролізу, газифікації коксового залишку та горіння, після чого вони надходять в камеру гомогенізації, де на поверхні попередньо накопиченого там розплаву допалюються і розплавляються. Чим більш значна частка недопаленої горючої складової в надходять в камеру гомогенізації ТРО, тим потрібна велика площа поверхні розплаву (а отже і великі габарити камери гомогенізації) для того, щоб не відбулося зниження продуктивності роботи печі або навіть її зупинки внаслідок можливості утворення на поверхні розплаву твердою захоложенной кірки.
Недоліками відомої плазмової шахтної печі для переробки твердих радіоактивних та токсичних відходів є:
ненадійність роботи, пов'язана з можливістю припинення переміщення по вертикальній шахті переробляються відходів, через те, що шахта печі є однокамерною і призначена одночасно, як для спалювання в ній ТРО, так і для відводу по ній газів, що відходять;
підвищена небезпека роботи, пов'язана зі значним винесенням газами радіоактивних аерозолів переробляються ТРО через:
- Зустрічного руху газів, що відходять і ТРО, обумовленого тим, що шахта печі є однокамерною і призначена одночасно, як для спалювання в ній ТРО, так і для відводу по ній газів, що відходять;
- Залпових викидів газів, що відходять при завантаженні в шахтну піч нової партії ТРО, що викликаються підвищеною температурою в верхній частині шахти печі, внаслідок зниженої ефективності роботи повітряного холодильника;
- Знижена продуктивність, пов'язана з уповільненим переміщенням по вертикальній шахті переробляються відходів через зустрічного руху газів, що відходять, обумовленого і тим, що шахта печі є однокамерною і призначена одночасно, як для спалювання в ньому відходів, так і для відводу по ній газів, що відходять;
- Підвищені габарити камери гомогенізації, внаслідок змісту значної частки в надходять в нього ТРО недопаленої горючої складової (до 30 мас.%), Через знижену ефективності роботи шахти печі, обумовленої її конструкцією.
Перевагами плазмової шахтної печі для переробки радіоактивних та токсичних відходів є зниження габаритів камери гомогенізації, підвищення продуктивності, надійності і безпеки роботи.
Зазначені переваги забезпечуються за рахунок того, що піч складається з вертикальної шахти, днище якої виконано у вигляді похилого пода, а й камери гомогенізації, з'єднаної з вертикальною шахтою в її нижній бічній частині.
Вертикальна шахта розділена перегородкою на сполучені між собою своїми нижніми частинами, камеру згоряння, газову камеру, а й має в своїй нижній частині пристрій для підведення окислювача, виконане у вигляді Повітропідвідні каналів, об'єднаних повітряним колектором і плазмові генератори.
Камера спалювання забезпечена вузлом завантаження, водяний форсункою і воздухоподводяще-фракционируют вузлом, виконаним у вигляді паралельно розташованих на відстані один від одного і забезпечених отворами труб, причому відстань між кожними двома сусідніми трубами S становить не менше 1 / 8D, але не більше 1 / 4D , де D - гідравлічний діаметр прохідного перетину [4] камери спалювання.
Газова камера призначена для відводу газів, що відходять і забезпечена газовідвідним каналом, розташованим в її верхній частині.
Камера гомогенізації, забезпечена паливно-плазмовим генератором і вузлами вивантаження кінцевого продукту.
Відмінними ознаками заявляється плазмової шахтної печі для переробки твердих радіоактивних та токсичних відходів є:
- Наявність перегородки, що розділяє вертикальну шахту на дві камери;
- Наявність у вертикальної шахти днища, виконаного у формі похилого пода;
- Розташування плазмових генераторів в нижній частині вертикальної шахти;
- Наявність водяного форсунки, розташованої у верхній частині камери спалювання вертикальної шахти;
- Розташування газоотводного каналу в верхній частині газової камери вертикальної шахти;
- Наявність воздухоподводяще-фракционируют вузла, розташованого в камері спалювання і виконаного у вигляді паралельно розташованих на відстані один від одного і забезпечених отворами труб, причому відстань між кожними двома сусідніми трубами S становить не менше 1 / 8D, але не більше 1 / 4D, де D - гідравлічний діаметр прохідного перетину камери спалювання;
- Під'єднання камери гомогенізації до нижньої бічної частини вертикальної шахти.
Плазмова шахтна піч для переробки твердих радіоактивних та токсичних відходів ілюструється кресленнями, представленими на фіг. 1 - 2.
 |
 |
На фіг. 1 представлена плазмова шахтна піч для переробки твердих радіоактивних та токсичних відходів, вид збоку;
На фіг. 2 представлена плазмова шахтна піч для переробки твердих радіоактивних та токсичних відходів в розрізі по А-А.
Плазмова шахтна піч для переробки твердих радіоактивних та токсичних відходів складається з вертикальної шахти 1, перегородки 2, камери спалювання 3, вузла завантаження 4, водяний форсунки 5, воздухоподводяще-фракционируют вузла 6, газової камери 7, газоотводного каналу 8, днища 9 вертикальної шахти, пристрою 10 для підведення окислювача, паливно-плазмового генератора 11, камери гомогенізації 12, плазмових генераторів 13 і вузлів вивантаження 14 кінцевого продукту.
Безпосередньо перед завантаженням радіоактивних та токсичних відходів в плазмову шахтну піч для переробки твердих радіоактивних та токсичних відходів включають паливно-плазмовий генератор 11, плазмові генератори 13 і розігрівають камеру гомогенізації 12 до температури 1400 o C. Одночасно з розігрівом камери гомогенізації 12 гарячими газоподібними продуктами роботи паливно -плазменного генератора 11 і плазмових генераторів 13 розігрівають камеру спалювання 3 таким чином, щоб в її верхній частині температура не перевищувала 400-550 o C, що досягається шляхом подачі через форсунку 5 охолоджуючої води, а через воздухоподводяще-фракционируют вузол 6 подають окисляє газ ( повітря, кисень). Запобігання підвищення температури у верхній частині камери спалювання 3 понад вищевказаного межі ліквідує можливість залпових викидів газів, що відходять при завантаженні в шахтну піч нових партій ТРО.
Після виведення в результаті вищевказаних операцій плазмової шахтної печі на робочий режим здійснюють завантаження через вузол завантаження 4 на воздухоподводяще-фракционируют вузол 6 великогабаритних і / або малогабаритні упаковок з радіоактивними і / або токсичними відходами в контейнерах з поліпропілену, поліетилену або картону, які відразу ж починають піддаватися термічній деструкції та газифікації. Шматки утворюється при цьому коксового залишку з розміром меншим 1 / 4D провалюються через міжтрубний простір воздухоподводяще-фракционируют вузла 6 на днище 9 вертикальної шахти. Після заповнення ними простору між воздухоподводяще-фракционируют вузлом 6 і днищем 9 вертикальної шахти в вертикальну шахту 3 через пристрої 10 для підведення окислювача подають газоподібний окислювач, причому рівень заповнення вищевказаного простору коксівним залишком підтримують постійним (за рахунок завантаження нових упаковок з радіоактивними і / або токсичними відходами) протягом усього часу роботи вертикальної шахтної 1.
По мірі згорання в результаті роботи плазмових генераторів 13 коксового залишку, що утворюється шлак під дією сили тяжіння рухається по днищу 9 вертикальної шахти в камеру гомогенізації 12, причому на похилому поді 9 відбувається остаточне дожигание коксового залишку і починається розплавлення продуктів дожига з утворенням плаву (суміші розплавлених і нерозплавлений продуктів дожига), що надходить в камеру гомогенізації 12 безпосередньо в зону дії факела паливно-плазмового генератора 11. у камері гомогенізації 12 плав переходить в розплав, який концентрує в собі основну частину радіонуклідів і токсичних елементів, причому наявність похилого пода, що забезпечує подачу плаву безпосередньо в зону факела паливно-плазмового генератора 11, дозволяє обмежити габаритні розміри камери гомогенізації 12 розмірами факела паливно-плазмового генератора 11, тобто дозволяє використовувати в заявляється пристрої камеру гомогенізації мінімальних розмірів.
У разі, якщо відстань між трубами воздухоподводяще-фракционируют вузла 6 буде більше 1 / 4D, то не буде забезпечуватися підвищення продуктивності плазмової печі за рахунок підвищеного часу спалювання великих шматків коксового залишку і плавлення утворюються шматків шлаку. У разі якщо вищевказане відстань будемо менше 1 / 8D, то не буде забезпечуватися підвищення продуктивності плазмової печі за рахунок зростання часу термічної деструкції і коксування завантажуються упаковок відходів до розмірів шматків коксового залишку менших 1 / 8D.
Розплав з камери гомогенізації 12 зливають через вузли вивантаження 14 кінцевого продукту. Утворені в камері гомогенізації 12 і камері спалювання 3 гази надходять в газову камеру 7, де піддаються змішуванню, термічної деструкції і через газоотводной канал 8 подаються на газоочистку.
Заявляється плазмова шахтна піч для переробки твердих радіоактивних та токсичних відходів:
- Володіє більшою надійністю і безпекою в роботі, ніж аналогічна піч найбільш близького аналога, тому що наявність двох камер забезпечує роздільне переміщення спалюваних відходів і газів, що відходять, наслідком чого є ліквідація небезпеки забивання вертикальної шахти плазмової шахтної печі спалювали відходами та зниження ступеня виносу газами радіоактивних і токсичних аерозолів спалюваних відходів в 1,5-2 рази;
- Має більш високу (в 1,2-1,4 рази) продуктивністю, ніж аналогічна піч найбільш близького аналога (в разі однаковості їх габаритів) внаслідок наявності воздухоподводяще-фракционируют вузла, що прискорює ступінь термічної деструкції та газифікації упаковок з відходами;
- Має в своєму складі вузол гомогенізації мінімально допустимих розмірів.
ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Патент РФ N 1810912, МКИ 5: G 21 F 9/32, F 27 В 1/00, оп. в Бюл. N 15, 1993.
2. Патент РФ N 1552893, МКИ 5: G 21 F 9/16, оп. в Бюл. N 1, 1994..
3. Патент РФ N 2107347, МКИ 6 G 21 F 9/32, оп. в Бюл. N 8, 1998..
4. "Розрахунок нагрівальних і електричних печей", Довідник, під редакцією В.М.Тимчака, В.Л.Гусовского, М., Металургія, 1983, стор. 226-227.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Плазмова шахтна піч для переробки твердих радіоактивних та токсичних відходів, що включає плазмові генератори, вертикальну шахту, забезпечену розташованими в її верхній частині вузлом завантаження і охолоджуючим пристроєм, газовідвідним каналом, а й пристроєм для підведення окислювача, і з'єднану з камерою гомогенізації, забезпеченою паливно-плазмовим генератором і вузлами вивантаження, що відрізняється тим, що вертикальна шахта містить перегородку, що розділяє її на камеру спалювання і газову камеру, а й днище, виконане у вигляді похилого пода, камера спалювання містить воздухоподводяще-фракционируют вузол, виконаний у вигляді паралельно розташованих на відстані один від друга і забезпечених отворами труб з відстанню між кожними двома сусідніми трубами, що становить не менше 1 / 8D, але не більше 1 / 4D, де D - гідравлічний діаметр прохідного перетину камери спалювання, охолоджувальний пристрій розташовано в камері спалювання і виконано у вигляді водяної форсунки, газоотводной канал розташований у верхній частині газової камери, плазмові генератори і пристрій для підведення окислювача розташовані в нижній частині вертикальної шахти над похилим подом, а камера гомогенізації приєднана до вертикальної шахті в її нижній бічній частині.
Версія для друку
Дата публікації 19.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.