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)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2065219

Газогенератори ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ ГОРЮЧИХ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ

Ім'я винахідника: Колчанов Григорій Григорович [BY]; Наганів Олександр Валеріанович [BY]; Савушкін Ігор Олександрович [BY]
Ім'я патентовласника: Інститут проблем енергетики Академії наук Білорусі (BY)
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1992.03.26

Використання: кошти термічної переробки горючих радіоактивних відходів. Суть винаходу: для зниження кількості твердих відходів, що надходять після переробки на поховання, під обертається фрезерної гратами, розміщеної в нижній частині корпусу газогенератора з зазором, встановлена ​​нерухома решітка, на яку шарами засипані кулі з жароміцного зносостійкого матеріалу при числі шарів від 3 до 6, і на якій розміщені радіальні профільні планки, висота яких становить не менше діаметра куль. Діаметр куль становить не більше величини зазору між фрезерної гратами і корпусом газогенератора і не менше 1/30 цієї величини.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до техніки для поводження з радіоактивними відходами (РАВ), а саме з горючими РАВ, компактування яких здійснюють за рахунок їх термічної переробки.

В даний час найбільш поширеним методом термічної переробки горючих РАО є спалювання (див. Наприклад, Соболєв І. А. Хомчик Л. М. "Знезараження радіоактивних відходів на централізованих пунктах". М. Вища школа. 1983, с. 19 35).

При цьому понад 90 радіонуклідів залишається в зольному залишку, який відомими способами: цементуванням, Склування і ін. Кондиционируют і відправляють на поховання.

Однак відомі способи спалювання мають істотний недолік, що полягає в тому, що димові гази вимагають очищення від радіонуклідів (інших до 10 від містяться у відходах), а великий обсяг газів, одержуваних при спалюванні, збільшує габарити і витрати на систему газоочистки.

Газифікацію можна розглядати як один з методів компактірованія твердих горючих відходів, який в порівнянні з спалюванням дозволяє значно скоротити обсяги газоочистки. В цьому випадку очищення підлягають не димові гази зі значним надлишком повітря, а генераторний газ, одержуваний з недоліком повітря, об'ємний вихід якого приблизно в 2 рази менше обсягу димових газів від однакової кількості вихідного матеріалу.

Відомі різні газогенератори для переробки горючих відходів. Наприклад, в статті Саламова А. А. "Установка для спалювання і газифікації деревних відходів", журнал "Промислова енергетика" .N 2, 1985, с. 52 54.

Однак у відомих газогенераторах не передбачена переробка радіоактивних відходів, великий відсоток недожега, що збільшує обсяг підлягають захороненню радіоактивних речовин і збільшує витрати на кондиціонування і захоронення зольного залишку.

Відомі і газогенератори з обертовими фрезерними (або іншого типу) гратами, які забезпечують безперервне видалення золи та шлаку і тим самим підвищують показники за якістю газу, продуктивності і випалу залишків, наприклад газогенератори, описані в книзі Гінзбург Д.Б. "Газифікація твердого палива". М. Госстройіздат. 1958, с. 24 30, рис. 2, 4.

Однак і в цих конструкціях недожег становить 5 12 (див. Там же, с. 97), що веде як до втрат енергетичних, так і до збільшення витрат на захоронення РАВ.

З відомих технічних рішень найбільш близьким об'єктом до винаходу є газогенератор, наведений в пояснювальній записці до "Технічному пропозицією за технологією газифікації органічних (деревних) радіоактивних залишків РАО і вибору конструкції газогенератора", АНК ИТМО ім. А. В. Ликова. Мінськ. 1991, с. 61, рис. 24, прийнятий за прототип.

Прийнятий за прототип газогенератор для переробки горючих радіоактивних відходів містить завантажувальний пристрій, шахту, форсунку розпалювання, що обертається фрезерну грати, що встановлені з зазором в корпусі і за допомогою вала з'єднану з приводом, патрубки подачі повітря і відведення генераторного газу, пристрій золовидалення і пристрої забезпечення газової щільності .

Прийнятий за прототип газогенератор працює з комбінованого процесу з подвійною подачею повітря і дожиганием палива знизу, що дозволяє забезпечити при порівняно невеликих габаритах переробку РАВ, отримання генераторного газу і мала кількість твердих радіоактивних відходів, що надходять на поховання.

Однак, як показали виконані дослідження (див. Наведену в якості прототипу пояснювальну записку АНК ИТМО, с. 50 52) в газогенераторах з твердим шлако-золовидаленню непереборний недожег вуглецю становить 5 10 Перед вами пояснюється нерівномірністю дуття по перетину шахти, обмеженістю процесу за часом, коли продуктивність генератора задана, а висота шахти (особливо при виконанні газогенераторної установки транспортабельної з умови роботи в зоні ураження катастрофою на Чорнобильській АЕС) обмежена, крім того, недожег викликаний нерівномірністю шматків палива, що характерно для відходів.

Недожег збільшує обсяг твердих РАВ, що надходять на поховання, що збільшує ці витрати, а надлишкове вторинне дуття в зону допалювання, хоча і знижує недожег, але призводить при цьому до випалювання генерується газу, що знижує економічні показники газогенератора.

Технічним рішенням, що досягається при реалізації винаходу, є зниження механічного недожега газогенератора.

Для досягнення даного результату в газогенераторе для переробки горючих радіоактивних відходів, що містить завантажувальний пристрій, шахту, форсунку розпалювання, що обертається фрезерну грати, що встановлені з зазором в корпусі і за допомогою вала з'єднану з приводом, патрубки подачі повітря і відведення генераторного газу, пристрій золовидалення і пристрої забезпечення газової щільності, нижче обертається решітки встановлена ​​нерухома решітка, на яку засипані кулі з жароміцного зносостійкого матеріалу і над якою змонтовані з'єднані з валом приводу радіальні профільні планки, при цьому діаметр куль виконаний за величиною рівним від 1/30 до 1/1 величини зазору між фрезерної гратами і корпусом, висота засипки виконана такий, що кулі укладаються в ній від 3 до 6 шарів, а висота профілю планки над рівнем нерухомій грати виконана не менше, ніж діаметр куль.

Відмінною особливістю заявляється конструкції газогенератора є засипка на нерухому решітку куль з жароміцного зносостійкого матеріалу і установкою над цією решіткою обертових профільних планок, за допомогою яких засипка з куль приводиться в рух. При цьому засипка виконує одночасно функцію подрібнювача провалилися через зазор великих шматків і функцію інертного шару, в якому відбувається догорання недожега.

З реалізації цих функцій випливають граничні величина характеристик цієї додаткової конструкції, а саме: діаметр куль виконаний за величиною рівним від 1/30 до 1/1 величини зазору між фрезерної гратами і корпусом, висота засипки виконана такий, що кулі укладаються в ній від 3 до 6 шарів, а висота профілю планки над рівнем нерухомій грати виконана не менше, ніж діаметр куль.

Виконання діаметра куль більше, ніж величина зазору між фрезерної гратами і корпусом, недоцільно в зв'язку з тим, що згаданий зазор як правило виконують за величиною рівним 1/3 радіусу корпусу, а з урахуванням того, що частина перетину під фрезерної гратами зайнято валом приводу, при діаметрі кулі більше, ніж 1/3 радіуса, в перерізі між валом і корпусом укладається не більше, ніж 2 ряду куль, що призводить до нещільного їх розміщення, утворення збільшених правильних розмірів, швидкому проскоку незгорілих шматків палива через засипку. При цьому збільшення числа шарів в засипці не компенсує цей недолік, а додатково збільшує габарити топкової частини і призводить до великих втрат енергії приводу на переміщення куль.

При зменшенні діаметра куль менш, ніж 1/30 зазору, величина цього діаметра при існуючих діаметрах газогенераторів приблизно 1 м стає менше 1 см, що призводить до втрати ефекту подрібнення незгорілих шматків кулями і в той же час до появи небезпеки утворення кірки шлаку поверх куль з -за зменшення величини їх зрушення. При цьому, знову-таки, збільшення числа шарів засипки не дає результату, а тільки посилює негативний ефект коркообразованія. У зв'язку з вищевикладеним оптимальним розміром діаметра куль для газогенератора з діаметром топкової частини 1 м буде розмір 50 60 мм, який знаходиться в зазначених межах 1/30 1/1 5 Пробіг: 160 мм.

Кількість шарів куль в засипці по висоті від 3 до 6 і висота профілю планки над рівнем нерухомій грати визначені з оптимуму витрат енергії приводу на переміщення куль (при засипці понад 6 шарів ворушити цю масу стає невигідно: витрати великі, а зміщення верхнього шару вже малоефективно для процесу захоплення і подрібнення великих шматків палива, що провалилися в зазор між фрезерної гратами і корпусом) і можливого проскакування незгорілих шматків через топку засипки (при засипці менш 3 шарів незгорілі шматки з шару над кулями можуть проскочити безпосередньо під планку під час перекочування через неї куль).

З того ж розрахунку висота профілю планки більш ніж діаметр куль призведе до небажаного збільшення втрат на приводі і до ефекту згрібання куль з можливістю проскакування за планкою незгорілих залишків відразу на вихід. При висоті планки менш діаметра куль ефект ворушіння недостатній для захоплення великих незгорілих і провалилися в зазор шматків, т. Е. Не використовується можливість подрібнення незгорілих шматків кулями засипки.

Таким чином, завдяки відмінних рис, в даному газогенераторе топкова частина, на відміну від прототипу, дозволяє додатково подрібнювати недожег і утримувати частинки незгорілого палива в засипці до їх повного озолення, що виключає потрапляння в зольний залишок додаткової кількості речовини, зводячи таким чином кількість твердих радіоактивних відходів до можливого мінімуму, що знижує витрати на поховання в порівнянні з іншими відомими установками з переробки горючих радіоактивних відходів.

На фіг. 1 зображений схематичний розріз заявляється газогенератора; на фіг. 2 і фіг. 3 в збільшеному масштабі засипка з жароміцних куль. Зазор між фрезерної гратами і корпусом позначений , Висота профілю планки над рівнем нерухомій грати h, а діаметр куль засипки d. При цьому на фіг. 2 шматки палива зображені у вигляді багатокутників, кулі у вигляді кіл, а профільна планка приведена у вигляді пластини; на фіг. 3 профільна планка приведена у вигляді клина. Кількість шарів куль на фіг. 2 і фіг. 3 дорівнює трьом.

Описуваний газогенератор містить завантажувальний пристрій 1, шахту 2, форсунку розпалювання 3, що обертається фрезерну грати 4, встановлену в корпусі 5 з зазором D, вал 6, за допомогою якого фрезерна решітка з'єднана з приводом і через який подають додатковий повітря на дожигание, патрубки подачі повітря 7 і відведення генераторного газу 8. до складу газогенератора входять і пристрої золовидалення і забезпечення газової щільності у вигляді збірників золи 9 з шиберами 10, шибера 11 на патрубку подачі РАО і клапан 12, що забезпечують газову щільність при подачі РАО, гідрозатвор 13, що забезпечує щільність обертового вала 6, і інші пристрої на трубопроводах і роз'ємах конструкцій.

Нижче обертається фрезерної решітки 4 встановлена ​​нерухома решітка 14, на яку засипані кулі 15 з жароміцного зносостійкого матеріалу, наприклад з чавуну або спеціальних спікається матеріалів. Над нерухомою гратами 14 встановлені і з'єднані з валом 6 радіальні профільні планки 16 (на фіг. 1 засипка показана зі знятою передньою стінкою корпусу, планки зображені пунктиром і видом в торець).

Діаметр d куль 15 виконаний при цьому за величиною рівним від 1/30 до 1 величини D зазору між фрезерної гратами 1 і корпусом 5.

Висота профілю планки 16 над рівнем h нерухомій грати 14 виконана не менше, ніж діаметр d куль 15

h d

А висота засипки кулями виконана такий, що кулі укладаються в ній від 3 до 6 шарів (на фіг. 1, 2 і 3 показана засипка в 3 шари куль).

Описувати газогенератор працює наступним чином

У завантажувальний пристрій 1, відкривши шибер 11, завантажують горючі радіоактивні відходи, наприклад тріску від обробки стовбурів дерев, уражених радіоактивними викидами під час катастрофи на Чорнобильській АЕС. Подачу РАО в шахту 2 здійснюють при закритому шибері 11, відкриваючи клапан 12, і тим самим попереджають можливий вихід газів, що містять радіоактивні аерозолі через завантажувальний люк.

Розпал газогенератора ведуть відомим способом, використовуючи форсунку розпалювання 3 (див. Наприклад, згадану монографію Ганзбург Д. Б. "Газифікація твердого палива". М. Госстройіздат. 1958, с. 87 88), при цьому може бути використано "чисте" паливо. При досягненні заданої висоти шару палаючого палива заповнюють гідрозатвор 13, пускають повітряне дуття в патрубки 7, включають привід, вал 6 починає обертати фрезерну грати 4 і газогенератор виходить на робочий режим з відведенням одержуваного газу через патрубок 8 на газоочистку.

При цьому повітря, попередньо підігрітий в сорочці корпусу 5 подають в шахту 2 зверху, зона горіння розміщена в корпусі 5 і за рахунок тепла, що виділяється в шахті 2 відбувається підсушування і суха перегонка палива при цьому виділяються з палива смолисті речовини повністю розкладаються в зоні високої температури, що полегшує очищення одержуваного генераторного газу.

Генераторний газ утворюється при взаємодії між вуглецем палива і подається в газогенератор дутьем в розпеченому шарі палива, утримуваного в корпусі 5, і відводиться на газоочистку з його верхньої частини через патрубок 8. За допомогою обертової фрезерної решітки 4 здійснюють розпушення спеченого коксу і вугілля, перемішування і розподіл палива, руйнування грудок шлаку і видалення золи. При цьому частина подаваного через вал 6 додаткового повітря надходить в центральну зону корпусу 5, забезпечуючи розподіл дуття і стабільність режиму газифікації.

Незгорілі кокс і вугілля, великі шматки обвуглене палива разом з золою і шлаком провалюються під фрезерну грати 4, максимальний розмір шматків при цьому визначається зазором між гратами 4 і корпусом 5.

Весь провал потрапляє на шари засипки з куль 15, через який продувають решту подається через вал 6 додаткового дуття. Засипка з куль 15 постійно ворушиться профільними планками 16, які укріплені на валу 6 над нерухомою гратами 14.

Зола і дрібні частинки інших твердих компонентів пересипаються по проміжків між кулями, при цьому вуглець доокісляется і на нерухому решітку 14 надходять вже зольні залишки без недожега. Зольні залишки безперешкодно проходять через нерухому решітку 14, т. К. Знаходяться в подрібненому стані і надходять в збірники золи 9, які періодично спорожняти в транспортні контейнери через шибери 10.

Захоплення більших шматків незгорілого палива в проміжок між кулями 15 відбувається при проходженні під ними профільної планки 16 і освіти сходинки в кульової засипці, як це показано на фіг. 2 і фіг. 3. Так як висота профілю планки h виконана не менше діаметра d куль, при проходженні планки 16 під черговим поруч куль висота засипки змінюється стрибком на величину h, т. Е. Розривається взаємодія шарів куль по вертикалі, кулі 15 як би розсуваються і захоплюють шматки палива, співмірні з діаметром куль, як це зображено на фіг. 2 і фіг. 3. При цьому можливі випадки, коли більші шматки потрапляють між кулями і в наступні за верхнім проміжки між шарами, як це показано на фіг. 2. У будь-якому випадку, перебуваючи в проміжку між розігрітими кулями, взаємодіючи з ними при їх переміщеннях і взаємодіючи з піддувала в засипку повітрям, шматки недожега активно окислюються. Утвориться на поверхні шматків зола активно стирається кулями і йде через решітку 14 в збірники золи, розміри шматків зменшуються до їх повного згоряння.

При цьому шматки недожега, що перевищують за розмірами діаметр куль, залишаються на поверхні засипки до тих пір, поки не обгорят, почнуть руйнуватися і потрапляти в простір між кулями, як це описано вище.

Зменшення діаметра куль засипки призводить до зниження втрат на їх ворушіння відповідної профільної планкою, однак при цьому з'являється можливість сводообразовании зольних залишків над кульової засипанням з порушенням режиму роботи газогенератора. Експерименти показали, що таке сводообразовании можливо при висоті профільної планки h, що дорівнює 5 мм і менше, що становить приблизно 1/30 зазору D між фрезерної гратами 4 і корпусом 5 існуючих конструкцій газогенераторів.

Збільшення діаметра куль d більше, ніж величина зазору D, який визначає розміри незгорілих шматків палива, недоцільно, так само як і збільшення понад 6 шарів товщини засипки кулями, через збільшення витрат на ворушіння засипки. Як показали виконані перевірки і розрахунки для газогенератора, що працює на деревних відходах або трісці з габаритами і характеристиками близькими до газогенераторів, наведеним в якості прототипу, оптимальною буде засипка кулями діаметром 50 60 мм і 3 4 шари над нерухомою гратами. При цьому забезпечується практично повне вигоряння недожега, що зменшує відповідно обсяг зольного залишку.

Таким чином, в порівнянні з прототипом, що заявляється газогенератор працює з більш повною переробкою вступників горючих матеріалів за рахунок зниження механічного недожега від 5 10 до величини менше 1 2 (по проведеними розрахунками на підставі модельних експериментів), що при великій кількості радіоактивних відходів, що утворилися в внаслідок катастрофи на Чорнобильській АЕС і які підлягають переробці, призводить до значного зниження витрат на їх поховання.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Газогенератор для переробки горючих радіоактивних відходів, що містить шахту, розташовану у верхній частині корпусу газогенератора, в нижній частині якого з зазором встановлена ​​обертається фрезерна решітка, що має приводний вал, який є одночасно пристроєм подачі повітря в центральну зону корпусу, при цьому над шахтою розташоване завантажувальний пристрій, під яким в шахті розміщена форсунка розпалювання, а під фрезерної гратами розташований пристрій видалення попелу, що відрізняється тим, що між обертається фрезерної гратами і пристроєм золоудаления встановлена ​​нерухома решітка, на яку шарами засипані кулі з жароміцного зносостійкого матеріалу, діаметр яких становить не більше величини зазору між фрезерної гратами і корпусом газогенератора і не менше 1/30 цієї величини при числі шарів 3 6, при цьому на нерухомій решітці розміщені з'єднані з привідним валом радіальні профільні планки, висота яких становить не менше діаметра куль.

Версія для друку
Дата публікації 20.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів