RU2051431C1 - Устройство для переработки твердых радиоактивных отходов - Google Patents
Устройство для переработки твердых радиоактивных отходовInfo
- Publication number
- RU2051431C1 RU2051431C1 SU5025265A RU2051431C1 RU 2051431 C1 RU2051431 C1 RU 2051431C1 SU 5025265 A SU5025265 A SU 5025265A RU 2051431 C1 RU2051431 C1 RU 2051431C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- waste
- absorption column
- gas
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Использование: для переработки твердых радиоактивных отходов среднего и низкого уровня активности и термического преобразования и компактирования отходов в химически устойчивый, монолитный и пригодный для захоронения продукт. Сущность изобретения: при переработке отходов в шахте газы по трубопроводу поступают в газосжигающее устройство, затем после дожигания в абсорбционной колонне происходит их очистка с рекуперацией тепла на нагрев стеклообразователей. Зольный остаток отходов и стеклообразователи расплавляются в индукционном тигле и удаляются через сливное устройство. 1 ил.
Description
Изобретение относится к атомной энергетике и технологии, а именно к устройствам для переработки твердых радиоактивных отходов среднего и низкого уровня активности, и может быть использовано для термического преобразования и компактирования отходов в химически устойчивый, монолитный и пригодный для длительного захоронения продукт.
Известно устройство для переработки радиоактивных отходов, содеpжащее узел загрузки, электроплавитель, систему очистки и откачки воздуха, буферную камеру [1]
Недостатком данного устройства является низкая радиационная безопасность при переработки горючих отходов, обусловленная высоким уносом радионуклидов в газообразном и аэрозольном состоянии. Это связано с подачей окислителя на верхнюю часть отходов в электpоплавителе, что приводит к образованию зоны горения на поверхность слоя с интенсивным выносом радионуклидов отходящими газами, а также экранированию нижележащих слоев отходов с увеличением продолжительности обработки и удельного выноса радионуклидов. Кроме того, в устройстве используется буферная камера для дожигания газов, из которой образующаяся зола периодически вновь загружается в электроплавитель, повышается число радиационно опасных операций и снижается мониторинг процесса переработки отходов со снижением радиационной безопасности.
Недостатком данного устройства является низкая радиационная безопасность при переработки горючих отходов, обусловленная высоким уносом радионуклидов в газообразном и аэрозольном состоянии. Это связано с подачей окислителя на верхнюю часть отходов в электpоплавителе, что приводит к образованию зоны горения на поверхность слоя с интенсивным выносом радионуклидов отходящими газами, а также экранированию нижележащих слоев отходов с увеличением продолжительности обработки и удельного выноса радионуклидов. Кроме того, в устройстве используется буферная камера для дожигания газов, из которой образующаяся зола периодически вновь загружается в электроплавитель, повышается число радиационно опасных операций и снижается мониторинг процесса переработки отходов со снижением радиационной безопасности.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для переработки твердых радиоактивных отходов, содержащее шахту с загрузочным устройством, газоотводом и патрубками для подачи окислителя и сообщающийся с шахтой тигель из электропроводного материала, размещенный в нагревательном индукторе и снабженный сливным устройством [2]
Недостатком такого устройства является низкая радиационная безопасность, связанная с высоким уносом радионуклидов в газообразном и аэрозольном состоянии. Это связано с тем, что в шахту и тигель совместно или послойно загружаются отходы, стеклообразователя и сорбенты. При таком вводе материалов резко ухудшается сорбционная и фильтрационная способность сорбентов за счет "отравления" их поверхности с разрушением активных хемосорбционных связей и забивания пор жидкими продуктами пиролиза отходов. Наличие стеклообразователей в зоне горения отходов резко понижает степень выгорания горючих компонентов вследствие забалансирования процесса горения, что приводит к попаданию заэкранированных недогоревших кусков в тигель со шлаком, при этом нарушается работа сливного устройства со снижением радиационной безопасности. Для устройства необходима внешняя дополнительная камера дожигания газов, из которой образующаяся зола периодически вновь загружается в шихту. Это повышает число радиационно опасных операций и снижает мониторинг процесса переработки отходов со снижением радиационной безопасности. В данном устройстве для нагрева и расплавления стеклообразователей необходимо затрачивать энергию, выделяющуюся в зоне горения отходов и в индукторе, поэтому увеличивается время пребывания шлака в тигле, что способствует росту выноса радионуклидов и снижению радиационной безопасности.
Недостатком такого устройства является низкая радиационная безопасность, связанная с высоким уносом радионуклидов в газообразном и аэрозольном состоянии. Это связано с тем, что в шахту и тигель совместно или послойно загружаются отходы, стеклообразователя и сорбенты. При таком вводе материалов резко ухудшается сорбционная и фильтрационная способность сорбентов за счет "отравления" их поверхности с разрушением активных хемосорбционных связей и забивания пор жидкими продуктами пиролиза отходов. Наличие стеклообразователей в зоне горения отходов резко понижает степень выгорания горючих компонентов вследствие забалансирования процесса горения, что приводит к попаданию заэкранированных недогоревших кусков в тигель со шлаком, при этом нарушается работа сливного устройства со снижением радиационной безопасности. Для устройства необходима внешняя дополнительная камера дожигания газов, из которой образующаяся зола периодически вновь загружается в шихту. Это повышает число радиационно опасных операций и снижает мониторинг процесса переработки отходов со снижением радиационной безопасности. В данном устройстве для нагрева и расплавления стеклообразователей необходимо затрачивать энергию, выделяющуюся в зоне горения отходов и в индукторе, поэтому увеличивается время пребывания шлака в тигле, что способствует росту выноса радионуклидов и снижению радиационной безопасности.
В основу изобретения положена задача уменьшения выноса радионуклидов и повышения радиационной безопасности.
Поставленная задача решается тем, что устройство для переработки твердых радиоактивных отходов, содержащее шихту с загрузочным устройством, газоотводом и патрубками для подачи окислителя и сообщающийся с шихтой тигель из электропроводного материала, размещенный в нагревательном индукторе и снабженный сливным устройством, согласно изобретению снабжено крышкой, установленной на тигле, адсорбционной колонной с загрузочным устройством и газоотводом, размещенной на крышке, и газосжигающим устройством, соединенным трубопроводом с газоотводом шахты и установленным на крышке в месте ее соединения с абсорбционной колонной, при этом шахта установлена на крышке и сообщена с абсорбционной колонкой через гидравлический затвор, установленный в тигле.
Снабжение устройства крышкой, установленной на тигле, абсорбционной колонной с загрузочным устройством и газоотводом, размещенной на крышке, позволяет повысить радиационную безопасность переработки отходов за счет разделения зоны обработки отходов в шахте и абсорбции испарившихся радионуклидов в абсорбционной колонне. Это повышает сорбционную и фильтрационную способность сорбентов и стеклообразователей за счет отсутствия эффекта отравления их активной поверхности. Так как с сорбирующим материалом контактирует только газообразная фаза отходов, поэтому не происходит забивания активных поверхностей и разрушения хемосорбционных связей жидкими продуктами пиролиза твердых горючих радиоактивных отходов. В свою очередь отсутствие стеклообразователей в шахте в зоне горения отходов повышает степень выгорания горючих компонентов из-за меньшей забалластированности процесса горения, это приводит к минимуму возможности попадания недогоревших кусков в тигель с расплавом и не нарушает работу сливного устройства, что также повышает радиационную безопасность за счет уменьшения выноса радионуклидов путем разделения зоны переработки отходов и зоны дожигания газов с одновременной очисткой газов и витрификацией золы.
Снабжение устройства газоcжигающим устройством, соединенным трубопроводом с газоотводом шахты и установленным на крышке в месте ее соединения с абсорбционной колонной, позволяет повысить радиационную безопасность за счет уменьшения выноса радионуклидов путем рационального использования эффекта сепарации пылевидных и аэрозольных компонентов отходящих газов на абсорбентах и стеклообразователях. Смешивание потока газа, поступающего из газосжигающего устройства и содержащего пыль и аэрозоли, с мелкими частицами стеклообразователей обеспечивает образование агломератных соединений в виде твердых частиц более крупного размера, легко отделяемых из газа на слое абсорбента в колонне. Уловленные частицы, содержащие радионуклиды, распределяются в стеклообразователе, расплавляются и гомогенизируются с получением однородного шлака, что снижает выщелачиваемость радионуклидов и повышает радиационную безопасность.
Установка шахты на крышке и выполнение ее сообщающейся с абсорбционной колонной через гидравлический затвор, расположенный в тигле, позволяют повысить радиационную безопасность за счет совмещения процесса дожигания газов на поверхности расплава в тигле и в слое материалов в абсорбционной колонне, а также предварительного нагрева стеклообразователей путем рекуперации тепла сжигания газов разложения и сепарации радионуклидов на слое абсорбентов. Отпадает необходимость радиационно опасных операций по перегрузке золы и отработавших сорбентов, что повышает мониторинг и радиационную безопасность при переработке отходов. Наличие гидравлического затвора в тигле обеспечивает рациркуляцию газов разложения по трубопроводу в газосжигающее устройство и далее в абсорбционную колонну, а также рациональное смешивание расплава зольного остатка отходов с расплавом стеклообразователей в нижней части тигле, это способствует минимальному аэрозолеобразованию и уносу радионуклидов с поверхности расплава, что повышает радиационную безопасность.
На чертеже изображено устройство для переработки твердых радиоактивных отходов в разрезе.
Устройство включает в себя шахту 1 с загрузочным устройством 2, газоотводом 3 и патрубками 4 для подачи окислителя, соединенную через крышку 5 с тиглем 6, охваченным индуктором 7 и снабженным сливным устройством 8 в виде летки 9 и стопора 10. На крышке 5 установлена абсорбционная колонне 11 с загрузочным устройством 12 и газоотводом 13. Абсорбционная колонна 11 сообщается с шахтой 1 через гидравлический затвор 14 в тигле 6. Газоотвод 3 шахты 1 соединен трубопроводом 15 с газосжигающим устройством 16, установленным на крышке 5 в месте соединения последней с абсорбционной колонной 11. Отходы 17 загружаются в шахту 1. Абсорбенты и стеклообразователи 18 загружаются в абсорбционную колонну 11. Расплав 19 из отходов и стеклообразователей расположен в тигле 6. Гарнисаж 20 расположен на поверхности тигля 6. Контейнер 21 предназначен для сбора расплава 19.
Устройство работает следующим образом.
К индуктору 7 подводят охлаждающую воду и напряжение с высокой частотой (например, 1,76 МГц). Через загрузочное устройство 12 абсорбционной колонны 11 в водоохлаждаемый тигель 6 загружается пусковая смесь (например, порошок легкоплавкого стекла и порошок графита), и осуществляется ее расплавление с получением расплава 19. Через узел 2 загрузки в шахту 1, закрепленную на крышке 5, подаются отходы 17. Через узел 12 загрузки в абсорбционную колонну 11 подаются абсорбенты (кокс) и стеклообразователь 18 (песок, известь и др. ). В патрубки 4 шахты 1 подается окислитель (воздух, кислород, СО2, Н2О), предварительно нагретый, например, в плазмотроне. Образующиеся в процессе горения и пиролиза отходов 17 в шахте 1 газы выводятся через газоход 3 по трубопроводу 15 к газосжигающему устройству 16 (например, топливо-плазменной горелке), установленному в крышке 5 в месте ее соединения с абсорбционной колонной 11. В ходе термической переработки твердые радиоактивные отходы 17 под действием силы тяжести движутся вниз по шахте 1, подвергаясь последовательно сушке, пиролизу, сжиганию и предварительному расплавлению. Окончательное расплавление золового остатка отходов 17 осуществляется в тигле 6, нагреваемом индуктором 7. В тигле установлен гидравлический затвор 14, закрепленный на боковой стенке тигля 6 и крышке 5, погруженный под уровень расплава 19 и препятствующий прохождению газов в тигле 6 из шахты 1 в абсорбционную колонну 1. Внутренняя поверхность тигля 6 покрыта и защищена слоем гарнисажа 20. Радионуклиды, содержащиеся в отходах 17 в процессе переработки в шахте 1 и тигле 6, связываются с зольным остатком и переходят в расплав 19, а также частично газифицируются, переходят в аэрозоли, сорбируются на частицах золы и уносятся газообразными продуктами разложения через газоход 3 по трубопроводу 15 в газосжигающее устройство 16. С помощью окислителя, подаваемого в газосжигающее устройство, осуществляется полное сжигание газов разложения с нагревом расплава 19, смеси стеклообразователей и абсорбентов 18 в абсорбционной колонне 1. Радионуклиды, содержащиеся в газообразных продуктах окисления, эффективно поглощаются слоем материалов 18 за счет поверхностной молекулярной абсорбции и хемосорбции. Затем газы через газоход 13 направляются на окончательное дожигание и очистку. В тигле 6 расплав зольного остатка отходов 17 перемешивается под гидравлическим затвором 14 с расплавом стеклообразователей 18 с образованием расплава 19. Радионуклиды, поступающие с газом через газосжигающее устройство 16 на поверхность расплава 19 и в абсорбционную колонну 11, вступают в реакции минералообразования при жидко- и твердофазных реакциях с образованием химически устойчивых соединений в нагревом слое абсорбента 18 (например, кокса). Для предотвращения забивания трубопровода 15 жидкими продуктами пиролиза отходов 17 производится его подогрев до температуры 200-300оС или он выполняется в стенке шахты 1. Расплав 19 удаляется периодически из тигля 6 с помощью сливного устройства 8 через летку 9 с подвижным стопором 10 в контейнеры 21.
При сравнении радиационной безопасности во время переработки радиоактивных отходов в устройстве по прототипу и в предложенном устройстве в качестве тигля 6 использовался водоохлаждаемый тигель из стали 12х18Н10Т при мощности на индукторе 7 60 КВт и частоте 1,76 МГц. Состав модельных отходов древесина, бумага, резина, стекло, бетон, металл с теплотворной способностью 4000 кДж/кг. Производительность устройства 60 кг/ч, общий расход окислителя (воздух) 15 г/с, суммарное время работы печей 200 ч. В прототипе смесь абсорбентов (кокс) и стеклообразователей (кремнезем) вводилась в шахту 1 вместе с отходами 17, в предложенном устройстве в абсорбционную колонну 11.
Радиационная безопасность оценивалась по динамике выноса имитатора радионуклидов (калия хлорид) в газообразных продуктах, отходящих от устройства, при отборе проб аэрозолей методом внешней фильтрации с определением удельной активности аэрозолей. Относительный унос в прототипе составил 1-2% в предложенном 0,3-0,5% Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить уровень радиационной безопасности по сравнению с прототипом в 2-6,6 раза за счет уменьшения выноса радионуклидов с отходящими газами в результате эффективного дожигания в топливосжигающем устройстве и фильтрации газов в абсорбционной колонне, а также перемешивания расплава зольного остатка отходов со стеклообразователем с помощью гидравлического затвора.
Claims (1)
- УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ, содержащее шахту с загрузочным устройством, газоотводом и патрубками для подачи окисления и сообщающийся с шахтой тигель из электропроводного материала, размещенный в нагревательном индукторе и снабженный сливным устройством, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено крышкой, установленной на тигле, абсорбционной колонной с загрузочным устройством и газоотводом, размещенной на крышке, и газосжигающим устройством, соединенным трубопроводом с газоотводом шахты и установленным на крышке в месте ее соединения с абсорбционной колонной, при этом шахта установлена на крышке и сообщена с абсорбционной колонной через гидравлический затвор, установленный в тигле.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5025265 RU2051431C1 (ru) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Устройство для переработки твердых радиоактивных отходов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5025265 RU2051431C1 (ru) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Устройство для переработки твердых радиоактивных отходов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2051431C1 true RU2051431C1 (ru) | 1995-12-27 |
Family
ID=21595864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5025265 RU2051431C1 (ru) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Устройство для переработки твердых радиоактивных отходов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2051431C1 (ru) |
-
1992
- 1992-01-31 RU SU5025265 patent/RU2051431C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1538798, кл. G 21F 9/16, 30.03.91. * |
2. Европейская заявка N 0196809, кл. G 21F 9/30, 08.10.86. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1476698B1 (en) | Recycling system for a waste processing plant | |
RU2088631C1 (ru) | Установка для термической обработки отходов и способ термической обработки отходов | |
CN1759941B (zh) | 加热熔融处理垃圾焚烧飞灰方法及设备 | |
CN100552296C (zh) | 电弧熔融处理系统及其处理垃圾焚烧灰的方法 | |
JPH0634102B2 (ja) | 廃棄物の熱転化方法 | |
US5413621A (en) | Process for cooling and purifying hot, dust-laden flue gases containing dioxins and other toxic substances | |
CN107363072A (zh) | 废物的熔池熔炼方法 | |
CN109402414A (zh) | 一种有机类与无机类危险废物耦合利用及协同处置的工艺 | |
CN112460603A (zh) | 危险废物焚烧系统及危险废物焚烧方法 | |
US6620092B2 (en) | Process and apparatus for vitrification of hazardous waste materials | |
RU2051431C1 (ru) | Устройство для переработки твердых радиоактивных отходов | |
CN116354572A (zh) | 基于重金属组分回收的危废污泥高温熔融处理方法 | |
JPH11159718A (ja) | 燃焼装置および燃焼方法 | |
CN211232880U (zh) | 一种高、低热值危险废弃物协同焚烧熔融无害化处理系统 | |
JP3077756B2 (ja) | 廃棄物処理装置 | |
JPH11101420A (ja) | ストーカ式焼却炉 | |
JP3575785B2 (ja) | 二次燃焼室の落下灰処理方法及びその装置 | |
JPH02122109A (ja) | 都市ごみ焼却灰の処理方法 | |
JP3374020B2 (ja) | 廃棄物熱分解溶融システム | |
JP3962178B2 (ja) | 有害物の処理方法およびその装置 | |
RU1810911C (ru) | Плазменна шахтна печь дл переработки радиоактивных отходов | |
JPH0522808B2 (ru) | ||
JP3714438B2 (ja) | 廃棄物の処理方法及び装置 | |
JPH10339423A (ja) | 被溶融物の溶融処理方法及び溶融処理装置 | |
KR100551619B1 (ko) | 콜드 탑 슬래그법을 이용한 소각재 처리 방법 및 장치 |