RU2260216C1 - Furnace for radioactive waste burning - Google Patents
Furnace for radioactive waste burning Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260216C1 RU2260216C1 RU2004104992/06A RU2004104992A RU2260216C1 RU 2260216 C1 RU2260216 C1 RU 2260216C1 RU 2004104992/06 A RU2004104992/06 A RU 2004104992/06A RU 2004104992 A RU2004104992 A RU 2004104992A RU 2260216 C1 RU2260216 C1 RU 2260216C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- combustion chambers
- lock chamber
- chamber
- chambers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки твердых и жидких горючих радиоактивных отходов (РАО) методом сжигания.The present invention relates to the field of environmental protection, and more specifically to the field of processing solid and liquid combustible radioactive waste (RAW) by burning.
Наиболее эффективно заявляемое устройство может быть использовано на централизованных пунктах захоронения, в цехах ядерных предприятий, имеющих установки для сжигания твердых и жидких горючих радиоактивных отходов, а также в полевых условиях в составе мобильной установки.The most effectively claimed device can be used at centralized disposal sites, in the workshops of nuclear enterprises having installations for burning solid and liquid combustible radioactive waste, as well as in the field as part of a mobile installation.
Известна печь для сжигания твердых горючих РАО (1), включающая камеру сжигания и две камеры дожига отходящих газов, камеру дожига золы, размещенные в одном корпусе. Печь также содержит шлюзовую камеру загрузки, через которую происходит загрузка отходов в камеру сжигания. Камеры сжигания и дожига отходящих газов размещены в одном корпусе.A known furnace for burning solid combustible radioactive waste (1), including a combustion chamber and two chambers for burning off exhaust gases, a chamber for burning ash, placed in one housing. The furnace also contains a lock feed chamber through which waste is loaded into the combustion chamber. The chambers of combustion and afterburning of exhaust gases are placed in one housing.
Недостатками известной печи являются:The disadvantages of the known furnace are:
- большие габариты за счет наличия двух камер дожига отходящих газов;- large dimensions due to the presence of two chambers of afterburning of exhaust gases;
- неэкономичность работы из-за повышенного расхода топлива и окислителя на обогрев двух камер дожига отходящих газов.- uneconomical operation due to increased fuel and oxidizer consumption for heating two chambers of exhaust gas afterburning.
Известна печь для сжигания твердых горючих РАО (2), состоящая из размещенных в одном корпусе шпюзовой камеры, двух камер сжигания, снабженных каждая своей колосниковой решеткой, устройствами для подвода топлива и окислителя, двух камер дожига отходящих газов, сообщающихся каждая со своей камерой сжигания каналами, расположенными по периферии корпуса печи.Known furnace for burning solid combustible radioactive waste (2), consisting of placed in one housing of the pest chamber, two combustion chambers, each equipped with a grate, devices for supplying fuel and an oxidizing agent, two chambers of exhaust gas afterburning, each communicating with its combustion chamber by channels located on the periphery of the furnace body.
Недостатками известной печи являются:The disadvantages of the known furnace are:
- большие габариты в связи с наличием двух камер сжигания и двух камер отходящих газов, разнесенных друг от друга;- large dimensions in connection with the presence of two combustion chambers and two exhaust gas chambers spaced from each other;
- неэкономичность работы из-за повышенного расхода топлива и окислителя на обогрев обеих камер дожига отходящих газов и значительными тепловыми потерями при транспортировке по каналам от камер сжигания к камерам дожига отходящих газов;- uneconomical work due to the increased fuel and oxidizer consumption for heating both chambers of the exhaust gas afterburner and significant heat losses during transportation along the channels from the combustion chambers to the exhaust gas afterburners;
- повышенная опасность работы печи из-за реальной возможности проскока части недожженных газов через камеры дожига в случаях интенсивного газовыделения при сжигании отходов с высокой скоростью горения.- increased danger of the operation of the furnace due to the real possibility of the passage of part of the unfinished gases through the afterburner in cases of intense gas evolution during the burning of waste with a high burning rate.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой печи является печь для сжигания РАО (3). Известная печь предназначена для сжигания твердых горючих отходов на централизованных пунктах захоронения и в цехах ядерных предприятий.Closest to the technical nature of the claimed furnace is a furnace for the burning of radioactive waste (3). The well-known furnace is intended for burning solid combustible waste at centralized disposal sites and in the workshops of nuclear enterprises.
Известная печь состоит из корпуса, внутри которого аксиально расположены камеры сжигания, имеющие общую камеру дожига золы, снабженную колосниковой решеткой. Печь содержит четное, не менее четырех, количество камер сжигания. Каждая из камер сжигания является автономной и имеет устройство для подвода топлива и окислителя, а также снабжена колосниковой решеткой. Кроме того, каждая из камер сжигания имеет свою шлюзовую камеру загрузки. В центральной части печи между камерами сжигания коаксиально расположена камера дожига отходящих газов, состоящая из внутреннего и внешнего корпусов, образующих между собой лабиринтный газоход. Внутренний и внешний корпуса камеры дожига отходящих газов цилиндрические, причем внешний корпус образован теплоизолирующим материалом, покрывающим с внутренней части печи камеры сжигания. Камеры сжигания соединены с камерой дожига отходящих газов газоотводными каналами, имеющими разновысотный и разнонаправленный уровни расположения у каждых двух соседних камер сжигания.The known furnace consists of a housing, inside which there are axially located combustion chambers having a common ash afterburner equipped with a grate. The furnace contains an even, at least four, number of combustion chambers. Each of the combustion chambers is autonomous and has a device for supplying fuel and an oxidizing agent, and is also equipped with a grate. In addition, each of the combustion chambers has its own lock loading chamber. In the central part of the furnace between the combustion chambers there is a coaxial chamber for flue gas afterburning, consisting of an inner and an outer casing, forming a labyrinth gas duct between them. The inner and outer shells of the exhaust gas afterburner are cylindrical, and the outer shell is formed by heat insulating material covering the combustion chamber from the inside of the furnace. The combustion chambers are connected to the exhaust gas afterburner by gas exhaust channels having different height and multidirectional levels of arrangement for every two adjacent combustion chambers.
Недостатками известной печи являются:The disadvantages of the known furnace are:
- недостаточно широкая область ее применения из-за возможности использования только в составе стационарных установок и для сжигания только твердых горючих РАО;- insufficiently wide scope of its application due to the possibility of using it only as a part of stationary plants and for burning only solid combustible radioactive waste;
- неэкономичность работы за счет повышенного расхода топлива на обогрев не менее четырех камер сжигания и значительных капитальных затрат на строительство и эксплуатацию печи в составе стационарной установки для переработки РАО;- uneconomical work due to increased fuel consumption for heating at least four combustion chambers and significant capital costs for the construction and operation of the furnace as part of a stationary installation for RW processing;
- неэффективность работы из-за неравномерности тепловыделения от сжигания отходов в камерах сжигания;- inefficiency due to uneven heat from the burning of waste in the combustion chambers;
- повышенная опасность из-за наличия нескольких шлюзовых камер и недостаточная герметичность по причине выхлопа газов в момент загрузки отходов при открытых шиберных задвижках.- increased danger due to the presence of several lock chambers and insufficient tightness due to gas exhaust at the time of loading of waste with open gate valves.
Техническим результатом предлагаемого изобретения являются: расширение области его применения, повышение экономичности и эффективности, надежности работы печи и безопасности для окружающей среды.The technical result of the invention are: expanding its scope, increasing efficiency and effectiveness, reliability of the furnace and environmental safety.
Для достижения указанного технического результата предлагается печь для сжигания радиоактивных отходов, которая содержит: корпус, внутри которого аксиально расположены не менее трех камер сжигания, выполненных из огнеупорного бетона, имеющие общую камеру дожига золы, снабженную колосниковой решеткой, каждая из камер сжигания является автономной и имеет устройство для подвода топлива и окислителя, а также снабжена колосниковой решеткой и шиберной задвижкой, расположенной в верхней части камеры сжигания, при этом колосниковые решетки камер сжигания и камеры дожига золы выполнены поворотными; в центральной части печи между камерами сжигания коаксиально расположена камера дожига отходящих газов, состоящая из внешнего и внутреннего корпусов, образующих между собой лабиринтный газоход, внутренний и внешний корпуса камеры дожига отходящих газов цилиндрические, камеры сжигания соединены с камерой дожига отходящих газов газоотводными каналами, имеющими разновысотный и разнонаправленный уровни расположения у каждых двух соседних камер сжигания; над камерами сжигания и камерой дожига отходящих газов расположена герметичная шлюзовая камера цилиндрической формы, выполненная из жаропрочной стали, являющаяся общей для всех камер сжигания и снабженная крышкой, загрузочным патрубком, патрубком вытяжной вентиляции, а также теплообменником, транспортной системой и блоком управления; загрузочный патрубок расположен на крышке шлюзовой камеры симметрично между двумя камерами сжигания и снабжен шиберной задвижкой; патрубок вытяжной вентиляции расположен на боковой части шлюзовой камеры, теплообменник, выполненный по типу "труба в трубе", расположен в центральной части шлюзовой камеры и снабжен водяными патрубками - входным и выходным, расположенными в верхней боковой части корпуса теплообменника, при этом своей нижней частью теплообменник соединен с выходным каналом камеры дожига отходящих газов, а верхняя его часть расположена выше шлюзовой камеры; транспортная система состоит из привода и контейнера, содержащего внутри себя лоток, и конечного выключателя, при этом конечный выключатель, неподвижно соединенный с корпусом теплообменника, и привод, соединенный с крышкой шлюзовой камеры, расположены снаружи шлюзовой камеры, а контейнер расположен внутри шлюзовой камеры, причем контейнер выполнен в форме горизонтально расположенного цилиндра с возможностью движения по кругу, содержит опору в форме трубы, соединенную с боковой торцевой частью корпуса контейнера и соосно - с корпусом теплообменника, образуя с ним подвижное соединение, при этом нижняя часть опоры расположена на верхней торцевой части каждой камеры сжигания, а верхняя - выше шлюзовой камеры, привод соединен с контейнером открытой зубчатой передачей и снабжен шестерней, расположенной на выходном валу, а контейнер снабжен зубчатым колесом, расположенным на верхней части его опоры, образуя пару "шестерня-колесо", верхняя торцевая часть зубчатого колеса содержит фланец с выступом; на цилиндрической поверхности контейнера соосно один под другим расположены входной и выходной патрубки для приема и выгрузки отходов, а на его боковых торцевых частях расположены втулки, лоток выполнен с возможностью вращения и имеет форму ложемента, повторяющего кривизну внутренней поверхности корпуса контейнера, кроме того, на полукруглых боковых торцевых частях лотка расположены полуоси, образующие с втулками контейнера подвижное соединение "ось-втулка", к полуоси, расположенной с внешней стороны контейнера, подсоединена шестерня, а к внутренней боковой части шлюзовой камеры подсоединены рейки, при этом рейки выполнены с возможностью перемещения вверх, колосниковые решетки, шиберные задвижки и рейки снабжены приводами, на крышке шлюзовой камеры расположен блок управления приводами транспортной системы, колосниковых решеток, шиберных задвижек и реек.To achieve this technical result, a furnace for burning radioactive waste is proposed, which contains: a housing inside of which at least three combustion chambers are axially arranged, made of refractory concrete, having a common ash afterburner equipped with a grate, each of the combustion chambers is autonomous and has a device for supplying fuel and an oxidizing agent, and is also equipped with a grate and a slide gate valve located in the upper part of the combustion chamber, while the grate Amer afterburner combustion chamber and the ash is rotatable; in the central part of the furnace between the combustion chambers there is a coaxially located exhaust gas afterburner chamber consisting of an external and internal body forming a labyrinth gas duct between each other, the internal and external body of the exhaust gas afterburner chamber is cylindrical, the combustion chamber is connected to the exhaust gas afterburner with exhaust gas channels having different heights and multidirectional location levels for every two adjacent combustion chambers; above the combustion chambers and the exhaust gas afterburner there is a sealed cylindrical lock chamber made of heat-resistant steel, which is common to all combustion chambers and equipped with a lid, a loading pipe, exhaust ventilation pipe, as well as a heat exchanger, transport system and control unit; the loading branch pipe is located symmetrically between two combustion chambers on the lock chamber cover and is equipped with a slide gate valve; the exhaust ventilation pipe is located on the side of the lock chamber, the heat exchanger made by the type “pipe in pipe” is located in the central part of the lock chamber and is equipped with water pipes - inlet and outlet, located in the upper side of the heat exchanger body, with its lower part being the heat exchanger connected to the output channel of the exhaust gas afterburner, and its upper part is located above the lock chamber; the transport system consists of a drive and a container containing a tray, and a limit switch, with a limit switch fixedly connected to the heat exchanger housing and a drive connected to the lock chamber cover located outside the lock chamber, and the container is located inside the lock chamber, the container is made in the form of a horizontally located cylinder with the ability to move in a circle, contains a pipe-shaped support connected to the side end part of the container body and coaxially with the body of the heat exchanger, forming a movable connection with it, while the lower part of the support is located on the upper end part of each combustion chamber, and the upper one is above the lock chamber, the drive is connected to the container with an open gear and equipped with a gear located on the output shaft, and the container is equipped with a gear wheel located on the upper part of its support, forming a pair of "gear-wheel", the upper end part of the gear wheel contains a flange with a protrusion; On the cylindrical surface of the container, inlet and outlet pipes for receiving and unloading waste are located coaxially one below the other, and bushings are located on its lateral end parts, the tray is rotatable and has the shape of a lodgement, repeating the curvature of the inner surface of the container body, in addition, on semicircular on the lateral end parts of the tray, semi-axes are located, forming a movable axis-sleeve connection with the container bushings, a gear is connected to the semi-axis located on the outside of the container and the rails are connected to the inner side of the airlock, the rails are made to move upwards, the grate, slide gate valves and rails are equipped with drives, the drive control unit of the transport system, the grate bars, gate valves and rails is located on the cover of the airlock.
Отличительными признаками заявляемого устройства является то, что корпус содержит не менее трех камер сжигания, выполненных из огнеупорного бетона, каждая из камер сжигания снабжена шиберной задвижкой, расположенной в верхней части камеры сжигания, а колосниковые решетки камер сжигания и камеры дожига золы выполнены поворотными; над камерами сжигания и камерой дожига отходящих газов расположена герметичная шлюзовая камера цилиндрической формы, выполненная из жаропрочной стали, являющаяся общей для всех камер сжигания и снабженная крышкой, загрузочным патрубком, патрубком вытяжной вентиляции, а также теплообменником, транспортной системой и блоком управления; загрузочный патрубок расположен на крышке шлюзовой камеры симметрично между двумя камерами сжигания и снабжен шиберной задвижкой; патрубок вытяжной вентиляции расположен на боковой части шлюзовой камеры, теплообменник, выполненный по типу "труба в трубе", расположен в центральной части шлюзовой камеры и снабжен водяными патрубками - входным и выходным, расположенными в верхней боковой части корпуса теплообменника, при этом своей нижней частью теплообменник соединен с выходным каналом камеры дожига отходящих газов, а верхняя его часть расположена выше шлюзовой камеры; транспортная система состоит из привода и контейнера, содержащего внутри себя лоток, и конечного выключателя, при этом конечный выключатель, неподвижно соединенный с корпусом теплообменника, и привод, соединенный с крышкой шлюзовой камеры, расположены снаружи шлюзовой камеры, а контейнер расположен внутри шлюзовой камеры, причем контейнер выполнен в форме горизонтально расположенного цилиндра с возможностью движения по кругу, содержит опору в форме трубы, соединенную с боковой торцевой частью корпуса контейнера и соосно - с корпусом теплообменника, образуя с ним подвижное соединение, при этом нижняя часть опоры расположена на верхней торцевой части каждой камеры сжигания, а верхняя - выше шлюзовой камеры, привод соединен с контейнером открытой зубчатой передачей и снабжен шестерней, расположенной на выходном валу, а контейнер снабжен зубчатым колесом, расположенным на верхней части его опоры, образуя пару "шестерня-колесо", верхняя торцевая часть зубчатого колеса содержит фланец с выступом; на цилиндрической поверхности контейнера соосно один под другим расположены входной и выходной патрубки для приема и выгрузки отходов, а на его боковых торцевых частях расположены втулки, лоток выполнен с возможностью вращения и имеет форму ложемента, повторяющего кривизну внутренней поверхности корпуса контейнера, кроме того, на полукруглых боковых торцевых частях лотка расположены полуоси, образующие с втулками контейнера подвижное соединение "ось-втулка", к полуоси, расположенной с внешней стороны контейнера, подсоединена шестерня, а к внутренней боковой части шлюзовой камеры подсоединены рейки, при этом рейки выполнены с возможностью перемещения вверх, колосниковые решетки, шиберные задвижки и рейки снабжены приводами, на крышке шлюзовой камеры расположен блок управления приводами транспортной системы, колосниковых решеток, шиберных задвижек и реек.Distinctive features of the claimed device is that the housing contains at least three combustion chambers made of refractory concrete, each of the combustion chambers is equipped with a slide gate valve located in the upper part of the combustion chamber, and the grate grids of the combustion chambers and the ash afterburner are rotary; above the combustion chambers and the exhaust gas afterburner there is a sealed cylindrical lock chamber made of heat-resistant steel, which is common to all combustion chambers and equipped with a lid, a loading pipe, exhaust ventilation pipe, as well as a heat exchanger, transport system and control unit; the loading branch pipe is located symmetrically between two combustion chambers on the lock chamber cover and is equipped with a slide gate valve; the exhaust ventilation pipe is located on the side of the lock chamber, the heat exchanger made by the type “pipe in pipe” is located in the central part of the lock chamber and is equipped with water pipes - inlet and outlet, located in the upper side of the heat exchanger body, with its lower part being the heat exchanger connected to the output channel of the exhaust gas afterburner, and its upper part is located above the lock chamber; the transport system consists of a drive and a container containing a tray, and a limit switch, with a limit switch fixedly connected to the heat exchanger housing and a drive connected to the lock chamber cover located outside the lock chamber, and the container is located inside the lock chamber, the container is made in the form of a horizontally located cylinder with the ability to move in a circle, contains a pipe-shaped support connected to the side end part of the container body and coaxially with the body of the heat exchanger, forming a movable connection with it, while the lower part of the support is located on the upper end part of each combustion chamber, and the upper one is above the lock chamber, the drive is connected to the container with an open gear and equipped with a gear located on the output shaft, and the container is equipped with a gear wheel located on the upper part of its support, forming a pair of "gear-wheel", the upper end part of the gear wheel contains a flange with a protrusion; On the cylindrical surface of the container, inlet and outlet pipes for receiving and unloading waste are located coaxially one below the other, and bushings are located on its lateral end parts, the tray is rotatable and has the shape of a lodgement, repeating the curvature of the inner surface of the container body, in addition, on semicircular on the lateral end parts of the tray, semi-axes are located, forming a movable axis-sleeve connection with the container bushings, a gear is connected to the semi-axis located on the outside of the container and the rails are connected to the inner side of the airlock, the rails are made to move upwards, the grate, slide gate valves and rails are equipped with drives, the drive control unit of the transport system, the grate bars, gate valves and rails is located on the cover of the airlock.
Заявляемое устройство печи для сжигания радиоактивных отходов выполнено с учетом оптимизации конструктивного решения, критериями оценки которого являются технологичность, экономичность, надежность и эффективная защита окружающей среды. Исходя из этого конструкция печи имеет модульный характер, предусматривает удобство в изготовлении, монтаже и демонтаже составных частей. Наличие в печи минимального количества - трех камер сжигания в сочетании с требованиями герметичности, позволяет сократить до предельно возможных размеров габариты печи и рассматривать ее в качестве составной части мобильного варианта установки для переработки отходов, значительно сократить затраты на изготовление и эксплуатацию по сравнению со стационарным вариантом, так как не требует больших капитальных вложений. Это повышает экономичность переработки РАО и дает возможность расширить область применения. Предлагаемое конструктивное устройство герметичной шлюзовой камеры, с учетом выше перечисленных требований, позволяет решить задачу загрузочного узла. А наличие в составе загрузочного узла транспортной системы и блока управления позволяет механизировать и автоматизировать процесс загрузки. С этой целью в конструкции шлюзовой камеры применено сочетание подвижных и неподвижных соединений, позволяющих осуществить функциональную связь между отдельными ее частями. Так для осуществления движения по кругу опора контейнера соосно соединена с корпусом теплообменника шлюзовой камеры, выполненного по типу "труба в трубе", при этом привод транспортной системы соединен с контейнером транспортной системы открытой зубчатой передачей - шестерней, колесом, образуя пару "шестерня-колесо". Для осуществления вращения полуоси лотка соединены с втулками контейнера, образуя соединение "ось-втулка", а для опрокидывания лотка контейнера шестерня лотка контейнера соединена с рейкой шлюзовой камеры. Большое значение для решения конструкторских и технологических задач имеет взаимное расположение элементов и отдельных узлов. Так симметричное расположение камер сжигания позволяет равномерно нагревать камеру дожига отходящих газов и эффективно дожигать газы. Расположение конечного выключателя и привода шлюзовой камеры снаружи шлюзовой камеры, а контейнера внутри шлюзовой камеры позволяет осуществлять перемещение контейнера, не нарушая герметичности шлюзовой камеры. Цилиндрическая форма шлюзовой камеры позволяет до минимума сократить ее габариты и рационально разместить элементы транспортной системы и других узлов, а цилиндрическая форма контейнера транспортной системы позволяет применить вращающийся лоток контейнера для приема и выгрузки упаковки с отходами. Симметричное расположение загрузочного патрубка шлюзовой камеры по отношению к камерам сжигания позволяет, в равной степени, осуществить движение контейнера транспортной системы не только по часовой стрелке, но и против часовой стрелки. А расположение по касательной к наружной поверхности корпуса шлюзовой камеры позволяет оптимизировать габариты печи для вписывания в габариты мобильной платформы.The inventive device of the furnace for burning radioactive waste is made taking into account the optimization of the design solution, the evaluation criteria of which are manufacturability, economy, reliability and effective environmental protection. Based on this, the design of the furnace is modular in nature, provides convenience in the manufacture, installation and dismantling of components. The presence in the furnace of a minimum quantity of three combustion chambers, combined with the tightness requirements, makes it possible to reduce the dimensions of the furnace to the maximum possible size and consider it as an integral part of the mobile version of the waste treatment plant, significantly reduce the cost of manufacturing and operation compared with the stationary version since it does not require large capital investments. This increases the efficiency of RW processing and makes it possible to expand the scope. The proposed structural device of the airtight lock chamber, taking into account the above requirements, allows you to solve the problem of the boot node. And the presence of a transport system and a control unit as part of the loading unit allows us to mechanize and automate the loading process. For this purpose, a combination of movable and fixed joints is used in the design of the lock chamber, allowing functional communication between its individual parts. So for the movement in a circle, the support of the container is coaxially connected to the body of the lock chamber heat exchanger, made by the type “pipe in pipe”, while the drive of the transport system is connected to the container of the transport system with an open gear transmission - gear, wheel, forming a pair of “gear-wheel” . To carry out rotation, the axles of the tray are connected to the container bushings, forming an axis-sleeve connection, and to tilt the container tray, the gear of the container tray is connected to the lock of the lock chamber. Of great importance for solving design and technological problems is the mutual arrangement of elements and individual nodes. So the symmetrical arrangement of the combustion chambers allows you to evenly heat the exhaust gas afterburner and effectively burn the gases. The location of the end switch and the drive of the lock chamber outside the lock chamber, and the container inside the lock chamber allows the container to be moved without violating the tightness of the lock chamber. The cylindrical shape of the lock chamber allows minimizing its dimensions and rationally placing elements of the transport system and other nodes, and the cylindrical shape of the container of the transport system allows the use of a rotating tray of the container for receiving and unloading waste packaging. The symmetrical location of the loading port of the airlock with respect to the combustion chambers allows, equally, to carry out the movement of the container of the transport system not only clockwise, but also counterclockwise. And the location along the tangent to the outer surface of the body of the lock chamber allows you to optimize the dimensions of the furnace to fit into the dimensions of the mobile platform.
Материалы, используемые в конструкции печи, подвержены различным видам разрушающих воздействий, могущих привести к аварийной ситуации. Так в процессе эксплуатации футеровка камер сжигания испытывает механическое воздействие и разрушающее воздействие агрессивных паров веществ и газов при высоких температурах. Эти воздействия повышают скорость износа футеровки, снижают ее долговечность. С целью повышения стойкости камеры сжигания выполнены из огнеупорного бетона, который сохраняет постоянство объема и оптимальную прочность в температурном диапазоне эксплуатации, имеет ограниченную деформацию при спекании, что позволяет осуществить высокую форсировку технологического процесса в сочетании с длительной межремонтной кампанией. С этой же целью металлоконструкции шлюзовой камеры, работающие в нагруженном состоянии, выполнены из жаропрочной стали, которая обладает значительной крипоустойчивостью, то есть ограниченной ползучестью при высоких температурах. Эти качества материалов дают большой производственный и экономический эффект, повышают долговечность и надежность конструкции.The materials used in the design of the furnace are subject to various types of damaging effects that can lead to an emergency. So during operation, the lining of the combustion chambers experiences mechanical stress and the destructive effect of aggressive vapors of substances and gases at high temperatures. These effects increase the rate of wear of the lining, reduce its durability. In order to increase the resistance, the combustion chambers are made of refractory concrete, which maintains volume constancy and optimum strength in the temperature range of operation, has limited deformation during sintering, which allows for high forcing of the process in combination with a long overhaul campaign. For the same purpose, the metal structures of the lock chamber operating in the loaded state are made of heat-resistant steel, which has significant creep resistance, that is, limited creep at high temperatures. These qualities of materials give a great production and economic effect, increase the durability and reliability of the structure.
Заявляемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фигурах 1-7.The inventive device is illustrated by the drawings shown in figures 1-7.
На фиг.1 представлена печь для сжигания радиоактивных отходов в целом.Figure 1 shows the furnace for burning radioactive waste in general.
На фиг.2 представлено взаимное расположение камер сжигания и камеры дожига отходящих газов в корпусе печи.Figure 2 shows the relative position of the combustion chambers and the exhaust gas afterburner in the furnace body.
На фиг.3 представлено взаимное расположение колосниковых решеток камер сжигания и устройств для подвода топлива и окислителя.Figure 3 presents the relative position of the grate grids of the combustion chambers and devices for supplying fuel and oxidizer.
На фиг.4 представлено взаимное расположение пульта управления и шиберной задвижки загрузочного патрубка на крышке шлюзовой камеры, а также взаимное расположение приводов реек шлюзовой камеры.Figure 4 shows the relative position of the control panel and the slide gate valve of the loading pipe on the cover of the airlock, as well as the relative position of the drives of the rails of the airlock.
На фиг.5 представлено взаимное расположение шиберных задвижек камер сжигания.Figure 5 presents the relative position of the slide gate valves of the combustion chambers.
На фиг.6 схематично представлена последовательность загрузки камер сжигания и расположение реек в корпусе шлюзовой камеры.Figure 6 schematically shows the sequence of loading of the combustion chambers and the location of the rails in the body of the lock chamber.
На фиг.7 схематично представлено опрокидывание лотка при загрузке камеры сжигания:7 schematically shows the tipping of the tray when loading the combustion chamber:
а) лоток расположен в крайнем нижнем положении;a) the tray is in its lowest position;
б) лоток расположен в крайнем верхнем положении.b) the tray is in its highest position.
Заявляемое устройство содержит корпус печи 1, камеры сжигания 2, камеру дожига отходящих газов 3, камеру дожига золы 4, устройство для подвода топлива и окислителя 5, корпус внешний 6 камеры дожига отходящих газов 3, корпус внутренний 7 камеры дожига отходящих газов 3, лабиринтный газоход 8 камеры дожига отходящих газов 3, газоотводные каналы 9 камер сжигания 2, шиберные задвижки 10 камер сжигания 2, колосниковые решетки 11 камер сжигания 2, колосниковую решетку 12 камеры дожига золы 4, шлюзовую камеру 13, крышку 14 шлюзовой камеры 13, патрубок загрузочный 15 шлюзовой камеры 13, патрубок вытяжной вентиляции 16 шлюзовой камеры 13, теплообменник 17 шлюзовой камеры 13, шиберную задвижку 18 загрузочного патрубка 15, патрубки водяные - входной 19 и выходной 20 теплообменника 17, привод 21 транспортной системы, контейнер 22 транспортной системы, лоток 23 контейнера 22, конечный выключатель 24 транспортной системы, опору 25 контейнера 22, пару "шестерня-колесо" открытой зубчатой передачи транспортной системы - шестерню 26 привода 21 и зубчатое колесо 27 контейнера 22, фланец с выступом 28 зубчатого колеса 27, входной патрубок 29 контейнера 22 и выходной патрубок 30 контейнера 22, втулки 31 контейнера 22, полуоси 32 лотка 23 контейнера 22, шестерню 33 лотка 23 контейнера 22, рейку 34 шлюзовой камеры 13, приводы 35 колосниковых решеток 11 и 12, приводы 36 шиберных задвижек 10 и привод 37 шиберной задвижки 18, приводы 38 реек 34 и блок управления 39.The inventive device comprises a furnace body 1, a
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
Перед началом работы печи упаковки с отходами подают к месту загрузки.Before starting the operation of the furnace, waste packaging is fed to the loading point.
Предварительно перед загрузкой отходов, при закрытой шиберной задвижке 18 загрузочного патрубка 15 и открытых шиберных задвижках 10 камер сжигания 2, запускают вытяжную вентиляцию, через патрубок 16 вытяжной вентиляции шлюзовой камеры 13, расположенный в боковой части корпуса шлюзовой камеры 13, удаляют газы из камер сжигания 2, камеры дожига отходящих газов 3, камеры дожига золы 4 и шлюзовой камеры 13. Это дает возможность создать в камерах разрежение, причем в шлюзовой камере 13 меньше, чем в камерах сжигания 2, что создает постоянный подток газов снаружи печи внутрь и исключает выхлоп газов наружу, что делает более безопасным обслуживание устройства. Затем закрывают шиберные задвижки 10 камер сжигания 2 включением приводов 36 шиберных задвижек 10 и включают устройства 5, например форсунки, для подвода топлива и окислителя (воздуха). За счет сжигания топлива в смеси с подаваемым воздухом каждую из камер сжигания 2 выводят на тот температурный режим, который соответствует условиям переработки конкретного типа отходов (интервал температур порядка 600-700°С). После чего подключают подачу жидких горючих радиоактивных отходов (ЖГРО) в устройства 5 для подвода топлива и окислителя. Сжигание ЖГРО в смеси с воздухом и топливом приводит к сокращению потребления топлива, а также к повышению экономичности работы. Одновременно запускают подачу окислителя в колосниковые решетки 11 камер сжигания 2 и в колосниковую решетку 12 камеры дожига золы 4 для поддержания процесса горения. И одновременно с этим включают подачу воды через патрубки водяные - входной 19 и выходной 20 теплообменника 17, которые организуют постоянную циркуляцию воды в межтрубном пространстве теплообменника 17 шлюзовой камеры 13, выполненного по типу "труба в трубе". Цикл сжигания отходов начинают с первой камеры. Для этого контейнер 22 транспортной системы устанавливают под выходным отверстием загрузочного патрубка 15 шлюзовой камеры 13, расположенного на крышке 14 шлюзовой камеры 13 симметрично по отношению к камерам сжигания 2, открывают шиберную задвижку 18 загрузочного патрубка 15, включив привод 37 шиберной задвижки 18 загрузочного патрубка 15, и подают упаковку с отходами в лоток 23 контейнера 22 через входной патрубок 29 контейнера 22. При этом лоток 23 контейнера 22 с грузом находится в крайнем нижнем положении и перекрывает входное отверстие выходного патрубка 30 контейнера 22 [фиг.7-а)]. После чего шиберную задвижку 18 загрузочного патрубка 15 шлюзовой камеры 13 закрывают и приводят в движение контейнер 22 транспортной системы с грузом. Для этого последовательно включают привод 21 транспортной системы и шиберную задвижку 10 камеры сжигания 2 включением привода 36 шиберной задвижки 10 камер сжигания 2. Движение через пару "шестерня-колесо" (шестерню 26 привода 21 и зубчатое колесо 27 контейнера 22) передается контейнеру 22 транспортной системы, который начинает движение с грузом по кругу. При этом шестерня 33 лотка 23 контейнера 22 соединяется с рейкой 34 шлюзовой камеры 13 и начинает качение по рейке 34 шлюзовой камеры 13, и при повороте шестерни 33 лотка 23 контейнера 22 на 180° лоток 23 контейнера 22 опрокидывается над камерой сжигания 2. При этом днище лотка 23 контейнера 22 занимает крайнее верхнее положение и перекрывает выходное отверстие входного патрубка 29 контейнера 22, тем самым преграждает путь прямому выхлопу газов из камеры сжигания 2 при выгрузке отходов, что создает дополнительную защиту наряду с удалением газов в систему вентиляции [фиг.7-б)]. При этом, совершив полный оборот 360°, шестерня 33 лотка 23 контейнера 22 завершает качение по рейке 34 шлюзовой камеры 13, а лоток 33 контейнера возвращается в первоначальное положение. После чего шиберную задвижку 10 камеры сжигания 2 закрывают, включив привод 36 шиберной задвижки 10 камеры сжигания 2, а контейнер 22 транспортной системы продолжает движение по кругу к месту загрузки для приема новой порции отходов. При этом поднимают рейки 34 шлюзовой камеры 13 последующих камер сжигания 2 включением приводов 38 реек 34, чтобы не опрокидывать пустой лоток 23 контейнера 22 по пути движения к месту загрузки. При взаимодействии конечного выключателя 24 транспортной системы с выступом фланца 28 транспортной системы привод 21 транспортной системы выключается и контейнер 22 транспортной системы останавливается под выходным отверстием загрузочного патрубка 15 шлюзовой камеры 13. Время в пути контейнера 22 транспортной системы и время на открывание шиберных задвижек 10 камер сжигания 2 и шиберной задвижки 18 загрузочного патрубка 15, а также поднятие реек 34 шлюзовой камеры 13 синхронизируют со временем опрокидывания лотка 23 контейнера 22 определенной настройкой блока управления 39.Previously, before loading the waste, with the closed
Упаковка с отходами попадает в первую камеру сжигания 2, где и происходит ее сгорание с выделением летучих компонентов по экспоненциальному закону. По истечении времени, соответствующего времени горения данного типа отходов, подобный цикл загрузки повторяют для второй камеры сжигания 2. Данное время между загрузками выбирают из расчета значительного уменьшения газовыделения в предыдущей камере по сравнению с каждой последующей. Эта задача выполняется настройкой блока управления 39, позволяющего отрегулировать процесс загрузки. При этом удается достичь равномерности тепловыделения от всей массы сжигаемых отходов, находящихся в данный момент во всех камерах сжигания 2 и исключить пики газовыделений, которые перегружали бы газоочистную систему печи и снижали бы ее эффективность.Waste packaging enters the
В процессе сжигания большая часть золы, находящейся в каждой камере сжигания 2, через ячейки колосниковых решеток 11 камер сжигания 2 просыпается в камеру дожига золы 4, где происходит ее окончательное дожигание на колосниковой решетке 12 камеры дожига золы 4. После завершения процесса сжигания зольный остаток удаляется из печи поворотом колосниковых решеток 11 камер сжигания 2 и колосниковой решетки 12 камеры дожига золы 4 включением приводов 35 колосниковых решеток 11 камер сжигания 2 и колосниковой решетки 12 камеры дожига золы 4.During the combustion process, most of the ash in each
Отходящие газообразные продукты сгорания из камер сжигания 2 через газоотводные каналы 9 камер сжигания 2 поступают в лабиринтный газоход 8 камеры дожига отходящих газов 3, образованный корпусом внешним 6 камеры дожига отходящих газов 3 и корпусом внутренним 7 камеры дожига отходящих газов 3, где подвергаются дожиганию без дополнительного подвода энергии за счет симметричного расположения камер сжигания 2 в корпусе 1. При этом используется эффект экранирования тепла от теплоизоляции и фронтальный график энерговыделений имеет вид не горизонтальной линии, а экспоненциальной с пиком температуры в центре, то есть в камере дожига отходящих газов 3.The exhaust gaseous products of combustion from the
Таким образом, заявляемая печь для сжигания радиоактивных отходов позволяет:Thus, the inventive furnace for burning radioactive waste allows you to:
- расширить область применения предлагаемого устройства за счет возможности его использования для переработки как твердых, так и жидких горючих радиоактивных отходов в составе как стационарной, так и мобильной установки, создание которой стало возможным благодаря модульному принципу конструкции, облегчающему его сборку и демонтаж, оптимизации габаритов с использованием минимального количества - трех камер сжигания и общей для всех камер сжигания шлюзовой камеры загрузки отходов, что дает неограниченные возможности применения для переработки радиоактивных отходов на небольших объектах в различных регионах и даже в полевых условиях, где нецелесообразно строительство дорогостоящих стационарных установок;- expand the scope of the proposed device due to the possibility of its use for processing both solid and liquid combustible radioactive waste in both stationary and mobile installations, the creation of which was made possible thanks to the modular design principle that facilitates its assembly and disassembly, optimization of dimensions with using a minimum quantity of three combustion chambers and a common waste chambers for loading a waste chamber, which gives unlimited application possibilities for radioactive waste management at small facilities in various regions and even in the field, where the construction of expensive stationary installations is inappropriate;
- значительно повысить экономичность за счет обслуживания минимального количества - трех камер сжигания, сокращения потребления топлива на 15-20% за счет сжигания жидких горючих радиоактивных отходов и уменьшения затрат на строительство за счет использования печи в составе мобильного комплекса, существенно снижающего капитальные вложения;- significantly increase efficiency by servicing the minimum number of three combustion chambers, reducing fuel consumption by 15-20% by burning liquid combustible radioactive waste and reducing construction costs by using a furnace as part of a mobile complex, which significantly reduces capital investments;
- повысить эффективность переработки отходов за счет применения автоматизированной загрузки, дающей возможность отрегулировать равномерное тепловыделение от всей массы сжигаемых радиоактивных отходов и сократить благодаря этому объем твердых горючих отходов в 70 раз, довести коэффициент очистки отходящих газов - по радионуклидам до 99,99%, по аэрозолям до 99,95%, по агрессивным компонентам до 98,00%, стабилизировать содержание окислов азота в отходящих газах и, при наличии минимального количества - трех камер сжигания, обеспечить достаточную производительность - по твердым горючим РАО - 20-60 кг/ч, по жидким горючим РАО - до 20 кг/ч при непрерывном процессе производства;- increase the efficiency of waste processing through the use of automated loading, which makes it possible to regulate uniform heat generation from the entire mass of burned radioactive waste and thereby reduce the amount of solid combustible waste by 70 times, to increase the waste gas purification coefficient - by radionuclides to 99.99%, by aerosol up to 99.95%, for aggressive components up to 98.00%, stabilize the content of nitrogen oxides in the exhaust gases and, if there is a minimum quantity of three combustion chambers, ensure sufficient productivity - for solid combustible radioactive waste - 20-60 kg / h, for liquid combustible radioactive waste - up to 20 kg / h with a continuous production process;
- повысить надежность работы печи за счет использования высокопрочных материалов - жаропрочной стали для металлоконструкций шлюзовой камеры, огнеупорного бетона для камер сжигания, уменьшающих износ конструкций при действии разрушающих факторов - высокой температуры в сочетании с механической нагрузкой и воздействием паров агрессивных веществ и газов, и обеспечить значительное повышение эксплуатационных качеств конструкции - долговечности в два раза и увеличения срока межремонтной кампании при непрерывном процессе производства до трех лет;- increase the reliability of the furnace through the use of high-strength materials - heat-resistant steel for the metal structures of the lock chamber, refractory concrete for the combustion chambers, which reduce the wear of structures under the action of destructive factors - high temperature in combination with mechanical stress and exposure to vapors of aggressive substances and gases, and provide significant increasing the operational qualities of the structure - doubled durability and increasing the period of the overhaul campaign with a continuous production process up to PEX years;
- повысить безопасность для окружающей среды и для обслуживающего персонала, обеспечив содержание вредных веществ в атмосфере не выше предельно допустимых норм за счет применения общей для всех камер сжигания герметичной шлюзовой камеры и поддержания в ней разрежения меньшего, чем в камерах сжигания, обеспечивающего постоянный подток газов снаружи печи внутрь и исключающего выхлоп газов наружу при открытой шиберной задвижке камеры сжигания в момент загрузки отходов, а также за счет применения устройств, механизирующих и автоматизирующих загрузку отходов в камеры сжигания и выгрузку зольного остатка из печи.- to increase safety for the environment and for maintenance personnel, ensuring that the content of harmful substances in the atmosphere is not higher than the maximum permissible norms through the use of a sealed airlock chamber common to all combustion chambers and maintaining a lower vacuum in it than in combustion chambers, which ensures a constant flow of gases from the outside the furnace inside and excluding the exhaust of gases outside when the gate valve of the combustion chamber is open at the time of loading of the waste, as well as through the use of devices that mechanize and automate loading waste into the combustion chambers and unloading the ash residue from the furnace.
Заявляемая печь для сжигания радиоактивных отходов прошла испытания на макете печи сжигания твердых радиоактивных отходов различного состава на предприятии ГУП МосНПО "Радон" и показала положительные результаты по возможности варьирования производительности в широких пределах, способность эффективно дожигать отходящие газы без дополнительных энергозатрат. Концентрация аэрозолей в отходящих газах после камеры дожигания отходящих газов составляла в среднем 10 мг/м3, что вдвое меньше, чем у аналогичных промышленных печей. Заявляемая печь позволяет, при необходимости, превратить стационарный вариант печи в мобильный на базе автомобильного, железнодорожного и речного транспорта. Для изготовления заявляемой печи для сжигания радиоактивных отходов достаточно обычного промышленного оборудования.The inventive furnace for burning radioactive waste was tested on a prototype of a furnace for burning solid radioactive waste of various compositions at the enterprise GUP MosNPO "Radon" and showed positive results when it is possible to vary the performance over a wide range, the ability to efficiently burn off the exhaust gases without additional energy costs. The concentration of aerosols in the exhaust gases after the exhaust gas afterburner was on average 10 mg / m 3 , which is half that of similar industrial furnaces. The inventive furnace allows, if necessary, to convert the stationary version of the furnace into a mobile one on the basis of automobile, railway and river transport. For the manufacture of the inventive furnace for burning radioactive waste is sufficient conventional industrial equipment.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Hernborg G., Thegerstram C., "LinCineration des Dechets Faiblement Radioactifs", "Revue Generate Nucleaire", 2 p.208-210, 1984.1. Hernborg G., Thegerstram C., "LinCineration des Dechets Faiblement Radioactifs", "Revue Generate Nucleaire", 2 p. 208-210, 1984.
2. Technical Riports Series 223. "Treatment of Low - and Intermediate-Level Solid Radioactive Wastes", Ontario Hydro, Canada, p.48,49,52,53,55, IAEA, Vienna, 1983.2. Technical Riports Series 223. "Treatment of Low - and Intermediate-Level Solid Radioactive Wastes", Ontario Hydro, Canada, p. 48,49,52,53,55, IAEA, Vienna, 1983.
3. RU 1795806 С1 11.01.96 G 21 F 9/32.3. RU 1795806 C1 11.01.96 G 21
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004104992/06A RU2260216C1 (en) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | Furnace for radioactive waste burning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004104992/06A RU2260216C1 (en) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | Furnace for radioactive waste burning |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004104992A RU2004104992A (en) | 2005-07-20 |
| RU2260216C1 true RU2260216C1 (en) | 2005-09-10 |
Family
ID=35842300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004104992/06A RU2260216C1 (en) | 2004-02-20 | 2004-02-20 | Furnace for radioactive waste burning |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2260216C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU169971U1 (en) * | 2016-07-14 | 2017-04-11 | Акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (АО "СвердНИИхиммаш") | SMALL GLOBAL OVEN OF GLAZING VAO |
| RU2791278C1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-03-07 | Общество с ограниченной ответственностью "РУСАТОМ ИНЖИНИРИНГ" (ООО "РАИ") | Furnace for radioactive waste burning |
-
2004
- 2004-02-20 RU RU2004104992/06A patent/RU2260216C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СОБОЛЕВ И.А., ХОМЧИК Л.М. Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах. М.: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1983, с.19-35. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU169971U1 (en) * | 2016-07-14 | 2017-04-11 | Акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (АО "СвердНИИхиммаш") | SMALL GLOBAL OVEN OF GLAZING VAO |
| RU2791278C1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-03-07 | Общество с ограниченной ответственностью "РУСАТОМ ИНЖИНИРИНГ" (ООО "РАИ") | Furnace for radioactive waste burning |
| RU2808570C1 (en) * | 2022-10-25 | 2023-11-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Furnace for sintering spent nuclear fuel with metal oxides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004104992A (en) | 2005-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201866774U (en) | Garbage incineration process system | |
| US9951957B2 (en) | Air-cooled combustion furnace system | |
| US10125984B2 (en) | System and method for thermal chemical conversion of waste | |
| KR101232866B1 (en) | Equipment for clinker removing of combustion chamber and combustion chamber equipment having the same | |
| CN104197341A (en) | Reciprocating type exhaust gas pyrolyzing furnace | |
| RU2260216C1 (en) | Furnace for radioactive waste burning | |
| CN102705832A (en) | Solid waste incinerator without emission of flue gas | |
| CN104315521A (en) | Horizontal rotary gasification furnace with wheel encircling grate | |
| CN116221733B (en) | Small solid waste incinerator | |
| CN204358732U (en) | Pocket wheel fire grate horizontal revolving gasification furnace | |
| CN102705831A (en) | Solid waste incinerator body | |
| CN215175079U (en) | Domestic garbage magnetizing cracking furnace with continuous feeding and automatic ash falling and discharging functions | |
| CN213395324U (en) | Multi-section pyrolysis furnace integrated with afterburner | |
| RU2507448C1 (en) | Neutraliser of biowaste | |
| CN211176825U (en) | Secondary combustion chamber for household garbage flue gas | |
| CN113339802A (en) | Incinerator for sintering hazardous waste by using medical waste incineration waste heat and use method thereof | |
| CN110553274A (en) | Energy-saving heat accumulating type secondary combustion chamber for hazardous waste incineration | |
| CN202561765U (en) | Solid waste incinerator free of flue gas discharging | |
| CN111637466A (en) | Waste heat recovery type organic waste incineration rotary kiln | |
| RU2791278C1 (en) | Furnace for radioactive waste burning | |
| CN203336598U (en) | Novel harmless waste incinerating device | |
| CN115978559A (en) | Vertical composite cylinder type RTO incinerator | |
| CN219199203U (en) | Vertical composite cylinder type RTO incinerator | |
| RU2065219C1 (en) | Gas generator for recovery of combustible radioactive waste | |
| CN202561764U (en) | Solid waste combustion furnace body |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |