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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2157570

PLASMA Schachtofen für feste radioaktive und giftige Abfälle

PLASMA Schachtofen für feste radioaktive
Und toxischen Abfällen

Name des Erfinders:. Lifanov FA; Knyazev IA. Polkanov MA. Shvezov SY
Der Name des Patentinhabers: Moskau staatliche Unternehmen kombiniert ökologische und technologische Forschungs- und Entwicklungszentrum für die Entsorgung radioaktiver Abfälle und die Umwelt
Korrespondenzanschrift :. 119121, Moskau, Rostov 7. Spur, 14.02, Mos NPO "Radon", Gen. Direktor Sobolev IA
Startdatum des Patents: 1999.07.14

Die Erfindung betrifft das Gebiet des Umweltschutzes und zur Verbrennung von festen radioaktiven und toxischen Abfällen entwickelt. Das erfindungsgemäße Plasma-Schachtofen besteht aus einer vertikalen Welle, einem geteilten Septum, um zwischen einer Verbrennungskammer und der Gaskammer, deren Boden als schräge Herd ausgebildet ist und eine mit einer vertikalen Welle verbunden Homogenisierungskammer in ihrem unteren Seitenbereich. Das technische Ergebnis ist es, die Abmessungen der Homogenisierungskammer zu reduzieren, die Produktivität erhöht, die Zuverlässigkeit und die Sicherheit des Ofens.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft das Gebiet des Umweltschutzes und insbesondere auf das Gebiet der Verarbeitung von radioaktiven und toxischen Abfällen. Am wirkungsvollsten beanspruchten Vorrichtung kann für die Verbrennung fester Abfälle (TPO) und toxischen Abfällen, enthaltend Cellulose, Polymeren, Kautschuk, Polyvinylchlorid (PVC), und auch solche nicht brennbaren Verunreinigungen, wie beispielsweise Glas und Metalle, durch Schmelzen der resultierenden Verbrennungsprodukte anschließend verwendet werden, um eine monolithische herzustellen das Endprodukt, das geeignet für die lang~~POS=TRUNC.

Bekannten Plasmaschachtofen für die Verarbeitung von radioaktivem Abfall (1), eine vertikale Welle mit einer Ladeeinheit auf einer vertikalen Welle, eine Entlüftungsleitung, eine Vorrichtung zum Zuführen von Oxidationsmittel Plasmageneratoren angeordnet versehen ist, und an seinem unteren Teil mit einer Homogenisierungskammer in seinem Zusammensetzung des Plasmareaktors und dem Entladungs ​​Endknoten Produkt.

Die Nachteile des bekannten Plasma-Schachtofen für die Verarbeitung von radioaktiver Abfälle sind:

Arbeitsplatzunsicherheit mit der Beendigung der vertikalen Bewegung der Welle zugeordnet recycelt TPO aufgrund ihrer Gegenverkehr mit den Abgasen aufgrund der Lage des Rohrgasaustritt an der Oberseite des Schachtofens;

erhöhtes Risiko für die Arbeit mit einem signifikanten Mitreißen von radioaktiven Aerosole verbunden sind, durch:

- Erhöhung der Geschwindigkeit der Abgase, wie sie durch den Ofenschacht bewegen, aufgrund der verengenden Querschnitt eines oberen Teils davon:

- Gegenverkehr Abgasen und TPO durch die Tatsache verursacht, daß der Ofenschacht eine einzige Kammer ist, und ausgelegt ist, gleichzeitig zur Verbrennung darin TPO und zum Entfernen von Verbrennungsgasen durch sie:

- Volley Emissionen Rauchgaslast auf den Schachtofen die neue Charge TPO durch hohe Temperatur an der Oberseite des Ofenschacht wegen seiner mangel der Kühleinheit;

- Reduzierung der Produktivität mit der Welle vertikale Bewegung verzögert zugeordneten von TPO verarbeitet - für den Gegenverkehr Abgase aufgrund der Tatsache, daß der Ofenschacht eine einzige Kammer ist, und ausgelegt ist, gleichzeitig zur Verbrennung darin TPO und für Rauchgase durch sie zu entfernen.

Bekannte "plasma Schachtofen für die Verarbeitung von radioaktiver Abfälle" [2], die eine vertikale Welle mit einer Ladeeinheit versehen enthält, am oberen Ende der vertikalen Welle angeordnet, Belüftungsrohr, eine Vorrichtung zur Flüssigkeits unbrennbaren RAW Vorrichtung zum Zuführen eines Oxidationsmittel, Plasmageneratoren und mit seinem unteren unter Homogenisieren Kammerteil wird des Plasmareaktors und dem Produktaustrag Endknoten zusammengesetzt.

Die Nachteile des bekannten Plasma-Schachtofen für die Verarbeitung von radioaktiver Abfälle sind:

Arbeitsplatzunsicherheit mit der Beendigung der vertikalen Bewegung der Welle zugeordnet recycelt TPO aufgrund ihrer Gegenverkehr mit den Abgasen aufgrund der Lage des Rohrgasaustritt an der Oberseite des Schachtofens;

verringerte Produktivität mit der verzögerten Vertikalbewegungswelle TPO zugeordnet recyclebar wegen ihrer Gegenverkehr mit Rauchgasen aufgrund der Tatsache, daß der Ofenschacht eine einzige Kammer ist und sowohl die für die Verbrennung darin TPO und zum Entfernen von Verbrennungsgasen durch sie;

erhöhtes Risiko für die Arbeit mit einem signifikanten Mitreißen von radioaktiven Aerosole verbunden sind, durch:

- Gegenverkehr Abgasen und durch die Tatsache verursacht, dass die TPO Ofenschacht eine einzige Kammer ist, und ausgelegt ist, gleichzeitig zur Verbrennung darin TPO und für Rauchgase durch sie zu entfernen;

- Volley Emissionen Rauchgaslast auf den Schachtofen die neue Charge TPO durch hohe Temperatur an der Oberseite des Ofenschacht wegen seiner mangel der Kühleinheit.

In der Nähe der technischen Wesen zur Plasmaschachtofen Beansprucht wird ein Plasmaschachtofen zur Behandlung von radioaktiven und toxischen Abfällen [3], die eine vertikale Welle mit einer Ladeeinheit und einem Luftkühler, angeordnet an der Spitze der vertikalen Welle, Auslasskanäle, befindet sich in der Mitte der vertikalen ausgestattet umfasst Mine, einer Einrichtung zum Zuführen eines Oxidationsmittel zu den mittleren und oberen Teile der vertikalen Welle und mit seinem unteren Teil mit Homogenisierungskammer eine geneigte Rampe in ihrer Struktur, einen Plasma-Kraftstoff-Generator, Plasmageneratoren und Entladen des Endproduktes Knoten.

Arbeitsschachtofen bekannt ist, dass TPO, wie sie entlang des Schachtofens bewegen ausgesetzt sind Trocknen, nacheinander, Pyrolyse, Vergasung und Verbrennung von Koks, nach dem sie die Homogenisierung Kammer eintreten, wo zuvor auf der Oberfläche der Schmelze angesammelt dort nachverbrannt und geschmolzen. Desto signifikanter Anteil an unverbranntem Kraftstoffkomponente in dem TPO Homogenisieren Kammer eintritt, die große Fläche der Oberfläche der Schmelze erforderlich ist (und damit große Abmessungen Homogenisierungskammer) verringert, um die Effizienz des Ofens zu vermeiden, oder sogar aufgrund der Möglichkeit der Bildung der Schmelze feste Oberfläche zu stoppen, zaholozhennoy schälen.

Die Nachteile des bekannten Plasma-Schachtofen für die Verarbeitung von festen radioaktiven und toxischen Abfällen sind:

Arbeitsplatzunsicherheit mit der Beendigung der vertikalen Bewegung der Welle wiederverwertbare Abfälle zugeordnet sind, aufgrund der Tatsache, dass der Schachtofen eine einzige Kammer ist, und ist zur gleichen Zeit, wie es TPO zu verbrennen, und auf dem Abgas zu entfernen;

erhöhtes Risiko für mit einer signifikanten Mitreißen von radioaktiven Aerosole Abgase recycelt TPO assoziiert Arbeit, weil:

- Gegenverkehr Abgasen und durch die Tatsache verursacht, dass die TPO Ofenschacht eine einzige Kammer ist, und ausgelegt ist, gleichzeitig zur Verbrennung darin TPO und für Rauchgase durch sie zu entfernen;

- Volley Emissionen Rauchgaslast auf den Schachtofen die neue Charge TPO durch hohe Temperatur am Kopf des Schachtofens aufgrund der reduzierten Wirkungsgrad des Luftkühlers;

- Niedrige Produktivität mit einer verzögerten Bewegung auf den vertikalen Schaft recyclables zugeordnet ist, um den Gegenverkehr Abgase aufgrund der Tatsache, daß der Ofenschacht eine einzige Kammer ist, und ausgelegt ist, gleichzeitig um darin Abfall brennend, und durch sie zum Abführen der Abgase;

- Erhöhung der Gesamtabmessungen Homogenisierungskammer, in einem wesentlichen Teil der darin TPO unverbrannter Kraftstoff-Komponente (bis zu 30 Gew.%), Aufgrund der reduzierten Wirksamkeit des Schachtofens aufgrund seiner Struktur erhalten Inhalte entstehen.

Die Vorteile der Plasmaschachtofen zur Behandlung von radioaktiven und toxischen Abfällen ist die Homogenisierung Kammergröße, eine verbesserte Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit zu verringern.

Diese Vorteile werden durch die Tatsache vorgesehen, dass der Ofen besteht aus einer vertikalen Welle, die unten in der Form einer geneigten Herd hergestellt ist, eine Homogenisierungskammer und mit einer vertikalen Welle in ihrem unteren Seitenbereich.

Die vertikale Achse ist durch eine Trennwand unterteilt in die an ihren unteren Teilen, Brennkammer und Gasraum miteinander verbunden sind, sondern auch in ihrem unteren Teil eine Vorrichtung zum Oxidationsmittel als Luftverteilungskanäle gebildet Zuführen Luftsammler und gepoolten Plasmageneratoren.

Die Verbrennungskammer mit einer Ladeeinheit versehen ist, Einheit der Wasserdüse und vozduhopodvodyasche-Fraktionierkolonne als parallel ausgelegt voneinander beabstandet und mit Öffnungen von Rohren, wobei der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Rohren S vorgesehen ist, nicht weniger als 1 / 8D, aber nicht mehr als 1 / 4D wo D - Durchmesser Hydraulikströmungsabschnitt [4] der Brennkammer.

Die Gaskammer für die Rauchgase ausgebildet ist und mit einem Entlüftungskanal in seinem oberen Teil angeordnet ist.

Homogenisieren Kammer ist mit einem Plasmakraftstoffgenerator und Entladen des Endproduktes Knoten vorgesehen.

Die charakteristischen Merkmale des beanspruchten Plasmaschachtofen für die Verarbeitung von festen radioaktiven und toxischen Abfällen:

- Das Vorhandensein der Trennwand, die die vertikale Welle in zwei Kammern trennt;

- Präsenz am unteren Ende einer vertikalen Welle, in der Form einer geneigten Herd;

- Die Lage der Plasmageneratoren am unteren Ende einer vertikalen Welle;

- Das Vorhandensein einer Wasserdüse an der Oberseite der Verbrennungskammer vertikalen Welle;

- Die Lage der Gasaustrittskanal in dem oberen Teil der vertikalen Welle der Gaskammer;

- Präsenz vozduhopodvodyasche-Fraktioniereinheit in der Verbrennungskammer angeordnet ist und als parallel aufgebaut voneinander beabstandet und mit Öffnungen von Rohren vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Rohren S nicht kleiner ist als 1 / 8D, aber nicht mehr als 1 / 4T, wobei D - hydraulische Durchmesser des Strömungsquerschnittes der Verbrennungskammer;

- Homogenisieren Kammer an der Unterseite der vertikalen Welle verbindet.

Plasma-Schachtofen für feste radioaktive und giftige Abfälle durch die Zeichnungen der Figuren dargestellt. 1 bis 2.

PLASMA Schachtofen für feste radioaktive und giftige Abfälle PLASMA Schachtofen für feste radioaktive und giftige Abfälle

Fig. 1 zeigt einen Schachtofen für die Plasmabehandlung von festen radioaktiven Abfälle und toxischen Seitenansicht;

Fig. 2 zeigt Plasma-Schachtofen für die Verarbeitung von festen radioaktiven und giftigen Abfällen im Schnitt entlang der Linie A-A.

Die Plasma-Schachtofen für die Verarbeitung von festen radioaktiven und toxischen Abfällen besteht aus einer vertikalen Welle 1 Trennwand 2, die Brennkammer 3-Ladeeinheit 4, eine Wassereinspritzeinrichtung 5, vozduhopodvodyasche-Fraktioniereinheit 6, wobei die Gaskammer 7, der Gasaustrittskanal 8, der Boden 9 mit vertikaler Welle, Vorrichtung 10 zum Zuführen des Oxidationsmittel und Brennstoff und einen Plasmagenerator 11, der Homogenisierungskammer 12, den Plasmagenerator 13 und dem Knoten 14 das Endprodukt entladen wird.

Unmittelbar vor dem Laden von radioaktiven und toxischen Abfällen in die Plasma - Schachtofen für die Verarbeitung von festen radioaktiven und toxischen Abfällen gehören Brennstoff und Plasmagenerator 11, den Plasmagenerator 13 und die erhitzte Homogenisieren Kammer 12 bis zu 1400 o C. Gleichzeitig mit der Heiztemperatur Homogenisierung Kammer 12, die heißen gasförmigen Produkte von Kraftstoff Arbeit -Plasma Generator 11 und der Plasmageneratoren 13 erwärmen die Verbrennungskammer 3 , so daß an seinem oberen Temperatur nicht über 400-550 o C, die durch Zuführdüse 5 durch das Kühlwasser erreicht wird, und durch~~POS=TRUNC vozduhopodvodyasche Fraktioniereinheit 6 oxidierendes Gas zugeführt ( Luft, Sauerstoff). Verhinderung von Temperaturanstieg im oberen Teil der Verbrennungskammer 3 über die oben Grenze Salven beseitigt die Möglichkeit von Abgasemissionen, wenn es in einem Schachtofen neuen Chargen von TPO geladen.

Nach dem Rückzug als Folge der obigen Operationen des Plasmaschachtofen in der Betriebsart Last nach 4 Download-Site erfolgt auf vozduhopodvodyasche-Fraktioniereinheit 6 von großen und / oder kleine Pakete von radioaktiven und / oder giftigen Abfällen in Behältern aus Polypropylen, Polyethylen oder Karton, hergestellt, die sofort beginnen thermischer Abbau und Vergasung unterzogen. Stücke hergestellt mit Koks mit einer Größe von weniger als 1 / 4D-Fall durch den Anulus vozduhopodvodyasche-Fraktioniereinheit 6 auf dem Boden einer vertikalen Welle 9. Nach dem Füllen des Raumes zwischen vozduhopodvodyasche-Fraktionierkolonne Einheit 6 und dem Boden 9 vertikale Welle in einer vertikalen Welle 3 über eine Vorrichtung 10 zum Zuführen des Oxidationsmittel zugeführt Oxidationsgas, wobei der Füllstand oberhalb des Raums Kokses Rückstand wurde konstant gehalten (aufgrund des Herunterladens von neuen Paketen von radioaktiven und / oder toxischen Abfallwirtschaft) für die gesamte Laufzeit der vertikalen Welle 1.

Als Verbrennungs als Ergebnis der Plasmageneratoren 13 coke Schlacke unter Wirkung der Schwerkraft bewegt sich entlang des Bodens 9 vertikale Welle in der Homogenisierungskammer 12 erzeugt wird, und einer geneigten Herd 9 auftritt endgültige Nachverbrennung Koks beginnt Produkte Nachverbrennung Schmelzen eine Schmelze zu bilden (eine Mischung aus geschmolzenem Nachverbrennung Produkte und ungeschmolzen), um die Kammer 12 direkt mit der Homogenisierung eintritt Schritte flamm Plasma-Kraftstoff-Generatorzone 11. die Schmelzkammer 12 Homogenisieren in die Schmelze leitet, um den Hauptteil eines Radionuklids und toxischen Elementen, wobei das Vorhandensein einer geneigten Herd Einengen Strom direkt Bereitstellen schmelzen Fackel im Bereich von Brennstoff und Plasmagenerator 11, 11, um die Gesamtabmessungen der Homogenisierungskammer 12, die Größe der Feuerungsbrennstoff und Plasmagenerators zu begrenzen, das heißt, Es kann in der beanspruchten Vorrichtung der minimale Größe der Homogenisierungskammer verwendet werden.

Wenn der Abstand zwischen den Rohren vozduhopodvodyasche-Fraktioniereinheit 6 wird als 1 / 4D größer sein, es wird keine Erhöhung der Produktivität erreicht Plasmaofen aufgrund der erhöhten Zeit der Verbrennung große Stücke von Koks und Schmelzschlacke Klumpen gebildet. In Fall wird der oben genannte Abstand kleiner als 1 / 8D, es wird keine Erhöhung der Produktivität erreicht Plasmaofen werden durch die Zeit der thermischen Zersetzung und Koksbildung geladen Abfallgebinden auf die Größe der Stücke von Koks kleiner 1 / 8D erhöhen.

Homogenisieren der Schmelzkammer 12 durch die Abgabeeinheiten 14 des Endprodukts abgelassen. Gebildet in der Homogenisierungskammer 12 und dem Verbrennungsraum 3 gelangen die Abgase in den Gasraum 7, wo sie durch thermische Zersetzung zu Bewegung ausgesetzt sind, und einem Gasaustrittskanal 8 zur Gasreinigung zugeführt werden.

Die erfindungsgemäße Plasmaschachtofen für die Verarbeitung von festen radioaktiven und toxischen Abfällen:

- Hat eine höhere Zuverlässigkeit und Sicherheit bei der Arbeit als die ähnlichen Ofen nächste Analogon, weil Die Existenz von zwei getrennten Kammern ermöglicht die Bewegung des Abfalls in der Beseitigung der Gefahr des Antreibens der Plasmaschachtofens vertikalen Welle in 1,5-2 mal verbrannt zu verbrennen Abfall und die Verringerung der Übertrags Abgase radioaktiven und giftigen Aerosolen Abfall verbrannt und der Abgase, was zu werden;

- Es hat eine höhere (1,2-1,4 mal) Leistung als ein ähnliches nächste Analogon Ofen (im Fall der Ähnlichkeit ihrer Größe) aufgrund des Vorhandenseins vozduhopodvodyasche-Fraktioniereinheit, um den Grad der thermischen Zersetzung und Vergasung von Abfallgebinden Beschleunigung;

- Es enthält eine Homogenisierung Einheit minimal zulässige Größe.

Gebrauchte Bücher

1. Patent RF N 1810912, MKI 5: G 21 F 9/32, F 27 B 1/00, op. in Bull. 15 N 1993.

2. Patent RF N 1552893, MKI 5: G 21 F 9/16, op. in Bull. 1 N, 1994.

3. Patent RF N 2107347, MKI 6 G 21 F 9/32, op. in Bull. 8 N 1998.

4. "Die Berechnung von Heiz- und Elektroöfen," Handbook, herausgegeben V.M.Tymchaka, V.L.Gusovskogo, Moskau, Metallurgie, 1983, S.. 226-227.

FORDERUNGEN

Plasma-Schachtofen für feste radioaktive und toxische Abfälle, umfassend die Plasmageneratoren, vertikalen Welle in ihrem oberen Teil Ladeeinheit und einer Kühleinheit, einem Entlüftungskanal und und eine Einrichtung zum Zuführen eines Oxidationsmittels angeordnet ist ausgestattet zur Homogenisierungskammer mit einem Kraftstoff-Plasma ausgerüstet verbunden Generator und Entladungseinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Achse eine Trennwand in die Verbrennungskammer umfasst der Boden in der Form einer geneigten Herd gebildet weist die Brennkammer vozduhopodvodyasche-Fraktioniereinheit von trennenden und der Gaskammer, sondern auch parallel beabstandeter zu bilden angepaßt einander und jeweils zwischen zwei benachbarten Rohren von nicht weniger als 1 / 8D, aber nicht mehr als 1 / 4T, wobei D mit Öffnungen Rohr mit dem Abstand vorgesehen - hydraulischer Durchmesser der Durchtrittsabschnitt der Verbrennungskammer, die Kühlvorrichtung in der Verbrennungskammer angeordnet ist und als Wassereinspritzeinrichtung ausgelegt, Gasauslaßkanal ist am oberen Ende der Gaskammer, der Plasmagenerator und eine Vorrichtung für die Oxidationsmittel befindet Versorgung in dem unteren Teil der vertikalen Welle angeordnet oberhalb einer geneigten Herd, eine Kammer Homogenisieren mit einem vertikalen Schacht in seinem unteren Seitenabschnitt.

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Erscheinungsdatum 19.02.2007gg