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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2065219

Brennbare Gasgenerator Aufbereitung radioaktiver WASTE

Brennbare Gasgenerator Aufbereitung radioaktiver WASTE

Name des Erfinders: Kolchanov Grigory [BY]; Naganov Alexander Valerianovich [BY]; Savushkin Igor [BY]
Der Name des Patentinhabers: Institut der Akademie der Wissenschaften von Belarus Energie (BY)
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents: 1992.03.26

Verwendung: Mittel der thermischen Behandlung von brennbaren radioaktiven Abfällen. Zusammenfassung der Erfindung: die Menge an festen Abfällen zu reduzieren kommt nach der Verarbeitung zum Vergraben unter den rotierenden Fräsen Bars platziert auf dem Boden des Vergasers mit einem Spalt Satz Gitter fixiert, die Schichten mit Kugeln aus hitzebeständigem verschleißfestem Material bombardiert werden, die Anzahl der Schichten von 3 bis 6; und die radiale Profilleisten, deren Höhe nicht kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln. Der Durchmesser der Kugeln ist nicht mehr als der Spalt zwischen dem Gitter und dem Zerkleinerungsgasgeneratorgehäuse und mindestens 1/30 dieses Wertes.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Technik für die Entsorgung radioaktiver Abfälle (RW), und zwar mit brennbaren Abfälle, die Verdichtung aufgrund ihrer thermischen Verarbeitung durchgeführt wird .

Derzeit verbrennen die am weitesten verbreitete Methode der thermischen Behandlung von brennbarem Abfall ist (siehe, z. B., Sobolev IA Homchik LM "Dekontamination von radioaktiver Abfälle an zentralen Standorten." M. Energoatomisdat. 1983, S.. 19, 35).

Zur gleichen Zeit mehr als 90 Radionuklide verbleiben in der Schlacke, was bekannte Weise. Zementierung Verglasen usw. konditioniert und zur Entsorgung geschickt.

Jedoch bekannte Verfahren der Verbrennung haben erheblichen Nachteil, daß Rauchgase aus Radionukliden müssen gereinigt (von der restlichen 10 in dem Abfall enthalten ist), und eine große Menge von Gasen, die während der Verbrennung erzeugt wird, erhöht die Größe und die Kosten des Gasreinigungssystems.

Vergasungs- kann als ein Verfahren zum Verdichten von festem brennbarem Abfall angesehen werden, die im Vergleich mit der Verbrennungs signifikant die Menge der Gasreinigung zu reduzieren. In diesem Fall nicht mit einem beträchtlichen Überschuß an Luft und Produktgas erhalten mit wenig Luftvolumenausgang von denen etwa 2-mal kleiner als das Volumen des Rauchgases aus der gleichen Menge an Ausgangsmaterial gereinigten Abgase werden.

Verschiedene Vergasern für die Verarbeitung von brennbarem Abfall. Zum Beispiel in dem Artikel Salamova AA "Verbrennung und Vergasung von Altholz", der Zeitschrift "Industrial Energy" .N 2, 1985, S.. 52 54.

Allerdings ist bei den bekannten Gasgeneratoren nicht Verarbeitung von radioaktiven Abfällen, nedozhega hohen Prozentsatz unterbringen, die die Menge erhöht entsorgt radioaktiven Substanzen zu und erhöht die Kosten der Klimaanlage und die Entsorgung von Bodenasche.

Bekannte und Gasgeneratoren mit Fräsen Drehen (oder eine andere Art von) Bars, die kontinuierliche Entfernung von Asche und Schlacke liefern und dadurch die Leistung zu verbessern auf Gasqualität, Leistung und brennende Rückstände wie Gasgeneratoren in dem Buch beschrieben Ginzburg DB "Die Vergasung von festen Brennstoffen." M. Gosstroiizdat. 1958, S.. 24, 30, Fig. 2, 4.

Doch in diesen Entwürfen ist nedozheg 12. Mai (siehe ebd., S. 97), was zu einem Energieverlust führt, und eine Erhöhung der Kosten für die Entsorgung radioaktiver Abfälle.

Aus dem Stand der Technik am nächsten zum Ziel der Erfindung ist ein Gasgenerator in der Erläuterung zu den "Technischen Vorschlag auf der Technologie der Vergasung von organischen (Holz) radioaktive Abfälle, die Rückstände und die Wahl des Designs Gasgenerator" gezeigt ANC IFMO sie. AV Lykov. Minsk. 1991 p. 61, Fig. 24, als Prototyp genommen.

Genommen als Prototyp Vergaser zur Verarbeitung von brennbarem radioaktiven Abfälle enthält eine Ladevorrichtung, eine Mine, einen Injektor Zündung, grille Drehfräsen mit einem Freiraum in dem Gehäuse angebracht und durch eine Welle mit dem Stellantrieb verbunden ist, die Luftzufuhrrohre und Abführung des Produktgases, Ascheentfernungsvorrichtung und der Gasdichte der Vorrichtung .

Genommen als ein Prototyp Vergaser mit einem Dual-Luft und Kraftstoff Nachverbrennung Futter vom Boden in einem kombinierten Verfahren arbeitet, dass der Verwertung von Abfällen für relativ kleinen Abmessungen ermöglicht die Herstellung von Erzeugung Gas und eine geringe Menge an radioaktiven festen Abfällen, die beseitigt werden.

Wie jedoch durch die Untersuchung (siehe. als Prototyp der Erläuterung des ANC ITMO gegeben, Seite 50, 52) in Gasgeneratoren mit fester Schlacke-Entaschung unabsetzbar Kohlenstoff nedozheg ist der 10. Mai Dies ist auf die Unebenheit der Explosion an der Schachtquerschnitt, begrenzt Prozesszeit zurückzuführen ist Generator Leistung, und die Höhe der Welle (vor allem in der Leistung des Vergasers Installation transportierbar Arbeitsbedingungen in dem betroffenen Bereich der Katastrophe von Tschernobyl) begrenzt ist, zudem nedozheg ungleichmäßige Brennstoffteile verursachen, was typisch für Abfall ist.

Nedozheg erhöht das Volumen von festen Abfällen zur Entsorgung erhalten, was die Kosten und die überschüssige sekundäre Explosion in der Nachverbrennungszone erhöht, während nedozheg reduziert, aber die Ergebnisse so erzeugte Gas zu Burn-in, was die wirtschaftliche Leistung des Gasgenerators reduziert.

Die technische Lösung, bei der Durchführung der Erfindung erreicht wird, ist die mechanische nedozhega Vergasers zu reduzieren.

Zur Erzielung dieses Ergebnisses in dem Gasgenerator für die Verarbeitung von brennbaren radioaktiven Abfällen, eine Ladevorrichtung, eine Mine, einen Injektor Zündung, grille Drehfräsen mit einem Freiraum in dem Gehäuse angebracht und durch eine Welle mit dem Stellantrieb verbunden ist, die Luftzufuhrrohre und Abführung des Produktgases, ash Handhabungsausrüstung und Geräte Gasdichte Bereitstellung angebracht dem rotierenden Gitter unterhalb des stationären Gitters auf dem Kugeln bombardiert werden mit einem hitzebeständigen und verschleißfesten Material, über die eine Antriebswelle zu den radialen Profilleisten verbunden montiert ist, wobei der Durchmesser der Kugeln ist, gleich in der Größe von 1/30 bis 1/1 des Abstands zwischen der Gitter und Füllhöhe Fräsen Gehäuse ist so ausgebildet, daß die Kugeln darin 3 bis 6 Schichten angeordnet sind, und die Höhe über der Profilstreifen fixiert Gitter von mindestens als der Durchmesser der Kugeln ausgebildet ist.

Ein besonderes Merkmal des erfinderischen Gestaltung des Gasgenerators füllt die festen Gitterkugeln aus hitzebeständigem verschleißfestem Material und die Installation dieses Raster Drehprofilstreifen, durch die die Füllung der Kugeln angetrieben wird. Zur gleichen Zeit füllt führt gleichzeitig die Funktion des ausgefallenen chopper durch den Spalt und große Stücke aus inertem Schichtfunktion, in dem die Nachverbrennung nedozhega.

Dieser Funktionen wird das gebildete Umsetzungsströmungs Grenzwert dieser zusätzlichen Gestaltungsmerkmale, nämlich die Durchmesser durch die Größe Kugeln von 1/30 bis 1/1 des Spaltes zwischen dem Gitter und dem Fräskörper wird die Höhe der Füllung so getroffen, daß die Kugeln darin platziert sind 3 bis sechs Schichten, und die Höhe der Profilstreifen fixiert Ebene Gitter von wenigstens als der Durchmesser der Kugeln ausgebildet ist.

Ausführung von Kugeln mit einem Durchmesser größer als der Spalt zwischen dem Gitter und dem Fräskörper, unpraktisch ist, aufgrund der Tatsache, dass typischerweise der Spalt größten Radius gleich 1/3 das Gehäuse, und in Anbetracht der Tatsache arbeiten, daß ein Teil des Abschnitts durch Fräsen besetzten Antriebswelle Gitter, wenn der Kugeldurchmesser durch~~POS=TRUNC größer als 1/3 des Radius zwischen der Welle und dem Gehäuse im Querschnitt nicht mehr als 2 Reihen von Kugeln angeordnet, die in losen ihrer Platzierung führt, die Bildung von korrekten Abmessungen erhöht wird, eine schnelle Durchbruch von unverbranntem Kraftstoff durch die Füllstücke. Die Erhöhung der Anzahl der Schichten in der Füllung nicht kompensiert diesen Nachteil und erhöht weiter die Größe des Ofens und führt zu großen Verlusten der Antriebskraft auf die Kugeln bewegen.

Durch die Reduzierung des Durchmessers der Kugeln weniger als 1/30 des Abstands, die Größe des Durchmessers der vorherrschenden Gasgeneratoren mit Durchmessern von etwa 1 m beträgt weniger als 1 cm, was die Gefahr des Auftretens von Schlacken Kugeln der oberen Abdeckung zu einem Verlust der Wirkung der Mahlkugeln und unverbranntem Stücke gleichzeitig führt -Diese die Größe ihrer Fortschritte zu reduzieren. In diesem Fall erneut, wird die Zunahme in der Anzahl der Schichten der Füllung führen, und verschärft nur die negative Wirkung korkoobrazovaniya. Im Zusammenhang mit der die optimale Größe des Durchmessers der Kugeln mit einem Durchmesser von Vergaserverbrennungsabschnitts 1m Größe Vorangegangenen wird 50 bis 60 mm betragen, die innerhalb des angegebenen Bereichs von 1/30 1/1 5160 mm ist.

Die Anzahl der Schichten der Kugeln in der Füllhöhe von 3 bis 6 und die Höhe der Profilleisten oberhalb des festen Gitters sind von der optimalen Kosten Antriebsenergie für die Bewegung der Kugeln bestimmt (bei mehr als 6 Schichten Füllung bewegen diese Masse von Nachteil wird: die Kosten hoch und die Offset-Oberschicht hat nur geringe Auswirkungen für Abscheidung und das Schleifen von großen Stücken von Brennstoff verarbeiten, fiel in einen Spalt zwischen dem Gitter und dem Fräskörper) und mögliche Leckage von unverbranntem Stücke durch die Ofenfüllung (mindestens 3 Schichten von unverbranntem Stücke einer Schicht von Kugeln Füllung an den Rollkugeln durch sie direkt unter der Stange gleiten kann).

Aus den gleichen Berechnungsprofilstreifen Höhe als der Durchmesser der Kugeln wird eine unerwünschte Zunahme der Verluste in dem Stellglied und Kugeln Rech Effekt mit der Möglichkeit einer Leckage von unverbranntem Reste Gurt direkt mit dem Ausgang verursachen. Auf der Höhe der Streifen kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln Störungseffekt unzureichend großen unverbranntem Stücke zu erfassen und fiel in einen Spalt t. E. nicht verwendet, um die Möglichkeit von unverbranntem Stücken von Kugeln Füllungs Schleifen.

Somit aufgrund Scheidungsmerkmale, in diesem firebox Gasgenerator, im Gegensatz zu dem Prototyp, ermöglicht eine weitere grind nedozheg und zu halten Partikel von unverbranntem Kraftstoff in die Füllung vor Verdau zu vervollständigen, die die Bodenasche zusätzliche Materialmenge ausschließt eintritt, wodurch die Menge an festen radioaktiven möglich Abfall, Reduzierung der Entsorgungskosten im Vergleich zu anderen bekannten Einheiten zur Verarbeitung von brennbaren radioaktiven Abfälle zu minimieren.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemßen Gasgenerators; Fig. 2 und FIG. 3 ist eine vergrößerte Bett aus feuerfesten Kugeln. Der Abstand zwischen dem Gitter und dem Fräskörper bezeichnet Höhenprofil des festen Gitterstreifen Ebene h, und der Durchmesser der Füllung Kugeln d. So ist in Fig. 2 Teile des Kraftstoffs werden als Polygone, Kugeln als Kreise dargestellt, als Profilleiste in Form von Platten vorgesehen ist; Fig. 3 zeigt ein Bandprofil in Form eines Keils. Die Anzahl von Schichten von Kugeln Fig. 2 und FIG. 3 ist drei.

Die beschriebene Vergaser umfaßt eine Beschickungsvorrichtung 1, die Welle 2, wobei die Düse drei rotierenden Fräsen Abfeuern Gitter 4 in einem Gehäuse 5 mit einem Abstand D befestigt ist, die Welle 6, wodurch die Fräsen mit einem Antrieb gekoppelt Gitter und über die zugeführte zusätzliche Luft an die Nachverbrennung Luftdüsen 7 und Abgasgenerator 8. die Zusammensetzung des Gasgenerators enthält Asche und Vorrichtungen und eine Gasdichte in Form einer Sammlung von Asche 9 mit Schaufeln 10, Gate 11 auf dem Düsenversorgungsventil 12 und dem Abfall, um die Dichte des Gaszuführungs Abfall, Wasser Dichtung 13, um sicherzustellen, dass die Dichte der rotierenden bereitstellen 6 Welle und der anderen Vorrichtungen an den Rohrleitungen und Verbinderkonstruktionen.

Im Anschluss an das Drehfräsen Gitter 4 installiert ist Gitter 14 befestigt, an dem 15 Kugeln mit den Verschleiß aus hitzebeständigem Material bombardiert werden wie Gusseisen oder spezielle Sintermaterialien. Oberhalb des festen Gitter 14 installiert und das radiale Profil mit der Welle 6 verbunden, die Streifen 16 (Fig. 1, um die Füllung mit der Vorderwand des Gehäuses zeigt, strips gestrichelt dargestellt sind und in Endansicht).

D Durchmesser der Kugeln 15 ist so in der Größe gleich der Größe von 1/30 bis 1 D der Mahlspalt zwischen den Stäben 1 und dem Gehäuse 5.



Höhenband 16 h über dem feststehenden Gitter 14 nicht kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln 15 d

h d

Die Höhe der Füllung Kugeln ausgebildet, so dass die Kugeln von 3 bis 6 Schichten passen darin (Fig. 1, 2 und 3 zeigt eine Füllschicht 3 Kugeln).

BESCHRIEBENEN Gasgenerator arbeitet wie folgt

In der Ladevorrichtung 1 Öffnen des Schiebers 11 wird mit brennbaren radioaktiven Abfälle, wie Holzspäne aus der Verarbeitung von Baumstämmen durch radioaktive Freisetzungen während der Tschernobyl-Katastrophe betroffen sind kostenfrei. Die Lieferung von Abfällen in die Grube 2 wird 11 in einem geschlossenen Tor durchgeführt, um das Ventil 12 zu öffnen und somit eine mögliche Austrittsgase, die radioaktive Aerosole durch die Ladeluke verhindern.

Zündung des Gasgenerators erfolgt in bekannter Weise, unter Verwendung, die gleichzeitig verwendet "sauberen" Kraftstoffinjektor Zündung werden kann 3 (M. Gosstroiizdat. 1958, p. 87 88 s. Beispielsweise auf die Monographie verwiesen Ganzburg DB "Vergasung fester Brennstoffe."). Bei Erreichen der gewünschten Höhe des brennenden Brennstoffschicht mit Wasserdichtung 13 gefüllt ist, an der Luft Blasdüsen 7, umfassen die Antriebswelle 6 beginnt die Schleifgitter 4 und einen Gasgenerator gelangt in den Arbeitsmodus mit einem Abgriff des Produktgases durch die Leitung 8 zu der Gasreinigung zu drehen.

In diesem Fall wird die Luft in dem Mantelgehäuse 5 vorgewärmt wird, in die Welle 2 eingespeist von der Oberseite der Verbrennungszone in dem Körper 5 und durch die Wärme in die Welle erzeugt ist 2 auftritt Vortrocknung und Trockendestillations Brennstoffe somit aus dem Kraftstoff teerartige Substanz freigesetzt vollständig in der Hochtemperaturzone zerlegt, das erleichtert die Reinigung des Gasgenerators.

Das Produktgas durch die Wechselwirkung zwischen Kohlenstoff und Kraftstoff zu dem Vergaser in der Heißwindkraftstoffschicht wird in den Körper 5 zurückgehalten gespeist gebildet und ist mit der Gasreinigung aus dem oberen Teil durch das Rohr 8. Verwendung der Drehfräsen 4 erfolgt Lockern Gitter abgeführt verkrustet Koks und Kohle, Mischen und Kraftstoffverteilung, die Zerstörung von Klumpen Schlacke und Ascheentsorgung. Ein Teil der Zusatzluft durch die Welle 6 zugeführt tritt in den zentralen Bereich des Gehäuses 5, die Stabilität und die Verteilung der Strahlvergasungsmodus zu gewährleisten.

Unverbrannte Koks und Kohlenasche mit Schlacke und Saibling große Stücke von Kraftstoff fallen durch Rost 4 durch Fräsen, die maximale Größe der Stücke durch den Spalt zwischen dem Gitter 4 und dem Körper 5 bestimmt wird.

All Ausfall fällt auf die Schichten 15 Kugeln Füllung, die durch den Rest der Versorgung durch die Welle 6 zusätzliche Strahl gespült wird. Füllen von Kugeln 15 sind ständig in Bewegung Profilleisten 16, die auf der Welle 6 des feststehenden Gitters 14 angebracht sind.

Asche und andere kleine Teilchen von Feststoffe werden über die Intervalle zwischen den Kugeln gegossen, und das Kohlenstoff dookislyaetsya und dem festen Gitter 14 hat Ascherückstände ohne nedozhega erhalten. Ash frei dem festen Gitter 14, t passieren. To. Unterteilt Zustand und geben Sie die Sammlungen von Asche 9, die in Transportbehälter durch den Dämpfern 10 periodisch entleert werden.

Erfassen Sie größere Stücke von unverbranntem Kraftstoff in den Spalt zwischen den Kugeln 15 tritt auf, wenn sie unter dem Profilabschnitt 16 und der Stufenbildung in der Kugelfüllung passieren, wie in Fig. 2 und FIG. 3. Da die h Band Profilhöhe ist nicht kleiner als der Durchmesser d der Kugeln hergestellt, durch Riemen 16 unter dem nächsten Ball in der Nähe der Höhe der Verfüllung abrupt ändert, um einen Betrag h vorbei, t. E. Die Interaktion ist gebrochen Schichten von Kugeln vertikal sind die Kugeln 15 auseinander bewegt, wie es war, und Capture-Stücke Kraftstoff entsprechend dem Durchmesser der Kugeln, wie in den Fig. 2 und FIG. 3. In diesem Fall kann es Fälle geben, in denen größere Stücke zwischen den Kugeln fallen und nach die Lücken zwischen den oberen Schichten, wie in Fig. 2. In jedem Fall zwischen erwärmten Kugeln zu sein, mit ihnen zu interagieren, wie sie mit dem Gebläse in der Luftfüllung bewegen und interagieren, nedozhega Stücke aktiv oxidiert. Gebildet auf der Oberfläche der Stücke von Asche aktiv gelöscht Kugeln und geht durch das Gitter 14 in den Sammlungen von Asche, Stücke der Abmessungen verringert werden, um ihre vollständige Verbrennung.

So nedozhega Stücke der Durchmesser Größe Kugeln übersteigt bleiben auf der Oberfläche vor der Befüllung bis obgorite nicht in den Raum zwischen den Kugeln zu zerfallen und fallen beginnen, wie oben beschrieben.

Reduzieren des Durchmessers der Kugeln der Füllung verringert den Verlust ihrer jeweiligen Profil Rührstab, aber es ist möglich, zur Überbrückung von Asche über Kieselbett mit der Verletzung des Betriebsmodus des Gasgenerators. Experimente haben gezeigt, dass dies möglich ist mit Profilquerschnittshöhe h Überbrückung von 5 mm oder weniger, was etwa 1/30 der Spalt D zwischen dem Gitter 4 und dem Fräskörper 5 Vergasern vorhandenen Motiven.

Erhöhen des Durchmessers der Kugeln d größer als der Wert des Spaltes D, der die Größe der Stücke von unverbranntem Kraftstoff bestimmt, ist es unpraktisch, sowie eine Zunahme der Dicke von mehr als 6 Schichten der Kugeln aufgrund der erhöhten Kosten Füllung für das Rühren zu füllen. Wie durch die durchgeführten Kontrollen und die Berechnungen für den Gasgenerator gezeigt, auf Holzabfälle oder Holzspäne mit den Abmessungen und Eigenschaften ähnlich dem Vergaser arbeitet, als Prototyp gegeben, ist die optimale Befüllung von Kugeln mit einem Durchmesser von 50 60 mm und 3, 4 Schichten auf einem festen Raster. Dies stellt praktisch vollständigen Ausbrand nedozhega, die die Menge an Asche reduziert, respectively.

So ist im Vergleich mit dem Prototyp arbeitet der beanspruchten Vergaser bei einer Gesamtverarbeitungs eingehenden brennbaren Materialien, die durch die mechanische nedozhega 5 10 auf einen Wert zu reduzieren weniger als 1. Februar (nach Berechnungen auf der Grundlage der Modellversuche), dass, wenn eine große Menge an radioaktiven Abfällen eine Folge der Tschernobyl-Katastrophe und kann zu einer deutlichen Verringerung ihrer Bestattung zurückgeführt wird, werden zur Folge hat.

FORDERUNGEN

Der Gasgenerator für die Verarbeitung von brennbaren radioaktiven Abfälle, eine Welle am oberen Teil des Gehäuses des Gasgenerators, umfassend in seinem unteren Teil mit einem Spalt rotierenden Fräsen setzen eine Antriebswelle Gitter mit, die gleichzeitig die Luftversorgungseinrichtung mit dem zentralen Körperbereich ist mit einer Ladevorrichtung oberhalb der Welle angeordnet ist, unter denen die Mine Zünddüse angeordnet und ein Fräs- angeordnet Vorrichtung Entaschung Gitter, daß zwischen dem rotierenden Fräsen gekennzeichnet Gittervorrichtung und Veraschungs installiert Gitter befestigt ist, wobei die Schichten mit Kugeln aus feuerfesten verschleißfesten Material bombardiert werden, ist deren Durchmesser kleiner ist als der Spalt zwischen dem Fräsen Vergaser Rostes und dem Gehäuse und mindestens 1/30 dieses Wertes mit der Anzahl der Schichten 3 6 so auf dem stationären Rostes angeordnet mit der Antriebswelle radial Profilleisten, deren Höhe nicht kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln.

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Erscheinungsdatum 20.02.2007gg