Пристрій для допалювання газів, що утворюються при спалюванні радіоактивних і токсичних
Використання: винахід відноситься до галузі охорони навколишнього середовища і призначене для допалювання газів, що відходять, утворюються при спалюванні твердих радіоактивних і токсичних відходів. Технічним результатом є підвищення надійності, економічності та безпеки роботи пристрою, а також підвищення ступеня допалювання газів, що відходять. Сутність винаходу: пристрій складається з циклону, що містить корпус, кришку, днище, плазмовий пальник, патрубок для введення допалюваних газів, а також вивантажувальний патрубок, камери витримки, що містить циліндричний корпус, циліндричну перегородку, кришку з вхідним отвором, днище, патрубок продуктів допалу, патрубки для введення окислюючого газу, а також патрубок для виведення твердих продуктів допалу і охолоджуючої сорочки з патрубком для підведення повітря, причому циклон з'єднаний з камерою витримки, а патрубок вивантажувальний циклону і циліндричний корпус камери витримки оточені охолоджуючої. 1 з.п. ф-ли, 1 іл.
Заявляється пристрій відноситься до галузі охорони навколишнього середовища, а точніше до галузі переробки твердих радіоактивних відходів (ТРО) та твердих токсичних відходів (ТТО). Найбільш ефективно заявляється пристрій може бути використано при допалюванні відхідних газів, що утворюються при спалюванні ТРО і ТТО, що містять целюлозу, полімери, гуму, а також полівінілхлорид.
Відомо пристрій для допалювання відхідних газів [1], що містить корпус, що є частиною корпусу печі для спалювання ТРО і має паливну форсунку в якості пальникового пристрою, а також газохід для відведення відхідних газів.
Недоліками відомого пристрою для допалювання газів, що відходятьє: - ненадійність роботи, пов'язана з ймовірністю припинення горіння палива ("зриву" полум'я), яке подається в паливну форсунку, характерного для всіх конструкцій паливних форсунок; - знижений ступінь допалювання газів, що відходять, обумовлена використанням як пальникового пристрою паливної форсунки.
Відомо пристрій для допалювання відхідних газів [2], циліндричний корпус якого містить в якості пальника паливну форсунку, а також газохід для відведення відхідних газів.
Недоліками відомого пристрою для допалювання газів, що відходять є: - ненадійність роботи, пов'язана з ймовірністю припинення горіння палива ("зриву" полум'я), що подається в паливну форсунку, характерного для всіх конструкцій паливних форсунок; - знижений ступінь допалювання газів, що відходять, обумовлена використанням як пальникового пристрою паливної форсунки.
Найбільш близьким за технічною сутністю до пристрою для допалювання відхідних газів, що утворюються при спалюванні ТРО і ТТО, є пристрій для допалювання відхідних газів [3], що складається з циклону, що містить корпус, кришку, днище, плазмовий пальник, патрубок для введення допалюваних газів, газовідвідну трубу, патрубок для виведення газоподібних продуктів допалу та розвантажувальний патрубок. Плазмовий пальник і патрубок для введення газів, що допалюються розміщені один над одним на корпусі циклону, вивантажувальний патрубок - на днищі циклону, газовідвідна труба - всередині корпусу циклону, а патрубок для виведення газоподібних продуктів допалу - на кришці циклону.
Недоліками відомого пристрою для допалювання газів, що відходять є: - ненадійність його роботи, пов'язана з ймовірністю прогару під дією плазмового факела газовідвідної труби, черезневдалого розташування плазмового пальника; - знижений ступінь допалювання газів, що відходять, пов'язана з невдалим взаєморозташуванням патрубка для введення допалюваних газів і плазмового пальника; - підвищена небезпека роботи, обумовлена підвищеною швидкістю винесення радіоактивних і токсичних аерозолів, пов'язана з використанням як засіб для виведення з циклону продуктів допалу - газовідвідної труби, а також з її розташуванням усередині корпусу циклону; - неекономічність роботи, обумовлена зниженим коефіцієнтом корисного використання тепла, внаслідок підвищених втрат відомим пристроєм тепла у навколишнє середовище.
Перевагами пристрою для допалювання газів, що утворюються при спалюванні ТРО і ТТО, є підвищення надійності, ступеня допалювання газів, що відходять, безпеки та економічності роботи.
Зазначені переваги забезпечуються за рахунок того, що пристрій для допалювання газів, що відходять, що утворюються при спалюванні ТРО і ТТО, складається з циклону, камери витримки та охолоджуючої сорочки.
Циклон містить корпус, кришку, днище, плазмовий пальник, патрубок для введення допалюваних газів, а також вивантажувальний патрубок з виконаними в ньому наскрізними каналами, причому плазмовий пальник розміщений на кришці циклону, патрубок для введення допалюваних газів - на корпусі циклону, а вивантажувальний на днищі циклону.
Камера витримки містить циліндричний корпус, циліндричну перегородку з виконаними в її нижній частині наскрізними каналами, кришку з вхідним отвором, днище, патрубок для виведення газоподібних продуктів допалу, патрубки для введення окислюючого газу, а також патрубок для виведення твердих продуктів допалювання, причому газоподібних продуктів допалювання розташований на верхній частині циліндричного корпусу камеривитримки, патрубки для введення окислюючого газу - на нижній частині циліндричного корпусу камери витримки, патрубок для виведення твердих продуктів допалювання - на днище камери витримки, а циліндрична перегородка розташована коаксіально з циліндричним корпусом камери витримки всередині нього і утворює з ним кільцеподібний.
Циклон з'єднаний своїм вивантажувальним патрубком з вхідним отвором кришки камери витримки, причому патрубок циклону, циліндричний корпус камери витримки і кришка камери витримки оточені охолоджувальною сорочкою, забезпеченою патрубком для підведення повітря.
Відмітними ознаками пристрою є: розташування плазмового пальника на кришці циклону, наявність наскрізних каналів у вивантажувальному патрубку циклону, наявність у складі пристрою камери витримки, що складається з циліндричного корпусу з розташованими на його нижній частині патрубками для введення окислюючого газу, циліндричної перегородки нижній частині наскрізними каналами, розташованої всередині циліндричного корпусу камери витримки коаксіально з ним і утворює з циліндричним корпусом камери витримки кільцеподібний зазор, кришки з вхідним отвором і днища з патрубком для виведення твердих продуктів допалу, а також те, що циклон своїм вивантажувальний отвором, розташованим на кришці камери витримки, патрубок для виведення допалюваних газів розташований на верхній частині циліндричного корпусу камери витримки, а циліндричний корпус камери витримки, кришка камери витримки і патрубок вивантажувальний циклону оточені охолоджувальною сорочкою, забезпеченої патрубком для підведення.
Заявляється пристрій для допалювання газів, що відходять, що утворюються при спалюванні ТРО і ТТО, має: - більш високою надійністю, ніж пристрій-прототип, внаслідок зміни місцезнаходження у циклоні плазмового пальника; - більш високим ступенем допалювання відпрацьованих газів, внаслідок наявності виконаних у вивантажувальному патрубку циклону отворів, що забезпечують попереднє змішування нагрітих в циклоні відпрацьованих газів з окислювачем (повітрям з охолоджувальної сорочки), а також наявності камери витримки, що збільшує час допалювання; - більш високою безпекою роботи, внаслідок того, що циліндрична перегородка камери витримки забезпечує більш повне очищення газів, що допалюються (за рахунок інерційної та гравітаційної сепарації) від радіоактивних і токсичних аерозолів, порівняно з пристроєм-прототипом; - вищою економічністю, внаслідок утилізації охолоджувальною сорочкою тепла, що виділяється в навколишнє середовище з його повторним використанням в камері витримки.
Пристрій для допалювання газів, що відходять, утворюються при спалюванні ТРО і ТТО, ілюструється кресленням, представленим на фіг. 1.
Пристрій для допалювання відхідних газів, що утворюються при спалюванні ТРО і ТТО, складається з циклону 1, камери витримки 2 і охолоджуючої сорочки 3. Циклон містить 1 корпус 4, кришку 5, днище 6, плазмовий пальник 7, патрубок 8 для введення дожига патрубок 9.
Камера витримки містить 2 циліндричний корпус 10, циліндричну перегородку 11, кришку 12, днище 13, вхідний отвір 14 кришки, патрубок 15 для виведення газоподібних продуктів допалу, патрубки 16 для введення окислюючого газу, патрубок 17 для.
Вхідні патрубки для введення газу, що окислює, можуть бути встановлені під різними кутами до циліндричного корпусу камери витримки. Аналогічним чином можуть бути виконані канали у вивантажувальному патрубку циклону, причому найвищий ступінь допалувідхідних газів забезпечується у разі тангенціального розташування патрубків для введення окислюючого газу щодо циліндричного корпусу камери витримки, а також тангенціального розташування наскрізних каналів щодо розвантажувального патрубка циклону.
Пристрій для допалювання газів, що відходять, що утворюються при спалюванні ТРО і ТТО, працює наступним чином.
Утворюються при спалюванні ТРО і ТТО гази через вхідний патрубок 8 для введення допалюваних газів подають у циклон 1, де їх нагрівають плазмовим струменем плазмового пальника 7. З циклону 1 через вивантажувальний патрубок 9 потік нагрітих допалюваних газів надходить в камеру витримки 2, 9 відбувається його перемішування з повітрям, що надходить з охолоджуючої сорочки 3 і теплом, що нагрівається в ній, камери витримки 2. Утворюється у вивантажувальному патрубку 9 газо-повітряна суміш займається в ньому і практично повністю згоряє в камері витримки 2, в просторі, обмеженому циліндричною перегородкою . Продукты сгорания через сквозные каналы цилиндрической перегородки 11 поступают в кольцеобразный зазор между цилиндрической перегородкой 11 и цилиндрическим корпусом 10 камеры выдержки, где смешиваются с окисляющим газом, подаваемым через патрубки 16 для ввода окисляющего газа, окончательно дожигаются и удаляются через патрубок 15 для вывода газообразных продуктов дожига . При цьому радіоактивні та токсичні аерозолі відокремлюються від газоподібних продуктів допалювання в наскрізних каналах циліндричної перегородки 11 за рахунок інерційної сепарації, а в кільцеподібному зазорі - за рахунок гравітаційної сепарації та вивантажуються через патрубок 17 для виведення твердих продуктів допалювання.
ЛІТЕРАТУРА 1. І. А. Соболєв, Л. М. Хомчик, "Знешкодження радіоактивних відходів на централізованих пунктах",Москва, Вища школа, 1983, стор 30 - 31.
2. І. А. Соболєв, Л. М. Хомчик, "Знешкодження радіоактивних відходів на централізованих пунктах", Москва, Вища школа, 1983, стор 27-28.
3. Патент Україна N 1810911, МКІ 5: G 21 F 9/32, F 27 В 1/00, оп. у Бюл. N 15, 1993.
1. Пристрій для допалювання газів, що утворюються при спалюванні твердих радіоактивних і токсичних відходів, що включає циклон, що містить корпус, кришку, днище з вивантажувальним патрубком, плазмовий пальник і патрубок для введення допалюваних газів, розташований на корпусі циклону, а також включає допалюваних газів, що відрізняється тим, що у вивантажувальному патрубку циклону виконані наскрізні канали, плазмовий пальник розташований на кришці циклону, сам пристрій додатково містить камеру витримки, що складається з циліндричного корпусу з розташованими на його нижній частині патрубками для введення окислювального газу, циліндричної перегородки з виконаними її нижньої частини наскрізними каналами, розташованої всередині циліндричного корпусу камери витримки коаксіально з ним і утворює з циліндричним корпусом камери витримки кільцеподібний зазор, кришки з вхідним отвором і днища з патрубком для виведення твердих продуктів допалу, причому циклон своїм вивантажувальним патрубком на кришці камери витримки, патрубок для виведення допалюваних газів розташований на верхній частині циліндричного корпусу камери витримки, а циліндричний корпус камери витримки, кришка камери витримки і патрубок вивантажувальний циклону оточені охолоджувальною сорочкою, з патрубком для підведення повітря.
2. Пристрій п.1, відрізняється тим, що патрубки для введення окислюючого газу щодо циліндричного корпусу камери витримки, а такожнаскрізні канали у вивантажувальному патрубку циклону щодо патрубка циклону циклону розташовані тангенціально.