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invention
Fédération de Russie Patent RU2157570

PLASMA four à cuve pour les déchets radioactifs et toxiques solides

PLASMA arbre four pour RADIOACTIFS solide
Et les déchets toxiques

Nom de l'inventeur:. Lifanov FA; Knyazev IA. Polkanov MA. Shvetsov SY
Le nom du titulaire du brevet: centre de recherche et de développement de Moscou de l' entreprise d'état combiné écologique et technologique pour l'élimination des déchets radioactifs et l'environnement
Adresse pour la correspondance :. 119121, Moscou, Rostov 7 ème voie, 2/14, Mos NPO "Radon", gène. Directeur Sobolev IA
Date de début du brevet: 14.07.1999

L'invention concerne le domaine de la protection de l'environnement et est conçu pour la combustion des déchets radioactifs et toxiques solides. L'invention arbre de plasma four est constitué d'un arbre vertical, un septum fendu pour la communication entre une chambre de combustion et la chambre à gaz, dont le fond est réalisé sous la forme d'une sole inclinée et une chambre d'homogénéisation reliée à un arbre vertical dans sa partie latérale inférieure. Le résultat technique est de réduire les dimensions de la chambre d'homogénéisation, ce qui augmente la productivité, la fiabilité et la sécurité du four.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention se rapporte au domaine de la protection de l'environnement, et plus particulièrement le domaine du traitement des déchets radioactifs et toxiques. La plupart de manière efficace selon appareil peut être utilisé pour brûler les déchets solides (TPO) et des déchets contenant de la cellulose toxique, les polymères, le caoutchouc, le polychlorure de vinyle (PVC), ainsi que de telles impuretés incombustibles, tels que le verre et les métaux, suivi par la fusion des produits de combustion résultant pour produire un monolithe le produit final, adapté pour le stockage à long terme.

Connu plasma four à cuve pour le traitement de déchets radioactifs (1), comprenant un arbre vertical muni d'une unité de chargement placée au-dessus d'un arbre vertical, un tuyau d'évacuation, un dispositif d'alimentation des générateurs d'oxydant plasma, et reliée à sa partie inférieure d'une chambre d'homogénéisation présente dans sa composition du réacteur à plasma et le noeud produit final de décharge.

Les inconvénients du plasma four à cuve connu pour le traitement des déchets radioactifs sont:

précarité de l'emploi associé à la fin du mouvement vertical de l'arbre recyclé TPO en raison de leur trafic venant en sens inverse avec les gaz d'échappement en raison de l'emplacement du tuyau de sortie de gaz dans la partie supérieure du four de l'arbre;

risque accru de travail associé à un entraînement significatif d'aérosols radioactifs, en raison de:

- L'augmentation de la vitesse des gaz d'échappement lorsqu'ils se déplacent à travers l'axe du four, en raison de la section transversale de rétrécissement d'une partie supérieure de celui-ci:

- les gaz d'échappement du trafic venant en sens inverse et TPO causés par le fait que la cuve du four est une enceinte unique et est conçu en même temps pour la combustion dans celui-ci TPO et pour enlever les gaz de combustion à travers elle:

- Les émissions de Volley charge des gaz de combustion à l'arbre fourneau, le nouveau TPO de lot causé par une température élevée dans la partie supérieure de l'arbre du four en raison de son manque de l'unité de refroidissement;

- Réduction de la productivité associé à l'arbre de déplacement vertical retardé de la TPO traité - pour les gaz d'échappement du trafic venant en sens inverse en raison du fait que la cuve du four est une enceinte unique et est conçu en même temps pour la combustion dans celui-ci TPO et pour enlever les gaz de combustion à travers elle.

Connu "arbre four à plasma pour le traitement des déchets radioactifs" [2], qui comprend un arbre vertical équipé d'une unité de chargement, située au sommet de l'arbre vertical, tuyau de ventilation, un dispositif de liquide périphérique RAW incombustible pour fournir un oxydant, des générateurs de plasma et relié à sa partie inférieure avec une partie de la chambre d'homogénéisation, il se compose du réacteur à plasma et le produit final noeud de décharge.

Les inconvénients du plasma four à cuve connu pour le traitement des déchets radioactifs sont:

précarité de l'emploi associé à la fin du mouvement vertical de l'arbre recyclé TPO en raison de leur trafic venant en sens inverse avec les gaz d'échappement en raison de l'emplacement du tuyau de sortie de gaz dans la partie supérieure du four de l'arbre;

une productivité réduite associée au mouvement vertical arbre TPO retardé recyclables en raison de leur trafic venant en sens inverse des gaz de combustion en raison du fait que la cuve du four est une enceinte unique et est conçu à la fois pour la combustion dans celui-ci TPO et pour enlever les gaz de combustion à travers elle;

risque accru de travail associé à un entraînement significatif d'aérosols radioactifs, en raison de:

- Rabattent les gaz d'échappement de la circulation et de la TPO causés par le fait que la cuve du four est une enceinte unique et est conçu en même temps pour la combustion dans celui-ci TPO et pour enlever les gaz de combustion à travers elle;

- Les émissions de Volley charge des gaz de combustion à l'arbre fourneau, le nouveau TPO de lot causé par une température élevée dans la partie supérieure de l'arbre du four en raison de son manque de l'unité de refroidissement.

Le plus proche de l'essence technique au four à cuve à plasma selon un four à cuve à plasma pour le traitement des déchets radioactifs et toxiques [3], qui comprend un arbre vertical muni d'une unité de chargement et d'un condenseur à air, situé dans la partie supérieure de l'arbre vertical, des conduits d'échappement, situé au milieu de la verticale mines, un dispositif destiné à fournir un oxydant à la partie médiane et supérieure de l'arbre vertical et relié à sa partie inférieure avec la chambre d'homogénéisation ayant dans sa structure une rampe inclinée, un générateur de carburant plasma, des générateurs de plasma et le déchargement des noeuds du produit final.

Les travaux connus four à cuve est celui de la TPO qui se déplacent le long du four à cuve sont soumis à un séchage, successivement, la pyrolyse, la gazéification et la combustion du coke, après quoi ils pénètrent dans la chambre d'homogénéisation où préalablement accumulée sur la surface de la masse fondue y afterburned et fondu. La proportion plus importante du composant de carburant non brûlé en entrant dans la chambre d'homogénéisation TPO, la grande surface de la surface de la masse fondue est nécessaire (et par conséquent de grandes dimensions de la chambre d'homogénéisation) afin d'éviter la diminution de l'efficacité du four, ou même de l'arrêter en raison de la possibilité de la formation de la surface solide à l'état fondu peel zaholozhennoy.

Les inconvénients du plasma four à cuve connu pour le traitement des déchets radioactifs et toxiques solides sont:

précarité de l'emploi associé à la fin du mouvement vertical des déchets recyclables de l'arbre, en raison du fait que le four à cuve est une chambre unique et est en même temps à brûler TPO, et de supprimer sur le gaz d'échappement;

risque accru de travail associé à un entraînement important des gaz d'échappement des aérosols radioactifs recyclés TPO parce que:

- Rabattent les gaz d'échappement de la circulation et de la TPO causés par le fait que la cuve du four est une enceinte unique et est conçu en même temps pour la combustion dans celui-ci TPO et pour enlever les gaz de combustion à travers elle;

- Les émissions de volley-charge des gaz de combustion au four à cuve de la nouvelle fournée de TPO provoquée par une température élevée dans la partie supérieure du four à cuve, en raison de la réduction de l'efficacité du refroidisseur d'air;

- La faible productivité associée au mouvement retardé sur les matières recyclables à arbre vertical pour les gaz d'échappement du trafic venant en sens inverse en raison du fait que l'arbre du four est une chambre unique et est conçu en même temps pour y brûler les déchets, et pour décharger à travers elle les gaz d'échappement;

- Dimensions globales accrues homogénéisation chambre, ce qui entraîne une proportion importante du contenu qui y est reçu composant de carburant imbrûlé TPO (jusqu'à 30% en poids.), En raison de l'efficacité réduite du four de l'arbre en raison de sa structure.

Les avantages de plasma four à cuve pour le traitement de déchets radioactifs et toxiques est de réduire la taille de la chambre d'homogénéisation, une amélioration des performances, la fiabilité et la sécurité.

Ces avantages sont offerts par le fait que le four est constitué d'un arbre vertical, dont le fond est réalisé sous la forme d'une sole inclinée, une chambre d'homogénéisation et relié à un arbre vertical dans sa partie latérale inférieure.

L'axe vertical est divisé par une cloison en interconnectées au niveau de leurs parties inférieures, la chambre de combustion et la chambre à gaz, mais a également dans sa partie inférieure un dispositif d'alimentation oxydant formé en tant que canaux de distribution d'air, collecteur d'air et des générateurs de plasma mis en commun.

La chambre de combustion est munie d'une unité de charge, l'unité de buse d'eau et vozduhopodvodyasche-fractionnement, réalisé sous forme parallèle espacée et pourvue d'ouvertures de tuyaux, la distance entre deux adjacentes des tubes S est non inférieure à 1 / 8D, mais pas plus d'1 / 4D où D - section de passage hydraulique de diamètre [4] de la chambre de combustion.

La chambre à gaz est prévu pour les gaz de combustion et est muni d'un canal d'évacuation disposé dans sa partie supérieure.

la chambre d'homogénéisation est muni d'un générateur de carburant plasma et le déchargement des noeuds du produit final.

Les traits distinctifs du plasma arbre four réclamé pour le traitement des déchets radioactifs et toxiques solides sont:

- La présence de la cloison séparant l'axe vertical en deux chambres;

- Présence au fond d'un puits vertical, sous la forme d'une sole inclinée;

- La localisation des générateurs de plasma au fond d'un puits vertical;

- La présence d'une buse d'eau dans la partie supérieure de la chambre de combustion d'axe vertical;

- L'emplacement du canal de sortie de gaz dans la partie supérieure de l'axe vertical de la chambre à gaz;

- Unité de présence vozduhopodvodyasche-fractionnement disposé dans la chambre de combustion et est réalisé sous forme parallèle espacée et pourvue d'ouvertures de tuyaux, la distance entre deux adjacentes des tubes S est non inférieure à 1 / 8D, mais pas plus d'1 / 4D, où D - diamètre hydraulique de la section transversale d'écoulement de la chambre de combustion;

- Homogénéisation chambre de raccordement à la partie inférieure de l'arbre vertical.

Plasma four à cuve pour les déchets radioactifs et toxiques solides illustré par les dessins des figures. 1 - 2.

PLASMA four à cuve pour les déchets radioactifs et toxiques solides PLASMA four à cuve pour les déchets radioactifs et toxiques solides

Fig. La figure 1 représente un four à cuve pour le traitement au plasma des déchets radioactifs solides et toxiques vue latérale;

Fig. La figure 2 montre l'arbre de plasma four pour le traitement des déchets radioactifs et toxiques solides en coupe selon A-A.

Le four à cuve de plasma pour le traitement des déchets radioactifs et toxiques solide est constitué d'un arbre vertical 1, partition 2, la chambre de combustion 3, unité de chargement 4, un injecteur d'eau 5, vozduhopodvodyasche-fractionnement unité 6, la chambre à gaz 7, le canal de sortie de gaz 8, l'arbre vertical de fond 9, le dispositif 10 d'alimentation en comburant et de carburant et un générateur de plasma 11, la chambre d'homogénéisation 12, le générateur de plasma 13 et le noeud 14 de décharge du produit final.

Immédiatement avant le chargement des déchets radioactifs et toxiques dans le four à cuve à plasma pour le traitement des déchets radioactifs et toxiques solides comprennent du carburant et du plasma générateur 11, le générateur de plasma 13 et la chambre chauffée d'homogénéisation 12 jusqu'à 1400 ° C. En même temps que la chambre d'homogénéisation de la température de chauffage 12, les produits gazeux chauds de travail de carburant -Plasma générateur de 11 plasma et les générateurs 13 chauffent la chambre de combustion 3 de telle sorte que , à sa température maximale ne dépasse pas 400-550 ° C, qui est obtenue en alimentant la buse 5 par l'eau de refroidissement et traversant vozduhopodvodyasche unité de fractionnement 6 est alimenté en gaz oxydant ( l'air, l'oxygène). Prévention de la hausse de la température dans la partie supérieure de la chambre de combustion 3 au-delà de la limite salve ci-dessus élimine la possibilité d'émissions de gaz d'échappement lorsqu'il est chargé dans un four à cuve de nouveaux lots de TPO.

Après le retrait à la suite des opérations ci-dessus du four à cuve de plasma dans le mode de fonctionnement est effectuée charge après 4 téléchargement site sur une unité vozduhopodvodyasche-fractionnement 6 de grands et / ou petits emballages de déchets radioactifs et / ou toxiques dans des récipients en polypropylène, en polyéthylène ou en carton, qui commencent immédiatement soumis à la dégradation thermique et la gazéification. Des pièces fabriquées avec du coke ayant une taille inférieure à 1 / 4D par la chute vozduhopodvodyasche-unité de fractionnement de l'espace annulaire 6 dans le fond d'un puits vertical 9. Après le remplissage de l'espace entre l'unité vozduhopodvodyasche-fractionnement 6 et 9 arbre vertical fond dans un puits vertical 3 par l'intermédiaire d'un dispositif 10 destiné à fournir de l'oxydant fourni un gaz oxydant, dans lequel le niveau de remplissage au-dessus du résidu d'espace de coke a été maintenue constante (à cause du téléchargement de nouveaux paquets de substances radioactives et / ou toxiques la gestion des déchets) pour toute la durée de fonctionnement de l'arbre vertical 1.

Que la combustion à la suite de générateurs de plasma 13 de coke, scorie sous l'effet de gravité se déplace le long de la 9 arbre vertical bas dans la chambre d'homogénéisation 12 et un foyer incliné 9 se produit finale du coke de post-combustion commence à faire fondre les produits de post-combustion pour former un bain de fusion (un mélange de fusion produits de post-combustion et les infondus) entrant dans la chambre 12 directement à l'homogénéisation étapes flamme de plasma zone génératrice de carburant 11. la chambre de fusion 12 homogénéisation passe dans la masse fondue, la concentration de la partie principale d'un radionucléide et d'éléments toxiques, avec la présence d'une sole inclinée, fournir un écoulement fondre directement la torche dans la zone de combustible et le générateur de plasma 11, afin de limiter l'encombrement de la chambre d'homogénéisation 12, la taille du combustible de la flamme et le générateur de plasma 11, à savoir, Il peut être utilisé dans le dispositif selon la taille minimale de la chambre d'homogénéisation.

Si la distance entre les tuyaux unité vozduhopodvodyasche-fractionnement 6 sera plus grand que 1 / 4D, il n'y aura pas d'augmentation de la productivité atteint plasma four en raison de l'augmentation du temps de brûler de gros morceaux de coke et faire fondre des morceaux de laitier formés. Dans le cas où la distance ci-dessus sera inférieure à 1 / 8D, il n'y aura pas d'augmentation de la productivité atteint plasma four par le temps de dégradation thermique et les colis de déchets de cokéfaction chargé de plus en plus à la taille des morceaux de coke plus petit 1 / 8D.

Homogénéisation de la chambre de fusion 12 est évacuée à travers les unités de décharge 14 du produit final. Formé dans la chambre d'homogénéisation 12 et la chambre de combustion 3, les gaz d'échappement entrent dans la chambre à gaz 7, où elles sont soumises à une agitation par dégradation thermique et un conduit de sortie de gaz 8 sont amenées à l'épuration des gaz.

L'invention four à cuve de plasma pour le traitement des déchets radioactifs et toxiques solides:

- A une plus grande fiabilité et la sécurité au travail que le four similaire analogique le plus proche, parce l'existence de deux chambres séparées permet la circulation des déchets à incinérer et les gaz de déchets, ce qui entraîne l'élimination du danger de conduire l'arbre vertical du four de l'arbre de plasma pour brûler les déchets et la réduction de report sur l'échappement des gaz radioactifs et des aérosols toxiques de déchets incinérés en 1,5-2 fois;

- Il a une (1,2-1,4 fois) supérieur à un rendement analogue le plus proche du four similaire (dans le cas de similitude de leur taille) en raison de la présence vozduhopodvodyasche-unité de fractionnement, ce qui accélère le degré de dégradation thermique et de la gazéification des colis de déchets;

- Il intègre une unité d'homogénéisation de la taille minimale autorisée.

Livres d'occasion

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

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

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

4. «Le calcul de chauffage et de fours électriques," Handbook, édité V.M.Tymchaka, V.L.Gusovskogo, Moscou, de la métallurgie, 1983, pp. 226-227.

REVENDICATIONS

Plasma four à cuve pour les déchets radioactifs et toxiques solides, comprenant les générateurs de plasma, arbre vertical équipé situé dans son unité une partie de chargement supérieur et une unité de refroidissement, un canal d'évacuation et et un dispositif d'alimentation d'un oxydant est relié à la chambre d'homogénéisation équipé d'un carburant plasma générateur et des unités de décharge, caractérisé en ce que l'arbre vertical comprend une cloison de séparation dans la chambre de combustion et la chambre à gaz, mais aussi le fond formé sous la forme d'une sole inclinée, la chambre de combustion comprend une unité de vozduhopodvodyasche-fractionnement adaptée pour former en parallèle espacée les autres et munies d'ouvertures tuyau à la distance entre deux tubes adjacents d'au moins 1 / 8D, mais pas plus d'1 / 4D, où D - diamètre hydraulique de la section de passage de la chambre de combustion, le dispositif de refroidissement est disposé dans la chambre de combustion et est conçu comme un injecteur d'eau, conduit de sortie de gaz est située dans la partie supérieure de la chambre à gaz, le générateur de plasma et un dispositif d'alimentation en oxydant située dans la partie inférieure de l'arbre vertical au-dessus d'une sole inclinée, une chambre d'homogénéisation reliée à un arbre vertical dans sa partie latérale inférieure.

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Date de publication 19.02.2007gg