Устройство для сжигания жидких органических радиоактивных отходов

Авторы патента:

Володин Александр Николаевич (RU)

Бренчугин Михаил Борисович (RU)

Русаков Игорь Юрьевич (RU)

F23G7/04 - жидких отходов, например сульфитного щелока

Владельцы патента RU 2386898:

Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (ОАО "СХК") (RU)

Изобретение относится к устройствам для сжигания жидких органических радиоактивных отходов, образующихся в результате эксплуатации различных механизмов в радиохимическом производстве, например загрязненных вакуумного и других масел. Устройство для сжигания жидких органических радиоактивных отходов содержит корпус, узел подготовки жидких органических радиоактивных отходов и первичного воздуха, камеру сгорания и каталитическую насадку. Узел подготовки жидких отходов и первичного воздуха включает установленную в днище корпуса коаксиально камере сгорания форсунку и теплообменник, расположенный между стенкой корпуса и камерой сгорания. В нижней части корпуса расположен улиткообразный канал для подачи вторичного воздуха с тангенциальными выходами в корпусе. Нижний торец камеры сгорания расположен между нижней и верхней стенками улиткообразного канала, а дожигательная камера находится между камерой сгорания и каталитической насадкой. Технический результат - повышение эффективности сжигания, снижение энергозатрат и упрощение конструкции устройства при условии выполнения требований промышленной ядерной безопасности. 3 ил.

Известна установка для сжигания опасных отходов и текучих сред, имеющая удлиненную цилиндрическую камеру сгорания, трубопровод для впрыскивания отходов в камеру сгорания и воздухоподводящее приспособление, предназначенное для подачи большего расхода воздуха в камеру сгорания. В камеру сгорания введена одна или несколько форсунок, создающих стехиометрическую концентрацию топлива, воспламеняемого с помощью снабжаемого топливом электрического запального устройства (Заявка ЕПВ №0304879, опубл. 01.03.1989). Недостатком известного устройства является необходимость использования дополнительного топлива для электрического запального устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для обработки жидких радиоактивных отходов, содержащее корпус, камеру сгорания с нагревателем, каталитическую насадку, узел подготовки жидких отходов и первичного воздуха, представляющий собой окруженную подогревателем испарительную ячейку, в которую вставлен цилиндрический смеситель с отверстиями в боковой стенке. Внутрь смесителя введены труба для подачи обрабатываемых отходов и труба, подающая воздух, барботирующий сквозь отходы. (Заявка Японии №61-27720, опубл. 26.06.1986).

Недостатками данного устройства являются следующие.

1. Технологическая неэффективность получения паров жидких радиоактивных отходов путем барботирования воздухом обрабатываемых отходов.

2. Экономическая неэффективность из-за наличия двух нагревателей: нагревателя испарительной ячейки и нагревателя камеры сгорания.

3. Сложность конструкции из-за наличия раздельных узлов испарения и сжигания смеси отходов и воздуха.

4. Отсутствие дожигательной камеры ведет к неэффективности утилизации отходящих газов и вероятности образования сажи и ее накопления на поверхности катализатора.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке конструкции устройства, обеспечивающей повышение эффективности сжигания за счет наиболее полного сгорания жидких органических радиоактивных отходов, снижение энергозатрат и упрощение конструкции устройства при условии выполнения требований промышленной ядерной безопасности.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для сжигания жидких органических радиоактивных отходов, содержащее корпус, узел подготовки жидких органических радиоактивных отходов и первичного воздуха, камеру сгорания, каталитическую насадку. Причем узел подготовки отходов и первичного воздуха включает установленную в днище корпуса коаксиально камере сгорания форсунку и теплообменник, расположенный между стенкой корпуса и камерой сгорания. В нижней части корпуса расположен улиткообразный канал для подачи вторичного воздуха с тангенциальными выходами в корпусе, при этом нижний торец камеры сгорания расположен в зоне между нижней и верхней границами улиткообразного канала, а дожигательная камера находится между камерой сгорания и каталитической насадкой.

На фиг.1 показан продольный разрез устройства для сжигания жидких органических радиоактивных отходов, на фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - продольное сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 (см. фиг.1) с теплоизолирующим кожухом 2 и теплоизолированным днищем 3. В нижней части корпуса 1 расположен улиткообразный канал 4 с патрубком 5 для входа воздуха и тангенциальными выходами 6 (см. фиг.2). В корпусе 1 (см. фиг.1) коаксиально ему установлена на стойках 7 камера сгорания 8, состоящая из открытых электронагревательных спиралей 9, изолятора 10 и токоподводов 11 (см. фиг.3). Нижний торец 12 (см. фиг.1) камеры сгорания 8 расположен между верхней 13 и нижней 14 границами улиткообразного канала 4. Узел подготовки жидких органических радиоактивных отходов (ЖОРО) и первичного воздуха включает центробежную внешнего смешения форсунку 15 и теплообменник, выполненный в виде змеевиков 16 и 17. Форсунка 15 установлена в днище 3 коаксиально корпусу 1. Змеевик 16 снабжен патрубком 18, присоединенным к насосу-дозатору ЖОРО (не показан), и патрубком 19, присоединенным к патрубку 20 форсунки 15. Змеевик 17 снабжен патрубком 21, присоединенным к компрессору (не показан), и патрубком 22, присоединенным к патрубку 23 форсунки 15. Теплообменник расположен между стенкой корпуса 1 и камерой сгорания 8. Над камерой сгорания расположены дожигательная камера 24 и каталитическая насадка 25. Патрубок 26 в верхней части корпуса предназначен для выхода газообразных продуктов горения, а патрубок 27 вместе с взрывной мембраной 28 служит для сброса давления в аварийных ситуациях. Для контроля работы устройства установлены фотодатчик 29 и необходимые датчики температуры (не показаны).

Устройство для сжигания ЖОРО работает следующим образом.

Посредством электронагревательной спирали 9 камера сгорания 8 нагревается до температуры вспышки утилизируемых ЖОРО. Через патрубок 18 подают ЖОРО с заданным расходом, а через патрубок 21 подают первичный воздух в количестве достаточном для распыления отходов через форсунку 15. Проходя через змеевики 16 и 17, ЖОРО и воздух нагреваются от внешней поверхности камеры сгорания 8 за счет конвективного теплообмена, при этом у ЖОРО снижается вязкость. Смешивание ЖОРО пониженной вязкости с горячим воздухом создает наиболее благоприятные условия для мелкодисперсного распыления ЖОРО через форсунку 1 5 и частичного испарения и подачи его в камеру сгорания 8, где за счет высокой температуры электронагревательной спирали 9 происходит вспышка каплевоздушной смеси. Контроль наличия пламени производят посредством фотодатчика 29. Сгорание ЖОРО без образования сажи происходит при стехиометрическом избытке воздуха, поэтому в корпус дополнительно подают вторичный воздух через патрубок 5 и тангенциальные выходы 6. Вторичный воздух поступает в корпус 1, поднимаясь по спирали вдоль стенок. При этом поток вторичного воздуха не сбивает факел каплевоздушной смеси из форсунки 15. Часть поступающего вторичного воздуха эжектируется потоком смеси из форсунки 15 в камеру сгорания 8, что дополнительно увеличивает степень сгорания ЖОРО. Остальная часть вторичного воздуха проходит между стенкой корпуса 1 и внешней поверхностью камеры сгорания 8. Этот закрученный поток вторичного воздуха нагревается, обеспечивая равномерное обогревание змеевиков 16 и 17, предотвращая их перегрев со стороны камеры сгорания 8. В дожигательной камере 24 происходит смешивание нагретого вторичного воздуха с раскаленным потоком из камеры сгорания 8. В раскаленном потоке могут содержаться частицы образовавшейся сажи, которые полностью сгорают в дожигательной камере 24 при дополнительном избытке кислорода из потока вторичного воздуха. Далее образующиеся газы проходят через слой каталитической насадки 25. Вредные примеси окисляются до углекислого газа и воды и выходят из корпуса через патрубок 26 на очистку от радионуклидов.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет более полно сжигать ЖОРО за счет их интенсивного распыления форсункой и частичного испарения в потоке первичного воздуха и обеспечивает гарантированный поджиг образующейся мелкодисперсной каплевоздушной смеси без использования дополнительного топлива. Наличие дожигательной камеры обеспечивает сжигание ЖОРО без образования сажи.

Предлагаемое конструктивное решение узла подготовки ЖОРО и первичного воздуха с использованием одного нагревателя и для подогрева ЖОРО и первичного воздуха, и для сжигания каплевоздушной смеси позволяет уменьшить энергозатраты и упростить конструкцию аппарата при условии выполнения требований промышленной ядерной безопасности.

Устройство для сжигания жидких органических радиоактивных отходов, содержащее корпус, узел подготовки жидких органических радиоактивных отходов и первичного воздуха, камеру сгорания и каталитическую насадку, отличающееся тем, что узел подготовки жидких отходов и первичного воздуха включает установленную в днище корпуса коаксиально камере сгорания форсунку и теплообменник, расположенный между стенкой корпуса и камерой сгорания, в нижней части корпуса расположен улиткообразный канал для подачи вторичного воздуха с тангенциальными выходами в корпусе, при этом нижний торец камеры сгорания расположен между нижней и верхней стенками улиткообразного канала, а дожигательная камера находится между камерой сгорания и каталитической насадкой.

Изобретение относится к обработке и утилизации отходов. .

Циклонная печь для обезвреживания жидких отходов деревообработки // 2336463

Изобретение относится к устройствам для обезвреживания жидких отходов деревообработки. .

Установка для термического обезвреживания жидких отходов // 2320924

Изобретение относится к установкам для термического обезвреживания жидких отходов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где образуются жидкие отходы, которые необходимо подвергать обезвреживанию огневым методом.

Система регулирования режима потока в регенерационном котле // 2298602

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности. .

Установка для термического обезвреживания жидких отходов // 2289066

Утилизатор токсичных отходов органической химии // 2288407

Способ уничтожения хлорорганических отходов // 2288406

Изобретение относится к области черной металлургии и к области переработки промышленных и бытовых отходов, в частности к сфере утилизации отходов нефтепродуктов и уничтожения хлорорганических производственных отходов химической, машиностроительной, радиотехнической, электронной, энергетической и других отраслей промышленности, и может быть использовано для уничтожения этих отходов в доменных печах без применения специальных агрегатов.

Печь для котла-утилизатора и установка для подачи вторичного воздуха // 2286512

Изобретение относится к области энергетики. .

Установка для огневого обезвреживания сточной воды // 2286310

Изобретение относится к технике обезвреживания сточных вод на предприятиях деревообрабатывающей промышленности. .

Способ термической переработки шламов, содержащих органические загрязнения и минеральную составляющую // 2277203

Способ сжигания отработанной эмульсии и установка для его осуществления // 2397409

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, теплоэнергетической и других отраслях народного хозяйства

Огневой нейтрализатор промышленных стоков // 2425289

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к устройствам для термического обезвреживания жидких промышленных стоков, и может быть использовано при их термической утилизации

Кожух летки плава для содорегенерационных котлов // 2439431

Способ термического обезвреживания хлорсодержащих органических веществ и устройство для его осуществления // 2441183

Устройство для термической нейтрализации жидких отходов // 2460017

Изобретение относится к устройствам для термической нейтрализации огневым методом жидких отходов, например промышленных стоков, образующихся на газоконденсатных и нефтяных месторождениях

Мусоросжигательная печь с псевдоожиженным слоем и способ сжигания донного осадка в такой печи (варианты) // 2476772

Изобретение относится к мусоросжигательной печи с псевдоожиженным слоем, которая может сжигать донный осадок, содержащий некоторое количество N

Способ омыления сложных эфиров в производстве капролактама, установка для его осуществления, способ утилизации натриевых солей органических кислот и установка для его осуществления // 2479564

Изобретение относится к способу омыления сложных эфиров и к способу утилизации натриевых солей в производстве капролактама, а также к установкам для их осуществления

Способ упаривания жидких отходов // 2494787

Изобретение относится к физико-химической обработке водных растворов минеральных солей, а именно к способам упаривания жидких отходов. Способ упаривания жидких отходов включает упарку водных растворов минеральных солей прямым воздействием пламени, полученным в результате пульсирующего с резонансной частотой горения топлива, кристаллизацию и отделение твердой фазы из упаренного раствора с выделением чистой воды из парогазовой смеси, подогревающей раствор, поступающий на упарку. Технический результат заключается в повышении эффективности процесса упаривания жидких отходов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Огневой нейтрализатор промышленных стоков с контейнерным удалением мехпримесей // 2523906

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к устройствам для термического обезвреживания жидких промышленных стоков, представляющих водные растворы, содержащие растворенные и взвешенные горючие компоненты. Огневой нейтрализатор промышленных стоков с контейнерным удалением мехпримесей содержит теплоизолированный корпус (1), резервуар для обезвреживаемой жидкости, выполненный из открытых сверху рабочих (2) и оборотных (3) контейнеров, размещенных в контейнерных секциях (4), излучающие горелки (5) с кольцевым настильным факелом, размещенные в излучателях (6), имеющих воздушные каналы (7) и смежные с воздушными каналами дымовые каналы (8), подключенные к общему газоходу (9), соединенному с дымовой трубой (10), патрубки подачи обезвреживаемой жидкости (11). Огневой нейтрализатор дополнительно содержит рекуперативный теплоутилизатор (12), подключенный к размещенной на нем дымовой трубе (10), причем отводящие газоходы (13) рекуперативного теплоутилизатора (12) подключены к дымовой трубе выше места установки дымового шибера (14), размещенного в дымовой трубе над подключением к ней общего газохода (9). В дымовой трубе выше подключения к ней отводящих газоходов (13) дополнительно размещены форсунка (15) со спутным восходящему потоку дымовых газов распылом жидкого реагента и каплеуловитель (16) над ней. Причем каждый рабочий (2) и оборотный (3) контейнеры попарно по вертикали размещены соответственно под излучателем (6) и сверху над ним в каждой из контейнерных секций (4), размещенных с двух сторон от общего газохода (9), а каждый излучатель (6) имеет возможность перемещения по горизонтали наружу из контейнерной секции (4). Воздушные каналы (7) излучателей (6) подключены к верхней части каждой контейнерной секции (4), наружные торцевые стенки контейнерных секций (4) оснащены в нижней части откидными крышками (17), а в верхней части - распашными дверями (18). Причем наверху контейнерных секций (4) размещаются теплоизолированные съемные крышки (19) с возможностью подачи атмосферного воздуха в верхнюю часть контейнерных секций (4). Изобретение позволяет снизить удельное потребление топлива, электроэнергии и выбросов в атмосферу пылевых частиц и оксида серы. 3 ил.

Факельное устройство // 2537714

Изобретение относится к устройствам для термической нейтрализации огневым методом жидких отходов. Техническим результатом является повышение качества горения газа и утилизация жидкости. Факельное устройство включает в себя патрубок подвода газа с коаксиально размещенным внутри патрубком подвода жидкости, снабженным соплом. К патрубку подвода газа посредством фланцевого соединения крепятся стакан и цилиндрический корпус. Внутри цилиндрического корпуса в одной плоскости радиально размещены патрубки отбора газа, внутренние торцы которых выступают над внутренней поверхностью цилиндрического корпуса. Факельное устройство снабжено форсункой, выполненной в виде сопла Вентури. Форсунка присоединена посредством резьбового соединения к цилиндрическому корпусу. На форсунке размещен обтекатель в виде тела Коанда и закреплен гайкой. При этом между обтекателем и стаканом образуется щель для выхода газа. Между патрубком подвода газа и цилиндрическим корпусом, в месте фланцевого соединения, установлен завихритель. На выходе факельного устройства установлен узел рециркуляции, выполненный из двух коаксиально установленных труб, при этом внутренняя труба короче наружной. На входе узла рециркуляции размещен сужающийся патрубок, а на выходе узла рециркуляции установлен расширяющийся патрубок таким образом, что между торцами внутренней трубы и внутренними поверхностями сужающегося патрубка и расширяющегося патрубка, а также между внутренней трубой и наружной трубой образуется кольцевое пространство. Между выходным торцом форсунки и входом узла рециркуляции размещено запальное устройство. 1 ил.