Способ и устройство для переработки отходов и газообразный продукт

Изобретение относится к переработке отходов, включающих органические компоненты и радиоактивные агенты. Способ переработки отходов включает газифицирование отходов, включающих органические компоненты и радиоактивные агенты, которые представляют собой радиоактивные агенты с низким и/или средним уровнем активности, в реакторе с псевдоожиженным слоем при температуре от 600 до 950°С с помощью воздуха, так что коэффициент избытка воздуха составляет ниже 1, с получением газообразного материала, охлаждение газообразного материала путем быстрого охлаждения водой так, что температура после охлаждения составляет от 300 до 500°С, и удаление твердой фракции, включающей радиоактивные агенты, из газообразного материала на стадии очистки газа с получением переработанного газообразного материала. Изобретение обеспечивает эффективную в отношении затрат средств и энергии переработку загрязненных отходов. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Данное изобретение относится к способу, определенному в преамбуле п. 1 формулы изобретения и к устройству, определенному в преамбуле п. 9 формулы изобретения, для переработки отходов, включающих органические компоненты и радиоактивные агенты. Кроме того, данное изобретение относится к газообразному продукту, определенному в преамбуле п. 16 формулы изобретения.

Уровень техники

Из существующего уровня техники известно, что загрязненные радиоактивными веществами отходы трудно перерабатывать. Кроме того, захоронение загрязненных радиоактивными веществами отходов является дорогостоящим.

Цель изобретения

Задачей данного изобретения является раскрыть способ и устройство нового типа для переработки отходов, включающих органические компоненты и радиоактивные агенты. Кроме того, задачей данного изобретения является раскрыть способ и устройство для перевода загрязненных отходов в состояние, безопасное для окружающей среды. Дополнительно задачей данного изобретения является снижение количества отходов. Дополнительно задачей данного изобретения является получение нового газообразного продукта.

Краткое описание изобретения

Способ и устройство по данному изобретению отличаются тем, что представлено в формуле изобретения.

Данное изобретение относится к способу переработки отходов, включающих органические компоненты и радиоактивные агенты. Согласно данному изобретению способ включает стадии получения в результате переработки газообразного материала, где отходы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, которые представляют собой радиоактивные агенты с низкой и/или средней активностью, газифицируют в реакторе при температуре от 600 до 950°С с получением газообразного материала; этот газообразный материал быстро охлаждают водой так, что температура после охлаждения составляет от 300 до 500°С; а твердую фракцию, содержащую радиоактивные агенты, удаляют из газообразного материала на стадии очистки газа.

Данное изобретение относится к устройству для переработки отходов, включающих органические компоненты и радиоактивные агенты. Согласно данному изобретению устройство для получения в результате переработки газообразного материала включает реактор, где отходы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, которые представляют собой радиоактивные агенты с низкой и/или средней активностью, газифицируют при температуре от 600 до 950°С с получением газообразного материала; блок охлаждения, включающий по меньшей мере одну ступень быстрого охлаждения водой, на которой газообразный материал охлаждают так, что температура после охлаждения составляет от 300 до 500°С; и устройство очистки газа, в котором из газообразного материала удаляют твердую фракцию, включающую радиоактивные агенты.

Кроме того, данное изобретение относится к получению газообразного продукта. Согласно изобретению газообразный продукт содержит полученный в результате переработки газообразный материал, который образован из отходов, содержащих органические компоненты и радиоактивные агенты, которые представляют собой радиоактивные агенты с низкой и/или средней активностью; при этом газообразный продукт образован так, что отходы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, подвергли газификации в реакторе при температуре от 600 до 950°С с образованием газообразного материала; газообразный материал быстро охладили водой так, что температура после охлаждения составила от 300 до 500°С; и твердую фракцию, включающую радиоактивные агенты, удалили из газообразного материала на стадии очистки газа.

Предпочтительно газообразный материал является горючим.

В данном контексте термин «радиоактивные агенты» относится к любому радиоактивному материалу, соединению и химическим элементам, а также их производным. В данном контексте радиоактивные агенты имеют низкий и/или средний уровень активности.

В данном контексте отходы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, означает любой материал, который содержит органические и радиоактивные компоненты. Отходы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, могут быть выбраны из группы, содержащей смолы, например смолы из ядерной энергоустановки; одежду, например производственную защитную одежду и спецодежду; загрязненную древесину; загрязненные вещества растительного происхождения, например зерно, солому и сено.

При газификации можно использовать любой общеизвестный реактор. Предпочтительно реактор может представлять собой реактор с псевдоожиженным слоем; реактор с барботажным псевдоожиженным слоем; реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем или т.п. В одном из воплощений реактор представляет собой реактор с псевдоожиженным слоем. В реакторе с псевдоожиженным слоем в реакционном слое не образуются перегретые участки. В качестве материала слоя можно использовать песок, оксид алюминия или другой подходящий материал слоя.

В одном из воплощений изобретения радиоактивные агенты и другие металлы могут частично испаряться в ходе газификации. Когда газообразный материал охлаждают, радиоактивные агенты и другие металлы, которые испарились в ходе газификации, конденсируются и снова переходят в твердую форму.

Важно, что температуру при газификации можно контролировать. Для данного изобретения важно, что органические и радиоактивные агенты можно удалить. При газификации радиоактивные агенты и другие металлы могут частично испариться. Однако поскольку при газификации используют низкую температуру, такое испарение металлов можно свести к минимуму. При охлаждении радиоактивные агенты и другие металлы конденсируются и снова переходят с твердую форму.

В одном из воплощений изобретения отходы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, газифицируют в реакторе при температуре от 600 до 900°С с получением газообразного материала. В одном из воплощений отходы газифицируют при температуре от 700 до 950°С, а в другом воплощении при температуре от 700 до 900°С. В одном из воплощений изобретения отходы газифицируют при температуре от 750 до 950°С, а в другом воплощении от 750 до 900°С.

В одном из воплощений изобретения отходы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, газифицируют с помощью воздуха. В предпочтительном воплощении коэффициент избытка воздуха составляет ниже 1, предпочтительно ниже 0,7, более предпочтительно ниже 0,5 и наиболее предпочтительно ниже 0,4.

В одном из воплощений изобретения отходы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, перед газификацией можно подвергнуть обезвоживанию. В одном из воплощений воду из отходов, включающих органические компоненты и радиоактивные агенты, удаляют механически. В одном из воплощений отходы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, сушат с помощью сушильного устройства.

В одном из воплощений изобретения к отходам, включающим органические компоненты и радиоактивные агенты, перед газификацией добавляют другой органический материал. Этот другой органический материал можно выбрать из группы, содержащей нефть, пластмассу, полимеры или т.п. Важно, чтобы содержание зольного остатка в этом другом органическом материале было низким.

В одном из воплощений изобретения газообразный материал охлаждают так, что температура после охлаждения составляет от 350 до 450°С.

Предпочтительно газообразный материал быстро охлаждают водой. Устройство включает ступень быстрого охлаждения водой для охлаждения газообразного материала. Ступень быстрого охлаждения водой может включать одно или более устройств, пригодных для проведения быстрого охлаждения водой.

В одном из воплощений газообразный материал охлаждают с помощью теплообменника. В одном из воплощений изобретения устройство содержит по меньшей мере один теплообменник для охлаждения газообразного материала.

В одном из воплощений изобретения газообразный материал фильтруют на стадии очистки газа, чтобы удалить твердую фракцию, включающую радиоактивные агенты. Устройство содержит по меньшей мере одно фильтрующее устройство. В одном из воплощений фильтрацию проводят при температуре от 300 до 500°С. Важно, чтобы температура не была слишком высокой, так как, например, при температуре 600°С металлы могут пройти через фильтрующее устройство. В одном из воплощений фильтрующее устройство представляет собой фильтр для очистки горячих газов. В одном из воплощений фильтрующее устройство включает по меньшей мере один или более керамических фильтров. В одном из воплощений фильтрующее устройство включает по меньшей мере один или более металлических фильтров, предпочтительно фильтр, изготовленный из металлических порошков методом спекания.

В одном из воплощений изобретения переработанный газообразный материал сжигают после удаления твердой фракции, включающей радиоактивные агенты. Предпочтительно обработанный газообразный материал сжигают при температуре свыше 1000°С. В одном из воплощений устройство содержит реактор сжигания, в котором сжигают переработанный газообразный материал после удаления твердой фракции, включающей радиоактивные агенты.

В одном из воплощений изобретения переработанный газообразный материал или газовый поток после сжигания подвергают доочистке посредством обработки в газовом скруббере. Предпочтительно в ходе обработки в газовом скруббере удаляют серу. В одном из воплощений переработанный газообразный материал можно подвергнуть доочистке сразу после удаления твердой фракции, включающей радиоактивные агенты, или, альтернативно, газовый поток можно подвергнуть доочистке с помощью обработки в газовом скруббере после проведения стадии сжигания, которую проводят после удаления твердой фракции, включающей радиоактивные агенты. В одном из воплощений устройство содержит газовый скруббер для проведения доочистки.

В одном из воплощений изобретения серу можно удалять в связи со стадией сжигания переработанного газообразного материала. Однако удаление серы легче осуществлять в газовом скруббере.

В одном из воплощений изобретения полученный газ содержит 70-100% об. переработанного газообразного материала.

В одном из воплощений изобретения газообразный продукт или переработанный газообразный материал используют и утилизируют в качестве топлива для процесса получения энергии. В одном из воплощений газообразный продукт или переработанный газообразный материал используют в качестве топлива как таковой, или после его обработки в газовом скруббере.

Данное изобретение обеспечивает то преимущество, что загрязненные отходы можно очистить. Благодаря данному изобретению радиоактивную фракцию можно сконцентрировать, а количество и объем отходов можно уменьшить. Посредством данного изобретения можно достичь снижения количества предназначенных для захоронения радиоактивных отходов даже более чем на 90% об. Полученную радиоактивную фракцию можно захоронить, как и любые радиоактивные отходы. Кроме того, с помощью данного изобретения можно получить газообразное топливо для процесса получения энергии.

Способ и устройство по данному изобретению предлагают возможность эффективно в отношении затрат средств и энергии перерабатывать загрязненные отходы. Данное изобретение обеспечивает применимый в промышленности, простой и доступный способ получения переработанного газообразного материала. Способ и устройство по данному изобретению легко и просто реализовать в виде промышленного процесса.

Перечень чертежей

В последующем разделе изобретение описано с помощью подробных примеров воплощения со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:

Фиг. 1 представляет одно из воплощений устройства по данному изобретению; и

Фиг. 2 представляет другое воплощение устройства по данному изобретению.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1 и 2 представляют устройства по изобретению для переработки отходов, включающих органические компоненты и радиоактивные агенты.

Пример 1

Устройство на Фиг. 1 содержит реактор 2 с псевдоожиженным слоем, в котором отходы 1 смолы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, газифицируют при температуре от 750 до 950°С с получением газообразного материала 3; блок 4 быстрого охлаждения водой, где газообразный материал охлаждают так, что его температура после охлаждения составляет от 350 до 450°С; и металлическое фильтрующее устройство 6, в котором из газообразного материала 3 удаляют твердую фракцию 8, включающую радиоактивные агенты. Перед газификацией отходы 1 смолы можно подвергнуть обезвоживанию.

Устройство содержит реактор 9 сжигания, в котором, после удаления твердой фракции 8, включающей радиоактивные агенты, переработанный газообразный материал 7 сжигают при температуре свыше 1000°С. Кроме того, данное устройство содержит газовый скруббер 11 для доочистки газового потока после сжигания переработанного газообразного материала. В ходе обработки в газовом скруббере 11 из газового потока удаляют серу 10, получая очищенный отходящий газ 12.

Пример 2

Устройство на Фиг. 2 содержит реактор 2 с псевдоожиженным слоем, в котором отходы 1, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, газифицируют при температуре от 600 до 950°С с получением газообразного материала 3; теплообменник 4, в котором этот газообразный материал охлаждают так, что температура после охлаждения составляет от 300 до 500°С; и металлическое фильтрующее устройство 6, в котором из газообразного материала 3 удаляют твердую фракцию 8, включающую радиоактивные агенты. В этом примере отходы 1 содержат загрязненные ткани, древесину или вещества растительного происхождения.

Переработанный газообразный материал 7 непосредственно используют в качестве топлива в процессе получения энергии. Перед использованием в качестве топлива переработанный газообразный материал можно подвергнуть доочистке в газовом скруббере. Альтернативно, переработанный газообразный материал можно сжечь в реакторе сжигания и/или подвергнуть доочистке в газовом скруббере.

Устройства, применяемые в данном изобретении, хорошо известны в уровне техники и поэтому в данном контексте не описаны более подробно.

Различные воплощения способа и устройства по данному изобретению применимы для переработки различных видов отходов.

Данное изобретение не ограничено только примерами, на которые выше сделаны ссылки; напротив, в рамках сущности и объема данного изобретения, которые определены формулой изобретения, возможны многочисленные вариации.

1. Способ переработки отходов, включающих органические компоненты и радиоактивные агенты, отличающийся тем, что способ включает стадии:

- отходы, включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, которые представляют собой радиоактивные агенты с низким и/или средним уровнем активности, газифицируют в реакторе с псевдоожиженным слоем при температуре от 600 до 950°С с помощью воздуха, так что коэффициент избытка воздуха составляет ниже 1, с получением газообразного материала,

- газообразный материал охлаждают путем быстрого охлаждения водой так, что температура после охлаждения составляет от 300 до 500°С, и

- твердую фракцию, включающую радиоактивные агенты, удаляют из газообразного материала на стадии очистки газа с получением переработанного газообразного материала.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газообразный материал является горючим.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газообразный материал охлаждают посредством теплообменника.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газообразный материал на стадии очистки газа фильтруют.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что фильтрование проводят при температуре от 300 до 500°С.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после удаления твердой фракции, включающей радиоактивные агенты, переработанный газообразный материал сжигают.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что переработанный газообразный материал подвергают доочистке посредством газового скруббера.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что перед газификацией к отходам, включающим органические компоненты и радиоактивные агенты, добавляют другой органический материал.

9. Устройство для переработки отходов (1), включающих органические компоненты и радиоактивные агенты, отличающееся тем, что устройство для получения переработанного газообразного материала (7) включает:

- реактор (2) с псевдоожиженным слоем, в котором отходы (1), включающие органические компоненты и радиоактивные агенты, представляющие собой радиоактивные агенты с низким и/или средним уровнем активности, газифицируют при температуре от 600 до 950°С с помощью воздуха, так что коэффициент избытка воздуха составляет ниже 1, с получением газообразного материала (3),

- блок (4) охлаждения, включающий, по меньшей мере, одну ступень быстрого охлаждения водой, где газообразный материал (3) охлаждают так, что температура после охлаждения составляет от 300 до 500°С, и

- устройство (6) очистки газа, в котором из газообразного материала удаляют твердую фракцию (8), включающую радиоактивные агенты.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что оно содержит для охлаждения газообразного материала, по меньшей мере, один теплообменник (4).

11. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, одно фильтрующее устройство (6).

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что фильтрующее устройство (6) представляет собой фильтр для очистки горячих газов.

13. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что оно содержит реактор (9) сжигания, в котором сжигают переработанный газообразный материал (7) после удаления твердой фракции (8), включающей радиоактивные агенты.

14. Устройство по любому из пп. 9-13, отличающееся тем, что оно включает газовый скруббер (11) для проведения доочистки.

15. Газообразный продукт, отличающийся тем, что он содержит переработанный газообразный материал, который получен из производственных отходов, включающих органические компоненты и радиоактивные агенты, представляющие собой радиоактивные агенты с низким и/или средним уровнем активности, так, что эти производственные отходы подвергли газификации при температуре от 600 до 950°С в реакторе псевдоожиженным слоем с помощью воздуха, так что коэффициент избытка воздуха составляет ниже 1, с получением газообразного материала, газообразный материал быстро охладили водой так, что температура после охлаждения составила от 300 до 500°С, и на стадии очистки газа из газообразного материала удалили твердую фракцию, включающую радиоактивные агенты.

16. Газообразный продукт по п. 15, отличающийся тем, что он содержит 70-100% об. переработанного газообразного материала.

17. Применение переработанного газообразного материала, полученного способом по любому из пп. 1-8, где переработанный газообразный материал используют в качестве газообразного продукта.