печь для сжигания радиоактивных отходов

Формула изобретения

Печь для сжигания радиоактивных отходов, содержащая корпус, внутри которого аксиально расположены камеры сжигания, имеющие общую камеру дожига золы, снабженную колосниковой решеткой, каждая из камер сжигания является автономной и имеет устройство для подвода топлива и окислителя, а также снабжена колосниковой решеткой, в центральной части печи между камерами сжигания коаксиально расположена камера дожига отходящих газов, состоящая из внешнего и внутреннего корпусов, образующих между собой лабиринтный газоход, внутренний и внешний корпуса камеры дожига отходящих газов цилиндрические, камеры сжигания соединены с камерой дожига отходящих газов газоотводными каналами, имеющими разновысотный и разнонаправленный уровни расположения у каждых двух соседних камер сжигания, отличающаяся тем, что корпус содержит не менее трех камер сжигания, выполненных из огнеупорного бетона, каждая из камер сжигания снабжена шиберной задвижкой, расположенной в верхней части камеры сжигания, а колосниковые решетки камер сжигания и камеры дожига золы выполнены поворотными; над камерами сжигания и камерой дожига отходящих газов расположена герметичная шлюзовая камера цилиндрической формы, выполненная из жаропрочной стали, являющаяся общей для всех камер сжигания и снабженная крышкой, загрузочным патрубком, патрубком вытяжной вентиляции, а также теплообменником, транспортной системой и блоком управления; загрузочный патрубок расположен на крышке шлюзовой камеры симметрично между двумя камерами сжигания и снабжен шиберной задвижкой; патрубок вытяжной вентиляции расположен на боковой части шлюзовой камеры, теплообменник, выполненный по типу "труба в трубе", расположен в центральной части шлюзовой камеры и снабжен водяными патрубками - входным и выходным, расположенными в верхней боковой части корпуса теплообменника, при этом своей нижней частью теплообменник соединен с выходным каналом камеры дожига отходящих газов, а верхняя его часть расположена выше шлюзовой камеры; транспортная система состоит из привода и контейнера, содержащего внутри себя лоток, и конечного выключателя, при этом конечный выключатель, неподвижно соединенный с корпусом теплообменника, и привод, соединенный с крышкой шлюзовой камеры, расположены снаружи шлюзовой камеры, а контейнер расположен внутри шлюзовой камеры, причем контейнер выполнен в форме горизонтально расположенного цилиндра с возможностью движения по кругу, содержит опору в форме трубы, соединенную с боковой торцевой частью корпуса контейнера и соосно - с корпусом теплообменника, образуя с ним подвижное соединение, при этом нижняя часть опоры расположена на верхней торцевой части каждой камеры сжигания, а верхняя - выше шлюзовой камеры, привод соединен с контейнером открытой зубчатой передачей и снабжен шестерней, расположенной на выходном валу, а контейнер снабжен зубчатым колесом, расположенным на верхней части его опоры, образуя пару "шестерня-колесо", верхняя торцевая часть зубчатого колеса содержит фланец с выступом; на цилиндрической поверхности контейнера соосно один под другим расположены входной и выходной патрубки для приема и выгрузки отходов, а на его боковых торцевых частях расположены втулки, лоток выполнен с возможностью вращения и имеет форму ложемента, повторяющего кривизну внутренней поверхности корпуса контейнера, кроме того, на полукруглых боковых торцевых частях лотка расположены полуоси, образующие с втулками контейнера подвижное соединение "ось - втулка", к полуоси, расположенной с внешней стороны контейнера, подсоединена шестерня, а к внутренней боковой части шлюзовой камеры подсоединены рейки, при этом рейки выполнены с возможностью перемещения вверх, колосниковые решетки, шиберные задвижки и рейки снабжены приводами, на крышке шлюзовой камеры расположен блок управления приводами транспортной системы, колосниковых решеток, шиберных задвижек и реек.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки твердых и жидких горючих радиоактивных отходов (РАО) методом сжигания.

Наиболее эффективно заявляемое устройство может быть использовано на централизованных пунктах захоронения, в цехах ядерных предприятий, имеющих установки для сжигания твердых и жидких горючих радиоактивных отходов, а также в полевых условиях в составе мобильной установки.

Известна печь для сжигания твердых горючих РАО (1), включающая камеру сжигания и две камеры дожига отходящих газов, камеру дожига золы, размещенные в одном корпусе. Печь также содержит шлюзовую камеру загрузки, через которую происходит загрузка отходов в камеру сжигания. Камеры сжигания и дожига отходящих газов размещены в одном корпусе.

Недостатками известной печи являются:

- большие габариты за счет наличия двух камер дожига отходящих газов;

- неэкономичность работы из-за повышенного расхода топлива и окислителя на обогрев двух камер дожига отходящих газов.

Известна печь для сжигания твердых горючих РАО (2), состоящая из размещенных в одном корпусе шпюзовой камеры, двух камер сжигания, снабженных каждая своей колосниковой решеткой, устройствами для подвода топлива и окислителя, двух камер дожига отходящих газов, сообщающихся каждая со своей камерой сжигания каналами, расположенными по периферии корпуса печи.

Недостатками известной печи являются:

- большие габариты в связи с наличием двух камер сжигания и двух камер отходящих газов, разнесенных друг от друга;

- неэкономичность работы из-за повышенного расхода топлива и окислителя на обогрев обеих камер дожига отходящих газов и значительными тепловыми потерями при транспортировке по каналам от камер сжигания к камерам дожига отходящих газов;

- повышенная опасность работы печи из-за реальной возможности проскока части недожженных газов через камеры дожига в случаях интенсивного газовыделения при сжигании отходов с высокой скоростью горения.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой печи является печь для сжигания РАО (3). Известная печь предназначена для сжигания твердых горючих отходов на централизованных пунктах захоронения и в цехах ядерных предприятий.

Известная печь состоит из корпуса, внутри которого аксиально расположены камеры сжигания, имеющие общую камеру дожига золы, снабженную колосниковой решеткой. Печь содержит четное, не менее четырех, количество камер сжигания. Каждая из камер сжигания является автономной и имеет устройство для подвода топлива и окислителя, а также снабжена колосниковой решеткой. Кроме того, каждая из камер сжигания имеет свою шлюзовую камеру загрузки. В центральной части печи между камерами сжигания коаксиально расположена камера дожига отходящих газов, состоящая из внутреннего и внешнего корпусов, образующих между собой лабиринтный газоход. Внутренний и внешний корпуса камеры дожига отходящих газов цилиндрические, причем внешний корпус образован теплоизолирующим материалом, покрывающим с внутренней части печи камеры сжигания. Камеры сжигания соединены с камерой дожига отходящих газов газоотводными каналами, имеющими разновысотный и разнонаправленный уровни расположения у каждых двух соседних камер сжигания.

Недостатками известной печи являются:

- недостаточно широкая область ее применения из-за возможности использования только в составе стационарных установок и для сжигания только твердых горючих РАО;

- неэкономичность работы за счет повышенного расхода топлива на обогрев не менее четырех камер сжигания и значительных капитальных затрат на строительство и эксплуатацию печи в составе стационарной установки для переработки РАО;

- неэффективность работы из-за неравномерности тепловыделения от сжигания отходов в камерах сжигания;

- повышенная опасность из-за наличия нескольких шлюзовых камер и недостаточная герметичность по причине выхлопа газов в момент загрузки отходов при открытых шиберных задвижках.

Техническим результатом предлагаемого изобретения являются: расширение области его применения, повышение экономичности и эффективности, надежности работы печи и безопасности для окружающей среды.

Для достижения указанного технического результата предлагается печь для сжигания радиоактивных отходов, которая содержит: корпус, внутри которого аксиально расположены не менее трех камер сжигания, выполненных из огнеупорного бетона, имеющие общую камеру дожига золы, снабженную колосниковой решеткой, каждая из камер сжигания является автономной и имеет устройство для подвода топлива и окислителя, а также снабжена колосниковой решеткой и шиберной задвижкой, расположенной в верхней части камеры сжигания, при этом колосниковые решетки камер сжигания и камеры дожига золы выполнены поворотными; в центральной части печи между камерами сжигания коаксиально расположена камера дожига отходящих газов, состоящая из внешнего и внутреннего корпусов, образующих между собой лабиринтный газоход, внутренний и внешний корпуса камеры дожига отходящих газов цилиндрические, камеры сжигания соединены с камерой дожига отходящих газов газоотводными каналами, имеющими разновысотный и разнонаправленный уровни расположения у каждых двух соседних камер сжигания; над камерами сжигания и камерой дожига отходящих газов расположена герметичная шлюзовая камера цилиндрической формы, выполненная из жаропрочной стали, являющаяся общей для всех камер сжигания и снабженная крышкой, загрузочным патрубком, патрубком вытяжной вентиляции, а также теплообменником, транспортной системой и блоком управления; загрузочный патрубок расположен на крышке шлюзовой камеры симметрично между двумя камерами сжигания и снабжен шиберной задвижкой; патрубок вытяжной вентиляции расположен на боковой части шлюзовой камеры, теплообменник, выполненный по типу "труба в трубе", расположен в центральной части шлюзовой камеры и снабжен водяными патрубками - входным и выходным, расположенными в верхней боковой части корпуса теплообменника, при этом своей нижней частью теплообменник соединен с выходным каналом камеры дожига отходящих газов, а верхняя его часть расположена выше шлюзовой камеры; транспортная система состоит из привода и контейнера, содержащего внутри себя лоток, и конечного выключателя, при этом конечный выключатель, неподвижно соединенный с корпусом теплообменника, и привод, соединенный с крышкой шлюзовой камеры, расположены снаружи шлюзовой камеры, а контейнер расположен внутри шлюзовой камеры, причем контейнер выполнен в форме горизонтально расположенного цилиндра с возможностью движения по кругу, содержит опору в форме трубы, соединенную с боковой торцевой частью корпуса контейнера и соосно - с корпусом теплообменника, образуя с ним подвижное соединение, при этом нижняя часть опоры расположена на верхней торцевой части каждой камеры сжигания, а верхняя - выше шлюзовой камеры, привод соединен с контейнером открытой зубчатой передачей и снабжен шестерней, расположенной на выходном валу, а контейнер снабжен зубчатым колесом, расположенным на верхней части его опоры, образуя пару "шестерня-колесо", верхняя торцевая часть зубчатого колеса содержит фланец с выступом; на цилиндрической поверхности контейнера соосно один под другим расположены входной и выходной патрубки для приема и выгрузки отходов, а на его боковых торцевых частях расположены втулки, лоток выполнен с возможностью вращения и имеет форму ложемента, повторяющего кривизну внутренней поверхности корпуса контейнера, кроме того, на полукруглых боковых торцевых частях лотка расположены полуоси, образующие с втулками контейнера подвижное соединение "ось-втулка", к полуоси, расположенной с внешней стороны контейнера, подсоединена шестерня, а к внутренней боковой части шлюзовой камеры подсоединены рейки, при этом рейки выполнены с возможностью перемещения вверх, колосниковые решетки, шиберные задвижки и рейки снабжены приводами, на крышке шлюзовой камеры расположен блок управления приводами транспортной системы, колосниковых решеток, шиберных задвижек и реек.

Отличительными признаками заявляемого устройства является то, что корпус содержит не менее трех камер сжигания, выполненных из огнеупорного бетона, каждая из камер сжигания снабжена шиберной задвижкой, расположенной в верхней части камеры сжигания, а колосниковые решетки камер сжигания и камеры дожига золы выполнены поворотными; над камерами сжигания и камерой дожига отходящих газов расположена герметичная шлюзовая камера цилиндрической формы, выполненная из жаропрочной стали, являющаяся общей для всех камер сжигания и снабженная крышкой, загрузочным патрубком, патрубком вытяжной вентиляции, а также теплообменником, транспортной системой и блоком управления; загрузочный патрубок расположен на крышке шлюзовой камеры симметрично между двумя камерами сжигания и снабжен шиберной задвижкой; патрубок вытяжной вентиляции расположен на боковой части шлюзовой камеры, теплообменник, выполненный по типу "труба в трубе", расположен в центральной части шлюзовой камеры и снабжен водяными патрубками - входным и выходным, расположенными в верхней боковой части корпуса теплообменника, при этом своей нижней частью теплообменник соединен с выходным каналом камеры дожига отходящих газов, а верхняя его часть расположена выше шлюзовой камеры; транспортная система состоит из привода и контейнера, содержащего внутри себя лоток, и конечного выключателя, при этом конечный выключатель, неподвижно соединенный с корпусом теплообменника, и привод, соединенный с крышкой шлюзовой камеры, расположены снаружи шлюзовой камеры, а контейнер расположен внутри шлюзовой камеры, причем контейнер выполнен в форме горизонтально расположенного цилиндра с возможностью движения по кругу, содержит опору в форме трубы, соединенную с боковой торцевой частью корпуса контейнера и соосно - с корпусом теплообменника, образуя с ним подвижное соединение, при этом нижняя часть опоры расположена на верхней торцевой части каждой камеры сжигания, а верхняя - выше шлюзовой камеры, привод соединен с контейнером открытой зубчатой передачей и снабжен шестерней, расположенной на выходном валу, а контейнер снабжен зубчатым колесом, расположенным на верхней части его опоры, образуя пару "шестерня-колесо", верхняя торцевая часть зубчатого колеса содержит фланец с выступом; на цилиндрической поверхности контейнера соосно один под другим расположены входной и выходной патрубки для приема и выгрузки отходов, а на его боковых торцевых частях расположены втулки, лоток выполнен с возможностью вращения и имеет форму ложемента, повторяющего кривизну внутренней поверхности корпуса контейнера, кроме того, на полукруглых боковых торцевых частях лотка расположены полуоси, образующие с втулками контейнера подвижное соединение "ось-втулка", к полуоси, расположенной с внешней стороны контейнера, подсоединена шестерня, а к внутренней боковой части шлюзовой камеры подсоединены рейки, при этом рейки выполнены с возможностью перемещения вверх, колосниковые решетки, шиберные задвижки и рейки снабжены приводами, на крышке шлюзовой камеры расположен блок управления приводами транспортной системы, колосниковых решеток, шиберных задвижек и реек.

Заявляемое устройство печи для сжигания радиоактивных отходов выполнено с учетом оптимизации конструктивного решения, критериями оценки которого являются технологичность, экономичность, надежность и эффективная защита окружающей среды. Исходя из этого конструкция печи имеет модульный характер, предусматривает удобство в изготовлении, монтаже и демонтаже составных частей. Наличие в печи минимального количества - трех камер сжигания в сочетании с требованиями герметичности, позволяет сократить до предельно возможных размеров габариты печи и рассматривать ее в качестве составной части мобильного варианта установки для переработки отходов, значительно сократить затраты на изготовление и эксплуатацию по сравнению со стационарным вариантом, так как не требует больших капитальных вложений. Это повышает экономичность переработки РАО и дает возможность расширить область применения. Предлагаемое конструктивное устройство герметичной шлюзовой камеры, с учетом выше перечисленных требований, позволяет решить задачу загрузочного узла. А наличие в составе загрузочного узла транспортной системы и блока управления позволяет механизировать и автоматизировать процесс загрузки. С этой целью в конструкции шлюзовой камеры применено сочетание подвижных и неподвижных соединений, позволяющих осуществить функциональную связь между отдельными ее частями. Так для осуществления движения по кругу опора контейнера соосно соединена с корпусом теплообменника шлюзовой камеры, выполненного по типу "труба в трубе", при этом привод транспортной системы соединен с контейнером транспортной системы открытой зубчатой передачей - шестерней, колесом, образуя пару "шестерня-колесо". Для осуществления вращения полуоси лотка соединены с втулками контейнера, образуя соединение "ось-втулка", а для опрокидывания лотка контейнера шестерня лотка контейнера соединена с рейкой шлюзовой камеры. Большое значение для решения конструкторских и технологических задач имеет взаимное расположение элементов и отдельных узлов. Так симметричное расположение камер сжигания позволяет равномерно нагревать камеру дожига отходящих газов и эффективно дожигать газы. Расположение конечного выключателя и привода шлюзовой камеры снаружи шлюзовой камеры, а контейнера внутри шлюзовой камеры позволяет осуществлять перемещение контейнера, не нарушая герметичности шлюзовой камеры. Цилиндрическая форма шлюзовой камеры позволяет до минимума сократить ее габариты и рационально разместить элементы транспортной системы и других узлов, а цилиндрическая форма контейнера транспортной системы позволяет применить вращающийся лоток контейнера для приема и выгрузки упаковки с отходами. Симметричное расположение загрузочного патрубка шлюзовой камеры по отношению к камерам сжигания позволяет, в равной степени, осуществить движение контейнера транспортной системы не только по часовой стрелке, но и против часовой стрелки. А расположение по касательной к наружной поверхности корпуса шлюзовой камеры позволяет оптимизировать габариты печи для вписывания в габариты мобильной платформы.

Материалы, используемые в конструкции печи, подвержены различным видам разрушающих воздействий, могущих привести к аварийной ситуации. Так в процессе эксплуатации футеровка камер сжигания испытывает механическое воздействие и разрушающее воздействие агрессивных паров веществ и газов при высоких температурах. Эти воздействия повышают скорость износа футеровки, снижают ее долговечность. С целью повышения стойкости камеры сжигания выполнены из огнеупорного бетона, который сохраняет постоянство объема и оптимальную прочность в температурном диапазоне эксплуатации, имеет ограниченную деформацию при спекании, что позволяет осуществить высокую форсировку технологического процесса в сочетании с длительной межремонтной кампанией. С этой же целью металлоконструкции шлюзовой камеры, работающие в нагруженном состоянии, выполнены из жаропрочной стали, которая обладает значительной крипоустойчивостью, то есть ограниченной ползучестью при высоких температурах. Эти качества материалов дают большой производственный и экономический эффект, повышают долговечность и надежность конструкции.

Заявляемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фигурах 1-7.

На фиг.1 представлена печь для сжигания радиоактивных отходов в целом.

На фиг.2 представлено взаимное расположение камер сжигания и камеры дожига отходящих газов в корпусе печи.

На фиг.3 представлено взаимное расположение колосниковых решеток камер сжигания и устройств для подвода топлива и окислителя.

На фиг.4 представлено взаимное расположение пульта управления и шиберной задвижки загрузочного патрубка на крышке шлюзовой камеры, а также взаимное расположение приводов реек шлюзовой камеры.

На фиг.5 представлено взаимное расположение шиберных задвижек камер сжигания.

На фиг.6 схематично представлена последовательность загрузки камер сжигания и расположение реек в корпусе шлюзовой камеры.

На фиг.7 схематично представлено опрокидывание лотка при загрузке камеры сжигания:

а) лоток расположен в крайнем нижнем положении;

б) лоток расположен в крайнем верхнем положении.

Заявляемое устройство содержит корпус печи 1, камеры сжигания 2, камеру дожига отходящих газов 3, камеру дожига золы 4, устройство для подвода топлива и окислителя 5, корпус внешний 6 камеры дожига отходящих газов 3, корпус внутренний 7 камеры дожига отходящих газов 3, лабиринтный газоход 8 камеры дожига отходящих газов 3, газоотводные каналы 9 камер сжигания 2, шиберные задвижки 10 камер сжигания 2, колосниковые решетки 11 камер сжигания 2, колосниковую решетку 12 камеры дожига золы 4, шлюзовую камеру 13, крышку 14 шлюзовой камеры 13, патрубок загрузочный 15 шлюзовой камеры 13, патрубок вытяжной вентиляции 16 шлюзовой камеры 13, теплообменник 17 шлюзовой камеры 13, шиберную задвижку 18 загрузочного патрубка 15, патрубки водяные - входной 19 и выходной 20 теплообменника 17, привод 21 транспортной системы, контейнер 22 транспортной системы, лоток 23 контейнера 22, конечный выключатель 24 транспортной системы, опору 25 контейнера 22, пару "шестерня-колесо" открытой зубчатой передачи транспортной системы - шестерню 26 привода 21 и зубчатое колесо 27 контейнера 22, фланец с выступом 28 зубчатого колеса 27, входной патрубок 29 контейнера 22 и выходной патрубок 30 контейнера 22, втулки 31 контейнера 22, полуоси 32 лотка 23 контейнера 22, шестерню 33 лотка 23 контейнера 22, рейку 34 шлюзовой камеры 13, приводы 35 колосниковых решеток 11 и 12, приводы 36 шиберных задвижек 10 и привод 37 шиберной задвижки 18, приводы 38 реек 34 и блок управления 39.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Перед началом работы печи упаковки с отходами подают к месту загрузки.

Предварительно перед загрузкой отходов, при закрытой шиберной задвижке 18 загрузочного патрубка 15 и открытых шиберных задвижках 10 камер сжигания 2, запускают вытяжную вентиляцию, через патрубок 16 вытяжной вентиляции шлюзовой камеры 13, расположенный в боковой части корпуса шлюзовой камеры 13, удаляют газы из камер сжигания 2, камеры дожига отходящих газов 3, камеры дожига золы 4 и шлюзовой камеры 13. Это дает возможность создать в камерах разрежение, причем в шлюзовой камере 13 меньше, чем в камерах сжигания 2, что создает постоянный подток газов снаружи печи внутрь и исключает выхлоп газов наружу, что делает более безопасным обслуживание устройства. Затем закрывают шиберные задвижки 10 камер сжигания 2 включением приводов 36 шиберных задвижек 10 и включают устройства 5, например форсунки, для подвода топлива и окислителя (воздуха). За счет сжигания топлива в смеси с подаваемым воздухом каждую из камер сжигания 2 выводят на тот температурный режим, который соответствует условиям переработки конкретного типа отходов (интервал температур порядка 600-700°С). После чего подключают подачу жидких горючих радиоактивных отходов (ЖГРО) в устройства 5 для подвода топлива и окислителя. Сжигание ЖГРО в смеси с воздухом и топливом приводит к сокращению потребления топлива, а также к повышению экономичности работы. Одновременно запускают подачу окислителя в колосниковые решетки 11 камер сжигания 2 и в колосниковую решетку 12 камеры дожига золы 4 для поддержания процесса горения. И одновременно с этим включают подачу воды через патрубки водяные - входной 19 и выходной 20 теплообменника 17, которые организуют постоянную циркуляцию воды в межтрубном пространстве теплообменника 17 шлюзовой камеры 13, выполненного по типу "труба в трубе". Цикл сжигания отходов начинают с первой камеры. Для этого контейнер 22 транспортной системы устанавливают под выходным отверстием загрузочного патрубка 15 шлюзовой камеры 13, расположенного на крышке 14 шлюзовой камеры 13 симметрично по отношению к камерам сжигания 2, открывают шиберную задвижку 18 загрузочного патрубка 15, включив привод 37 шиберной задвижки 18 загрузочного патрубка 15, и подают упаковку с отходами в лоток 23 контейнера 22 через входной патрубок 29 контейнера 22. При этом лоток 23 контейнера 22 с грузом находится в крайнем нижнем положении и перекрывает входное отверстие выходного патрубка 30 контейнера 22 [фиг.7-а)]. После чего шиберную задвижку 18 загрузочного патрубка 15 шлюзовой камеры 13 закрывают и приводят в движение контейнер 22 транспортной системы с грузом. Для этого последовательно включают привод 21 транспортной системы и шиберную задвижку 10 камеры сжигания 2 включением привода 36 шиберной задвижки 10 камер сжигания 2. Движение через пару "шестерня-колесо" (шестерню 26 привода 21 и зубчатое колесо 27 контейнера 22) передается контейнеру 22 транспортной системы, который начинает движение с грузом по кругу. При этом шестерня 33 лотка 23 контейнера 22 соединяется с рейкой 34 шлюзовой камеры 13 и начинает качение по рейке 34 шлюзовой камеры 13, и при повороте шестерни 33 лотка 23 контейнера 22 на 180° лоток 23 контейнера 22 опрокидывается над камерой сжигания 2. При этом днище лотка 23 контейнера 22 занимает крайнее верхнее положение и перекрывает выходное отверстие входного патрубка 29 контейнера 22, тем самым преграждает путь прямому выхлопу газов из камеры сжигания 2 при выгрузке отходов, что создает дополнительную защиту наряду с удалением газов в систему вентиляции [фиг.7-б)]. При этом, совершив полный оборот 360°, шестерня 33 лотка 23 контейнера 22 завершает качение по рейке 34 шлюзовой камеры 13, а лоток 33 контейнера возвращается в первоначальное положение. После чего шиберную задвижку 10 камеры сжигания 2 закрывают, включив привод 36 шиберной задвижки 10 камеры сжигания 2, а контейнер 22 транспортной системы продолжает движение по кругу к месту загрузки для приема новой порции отходов. При этом поднимают рейки 34 шлюзовой камеры 13 последующих камер сжигания 2 включением приводов 38 реек 34, чтобы не опрокидывать пустой лоток 23 контейнера 22 по пути движения к месту загрузки. При взаимодействии конечного выключателя 24 транспортной системы с выступом фланца 28 транспортной системы привод 21 транспортной системы выключается и контейнер 22 транспортной системы останавливается под выходным отверстием загрузочного патрубка 15 шлюзовой камеры 13. Время в пути контейнера 22 транспортной системы и время на открывание шиберных задвижек 10 камер сжигания 2 и шиберной задвижки 18 загрузочного патрубка 15, а также поднятие реек 34 шлюзовой камеры 13 синхронизируют со временем опрокидывания лотка 23 контейнера 22 определенной настройкой блока управления 39.

Упаковка с отходами попадает в первую камеру сжигания 2, где и происходит ее сгорание с выделением летучих компонентов по экспоненциальному закону. По истечении времени, соответствующего времени горения данного типа отходов, подобный цикл загрузки повторяют для второй камеры сжигания 2. Данное время между загрузками выбирают из расчета значительного уменьшения газовыделения в предыдущей камере по сравнению с каждой последующей. Эта задача выполняется настройкой блока управления 39, позволяющего отрегулировать процесс загрузки. При этом удается достичь равномерности тепловыделения от всей массы сжигаемых отходов, находящихся в данный момент во всех камерах сжигания 2 и исключить пики газовыделений, которые перегружали бы газоочистную систему печи и снижали бы ее эффективность.

В процессе сжигания большая часть золы, находящейся в каждой камере сжигания 2, через ячейки колосниковых решеток 11 камер сжигания 2 просыпается в камеру дожига золы 4, где происходит ее окончательное дожигание на колосниковой решетке 12 камеры дожига золы 4. После завершения процесса сжигания зольный остаток удаляется из печи поворотом колосниковых решеток 11 камер сжигания 2 и колосниковой решетки 12 камеры дожига золы 4 включением приводов 35 колосниковых решеток 11 камер сжигания 2 и колосниковой решетки 12 камеры дожига золы 4.

Отходящие газообразные продукты сгорания из камер сжигания 2 через газоотводные каналы 9 камер сжигания 2 поступают в лабиринтный газоход 8 камеры дожига отходящих газов 3, образованный корпусом внешним 6 камеры дожига отходящих газов 3 и корпусом внутренним 7 камеры дожига отходящих газов 3, где подвергаются дожиганию без дополнительного подвода энергии за счет симметричного расположения камер сжигания 2 в корпусе 1. При этом используется эффект экранирования тепла от теплоизоляции и фронтальный график энерговыделений имеет вид не горизонтальной линии, а экспоненциальной с пиком температуры в центре, то есть в камере дожига отходящих газов 3.

Таким образом, заявляемая печь для сжигания радиоактивных отходов позволяет:

- расширить область применения предлагаемого устройства за счет возможности его использования для переработки как твердых, так и жидких горючих радиоактивных отходов в составе как стационарной, так и мобильной установки, создание которой стало возможным благодаря модульному принципу конструкции, облегчающему его сборку и демонтаж, оптимизации габаритов с использованием минимального количества - трех камер сжигания и общей для всех камер сжигания шлюзовой камеры загрузки отходов, что дает неограниченные возможности применения для переработки радиоактивных отходов на небольших объектах в различных регионах и даже в полевых условиях, где нецелесообразно строительство дорогостоящих стационарных установок;

- значительно повысить экономичность за счет обслуживания минимального количества - трех камер сжигания, сокращения потребления топлива на 15-20% за счет сжигания жидких горючих радиоактивных отходов и уменьшения затрат на строительство за счет использования печи в составе мобильного комплекса, существенно снижающего капитальные вложения;

- повысить эффективность переработки отходов за счет применения автоматизированной загрузки, дающей возможность отрегулировать равномерное тепловыделение от всей массы сжигаемых радиоактивных отходов и сократить благодаря этому объем твердых горючих отходов в 70 раз, довести коэффициент очистки отходящих газов - по радионуклидам до 99,99%, по аэрозолям до 99,95%, по агрессивным компонентам до 98,00%, стабилизировать содержание окислов азота в отходящих газах и, при наличии минимального количества - трех камер сжигания, обеспечить достаточную производительность - по твердым горючим РАО - 20-60 кг/ч, по жидким горючим РАО - до 20 кг/ч при непрерывном процессе производства;

- повысить надежность работы печи за счет использования высокопрочных материалов - жаропрочной стали для металлоконструкций шлюзовой камеры, огнеупорного бетона для камер сжигания, уменьшающих износ конструкций при действии разрушающих факторов - высокой температуры в сочетании с механической нагрузкой и воздействием паров агрессивных веществ и газов, и обеспечить значительное повышение эксплуатационных качеств конструкции - долговечности в два раза и увеличения срока межремонтной кампании при непрерывном процессе производства до трех лет;

- повысить безопасность для окружающей среды и для обслуживающего персонала, обеспечив содержание вредных веществ в атмосфере не выше предельно допустимых норм за счет применения общей для всех камер сжигания герметичной шлюзовой камеры и поддержания в ней разрежения меньшего, чем в камерах сжигания, обеспечивающего постоянный подток газов снаружи печи внутрь и исключающего выхлоп газов наружу при открытой шиберной задвижке камеры сжигания в момент загрузки отходов, а также за счет применения устройств, механизирующих и автоматизирующих загрузку отходов в камеры сжигания и выгрузку зольного остатка из печи.

Заявляемая печь для сжигания радиоактивных отходов прошла испытания на макете печи сжигания твердых радиоактивных отходов различного состава на предприятии ГУП МосНПО "Радон" и показала положительные результаты по возможности варьирования производительности в широких пределах, способность эффективно дожигать отходящие газы без дополнительных энергозатрат. Концентрация аэрозолей в отходящих газах после камеры дожигания отходящих газов составляла в среднем 10 мг/м³, что вдвое меньше, чем у аналогичных промышленных печей. Заявляемая печь позволяет, при необходимости, превратить стационарный вариант печи в мобильный на базе автомобильного, железнодорожного и речного транспорта. Для изготовления заявляемой печи для сжигания радиоактивных отходов достаточно обычного промышленного оборудования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Hernborg G., Thegerstram C., "LinCineration des Dechets Faiblement Radioactifs", "Revue Generate Nucleaire", 2 p.208-210, 1984.

2. Technical Riports Series 223. "Treatment of Low - and Intermediate-Level Solid Radioactive Wastes", Ontario Hydro, Canada, p.48,49,52,53,55, IAEA, Vienna, 1983.

3. RU 1795806 С1 11.01.96 G 21 F 9/32.