СПОСОБ СУШКИ ОТХОДОВ ИЗ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2000 года по МПК F26B3/04 F26B3/20 F26B3/30 F26B9/06 

Изобретение относится к способу сушки отходов из установок электростанций, в частности установок атомных электростанций. Далее оно относится также к сушильной установке для осуществления способа.

Ряд отходов из области электростанций получается в жидкой или влажной форме. Таким образом, требуется переводить отходы, в частности, из установок атомных электростанций в твердую форму, чтобы можно было направлять их для надлежащего окончательного захоронения. Поэтому требуется сушка различных видов отходов из области атомных электростанций, как, например, концентратов испарителя, шламов, а также смесей из концентрата испарителя, из шламов и из ионообменных смол. При этом за счет извлечения жидкой фазы из отходов должно получаться пригодное для хранения твердое вещество, например, в форме порошка или солевых блоков.

Целью сушки при этом, как правило, является так долго извлекать влагу из присутствующих в жидкой или вязкой форме отходов, пока не наступит затвердевание материала. Превращенные таким образом в твердое вещество отходы могут затем подводиться для дальнейшей переработки.

Для термической сушки отходов выше названного вида может, например, использоваться контактная сушка в тонкопленочном испарителе. При этом подлежащий сушке материал в форме тонкого слоя приводят в контакт с нагреваемым твердым телом или теплопередающей системой так, что может подводиться необходимая для сушки теплота испарения. Использование этого способа сушки имеет значение, в частности, для материалов с высоким содержанием бора, так как материалы с высоким содержанием бора могут легко приводиться к затвердеванию. При этой форме сушки, однако, затвердевание материала может легко происходить уже внутри тонкопленочного испарителя, что приводит к закупорке тонкопленочного испарителя и имеет следствием дорогостоящие работы по техническому обслуживанию и ремонту.

Альтернативным способом является сушка в сушильной станции, причем необходимая для сушки теплота испарения подводится через нагреваемую газообразную среду. Сушильные станции этого вида, однако, не позволяют получать высокой пропускной способности подлежащий сушке материал. Типичным образом производительность такой сушильной станции лежит около 6 кг/ч для сушки отходов установки атомной электростанции.

Поэтому в основе изобретения лежит задача указать такой способ сушки отходов из установок электростанций, в частности из установок атомных электростанций, чтобы обеспечить надежную сушку больших количеств отходов в короткое время при малых затратах на обслуживание. Это должно достигаться с помощью особенно пригодной для этого сушильной установки. Относительно способа эта задача решается согласно изобретению тем, что в первую операцию сушки теплоту испарения к отходам подводят через теплопередающую систему, в частности, путем контакта с твердыми телами и во второй операции сушки в сушильной станции к отходам подводят дополнительную теплоту испарения.

Изобретение исходит из соображения, что только путем комбинации первой операции сушки и второй операции сушки является возможным производить сушку материала путем теплопередающей системы, в частности, путем контакта с твердыми телами в смысле контактной сушки, например, с тонкопленочным испарителем так, что достигается высокая скорость прохождения материала. В первой операции сушки путем контакта подлежащих сушке отходов с твердыми телами можно значительно уменьшать содержание влаги в отходах, однако оно лежит еще настолько высоко, что затвердевание материала избегается. Полученный таким образом так называемый солевой расплав имеет среднюю влажность порядка 20 - 30%, например 25%. За счет этого остаточного содержания влаги и за счет избежания таким образом затвердевания солевого расплава закупорка используемого для первой операции сушки тонкопленочного испарителя исключена.

Во второй операции сушки дополнительную теплоту испарения подводят предпочтительным образом в форме теплоты излучения или с помощью газообразной среды. При этом содержание влаги в отходах еще больше уменьшается, пока наступает затвердевание отходов, и таким образом будет достигнуто желаемое превращение отходов в твердое вещество. После этой второй операции сушки среднее содержание влаги в отходах лежит несколько ниже 10%.

Для особенно эффективной сушки во второй операции сушки дополнительную теплоту испарения к отходам предпочтительно подводят как в виде теплоты излучения, так и за счет газообразной среды.

Устанавливаемая в сушильной станции температура сушки, которая определена теплоизлучателем и/или газообразной средой, может быть меньше температуры отходов после первой операции сушки. Целесообразно, однако, устанавливаемая в сушильной станции температура сушки является больше или равной, чем температура отходов после первой операции сушки. Таким образом поддерживают хорошую вязкость отходов после первой операции сушки, так что оставшаяся в отходах влага может быть особенно эффективно удалена во второй операции сушки. Особенно предпочтительной устанавливаемая на сушильной станции температура сушки является до 10^oC выше, чем температура отходов после первой операции сушки.

Относительно сушильной установки для осуществления этого способа задача согласно изобретению решается с помощью предусмотренного для первой операции сушки тонкопленочного испарителя и предусмотренной для второй операции сушки сушильной станции, причем тонкопленочный испаритель выполнен с возможностью приведения отходов в тонком слое в контакт с теплопередающей системой, в частности с нагреваемым телом, и причем в сушильной станции отходы являются нагреваемыми путем теплоты излучения и/или путем газообразной среды.

Предпочтительным образом сушильная станция содержит множество нагревательных элементов для подвода теплоты излучения в отходы. К началу процесса сушки отходы вводят в блок тонкопленочного испарителя. Там отходы в виде тонкого слоя приводят в контакт с теплопередающей системой, в частности с нагреваемым телом. Таким образом к отходам подводят теплоту испарения, что приводит к уменьшению содержания влаги в отходах и тем самым к их сушке. После этой первой операции сушки, при которой содержание влаги в отходах снижается примерно до 20 - 30 %, например 25 %, так что отходы остаются в виде так называемого солевого расплава жидкими или вязкими и закупорка блока тонкопленочного испарителя исключается, отходы в форме солевого расплава подводят ко второй операции сушки. Во второй операции сушки к отходам в сушильной станции через один или каждый нагревательный элемент подводят теплоту испарения. Таким образом от отходов или от солевого раствора дополнительно отводят влагу, пока при содержании влаги порядка меньше 10% не наступит затвердевание. Таким образом обеспечено превращение отходов в твердое вещество.

В дальнейшем предпочтительном выполнении для приема отходов из блока тонкопленочного испарителя предусмотрены резервуары, которые могут быть введены в сушильную станцию. В частности, этими резервуарами могут быть бочки, которые могут быть снабжены роликами.

Достигаемые изобретением преимущества состоят, в частности, в том, что за счет комбинации первой операции сушки, при которой отходы сушат путем контактной сушки, со второй операцией сушки, при которой отходы сушат путем энергии излучения и/или с помощью нагреваемой газообразной среды, делается возможным применение тонкопленочного испарителя для сушки отходов без появления закупорки тонкопленочного испарителя и связанных с этим высоких затрат на обслуживание. Таким образом достигается высокая пропускная способность материала, порядка 100 кг/час или больше, в случае сушильной установки, работающей согласно этому способу.

Пример выполнения изобретения поясняется более подробно с помощью чертежа.

Фигура показывает сушильную установку для высокопроизводительной сушки концентрата испарителя или любой суспензии, под которой понимается смесь воды и частиц твердого вещества.

Сушильная установка 1 согласно фигуре содержит тонкопленочный испаритель 2 и сушильную станцию 3. Обычный тонкопленочный испаритель 2 содержит в качестве теплопередающей системы нагреваемую посредством подводимого и отводимого горячего пара, как показано стрелками Н, трубную систему 4 или трубное устройство, то есть нагреваемое твердое тело. Альтернативно трубное устройство 4 может быть нагреваемым также электрически или с помощью термального масла. Находящиеся в приемном резервуаре 5 отходы А подводят к трубному устройству 4 по запираемому вентилем 6 подводящему трубопроводу 7 с помощью приводимого двигателем насоса 8. Путем контакта отходов А с трубным устройством 4 к отходам А в первой операции сушки подводят теплоту испарения. Это приводит к отделению части жидкой фазы отходов А от отходов и тем самым к снижению содержания влаги в отходах А.

Отведенную от отходов А в блоке тонкопленочного испарителя 2 влагу по трубопроводу 10 подводят к конденсатору 11. Альтернативно может быть предусмотрено также множество соединенных между собой конденсаторов. В конденсаторе 11 отведенная от отходов влага конденсируется после теплообмена с подведенной к конденсатору 11 охлаждающей водой К. Полученный тем самым в конденсаторе 11 дистиллят D по трубопроводу 12 подводят к резервуару дистиллята 13.

Высушенные в тонкопленочном испарителе 2 в первой операции сушки отходы А с остаточным содержанием влаги порядка 20-30 % так, что затвердение отходов А не возможно, подводят в бочки или резервуары 20, перемещаемые с помощью роликов. После загрузки частично высушенными в первой операции сушки отходами А бочки или резервуары 20 подвергают в сушильной станции 3 второй операции сушки. В сушильной станции 3 расположено множество нагревательных элементов 21. При работе эти нагревательные элементы 21 дают теплоту излучения. С помощью этой теплоты излучения к находящимся в резервуарах 20 отходам А подводят дополнительную теплоту испарения. Нагревательные элементы 21 при этом могут эксплуатироваться, например, электрически или с горячим паром.

Дополнительно с помощью патрубка для ввода воздуха 22 воздух L в качестве газообразной среды вводят в сушильную станцию 3. Внутри сушильной станции 3 воздух L нагревают с помощью нагревательных элементов 21 или не представленного на чертеже отдельного нагревательного устройства. С помощью нагревательных элементов 21 или отдельного нагревательного устройства воздух L нагревают до температуры, которая лежит примерно на 1-10^oC выше температуры, которую имеют отходы А при покидании тонкопленочного испарителя 2.

Таким образом, к находящимся в бочках 20 отходам А подводят дополнительную теплоту испарения. Извлеченную путем этого испарения из отходов А влагу подводят с помощью трубопровода 23 также к конденсатору 11. Бочки 20 с отходами А остаются в сушильной станции 3, пока содержание влаги в отходах А в бочках 20 упадет до величины, меньшей 10 % так, что наступает затвердевание отходов А. Отходы А являются теперь пригодными для окончательного захоронения.

Чтобы обеспечить при сушке отходов (A) из установок электростанций, в частности установок атомных электростанций, при надежной сушке высокую скорость прохождения материала в первую операцию сушки к отходам (A) подводят теплоту испарения путем контакта с нагревательными трубами (4). Во вторую операцию сушки к отходам (A) в сушильной станции (3) подводят дополнительную теплоту испарения в виде теплоты излучения или с помощью газообразной среды (L). При этом отходы (A) могут находиться, в частности, в резервуарах (20), которые выполнены с возможностью перемещения. При этой второй операции сушки происходит затвердевание отходов (A), и они становятся пригодными для окончательного захоронения. Изобретение позволит обеспечить надежную сушку больших количеств отходов в короткое время при малых затратах на обслуживание. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ сушки отходов из установок электростанций, в частности установок атомных электростанций, осуществляемый в две стадии операции сушки, в котором на первой стадии сушки к отходам (А) подводят теплоту испарения с помощью теплопередающей системы, в частности, путем контакта с твердыми телами, а на второй стадии сушки к отходам (А) в сушильной стадии (3) подводят дополнительную теплоту испарения, отличающийся тем, что на второй стадии сушки дополнительно подводят теплоту испарения в виде теплоты излучения и/или через газообразную среду, при этом в процессе проведения второй стадии сушки поддерживают температуру сушки, большую или равную температуре отходов (А) после первой стадии сушки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первой стадии сушки уменьшают содержание влажности отходов (А) до 20 - 30%. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отходы (А) подводят к второй стадии сушки в жидкой или вязкой форме. 4. Сушильная установка для осуществления способа по п.1, содержащая контактную сушилку и подключенную к ней сушильную станцию для обработки отходов газообразной средой, отличающаяся тем, что контактная сушилка выполнена в виде тонкопленочного испарителя, в котором отходы в тонком слое приводятся в контакт с теплопередающей системой или нагреваемым телом, причем в сушильной станции к отходам дополнительно подводят теплоту излучения. 5. Сушильная установка по п.4, отличающаяся тем, что сушильная станция (3) содержит множество нагревательных элементов (2) для подвода теплоты излучения в отходы (А). 6. Сушильная установка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что резервуары (20), предназначенные для приема отходов (А) из блока тонкослойного испарителя (2), выполнены с возможностью ввода в сушильную станцию (3). 7. Сушильная установка по п.6, отличающаяся тем, что резервуары (20) выполнены с возможностью перемещения.