УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ОПАСНЫХ БИООБЪЕКТОВ Российский патент 2001 года по МПК G21F9/32 F23G1/00 

Предлагаемое устройство относятся к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки твердых горючих радиоактивных и опасных отходов. Наиболее эффективно заявляемое устройство может быть использовано при сжигании радиоактивных и опасных биообъектов (трупов, скелетов животных), погибших в результате каких-либо бедствий (от радиоактивных и токсичных веществ, инфекционных заболеваний или в результате радиоактивного облучения).

Известно устройство для сжигания опасных биообъектов (трупов заразных животных) (1), включающее камеру сжигания с наклонным подом, имеющим отверстия для поступления воздуха. Над наклонным подом установлена колосниковая решетка с топливной горелкой, снабженной рассекателем пламени, над которой в свою очередь расположена решетка для укладки сжигаемых биообъектов. Крышка камеры сжигания снабжена откидным загрузочным люком и дымовой трубой.

Недостатками известного устройства являются
- ограниченная область применения, вследствие невозможности его использования для сжигания радиоактивных биообъектов;
- пониженная надежность его работы, обусловленная возможностью остановки устройства вследствие забивки отверстий для поступления воздуха продуктами сжигания биообъекта, а также прекращения горения топлива в топливной горелке из-за забивки конусного рассекателя пламени продуктами сжигания биообъекта или "срыва" пламени (самопроизвольного прекращения горения топлива), характерного для всех типов топливных горелок.

Известно устройство для сжигания опасных биообъектов (трупов животных) (2), включающее снабженную топливной горелкой камеру сжигания с торцевыми и противолежащими боковыми стенками. С верхней частью одной из торцевых стенок камеры сжигания шарнирно соединена первая крышка с выполненным в ней отверстием, к которому подсоединена вертикальная дымовая труба с встроенной в нее камерой дожигания отходящих газов, также снабженной топливной горелкой, которая соединена трубопроводом с топливной горелкой камеры сжигания. К верхним частям противолежащих боковых стенок шарнирно прикреплены две вторые крышки, причем в закрытом положении все три крышки плотно перекрывают верхнюю часть камеры сжигания.

Недостатком известного устройства является
- ограниченная область применения, вследствие невозможности его использования для сжигания радиоактивных биообъектов;
- пониженный коэффициент сокращения объема сжигаемого биообъекта, обусловленный отсутствием в составе устройства узла для подвода газообразного окислителя, а также боковым расположением топливной горелки в торцевой стенке камеры сжигания, не обеспечивающим равномерный прогрев всего ее объема.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для сжигания радиоактивных и опасных биообъектов (3), включающее камеру сжигания, снабженную загрузочным шлюзом, форсункой и установленным внутри нее поворотным колосником, соединенную с приемной емкостью (боксом выгрузки золы), содержащей контейнер для золы, а также через газоотводные отверстия камеры сжигания с камерой осаждения и дожигания, снабженной форсункой и газоходом. Камера осаждения и дожигания через газоход с помощью газоотводной магистрали последовательно соединена с теплообменником, системой фильтрации с тканевыми фильтрами, а также газосбросным узлом, содержащим вытяжные устройства.

Известное устройство работает следующим образом.

Радиоактивные и опасные биообъекты через загрузочный шлюз загружают на поворотный колосник камеры сжигания в область действия факела форсунки. Крупнодисперсные фракции аэрозолей и газообразные продукты сгорания через газоотводные отверстия камеры сжигания поступают в камеру осаждения и дожигания, где подвергаются дожигу, а также осаждению из них недогоревших твердых частиц, после чего газообразные продукты сгорания последовательно поступают сначала в теплообменник на охлаждение, затем в систему фильтрации с тканевыми фильтрами на очистку и сбрасываются в атмосферу. Зола от сжигания радиоактивных и опасных биообъектов с поворотного колосника поступает в контейнер для золы, расположенный в приемной емкости (боксе выгрузки золы).

Недостатками известного устройства являются
- повышенные тепловые потери в окружающую среду;
- пониженный коэффициент сокращения объема сжигаемых биообъектов (пониженная степень дожига).

Преимуществами заявляемого устройства являются снижение тепловых потерь в окружающую среду, а также повышение коэффициента сокращения объема сжигаемых биообъектов.

Указанные преимущества обеспечиваются за счет того, что заявляемое устройство содержит кожух камеры сжигания, камеру сжигания, воздухоподводящий узел, снабженную выгрузочным узлом приемную емкость, в которой расположен контейнер для золы, систему фильтрации с тканевыми фильтрами, газоотводную, газовоздушную и воздухозаборные магистрали, снабженные шиберами, а также газосбросной узел, содержащий вытяжное устройство.

Кожух камеры сжигания состоит из откидной верхней, откидной нижней, боковых и торцевых стенок кожуха камеры сжигания, причем в одной из торцевых стенок кожуха камеры сжигания выполнен газоотводной канал, а на откидной верхней стенке кожуха камеры сжигания расположен воздухоподводящий узел, состоящий из воздухоподводящего патрубка с установленным на нем шибером.

Камера сжигания образована частями откидной верхней и откидной нижней стенок кожуха камеры сжигания, а также боковыми и торцевыми стенками камеры сжигания и имеет газоотводное отверстие, выполненное в ее торцевой стенке, наиболее удаленной от торцевой стенки кожуха камеры сжигания, в которой выполнен газоотводной канал.

Кожух камеры сжигания образует с камерой сжигания окружающую ее газовую камеру и сообщающуюся с камерой сжигания посредством газоотводного отверстия.

Кожух камеры сжигания своей нижней откидной стенкой, выполненной в форме металлической плиты с отверстиями, соединен со снабженной выгрузочным узлом приемной емкостью.

Торцевая стенка кожуха камеры сжигания своим газоотводным каналом соединена с помощью газоотводной магистрали с системой фильтрации с тканевыми фильтрами (например, рукавными фильтрами), которая в свою очередь подсоединена к газосбросному узлу, содержащему вытяжное устройство (вентилятор, компрессор и т.п.).

Приемная емкость с помощью газовоздушной магистрали соединена с газоотводной магистралью, а к газовоздушной магистрали подсоединена воздухозаборная магистраль, причем шибер газовоздушной магистрали расположен на ней между местами ее соединений с газоотводной и воздухозаборной магистралями.

Отличительными признаками заявляемого устройства является то, что
- оно дополнительно содержит кожух камеры сжигания, состоящий из откидной верхней стенки кожуха камеры сжигания, на которой расположен воздухоподводящий узел, состоящий из воздухоподводящего патрубка с установленным на нем шибером, откидной нижней стенки кожуха камеры сжигания, выполненной в виде металлической плиты с отверстиями, боковых стенок кожуха камеры сжигания и торцевых стенок кожуха камеры сжигания, в одной из которых выполнен газоотводной канал;
оно дополнительно содержит газовоздушную магистраль, к которой подсоединена воздухозаборная магистраль;
- камера сжигания образована частями откидной верхней и откидной нижней стенок кожуха камеры сжигания, а также боковыми и торцевыми стенками камеры сжигания;
- кожух камеры сжигания образуют с камерой сжигания окружающую ее газовую камеру;
- приемная емкость соединена с нижней откидной стенкой кожуха камеры сжигания, а также с помощью газовоздушной магистрали с газоотводной магистралью;
- газоотводная магистраль одним концом соединена с газоотводным каналом кожуха камеры сжигания, а другим - с системой фильтрации с тканевыми фильтрами;
газоотводная, газовоздушная и воздухозаборная магистрали снабжены расположенными на них шиберами, причем шибер газовоздушной магистрали расположен на ней между местами ее соединений с газоотводной и воздухозаборной магистралями;
- газоотводное отверстие камеры сжигания выполнено в ее торцевой стенке, наиболее удаленной от торцевой стенки кожуха камеры сжигания, в которой выполнен газоотводной канал;
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1 - 2.

На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого устройства.

На фиг. 2 изображен вид сверху в разрезе по А - А кожуха камеры сжигания и камеры сжигания.

Устройство для сжигания радиоактивных и опасных биообъектов содержит кожух 1 камеры сжигания, откидную верхнюю стенку 2 кожуха камеры сжигания, откидную нижнюю стенку 3 кожуха камеры сжигания, боковые стенки 4 кожуха камеры сжигания, торцевые стенки 5 кожуха камеры сжигания, газоотводной канал 6 кожуха камеры сжигания, камеру сжигания 7, боковые стенки 8 камеры сжигания, торцевые стенки 9 камеры сжигания, газоотводное отверстие 10 камеры сжигания, газовую камеру 11, воздухоподводящий узел 12, приемную емкость 13, выгрузочный узел 14 приемной емкости, контейнер 15 для золы, газоотводную магистраль 16, шибер 17 газоотводной магистрали, газовоздушную магистраль 18, шибер 19 газовоздушной магистрали, воздухозаборную магистраль 20, шибер 21 воздухозаборной магистрали, систему фильтрации 22 с тканевыми фильтрами, вытяжное устройство 23, газосбросной узел 24.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Непосредственно перед загрузкой открывают откидную верхнюю стенку 2 кожуха камеры сжигания. На нижней откидной стенке 3 кожуха камеры сжигания размещают сжигаемые радиоактивные или опасные биообъекты вместе с порошкообразным металлизированным топливом (ПМТ) и коксом (4), а затем полностью открывают шибер 17 газоотводной магистрали, шибер 19 газовоздушной магистрали и частично шибер 21 воздухозаборной магистрали. После этого закрывают откидную верхнюю стенку 2 кожуха камеры сжигания, открывают шибер воздухоподводящего узла 12, включают вытяжное устройство 23 и осуществляют дистанционный поджег ПМТ и кокса. Большая часть образующихся при этом отходящих газов через газоотводное отверстие 10 камеры сжигания поступает в газовую камеру 11, образованную боковыми стенками 4 кожуха камеры сжигания, торцевыми стенками 5 кожуха камеры сжигания, боковыми стенками 8 камеры сжигания, торцевыми стенками 9 камеры сжигания, а также частями откидной верхней стенки 2 кожуха камеры сжигания и откидной нижней стенки 3 кожуха камеры сжигания. В газовой камере 11 отходящие газы в процессе движения к газоотводному каналу 6 кожуха камеры сжигания образуют равномерный по плотности газовый теплоизоляционный слой, окружающий всю боковую поверхность камеры сжигания 7 и обеспечивающий снижение тепловых потерь устройства в окружающую среду, причем вышеуказанная плотностная равномерность газового теплоизоляционного слоя достигается за счет того, что газоотводное отверстие 10 камеры сжигания выполнено в ее торцевой стенке, наиболее удаленной от торцевой стенки кожуха 1 камеры сжигания, в которой выполнен газоотводной канал 6 кожуха камеры сжигания. Из газовой камеры 11 большая часть отходящих газов по газоотводной магистрали 16 поступают в систему фильтрации 22 с тканевыми фильтрами, откуда через газосбросной узел 24, содержащий вытяжное устройство 23, сбрасывается в атмосферу. Меньшая часть отходящих газов через нижнюю откидную стенку 3 кожуха камеры сжигания поступает в приемную емкость 13, откуда по газовоздушной магистрали 18 и газоотводной магистрали 16 также поступает сначала в систему фильтрации 22 с тканевыми фильтрами, а затем через газосбросной узел 24, содержащий вытяжное устройство 23, сбрасывается в атмосферу. При этом воздух из воздухозаборной магистрали 20 с частично открытым шибером 21 воздухозаборной магистрали, поступая в газовоздушную магистраль 18, движется по ней в газоотводную магистраль 16, где разбавляет и охлаждает отходящие газы. Указанный прием снижает температуру отходящих газов на входе в систему фильтрации 22 с тканевыми фильтрами до 100 - 150^oC, что позволяет обеспечить нормальный режим работы устройства, т.к. в противном случае отходящие газы имеют температуру 300 - 400^oC, при которой использование тканевых фильтров невозможно, а применение высокотемпературных зернистых фильтров из-за опасности их забивки аэрозольными продуктами сгорания радиоактивных или опасных биообъектов может привести к остановке работы заявляемого устройства.

После обезвоживания и обугливания сжигаемых радиоактивных или опасных биообъектов шибер 19 газовоздушной магистрали частично закрывают, а шибер 21 воздухозаборной магистрали открывают полностью. В результате этого меньшая часть воздуха, поступающего в газовоздушную магистраль 18, направляется в газоотводную магистраль 16 для разбавления и охлаждения отходящих газов, а основная масса воздуха движется в приемную емкость 13, откуда через нижнюю откидную стенку 3 кожуха камеры сжигания и находящиеся на ней обезвоженные и обугленные продукты сжигания радиоактивных или опасных биообъектов поступает в камеру сжигания 7 уже в виде отходящих газов. В данном режиме работы устройства за счет обеспечения одновременной подачи воздуха сверху и снизу к сжигаемым радиоактивным или опасным биообъектам достигается их окончательный дожиг. Из камеры сжигания 7 отходящие газы поступают в газовую камеру 11 и через газоотводную магистраль 16, систему фильтрации 22 с тканевыми фильтрами, а также газосбросной узел 24, содержащий вытяжное устройство 23, сбрасываются в атмосферу.

После окончания сжигания радиоактивных или опасных биообъектов зольный остаток, за счет откидывания откидной нижней стенки 3 кожуха камеры сжигания, перегружают в контейнер 15 для золы, который после заполнения удаляют через выгрузочный узел 14 приемной емкости и заменяют новым, а в камеру сжигания 7 загружают новые радиоактивные или опасные биообъекты.

Испытания показали что
- тепловые потери у заявляемого устройства в среднем на 25 - 30% ниже, чем в устройстве наиболее близкого аналога;
- заявляемое устройство обеспечивает более высокий коэффициент сокращения объема сжигаемых биообъектов (коэффициент сокращения объема сжигаемых биообъектов в заявляемом устройстве в среднем в 1,4 - 1,6 раза выше, чем в устройстве наиболее близкого аналога).

ЛИТЕРАТУРА
1. Авторское свидетельство СССР N 631749, МПК²: F 23 G 1/00, оп. 05.11.78, БИ N 41.

2. Патент США N 5339752A, МПК⁶: F 23 G 1/00, НКИ: 110-194, оп.23.08.94.

3. И. А. Соболев, Л.М.Хомчик, "Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах", Москва, Энергоатомиздат, 1983, с.30-32.

4. Патент РФ N 2106706C1, МПК⁶: G 21 F 9/32, F 23 G 7/00, оп.в Бюл.7, 10.03.98.

Использование: изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для сжигания твердых горючих радиоактивных и опасных биообъектов. Технический результат: снижение тепловых потерь в окружающую среду и повышение коэффициента сокращения объема сжигаемых биообъектов. Сущность изобретения: устройство содержит кожух камеры сжигания, камеру сжигания, воздухоподводящий узел, снабженную выгрузочным узлом приемную емкость, в которой расположен контейнер для золы, систему фильтрации с тканевыми фильтрами, газоотводную, газовоздушную и воздухозаборные магистрали, снабженные шиберами, а также газосбросной узел. 2 ил.

Устройство для сжигания радиоактивных и опасных биообъектов, включающее имеющую газоотводное отверстие камеру сжигания, приемную емкость, в которой расположен контейнер для золы, газоотводную магистраль, а также систему фильтрации с тканевыми фильтрами, соединенную с газосбросным узлом, содержащим вытяжное устройство, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит кожух камеры сжигания, состоящий из откидной верхней стенки кожуха камеры сжигания, на которой расположен воздухоподводящий узел, состоящий из воздухоподводящего патрубка с установленным на нем шибером, откидной нижней стенки кожуха камеры сжигания, выполненной в виде металлической плиты с отверстиями, боковых стенок кожуха камеры сжигания и торцевых стенок кожуха камеры сжигания, в одной из которых выполнен газоотводной канал, а также газовоздушную магистраль, к которой подсоединена воздухозаборная магистраль, причем камера сжигания образована частями откидной верхней и откидной нижней стенок кожуха камеры сжигания, а также боковыми и торцевыми стенками камеры сжигания, кожух камеры сжигания образует с камерой сжигания окружающую ее газовую камеру, приемная емкость соединена с нижней откидной стенкой кожуха камеры сжигания, а также с помощью газовоздушной магистрали с газоотводной магистралью, газоотводная магистраль одним концом соединена с газоотводным каналом кожуха камеры сжигания, а другим - с системой фильтрации с тканевыми фильтрами, газоотводная, газовоздушная и воздухозаборная магистрали снабжены расположенными на них шиберами, причем шибер газовоздушной магистрали расположен на ней между местами ее соединений с газоотводной и воздухозаборной магистралями, а газоотводное отверстие камеры сжигания выполнено в ее торцевой стенке, наиболее удаленной от торцевой стенки кожуха камеры сжигания, в которой выполнен газоотводной канал.