АППАРАТ ДЛЯ БИТУМИРОВАНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Советский патент 1995 года по МПК G21F9/16 

Изобретение относится к аппаратам для термической переработки битумированием радиоактивных отходов среднего уровня активности, например отходов атомных электростанций.

Известен выпарной аппарат-смеситель для битумирования жидких радиоактивных отходов. Аппарат представляет собой реактор с мешалкой, содержащий две цилиндрические зоны, конусное дно, крышку, трубы для подачи битума и отходов, выпускной клапан. В нижней зоне отходы смешиваются с битумом и выпаривается влага, в верхней расширительной - гасится пена. Зоны имеют наружный регулируемый электронагрев общей мощностью 35 кВТ. В нижнюю зону могут устанавливаться электронагреватели, погружаемые непосредственно в расплавленный битум. Мощность этих нагревателей до 50 кВт.

Аппарат снабжен мешалкой турбинного типа с лопатками, угол наклона которых может изменяться от 0 до 80^о. Скорость вращения мешалки регулируется с помощью редуктора в зависимости от вязкости битумной среды от 1500 до 3000 об/мин. Мощность привода - 10 кВт. С увеличением угла наклона лопаток повышается интенсивность перемешивания. Мешалка имеет гидравлический привод для перемещения ее в вертикальном направлении. Производительность аппарата составляет 100 л/ч по выпаренной влаге.

Недостатками аппарата-смесителя являются применение очень сложного высокоскоростного перемешивающего устройства, сложность нагревательной системы, наличие дополнительного объема для пеногашения. Производительность аппарата невысокая, процесс битумирования проводится неэффективно, электрический нагрев создает возможность отложения настылей на греющих поверхностях и возгорания смеси.

Прототипом изобретения является аппарат для битумирования жидких радиоактивных отходов, содержащий корпус с патрубками для подвода битума и жидких отходов, для вывода паров, газов и готовой смеси. Обогрев осуществляется сменными электрическими нагревателями, установленными в вертикальные трубы, расположенные в кольцевом пространстве между корпусом и циркуляционной трубой. Кроме того, корпус аппарата обогревается жидким теплоносителем. Для обеспечения перемешивания битумной смеси в вертикальном направлении механическая мешалка с лопастным рабочим органом помещена в циркуляционную трубу. Для поддержания в процессе работы постоянного уровня пенного слоя на валу мешалки (в верхней части) установлен механический пеногаситель в виде горизонтальных и приваренных к ним вертикальных штырей. Описанная конструкция аппарата имеет производительность 60 л/ч.

Недостатками этого аппарата являются пенообразование в процессе битумирования отходов, содержащих поверхностно-активные вещества, и возможность образования нагара на электронагревателях, что снижает эффективность работы аппарата. Поэтому трудно создать аппарат такого типа большей производительности.

Целью изобретения является повышение производительности аппарата для битумирования жидких радиоактивных отходов.

Цель достигается тем, что выходной конец патрубка для подвода жидких отходов установлен непосредственно над циркуляционной трубой, в верхней части которой размещен на валу дополнительный лопастной рабочий орган мешалки.

Предложенный аппарат показан на чертеже.

Аппарат для битумирования жидких радиоактивных отходов имеет теплоизолированный корпус 1 с вертикальным трубчатым телпообменником 2, сепарационной зоной 3 и мешалкой 4. Он снабжен патрубками для подачи расплавленного битума 5 и жидких отходов 6, для сдува паров и газов 7, а также для выгрузки готовой смеси 8. На валу мешалки в циркуляционной трубе 9 установлены верхний 10 и нижний 11 лопастные рабочие органы.

В аппарат заливается порция расплавленного битума и включается мешалка. Через патрубок 6 непрерывно подаются жидкие отходы. С помощью верхнего лопастного органа битум и отходы перемешиваются, и образующаяся битумная эмульсия нижним лопастным органом направляется к теплообменным трубкам. Битумная эмульсия поднимаясь по трубкам, выпаривается и освобождается вверху от пара. Пар удаляется из аппарата, а битум с твердыми частицами возвращается в циркуляционную трубку 9 для смешения с отходами. Жидкие отходы дозируют до насыщения объема битума с твердым остатком до заданной концентрации. После подачи отходов смесь доупаривают и затем сливают из аппарата.

Новые элементы в конструкции аппарата позволяют повысить его эффективность за счет осуществления режима битумирования отходов с повышенным содержанием поверхностно-активных веществ при незначительном пенообразовании. Подвод жидких отходов непосредственно к циркуляционной трубе по патрубку и перемешивание отходов с битумом дополнительным лопастным органом, расположенным в верхней части циркуляционной трубы, позволяют получать эмульсию. Упаривание эмульсии идет незначительным пенообразованием.

Без новых конструктивных элементов испарение происходит на поверхности битума, а лопастной рабочий орган, установленный "под залив" во избежание кавитации в средней или нижней части циркуляционной трубы, лишь осуществляет циркуляцию битума в аппарате.

Битумирование с получением эмульсии происходит более интенсивно и с точки зрения теплообмена. Действительно, эмульсия обладает более высокой теплопроводностью и теплоемкостью и пониженной вязкостью по сравнению с битумом, что также повышает эффективность работы аппарата.

Опыты показывают, что на аппарате новой конструкции внутренним диаметром рабочей зоны 0,9 м и общей высотой (вместе с сепаратором, но без привода) 2,6 м достигается производительность по жидким отходам 200-250 л/ч.

Аналогичный аппарат-прототип - с циркуляционной трубой и электронагревателями при диаметре 0,8 м и высоте 2,5 м имеет производительность 60 л/ч. Таким образом, эффективность предложенного аппарата повышена в 3 раза.

Повышение производительности аппарата позволяет резко сократить затраты на переработку отходов методом битумирования.

АППАРАТ ДЛЯ БИТУМИРОВАНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ, содержащий корпус с патрубками для подвода битума, жидких отходов, для вывода паров и газов и вывода готовой смеси, нагреватель, циркуляционную трубу с расположенной в ней мешалкой, на валу которой закреплен лопастной рабочий орган, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности аппарата, выходной конец патрубка для подвода жидких радиоактивных отходов установлен непосредственно над циркуляционной трубой, в верхней части которой размещен дополнительный лопастной рабочий орган мешалки.