Sanace půdy po těžbě uranu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Sanace oblasti, ve které byl dříve těžen uran metodou rozpouštění (leaching method) roztokem obsahujícím zejména kyselinu sírovou je založen na odčerpávání zbytků rozpouštědel – kontaminovaných důlních vod – z geologických horizontů bývalé těžby. Kontaminované vody jsou dále zpracovávány chemicky. V zařízení pro zpracování kontaminovaných vod klíčovou roli zaujímají odparky. U provozovaných odparek, tři identická tělesa, jde o uspořádání se splývajícím filmem. Ohřev je zajištěn brýdovou parou generovanou v odparkách. K pohonu kompresorů a příslušných cirkulačních čerpadel je potřebné dodat elektrický výkon 3,4 MW pro každé těleso. Při chodu odparek je zahušťovaný roztok dodáván do každé trubky rozdělovači se dvěma tangenciálními otvory. Po vstupu do odparek se v roztoku začne vytvářet síran vápenatý v malé koncentraci. Jakmile při odpařování koncentrace síranu vápenatého dosáhne určité hodnoty – i lokálně – vytvoří se podmínky pro saturaci a iniciaci zanášení. Na určitých místech vnitřního povrchu trubek a v blízkosti vstupních otvorů rozdělovačů se začne vytvářet pevná fáze. Odpařovací výkon začne klesat, až dosáhne dolní hranice a odparku je potřebné odstavit. Po odstavení je zahájen proces čistění. V době začátku provozování odparek (1996) interval mezi odstávkami trval kolem půl roku. S dobou provozování odparek se tento interval postupně zkracoval, takže v současné době může trvat pouze jeden týden. Diplomová práce navrhuje dva přístupy k řešení tohoto neuspokojivého stavu. Jednou z možností je náhrada stávajících rozdělovačů sadou příslušně dimenzovaných a uspořádaných sítových pater, která by zaručila rovnoměrné rozdělení zahušťovaného roztoku do všech trubek stávajících odparek se splývajícím filmem. Druhý přístup spočívá ve vybudování nové odpařovací stanice s mnohostupňovými expanzními odparkami. Odpařovací výkon by byl identický s hodnotami stávajících odparek při zahájení jejich provozu v roce 1996 a stupeň zahuštění roztoku by vyhovoval koncentracím, které jsou potřebné pro návazná zařízení a technologie. Diplomová práce předkládá návrh technologie nové odpařovací stanice včetně návrhů konstrukčního uspořádání klíčových částí zařízení. Pro dodávku tepla potřebného pro chod mnohostupňové expanzní odparky je navržen způsob využití tepla plynu vystupujícího z plynové turbiny – a to pro přímý ohřev a páry generované utilizačním kotlem, který je umístěn na proudu již zmíněného plynu z plynové turbíny. K zajištění specifikovaného odpařovacího výkonu, z hlediska dodávky potřebného tepla, je vybrána plynová turbína s elektrickým výkonem 30 MW pro export, kde palivem je zemní plyn.
Remediation process of region, formally exploited for chemical leaching of uranium, is based on pumping water contaminated mostly by residuals of sulfuric acid from the relevant geological horizons. The contaminated water is then treated in a chemical plant. In the treatment process evaporators play the key role. Presently operating evaporators – three units – are of falling film type. Heating service is provided by compressed vapor that is generated by evaporators. For driving the compressors and associated circulating pumps of each unit electric power of 3,4 MW is required. In the evaporators treated solution is distributed into individual tubes by nozzles of cyclone type that are mounted at the top end of tubes. In the evaporators feed solution contains calcium sulfide of low concentration. Once the calcium sulfide concentration in the evaporating process reaches the state of saturation, even locally, fouling is initiated. Thus the solids start to grow on the inner surface of the tube wall and the nozzle’s openings become restricted. The evaporator performance – evaporating rate – gradually declines and when it reaches the bottom limit the evaporator has to be shut down. This is followed by carrying out the cleaning procedure. At the time when the evaporators started operating (1996) the period between shut downs lasted around a half a year. However, gradually, this period has become substantially shorter – presently it may even last one week only. The thesis proposes two ways of approaching the present hardly acceptable state. First, replacement of distributing nozzles by a set of properly perforated sieve trays secures the uniform distribution of solution into each individual tube. Second, evaporators’ duty will be taken over by newly build multi-flash concentrator that will substitute the presently operating evaporators. Configuration of this new equipment is derived from widely used multi-flash distillation of sea water. Heat required by the concentrator’s end heaters is drawn from a gas turbine exhaust gas. Steam provided by Heat Recovery Steam Generator is supplied to the condensing heat exchangers installed on the evaporator’s feed stream. Generator coupled to the gas turbine, fueled by natural gas, provides the electric power of 30 MW for export.
Remediation process of region, formally exploited for chemical leaching of uranium, is based on pumping water contaminated mostly by residuals of sulfuric acid from the relevant geological horizons. The contaminated water is then treated in a chemical plant. In the treatment process evaporators play the key role. Presently operating evaporators – three units – are of falling film type. Heating service is provided by compressed vapor that is generated by evaporators. For driving the compressors and associated circulating pumps of each unit electric power of 3,4 MW is required. In the evaporators treated solution is distributed into individual tubes by nozzles of cyclone type that are mounted at the top end of tubes. In the evaporators feed solution contains calcium sulfide of low concentration. Once the calcium sulfide concentration in the evaporating process reaches the state of saturation, even locally, fouling is initiated. Thus the solids start to grow on the inner surface of the tube wall and the nozzle’s openings become restricted. The evaporator performance – evaporating rate – gradually declines and when it reaches the bottom limit the evaporator has to be shut down. This is followed by carrying out the cleaning procedure. At the time when the evaporators started operating (1996) the period between shut downs lasted around a half a year. However, gradually, this period has become substantially shorter – presently it may even last one week only. The thesis proposes two ways of approaching the present hardly acceptable state. First, replacement of distributing nozzles by a set of properly perforated sieve trays secures the uniform distribution of solution into each individual tube. Second, evaporators’ duty will be taken over by newly build multi-flash concentrator that will substitute the presently operating evaporators. Configuration of this new equipment is derived from widely used multi-flash distillation of sea water. Heat required by the concentrator’s end heaters is drawn from a gas turbine exhaust gas. Steam provided by Heat Recovery Steam Generator is supplied to the condensing heat exchangers installed on the evaporator’s feed stream. Generator coupled to the gas turbine, fueled by natural gas, provides the electric power of 30 MW for export.
Description
Citation
KŘÍŽ, J. Sanace půdy po těžbě uranu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2009.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Procesní inženýrství
Comittee
Ing. Pavel Seichter, CSc. (předseda)
doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Josef Kohoutek, CSc. (člen)
prof. Ing. Stanislav Vejvoda, CSc. (člen)
RNDr. Petr Žaloudík, CSc. (člen)
doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc. (člen)
Date of acceptance
2009-06-18
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení