用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统和热泵蒸发方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统和热泵蒸发方法。所述热泵蒸发系统包括蒸发塔塔釜循环回路、蒸汽处置管路和蒸发塔热交换器；蒸汽处置管路与蒸发塔的蒸汽出口连接，并设有对蒸汽进行加压的蒸汽压缩机；蒸发塔热交换器连接在蒸汽处置管路和蒸发塔塔釜循环回路之间，利用蒸汽处置管路中的加压蒸汽对蒸发塔塔釜循环回路中的废液进行加热。热泵蒸发方法是利用上述系统对废液进行处理的方法。与现有技术相比，本发明专利技术用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统和热泵蒸发方法显著降低了系统能耗，同时显著提升了盐分和放射性核素的分离效率，因此具有很高的经济效益和使用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核电厂废液处理领域，更具体地说，本专利技术涉及一种用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统和热泵蒸发方法。
技术介绍
核能是相当长一段时期内极具推广价值的清洁能源，但是核电厂带来的影响环境安全的三废处理问题却已经成为影响核能广泛推广的制约因素之一。例如，核电厂中产生的废液含有少量的放射性核素以及不同浓度的盐分，对人体和环境有一定危害，需要处理后再进行排放，以满足排放要求。目前，在已公开的核电厂中，用于放射性废液处理的蒸发工艺均采用外部附加的高温蒸汽对低放废液进行外循环式加热蒸发，高温蒸汽被冷凝成液体，然后返回蒸汽供应系统再进行蒸汽制备；低放废液被蒸发浓缩成一定浓度的浓缩液后，间歇或者连续的排向浓缩液贮存容器，蒸馏液则进行监测后排放至环境中。但是，上述低放废液的蒸发处理工艺至少存在以下问题：1)整套工艺消耗了大量的高温蒸汽，蒸汽冷凝液的冷却又消耗了大量的冷却水，因此能耗较高，经济性差；2)对于盐分含量较高的废液，普通自然循环蒸发工艺的流速较低，易在系统内产生结垢，给设备清洗带来不便，导致换热器热交换效率降低；3)主要设备蒸发塔的分离性能较差，塔顶馏出的蒸馏液中的硼含量高于内陆厂址关于排放废水中硼含量的限值，降低了机组对内陆厂址的环境适应性。可见，上述蒸发处理工艺的高能耗、低去污效率已经逐渐不能满足节约能源和排放标准的要求，有必要提供一种新的废液处理工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统和热泵蒸发方法，以降低系统能耗，同时提升分离效率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统，其包括蒸发塔塔釜循环回路、蒸汽处置管路和蒸发塔热交换器；废液在外力作用下在蒸发塔塔釜循环回路中循环流动，并在蒸发塔的塔釜内蒸发为蒸汽；蒸汽处置管路与蒸发塔的蒸汽出口连接，并设有对蒸汽进行加压的蒸汽压缩机；蒸发塔热交换器连接在蒸汽处置管路和蒸发塔塔釜循环回路之间，利用蒸汽处置管路中的加压蒸汽对蒸发塔塔釜循环回路中的废液进行加热。优选地，所述蒸汽处置管路上还设有冷凝器、冷凝液冷却器和冷凝液罐；蒸发塔热交换器的热侧设有排气口和排液口，其中排气口通过冷凝器与不凝气体排气管连接，排液口通过冷凝液冷却器与冷却液罐连接。优选地，所述冷却液罐下游的管线分为冷凝液排液管、冷凝液回流管和压缩机入口调温水回流管三条支路；其中，冷凝液排液管与下游监测排放系统连接，冷凝液回流管连接回蒸发塔的塔顶，压缩机入口调温水回流管连接至蒸汽压缩机入口。优选地，所述热泵蒸发系统还包括再生热交换器和为系统提供待处理废液的废液进料管路；废液进料管路流经再生热交换器的冷侧，蒸汽处置管路的冷凝液排液管流经再生热交换器的热侧，冷凝液排液管中的冷凝液通过再生热交换器对废液进料管路中的废液进行预热。优选地，所述蒸发塔塔釜循环回路包括由循环管依次连接的蒸发塔、循环泵、电加热器和蒸发塔热交换器热侧；循环泵的入口与蒸发塔的塔釜底部连接，废液进料管路自蒸发塔下游、循环泵上游的循环管接入蒸发塔塔釜循环回路。优选地，所述热泵蒸发系统还包括将废液蒸发后得到的浓缩液排出系统的浓缩液排出管路，浓缩液排出管路自蒸发塔下游、循环泵上游的循环管接入蒸发塔塔釜循环回路。优选地，所述蒸汽处置管路还包括用于调节蒸汽压缩机进出口压力的旁通回路，旁通回路是一条自蒸汽压缩机出口连接至其入口的蒸汽回流管，蒸汽回流管上设有旁路调节阀。优选地，所述蒸汽压缩机还设有用于防止放射性蒸汽泄漏的密封水环路。优选地，所述蒸发塔的顶部设有用于去除蒸汽中夹带的狭小液沫的除沫器。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发方法，其包括以下工艺：利用蒸发塔将废液蒸发为蒸汽，同时通过循环泵驱动废液在蒸发塔塔釜循环回路中循环流动，蒸发塔塔釜循环回路包括蒸发塔热交换器的冷侧；利用蒸汽压缩机抽出蒸发塔内废液产生的蒸汽并对其进行加压，之后送入蒸发塔热交换器的热侧，使升温升压后的蒸汽与蒸发塔塔釜循环回路中的废液进行热交换。优选地，所述蒸汽压缩机的进出口压力通过旁路调节工艺进行调节。优选地，所述蒸汽在蒸发塔热交换器热侧换热而被液化成高温冷凝液，蒸汽中所含的不凝气体及少量残留蒸汽经冷凝器冷凝后排出，高温冷凝液则经冷凝液冷却器冷却后流进冷凝液罐。优选地，所述冷凝液罐中的冷凝液由冷凝液泵抽出，一部分作为回流液经冷凝液回流管输送回蒸发塔的塔顶，与蒸发塔内上升的蒸汽进行传质交换；另一部分作为蒸汽压缩机的调温水回流至压缩机入口；还有一部分无需回流的冷凝液被排往下游的监测排放系统。优选地，所述冷凝液的回流流量由设在冷凝液回流管上的阀门开度进行调节。优选地，所述无需回流的冷凝液在排往下游的监测排放系统前，先流入再生式热交换器的热侧，对流经再生式热交换器冷侧的进料废液进行预热而实现余热利用。优选地，所述经再生式热交换器预热后的废液流入蒸发塔塔釜循环回路，在循环泵上游与来自蒸发塔塔釜的废液混合后，共同参与循环；循环流量的大小通过循环泵的流量实现。优选地，所述蒸发塔塔釜循环回路中的废液在进入蒸发塔热交换器的冷侧前，温度不足时可以先利用电加热器进行预热。优选地，所述蒸发塔塔釜中的浓缩液达到设计浓度后，通过浓缩液排出管路输送到下游固废处理系统进行进一步处理。与现有技术相比，本专利技术用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统和热泵蒸发方法显著降低了系统能耗，同时显著提升了盐分和放射性核素的分离效率，因此具有很高的经济效益和使用前景。附图说明下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统、热泵蒸发方法及其有益效果进行详细说明。图1为本专利技术用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术。请参阅图1，本专利技术用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统包括废液进料管路、蒸发塔塔釜循环回路、蒸汽处置管路、浓缩液排出管路、再生热交换器60和蒸发塔热交换器70。其中，再生热交换器60连接在废液进料管路与蒸汽处置管路之间，蒸发塔热交换器70连接在蒸发塔塔釜循环回路和蒸汽处置管路之间。废液进料管路包括废液储罐10、进料管12、给料泵14和再生热交换器60的冷侧。给料泵14设置在进料管12上，且入口与上游的废液储罐10连接。再生热交换器60设于给料泵14的下游，其冷侧入口与给料泵14的出口连接，冷侧出口则连接至蒸发塔塔釜循环回路。给料泵14的出口与再生热交换器60之间设有用于调节废液pH值的管道混合器以及与管道混合器配合使用的加药罐、加药泵等，但是图中均未示出。蒸发塔塔釜循环回路包括循环管21、蒸发塔22、循环泵24、电加热器26和蒸发塔热交换器70的冷侧，图示蒸发塔热交换器70的冷侧为管侧。蒸发塔22、循环泵24、电加热器26和蒸发塔热交换器70的冷侧由循环管21依次连接，且在废液流动方向上顺序排列而形成循环回路。其中，循环泵24的入口与蒸发塔22的塔釜底部连接，循环泵24的出口与电加热器26连接；蒸发塔热交换器70的冷侧出口则连接至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统，其特征在于：包括蒸发塔塔釜循环回路、蒸汽处置管路和蒸发塔热交换器；废液在外力作用下在蒸发塔塔釜循环回路中循环流动，并在蒸发塔的塔釜内蒸发为蒸汽；蒸汽处置管路与蒸发塔的蒸汽出口连接，并设有对蒸汽进行加压的蒸汽压缩机；蒸发塔热交换器连接在蒸汽处置管路和蒸发塔塔釜循环回路之间，利用蒸汽处置管路中的加压蒸汽对蒸发塔塔釜循环回路中的废液进行加热。

【技术特征摘要】
1.一种用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统，其特征在于：包括蒸发塔塔釜循环回路、蒸汽处置管路和蒸发塔热交换器；废液在外力作用下在蒸发塔塔釜循环回路中循环流动，并在蒸发塔的塔釜内蒸发为蒸汽；蒸汽处置管路与蒸发塔的蒸汽出口连接，并设有对蒸汽进行加压的蒸汽压缩机；蒸发塔热交换器连接在蒸汽处置管路和蒸发塔塔釜循环回路之间，利用蒸汽处置管路中的加压蒸汽对蒸发塔塔釜循环回路中的废液进行加热。2.根据权利要求1所述的用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统，其特征在于：所述蒸汽处置管路上还设有冷凝器、冷凝液冷却器和冷凝液罐；蒸发塔热交换器的热侧设有排气口和排液口，其中排气口通过冷凝器与不凝气体排气管连接，排液口通过冷凝液冷却器与冷却液罐连接。3.根据权利要求2所述的用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统，其特征在于：所述冷却液罐下游的管线分为冷凝液排液管、冷凝液回流管和压缩机入口调温水回流管三条支路；其中，冷凝液排液管与下游监测排放系统连接，冷凝液回流管连接回蒸发塔的塔顶，压缩机入口调温水回流管连接至蒸汽压缩机入口。4.根据权利要求3所述的用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统，其特征在于：所述热泵蒸发系统还包括再生热交换器和为系统提供待处理废液的废液进料管路；废液进料管路流经再生热交换器的冷侧，蒸汽处置管路的冷凝液排液管流经再生热交换器的热侧，冷凝液排液管中的冷凝液通过再生热交换器对废液进料管路中的废液进行预热。5.根据权利要求4所述的用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统，其特征在于：所述蒸发塔塔釜循环回路包括由循环管依次连接的蒸发塔、循环泵、电加热器和蒸发塔热交换器热侧；循环泵的入口与蒸发塔的塔釜底部连接，废
\t液进料管路自蒸发塔下游、循环泵上游的循环管接入蒸发塔塔釜循环回路。6.根据权利要求5所述的用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统，其特征在于：所述热泵蒸发系统还包括将废液蒸发后得到的浓缩液排出系统的浓缩液排出管路，浓缩液排出管路自蒸发塔下游、循环泵上游的循环管接入蒸发塔塔釜循环回路。7.根据权利要求1所述的用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统，其特征在于：所述蒸汽处置管路还包括用于调节蒸汽压缩机进出口压力的旁通回路，旁通回路是一条自蒸汽压缩机出口连接至其入口的蒸汽回流管，蒸汽回流管上设有旁路调节阀。8.根据权利要求1所述的用于处理核电厂低放废液的热泵蒸发系统，其特征在于：所述蒸汽压缩机还设有用于防止放射性蒸汽泄漏的密封水环路。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘跃龙，刘勇，霍明，张裕嘉，兰立君，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44