处理放射性有机废物的工艺系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种处理放射性有机废物的工艺系统。该工艺系统包括反应炉、旋风分离器、第一过滤器、热氧化器和洗涤器；所述反应炉设有进料口、反应气入口、添加剂入口和出料口；所述出料口依次与所述旋风分离器、所述第一过滤器、所述热氧化器和所述洗涤器连通；洗涤器为浸没式洗涤器，浸没式洗涤器为能够实现气体通过鼓泡的方式进入洗涤液中进行鼓泡洗涤的设备。该工艺系统，能够处理一座核电站(4至6台核反应堆)产生的放射性废树脂、干杂废物、有机溶剂废液、废油等含有不挥发及易挥发放射性核素的有机废物，能够减少放射性有机废物的质量和体积，并使有机物无机化，减容比高达10～50，且排放气体无污染，处理过程无二次废液产生。

Processing System for Treatment of Radioactive Organic Waste

【技术实现步骤摘要】
处理放射性有机废物的工艺系统
本技术涉及一种处理放射性有机废物的工艺系统。
技术介绍
核电站及核化工设施在运行过程中会产生大量的含有放射性的离子交换树脂、干杂废物、化学废液、废油等，为满足我国日益增长的放射性废物处理需求，遵循放射性废物最小化原则，满足废物最终处置的相关指标，开发高效环保的放射性废物减容技术迫在眉睫。目前，国内核电厂已经采用的放射性废物处理技术主要包括水泥固化、热态超级压实、烘干水泥固定、装HIC脱水等，干杂废物均一般采用分拣、超级压实和水泥固定工艺处理。这些技术的处理过程均为机械物理过程，减容效果一般，对于废树脂等湿废物的处理甚至是增容过程，无法满足目前国内的相关技术指标。与上述处理技术相比，蒸汽重整技术利用有机废物的受热裂解的方法，使有机长链断裂重组为无机的、环境友好型气体，废物中的放射性核素则与添加的矿物质络合，形成稳定态的矿化产物，减容效果较机械物理处理方式明显提高，并且最终废物包能够实现无机化，有利于废物的厂内贮存和最终近地表处置。目前已有的蒸汽重整处理放射性废物的工艺系统，处理对象主要是废树脂，且目前唯一商业运行的工艺设施位于美国Erwin，由于美国的放射性废物可以跨州运输，该工艺系统用于专门处理美国国内40余个反应堆产生的放射性废树脂，已运行近20年。该工艺系统包含串联的两个蒸汽重整反应炉，并且大部分热解反应发生在第一级，设立的第二级反应炉仅用于使热解完全。上述工艺系统在实际运行中，第二级反应炉发挥的作用极其有限，且会增大投资和运行维护风险。由于国内放射性废物在未处理前不能进行厂外运输，且目前国内的核电站基本均有4至6个反应堆，故为适应国内放射性废物的运输规则限制及目前国内核电站的实际情况。开发能够处理4至6个反应堆产生的各类含有机物质的放射性废物的工艺系统是目前亟须解决的技术问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术中尚缺乏一套能够处理4至6个反应堆产生的各类含有机物质的放射性废物的工艺系统的缺陷，而提供一种新型的处理放射性有机废物的工艺系统。本技术的工艺系统，能够处理一座核电站(4至6台核反应堆)产生的放射性废树脂、干杂废物、有机溶剂废液、废油等含有不挥发及易挥发放射性核素的有机废物，且上述有机废物在反应气及添加剂的作用下，发生蒸汽裂解及矿化重整反应，形成稳定的、矿化的、不可燃的、耐浸出性的并包络99.99％的放射性核素的固体颗粒，以减少放射性有机废物的质量和体积，并使有机物无机化，减容比高达10～50，且排放气体无污染，处理过程无二次废液产生。本技术通过以下技术方案解决上述技术问题：本技术提供一种处理放射性有机废物的工艺系统，所述工艺系统包括反应炉、旋风分离器、第一过滤器、热氧化器和洗涤器；所述反应炉设有进料口、反应气入口、添加剂入口和出料口；所述出料口依次与所述旋风分离器、所述第一过滤器、所述热氧化器和所述洗涤器连通；所述洗涤器为浸没式洗涤器，所述浸没式洗涤器为能够实现气体通过鼓泡的方式进入洗涤液中进行鼓泡洗涤的设备。上述工艺系统中，所述反应炉用于所述放射性有机废物在所述反应气及所述添加剂的作用下，发生蒸汽裂解及矿化重整反应。上述工艺系统中，所述工艺系统较佳地只有一个所述反应炉，且所述反应炉为单级流化床蒸汽重整反应炉。仅含一个所述反应炉的上述工艺系统能够节省投资费用。上述工艺系统中，较佳地，所述反应炉竖直设置，所述反应炉的炉体围成的炉腔包括从下至上的第一圆柱炉腔、渐扩炉腔及第二圆柱炉腔，所述第二圆柱炉腔的直径大于第一圆柱炉腔，且所述第二圆柱炉腔的内径与所述第一圆柱炉腔的内径的比值为1.1:1-2:1。所述第一圆柱炉腔的内径较佳地为250mm-1200mm。上述工艺系统中，所述反应炉的炉壁的厚度较佳地为10mm-25mm。上述工艺系统中，所述进料口用于将放射性有机废物送入所述反应炉，所述进料口较佳地设于所述反应炉的底端，且所述进料口能够实现水平喂料。上述工艺系统中，所述反应气入口用于将水蒸气、氮气、氧气、流化介质和添加剂通入所述反应炉内，所述反应气入口较佳地设于所述反应炉的底端，并位于所述进料口的下方，且所述反应气入口能够实现水平喂料。上述工艺系统中，所述添加剂入口用于将抗凝剂和碳颗粒通入所述反应炉内，所述添加剂入口较佳地设于所述反应炉的底端，并位于所述进料口的下方，且所述添加剂入口能够实现水平喂料。上述工艺系统中，所述出料口用于将所述反应炉内的生成的产品气排出所述反应炉，所述出料口较佳地设于所述反应炉的顶端，且所述出料口能够实现水平出料。上述工艺系统中，较佳地，所述工艺系统还设有水蒸汽进料系统、氮气进料系统、氧气进料系统和气体过热器，且所述水蒸汽进料系统、所述氮气进料系统与所述氧气进料系统分别与所述气体过热器的热流体通道连通，所述气体过热器的热流体通道与所述反应气入口连通。上述工艺系统中，较佳地，所述工艺系统还设有抗凝剂进料系统及原料混合管，所述抗凝剂进料系统与用于将所述放射性废物送入所述反应炉的进料系统分别与所述原料混合管连通，所述原料混合管与所述进料口连通。上述工艺系统中，较佳地，所述工艺系统还设有碳颗粒进料系统，所述碳颗粒进料系统包括依次连接的振动式喂料器与脉冲式氮气闭锁料斗，且所述脉冲式氮气闭锁料斗与所述添加剂入口连通。上述工艺系统中，所述反应炉的顶部、底部和反应区域可设置热电偶，其用于实施监控所述反应炉内的温度。上述工艺系统中，所述反应炉的炉体材质例如可为Haynes556、Hastelloy、不锈钢或加防火陶瓷内衬的碳钢。上述工艺系统中，所述旋风分离器用于从所述出料口排出的产品气的气固分离，并将气固分离后的气体送入所述第一过滤器。上述工艺系统中，所述第一过滤器用于所述旋风分离器排出的气体的气固分离，并将气固分离后的气体排出。所述第一过滤器较佳地为陶瓷过滤器，所述陶瓷过滤器的滤芯材质为陶瓷。上述工艺系统中，较佳地，所述旋风分离器的固体出口及所述第一过滤器的固体出口均与一废物暂存罐连通。更佳地，所述废物暂存罐与第一储罐连通。其中，所述第一储罐例如可为HIC储罐。上述工艺系统中，所述热氧化器的底部通入天然气火焰，所述热氧化器用于所述第一过滤器排出的气体中可燃气体的燃烧。上述工艺系统中，所述洗涤器用于所述热氧化器排出的气体中酸性气体的去除。较佳地，所述浸没式洗涤器位于所述热氧化器的下方，所述热氧化器的底部设有伸向所述浸没式洗涤器的底部的文氏管，所述热氧化器与所述浸没式洗涤器经所述文氏管连通，所述文氏管用于将所述热氧化器中的气体送入所述浸没式洗涤器内的洗涤液中。所述洗涤液可为能够除去酸性气体的溶液，例如可为碳酸氢钠溶液和/或氢氧化钠溶液。更佳地，所述浸没式洗涤器还设有尾气出口及洗涤液出口。进一步更佳地，所述尾气出口与尾气冷凝器连通，和/或，所述洗涤液出口与盐溶液暂存罐连通。所述尾气冷凝器之后，所述工艺系统较佳地还设有与所述尾气冷凝器连通的除雾器，所述除雾器用于所述尾气冷凝器排出的气体中水分的去除，所述除雾器较佳地具有能够加热所述尾气冷凝器排出的气体的部件，将所述尾气冷凝器排出的气体加热至120℃至140℃，以确保其中的水蒸气不会在下述的第三过滤器和烟囱中冷凝。所述除雾器之后，所述工艺系统较佳地还设有与所述除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理放射性有机废物的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统包括反应炉、旋风分离器、第一过滤器、热氧化器和洗涤器；所述反应炉设有进料口、反应气入口、添加剂入口和出料口；所述出料口依次与所述旋风分离器、所述第一过滤器、所述热氧化器和所述洗涤器连通；所述洗涤器为浸没式洗涤器，所述浸没式洗涤器为能够实现气体通过鼓泡的方式进入洗涤液中进行鼓泡洗涤的设备。

【技术特征摘要】
1.一种处理放射性有机废物的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统包括反应炉、旋风分离器、第一过滤器、热氧化器和洗涤器；所述反应炉设有进料口、反应气入口、添加剂入口和出料口；所述出料口依次与所述旋风分离器、所述第一过滤器、所述热氧化器和所述洗涤器连通；所述洗涤器为浸没式洗涤器，所述浸没式洗涤器为能够实现气体通过鼓泡的方式进入洗涤液中进行鼓泡洗涤的设备。2.如权利要求1所述的处理放射性有机废物的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统只有一个所述反应炉，且所述反应炉为单级流化床蒸汽重整反应炉。3.如权利要求1所述的处理放射性有机废物的工艺系统，其特征在于，所述反应炉竖直设置，所述反应炉的炉体围成的炉腔包括从下至上的第一圆柱炉腔、渐扩炉腔及第二圆柱炉腔，所述第二圆柱炉腔的直径大于第一圆柱炉腔，且所述第二圆柱炉腔的内径与所述第一圆柱炉腔的内径的比值为1.1:1-2:1。4.如权利要求3所述的处理放射性有机废物的工艺系统，其特征在于，所述第一圆柱炉腔的内径为250mm-1200mm；所述反应炉的炉壁的厚度为10mm-25mm。5.如权利要求1所述的处理放射性有机废物的工艺系统，其特征在于，所述进料口设于所述反应炉的底端，且所述进料口能够实现水平喂料；所述反应气入口设于所述反应炉的底端，并位于所述进料口的下方，且所述反应气入口能够实现水平喂料；所述添加剂入口用于将抗凝剂和碳颗粒通入所述反应炉内，所述添加剂入口设于所述反应炉的底端，并位于所述进料口的下方，且所述添加剂入口能够实现水平喂料；所述出料口设于所述反应炉的顶端，且所述出料口能够实现水平出料。6.如权利要求1所述的处理放射性有机废物的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统还设有水蒸汽进料系统、氮气进料系统、氧气进料系统和气体过热器，且所述水蒸汽进料系统、所述氮气进料系统与所述氧气进料系统分别与所述气体过热器的热流体通道连通，所述气体过热器的热流体通道与所述反应气入口连通；所述工艺系统还设有抗凝剂进料系统及原料混合管，所述抗凝剂进料系统与用于将所述放射性废物送入所述反应炉的进料系统分别与所述原料混合管连通，所述原料混合管与所述进料口连通；所述工艺系统还设有碳颗粒进料系统，所述碳颗粒进料系统包括依次连接的振动式喂料器与脉冲式氮气闭锁料斗，且所述脉冲式氮气闭锁料斗与所述添加剂入口连通。7.如权利要求1所述的处理放射性有机废物的工艺系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾昀澎，孙远，黄瑞蕾，
申请(专利权)人：台海玛努尔核原上海能源设备有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31