CN117815817A - 一种应用于放射性尾气处理的湿法净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，包括喷射洗涤器、洗涤液循环回路，其中：所述喷射洗涤器包括塔釜、塔柱以及混合室，所述塔柱设于所述塔釜上方，且塔柱底部与塔釜连通，塔柱顶部设有出气口，所述混合室设于塔柱上侧方，且与塔柱连通，混合室上设有放射性尾气进气口，混合室顶部设有洗涤液入口；所述洗涤液循环管路包括循环管道和循环泵，所述循环泵设于所述循环管道上，循环管道的尾端与塔釜顶部连通，其头端与混合室顶部的洗涤液入口连通，且所述头端上连接有喷嘴，以使洗涤液雾化。本发明净化效果好，并且，结构简单，内部无塔板或填充物等易损部件，压降小，能够满足放射性环境长期运行需求。

Description

一种应用于放射性尾气处理的湿法净化系统

技术领域

本发明属于核工业技术领域，具体涉及一种应用于放射性尾气处理的湿法净化系统。

背景技术

在核电站产生的乏燃料回收处理过程中，不可避免的会产生大量的高放废液，目前国际通用的高放废液处理手段是玻璃固化技术。玻璃固化技术是指在超1000℃的高温条件下，将高放废液蒸发、煅烧为氧化物或单质，熔融结合至玻璃基材中，形成稳定的、符合处置要求的放射性固体废物。高放废液玻璃固化过程会产生大量放射性尾气，尾气中不仅包含废液蒸发产生的水蒸气、硝酸盐煅烧产生的NO_x和玻璃固化过程引入的空气等气体，还含有大量放射性微粒，若不能对其进行有效处理，就会对人员和环境安全造成不可估计的影响。因此，放射性尾气处理技术，是放射性废物管理工程的关键环节之一。

目前，放射性尾气处理工艺中多使用板式塔对尾气进行淋洗，板式塔的结构复杂，且板式塔上的浮阀或泡罩等设备易腐蚀，设备压降大，净化效果差，因此需要优化放射性尾气处理工艺系统，以保证设施的连续稳定运行以及尾气达标排放。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，净化效果好，并且，结构简单，内部无塔板或填充物等易损部件，压降小，能够满足放射性环境长期运行需求。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

根据本发明的一个方面，提供一种应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，包括喷射洗涤器、洗涤液循环回路，其中：

所述喷射洗涤器包括塔釜、塔柱以及混合室，所述塔柱设于所述塔釜上方，且塔柱底部与塔釜连通，塔柱顶部设有出气口，所述混合室设于塔柱上侧方，且与塔柱连通，混合室上设有放射性尾气进气口，混合室顶部设有洗涤液入口；

所述洗涤液循环管路包括循环管道和循环泵，所述循环泵设于所述循环管道上，循环管道的尾端与塔釜顶部连通，其头端与混合室顶部的洗涤液入口连通，且所述头端上连接有喷嘴，以使洗涤液雾化。

优选的是，混合室的底部与塔柱下侧部是通过L形混合管连通，用于对尾气进行初步气液分离。

优选的是，所述洗涤液循环管路还包括冷却器，所述冷却器设于所述循环管道上，用于冷却洗涤液。

优选的是，所述塔釜、所述塔柱、所述混合室均设有喷淋环管，用于补充洗涤液及清洗去污。

优选的是，所述塔釜上设有排液管，用于输出及排空塔釜内的液体。

优选的是，所述塔釜还设有搅拌装置，所述搅拌装置为压缩空气搅拌装置，用于防止杂质沉积。

优选的是，所述循环泵的泵主体包括泵壳、泵芯，所述泵壳通过支架固定，循环泵的进口管道和出口管道固设于泵壳上，所述泵芯可拆卸地安装在泵壳内；所述循环泵的本体端子箱与供电电缆采用快拆接头可拆卸连接。

优选的是，所述泵芯的顶部设有吊环。

优选的是，所述循环泵的数量为两个，两个循环泵并列设置，一用一备。

优选的是，所述循环管道上设有压力测量仪表，用于检测循环泵出口的洗涤液压力，并且，压力测量仪表连接有自动控制器，用于将检测的压力值传递给自动控制器；

所述自动控制器与各个循环泵分别电连接，自动控制器内预设有压力阈值，自动控制器用于接收压力测量仪表检测到的压力值并将其与所述压力阈值进行比较，当低于压力阈值时自动控制切换至备用的循环泵。

有益效果：

本发明的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，可以去除放射性尾气中携带的细颗粒和气溶胶，同时，还可以吸收少量的NO_x，净化效果好，并且，相比于现有技术，喷射洗涤器内部无塔板或填充物等易损部件，结构简单，运行可靠，系统压降小，清洗效率高，能够满足放射性环境长期运行需求。

附图说明

图1为本发明实施例的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统的结构示意图。

图中：1-塔釜；2-塔柱；3-混合室；4-L形混合管；5-循环泵；6-冷却器；7-进气口；8-出气口；9-排液管；10-循环液出口；11-洗涤液入口；12-喷嘴；13-第三洗涤液进液管；14-第三喷淋环管；15-第二喷淋环管；16-第一喷淋环管；17-压缩空气进气管道；

18-冷却水进口；19-冷却水出口；20-第一洗涤液进液管；21-循环管道；22-圆锥底；23-第二洗涤液进液管。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

针对现有技术中存在的设备结构复杂、常用板式塔上的浮阀或泡罩等设备易腐蚀、设备压降大、净化效果差等问题，本发明公开一种应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，包括喷射洗涤器、洗涤液循环回路，其中：

所述喷射洗涤器包括塔釜、塔柱以及混合室，所述塔柱设于所述塔釜上方，且塔柱底部与塔釜连通，塔柱顶部设有出气口，所述混合室设于塔柱上侧方，且与塔柱连通，混合室上设有放射性尾气进气口，混合室顶部设有洗涤液入口；

所述洗涤液循环管路包括循环管道和循环泵，所述循环泵设于所述循环管道上，循环管道的尾端与塔釜顶部连通，其头端与混合室顶部的洗涤液入口连通，且所述头端上连接有喷嘴，以使洗涤液雾化。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，包括喷射洗涤器、洗涤液循环回路，其中：

喷射洗涤器包括塔釜1、塔柱2以及混合室3，塔釜1用于盛放液体(如洗涤液以及洗涤后的洗涤残液)，塔柱2设于塔釜1上方，且塔柱2底部与塔釜1连通，塔柱2顶部设有出气口8，混合室3设于塔柱2上侧方，且与塔柱2连通，混合室3的侧壁上设有放射性尾气进气口7，混合室3顶部设有洗涤液入口11；

洗涤液循环管路包括循环管道21和循环泵5，循环泵5设于循环管道21上，循环管道21的尾端与塔釜1顶部的循环液出口10连通，其头端与混合室3顶部的洗涤液入口11连通，且循环管道21的头端上连接有喷嘴12，以使洗涤液雾化。

在一些实施方式中，混合室3的底部优选为圆锥底22，锥度优选为55～65°，可加速液体排至塔釜，防止积液。喷嘴12应选取喷射范围能覆盖混合室的圆锥底部的高压喷嘴，高压喷嘴出口处的压力控制在0.2～0.6MPa，可以确保液体冲洗力度，同时，在设备内部制造正压环境，防止尾气处理线压降过大。混合室3的上部为圆柱段，进气口7设于混合室的圆柱段上，并且，进气口7优选为呈水平方向布置，以便从水平方向通入放射性尾气。

在一些实施方式中，混合室3的底部与塔柱2下侧部通过L形混合管4连通，用于对尾气进行初步气液分离。

具体来说，L形混合管4包括竖直段和水平段，竖直段与混合室3底部连通，水平段的一端与竖直段的底部连通，其另一端与塔柱2的下侧壁连通。L形混合管可以保证气液混合物在折角处通过碰撞，从而实现气液分离。

在一些实施方式中，考虑到洗涤液流经循环泵5后，受电机影响，洗涤液温度会上升，因此，洗涤液循环管路还包括冷却器6，冷却器6设于循环管道21上，优选设于循环泵5的下游，处于循环泵5与混合室3顶部的洗涤液入口11管路之间，用于冷却洗涤液，防止洗涤液持续升温。

具体来说，冷却器6可以为管壳式换热器或套管式换热器或其他形式换热器。

本实施例中，冷却器6优选采用管壳式换热器，并且，由于洗涤液含有放射性，为防止洗涤液泄漏至环境中，管壳式换热器的管程通洗涤液，壳程通冷却水，且壳程进口18处于靠近混合室3顶部的洗涤液入口的一端，壳程出口19处于靠近循环泵5的一端，二者逆流换热。

在一些实施方式中，塔釜1、塔柱2、混合室3均设有洗涤装置，洗涤装置优选为喷淋环管，喷淋环管处于塔釜1、塔柱2、混合室3的顶部，依次第一喷淋环管16、第二喷淋环管15以及第三喷淋环管14，第一喷淋环管16连接第一洗涤液进液管20，第二喷淋环管15连接第二洗涤液进液管23，第三喷淋环管14连接第三洗涤液进液管线13，各喷淋环管内通有洗涤液(如去离子水或酸碱溶液)，用于补充洗涤液及清洗去污。

在一些实施方式中，塔釜1上设有排液管9，用于输出及排空塔釜内的液体，以便更换洗涤液。排液管9上优选设有蒸汽喷射泵等非能动输送设备，通过排液管9，可以定期使用蒸汽喷射泵等非能动输送设备将液体输送至玻璃固化设备等其他设备中，避免放射性物质及颗粒物持续累积，也可用于排空塔釜内的液体。塔釜内液体不足时，通过各个喷淋环管通入去离子水作为洗涤液补充。

在一些实施方式中，塔釜1还设有搅拌装置，搅拌装置的类型不限，用于防止杂质沉积。

本实施例中，搅拌装置优选为压缩空气搅拌装置，其具体包括压缩空气进气管17和压缩机(图中未示出)，压缩机通过压缩空气进气管17与塔釜1顶部连通，通过向塔釜1内通过压缩空气对塔釜1内液体进行搅拌。

在一些实施方式中，循环泵5的泵主体包括固定的泵壳、泵芯(图中未示出)，其中：

泵壳通过支架固定，不可更换，循环泵的进口管道和出口管道通过焊接等方式固设于泵壳上，泵芯(包括电机和叶轮部分)通过螺栓等快拆结构可拆卸地安装在泵壳内，可整体更换；

循环泵的本体端子箱与供电电缆采用快拆接头(如可插拔接头)可拆卸连接，便于远程操作。

在一些实施方式中，泵芯顶部设有吊环，以供吊装使用，实现远距离更换，从而降低工作人员的辐射风险。

当泵芯需要远距离更换时，通过动力手或机械手将本体端子箱与供电电缆之间的电连接件(如可插拔接头)拔下，通过蒸汽喷射泵将循环泵中液体抽出，再通过动力手及电冲击扳手松开泵芯与泵壳之间的螺栓，使用动力手辅助吊钩挂住旧泵芯的顶部的吊环并吊出装桶。新泵芯的安装方式与旧泵芯的吊出方式相反，这里不再一一赘述。

在一些实施方式中，为保证设备连续运行，循环泵5的数量至少为两个以上，优选为两个，两个循环泵并列设置，一用一备。

在一些实施方式中，循环管道21上设有压力测量仪表(图中未示出)，用于检测循环泵出口的洗涤液压力，并且，压力测量仪表连接有自动控制器(图中未示出)，用于将检测的压力值传递给自动控制器；

自动控制器与各个循环泵5分别电连接，自动控制器内预设有压力阈值，自动控制器用于接收压力测量仪表检测到的压力值并将其与所述压力阈值进行比较，当低于压力阈值时，即压力不满足工艺需求，自动控制切换至备用的循环泵5。

下面对本实施例的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统的工作过程进行详述，具体如下：

放射性尾气通过进气口7从水平方向进入到混合室3，同时，打开循环泵5，将塔釜1内的洗涤液通过洗涤液循环管路输送至混合室3顶部后，通过高压喷嘴竖直向下喷出雾化形成雾状液滴，其中，洗涤液喷出的方向与水平进入的放射性尾气流垂直；喷出雾状液滴与放射性尾气在混合室3内充分接触、混合，从而去除放射性尾气中携带的细颗粒和气溶胶，并且，洗涤液还可以吸收少量的NO_x，得到洗涤后尾气和洗涤残液；

之后，洗涤后尾气和洗涤残液通过混合室3的圆锥底22进入L形混合管4的竖直段，随后经L形混合管4的水平段进入塔柱2，并以切线直冲方式喷射洗涤塔柱2的侧壁，在重力和旋转力的作用下，洗涤后尾气与洗涤残液实现气液分离，分离出的洗涤后尾气向上流，经塔柱2顶部出气口8排出到下一处理工序，分离出的洗涤残液落入到塔釜1中，之后，通过循环泵5抽取塔釜1内的液体，经加压后再次输送至混合室3顶部喷出，实现洗涤液循环。

对塔柱2顶部出气口8排出的尾气进行检测，经计算后，得出本实施例系统处理后的放射性净化系数约为15-25，实现了较好的放射性净化效果，能够满足尾气排放标准。

本实施例的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，可以去除放射性尾气中携带的细颗粒和气溶胶，并且，可以吸收少量的NO_x，净化效果好，并且，相比于现有技术，喷射洗涤器内部无塔板或填充物等易损部件，结构简单，运行可靠，系统压降小，清洗效率高，能够满足放射性环境长期运行需求。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，其特征在于，包括喷射洗涤器、洗涤液循环回路，其中：

所述喷射洗涤器包括塔釜(1)、塔柱(2)以及混合室(3)，所述塔柱设于所述塔釜上方，且塔柱底部与塔釜连通，塔柱顶部设有出气口(8)，所述混合室设于塔柱上侧方，且与塔柱连通，混合室上设有放射性尾气进气口(7)，混合室顶部设有洗涤液入口(11)；

所述洗涤液循环管路包括循环管道(21)和循环泵(5)，所述循环泵设于所述循环管道上，循环管道的尾端与塔釜顶部连通，其头端与混合室顶部的洗涤液入口连通，且所述头端上连接有喷嘴，以使洗涤液雾化。

2.根据权利要求1所述的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，其特征在于，混合室的底部与塔柱下侧部是通过L形混合管(4)连通，用于对尾气进行初步气液分离。

3.根据权利要求2所述的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，其特征在于，所述洗涤液循环管路还包括冷却器(6)，

所述冷却器设于所述循环管道上，用于冷却洗涤液。

4.根据权利要求3所述的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，其特征在于，所述塔釜、所述塔柱、所述混合室均设有喷淋环管，用于补充洗涤液及清洗去污。

5.根据权利要求4所述的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，其特征在于，所述塔釜上设有排液管(9)，用于输出及排空塔釜内的液体。

6.根据权利要求5所述的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，其特征在于，所述塔釜还设有搅拌装置，所述搅拌装置为压缩空气搅拌装置，用于防止杂质沉积。

7.根据权利要求1-6任一项所述的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，其特征在于，所述循环泵的泵主体包括泵壳、泵芯，所述泵壳通过支架固定，循环泵的进口管道和出口管道固设于泵壳上，所述泵芯可拆卸地安装在泵壳内；

所述循环泵的本体端子箱与供电电缆采用快拆接头可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，其特征在于，所述泵芯的顶部设有吊环。

9.根据权利要求8所述的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，其特征在于，所述循环泵(5)的数量为两个，两个循环泵并列设置，一用一备。

10.根据权利要求9所述的应用于放射性尾气处理的湿法净化系统，其特征在于，所述循环管道上设有压力测量仪表，用于检测循环泵出口的洗涤液压力，

并且，压力测量仪表连接有自动控制器，用于将检测的压力值传递给自动控制器；

所述自动控制器与各个循环泵分别电连接，自动控制器内预设有压力阈值，自动控制器用于接收压力测量仪表检测到的压力值并将其与所述压力阈值进行比较，当低于压力阈值时自动控制切换至备用的循环泵。