一种中低放射性废物处理方法技术

本发明专利技术属于中低放射性废物处理技术领域，涉及一种中低放射性废物处理方法，在中低放射性废物处理装置中实现，用于处理医院、工厂、研究机构以及核电厂产生包含放射性物质的有机可燃类废弃物，实现中低放射性废物的减容化和无害化处理，减容率超过95％，解决中低放射性废物堆积量大、存储难的难题，其首先启动加热装置，接着启动燃烧器，再启动喷淋水洗塔进行预处理，然后进料，进行热解、燃烧及催化反应，最后净化后排出，其工艺方法简单、原理可靠，减容率高，固化效果好，应用环境友好，投资及运营成本低，节能环保，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

Low and intermediate radioactive waste treatment method

The invention belongs to the technical field of low radioactive waste disposal, relates to a low radioactive waste treatment method in low radioactive waste treatment device, used for processing factories, hospitals, research institutions and nuclear power plants produce organic waste containing combustible radioactive substances, to achieve low radioactive waste reduction and harmless treatment, volume reduction the rate of more than 95%, to solve the problem of large amount of low radioactive waste accumulation and storage difficult, the first to start heating device, and then restart the burner, spray towers pretreatment, then, by pyrolysis, combustion and catalytic reaction, finally discharged after purification, the process is simple, reliable principle, volume reduction rate high, good curing effect, application of environmentally friendly, low investment and operation cost, energy saving and environmental protection, and has good economic benefits And broad market prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种中低放射性废物处理方法
：本专利技术属于中低放射性废物处理
，涉及一种中低放射性废物处理方法，在中低放射性废物处理装置中实现，用于处理医院、工厂、研究机构以及核电厂产生包含放射性物质的有机可燃类废弃物，实现中低放射性废物的减容化和无害化处理，减容率超过95％。
技术介绍
：从技术层面分类，放射性废物主要分为高放射性和低中放射性两类。高放射性放射性废物主要包括核燃料在发电后产生的乏燃料及其处理物；中低放射性废物一般包括核电站的污染设备、检测设备、运行时的水化系统、交换树脂、废水废液；还包括医院、工厂、研究机构以及核电厂等产生包含放射性物质的废弃物，如衣物、纸类、试验器具等，中低放射性废物占到了所有放射性废物的99％，其中，大部分为核电厂产生的包含放射性物质的废弃物，中低放射性废物的危害性较低，但放射性废物具有独特性质，使其在处理中非常麻烦：①放射性：放射性废物的放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除，只能靠放射性核素自身的衰变而减少。②射线危害：放射性废物放出的射线通过物质时，发生电离和激发作用，对生物体会引起辐射损伤。③热能释放：放射性废物中放射性核素通过衰变放出能量，当放射性核素含量较高时，释放的热能会导致放射性废物的温度不断上升，甚至使溶液自行沸腾，固体自行熔融。如何有效的处理放射性废物，同时能够最大化的减少放射性废物体积，一直是世界各国悬而未决的难题，美国已在该问题上进行了长达20年的研究，并耗费了上百亿美元的支出。国际原子能机构对于放射性废物的处理和处置要求很严，并要求各国遵照执行，并且各国在投放时要接受国际监督。对中低放射性废物的处理，国际原子能机构要求，不论是固体放射性废物还是液体放射性废物，都要进行固化处理，然后装在封闭"容器"里，放在浅地层的处置库里。中低放射性废物因其危害较低，国际上通行的做法是在地面开挖深约10—20米的壕沟，然后建好各种防辐射工程屏障，将经过焚化压缩固化好的放射性废物罐放入其中并掩埋，一段时间后，这些废物中的放射性物质就会衰变成对人体无害的物质，这种方法经过几十年的发展，虽然技术已经十分成熟，但需要占用大量的核废物堆场空间。随着我国核电事业的发展，中国核工业系统积存的中低放固体废物已达数万立方米，中国有限的放射性废物堆场空间已远远不能满足未来中低放废物存储的要求，因此，采用可靠的处理工艺，实现对中低放射性废物减容化无害化处理已经迫在眉睫。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种中低放射性废物处理方法，解决中低放射性废物堆积量大、存储难的难题，实现中低放射性废物的减容化和无害化处理。为了实现上述目的，本专利技术涉及的中低放射性废物处理方法的具体工艺步骤为：(1)启动加热装置：启动热解反应器的加热装置，设置第一控温仪的温度为300-600℃；(2)启动燃烧器：启动自动燃油回路油泵，打开两级电磁阀自动点火并顺次燃烧，当燃烧器燃油部分稳定燃烧，保持燃烧室的温度为800-1300℃，热解气进入燃烧器燃烧，即燃烧器由中间部分喷油雾化燃烧，使用自动燃油回路油泵调节燃油量，伺服电机调节进风口确保热解气体充分燃烧；(3)启动喷淋水洗塔：依次启动喷淋水洗塔的循环水泵和引风机，预运行3-5分钟后；(4)进料：将中低放射性废物和固体催化剂通过进料口送入封闭进料系统，关闭密封进料阀；在绝氧或缺氧的条件下启动螺旋推进器，设置转速为1-5转/分钟推动物料完全进入热解反应器；所述固体催化剂的用量为中低放射性废物总质量的0.5-2％；(5)热解反应：中低放射性废物在固体催化剂作用下热解为气体和固体残渣，中低放射性废物中95％-98％的放射性元素停留在固体残渣中经固体残渣出口排出，统一封存并水泥固化处理；2％-5％的放射性元素随产生的气体进入燃烧器；(6)燃烧及催化反应：2％-5％的放射性元素随产生的气体与燃油一起充分雾化燃烧，燃烧产生的混合气体进入催化转化器，在固体催化剂的作用下，将未燃烧完全的一氧化碳和碳氢化合物转换成二氧化碳和水蒸汽，并将氮氧化物转化成氮气，并通过第二进气口排入液罐中；(7)净化反应：二氧化碳、水蒸汽和氮气的混合气体进入液罐后，喷淋水洗塔主体上的喷头从上部喷淋弱碱性吸收溶液，弱碱性吸收溶液的组分与浓度要根据中低放射性废物的成分确定，并与高温的混合气体充分逆向接触进行净化反应，耐腐蚀循环水泵能够循环喷淋弱碱性吸收溶液，使得混合气体中的酸性组分被弱碱性吸收溶液充分吸收；极少数挥发性放射性核素被弱碱性吸收溶液捕集；(8)排放：监测合格的净化后气体通过引风机经排气口抽空排放；喷淋水洗塔所用弱碱性吸收溶液中核素达到排放上限之前，将其从排水孔排放到废水管网水中，集中统一处理，然后通过进水口和进药口加入新的弱碱性吸收溶液；重复执行步骤4-步骤7继续投料，随着热解器工作状态的稳定，送料量逐渐增大到热解器的额定处理量，实现中低放射性废物的减容化和无害化处理。所述固体催化剂优选为碱金属离子改性的膨润土，水泥固化效果好；所述燃烧器的燃料为柴油，或为润滑油。本专利技术涉及的中低放射性废物处理方法所采用的中低放射性废物处理装置的主要结构包括热解反应器、燃烧器、催化转化器、喷淋水洗塔和耐高温管路，热解反应器、燃烧器、催化转化器、喷淋水洗塔之间通过耐高温管路相通，所述热解反应器包括加热装置、封闭进料系统、螺旋推进器、封闭出料系统、电加热炉、第一控温仪和电机；所述封闭进料系统包含进料口和密封进料阀；所述螺旋推进器包含蜗杆和进料管；所述封闭出料系统包含固体残渣出口、密封出料阀和气体出口；所述燃烧器包含燃烧头和燃烧器主体，燃烧器主体包含两级电磁阀、自动燃油回路油泵、伺服电机、进风口和第一进气口；所述催化转化器外部设有保温层，内部装填固体催化剂；所述喷淋水洗塔包含液罐、喷淋水洗塔主体、循环水泵、引风机、喷淋管、进液孔、出液孔、喷头、第二进气口、排气口、排气管、排水孔；水平设置的螺旋推进器由蜗杆和中空结构的进料管组成，进料管的内部设有蜗杆，进料管的外部管壁缠绕式设置有加热装置并形成加热层，所述加热装置为加热电阻丝，加热装置的外部设有箱式结构的电加热炉，电加热炉由内至外依次包含耐火层和保温层，电加热炉与第一控温仪电连接，第一控温仪用于控制加热装置内的热解温度，实现物料充分热解；进料管的输入端与竖直设置的封闭进料系统的底部相连通，封闭进料系统包含进料口和密封进料阀，密封进料阀用于密封进料口，使得热解反应器能够在缺氧或绝氧的环境下进料，螺旋推进器的输入端与电机电连接，电机带动螺旋推进器旋转并控制推进速度，确保热解反应器内的物质完全热解，进料管的输出端设有封闭出料系统，封闭出料系统包含固体残渣出口、密封进料阀和气体出口，固体残渣出口通过密封进料阀进行密封，与工业三废处理系统管网连通，用于排出废弃物残渣；气体出口通过耐高温管路与燃烧器上设置的第一进气口相连通，燃烧器为防爆油气两用燃烧器，燃烧器包含燃烧头和燃烧器主体，燃烧器的燃烧头和燃烧器主体均采用耐高温材料且管道式相通，燃烧头为同心环状结构，外环为燃气口，内环为燃油口，燃烧头外部设有箱式结构的燃烧室，燃烧器主体包含两级电磁阀、自动燃油回路油泵、伺服电机、进风口和第一进气口，自动燃油回路油泵上设有两级电磁阀，两级电磁阀与伺服电机电连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中低放射性废物处理方法，其特征在于具体工艺步骤为：(1)启动加热装置：启动热解反应器的加热装置，设置第一控温仪的温度为300‑600℃；(2)启动燃烧器：启动自动燃油回路油泵，打开两级电磁阀自动点火并顺次燃烧，当燃烧器燃油部分稳定燃烧，保持燃烧室的温度为800‑1300℃，热解气进入燃烧器燃烧，即燃烧器由中间部分喷油雾化燃烧，使用自动燃油回路油泵调节燃油量，伺服电机调节进风口确保热解气体充分燃烧；(3)启动喷淋水洗塔：依次启动喷淋水洗塔的循环水泵和引风机，预运行3‑5分钟后；(4)进料：将中低放射性废物和固体催化剂通过进料口送入封闭进料系统，所述固体催化剂为碱金属离子改性的膨润土，关闭密封进料阀；在绝氧或缺氧的条件下启动螺旋推进器，设置转速为1‑5转/分钟推动物料完全进入热解反应器；所述固体催化剂的用量为中低放射性废物总质量的0.5‑2％；(5)热解反应：中低放射性废物在固体催化剂作用下热解为气体和固体残渣，中低放射性废物中95％‑98％的放射性元素停留在固体残渣中经固体残渣出口排出，统一封存并水泥固化处理；2％‑5％的放射性元素随产生的气体进入燃烧器；(6)燃烧及催化反应：2％‑5％的放射性元素随产生的气体与燃油一起充分雾化燃烧，燃烧产生的混合气体进入催化转化器，在固体催化剂的作用下，将未燃烧完全的一氧化碳和碳氢化合物转换成二氧化碳和水蒸汽，并将氮氧化物转化成氮气，并通过第二进气口排入液罐中；(7)净化反应：二氧化碳、水蒸汽和氮气的混合气体进入液罐后，喷淋水洗塔主体上的喷头从上部喷淋弱碱性吸收溶液，弱碱性吸收溶液的组分与浓度要根据中低放射性废物的成分确定，并与高温的混合气体充分逆向接触进行净化反应，耐腐蚀循环水泵能够循环喷淋弱碱性吸收溶液，使得混合气体中的酸性组分被弱碱性吸收溶液充分吸收；极少数挥发性放射性核素被弱碱性吸收溶液捕集；(8)排放：监测合格的净化后气体通过引风机经排气口抽空排放；喷淋水洗塔所用弱碱性吸收溶液中核素达到排放上限之前，将其从排水孔排放到废水管网水中，集中统一处理，然后通过进水口和进药口加入新的弱碱性吸收溶液；重复执行步骤4‑步骤7继续投料，随着热解器工作状态的稳定，送料量逐渐增大到热解器的额定处理量，实现中低放射性废物的减容化和无害化处理。...

【技术特征摘要】
1.一种中低放射性废物处理方法，其特征在于具体工艺步骤为：(1)启动加热装置：启动热解反应器的加热装置，设置第一控温仪的温度为300-600℃；(2)启动燃烧器：启动自动燃油回路油泵，打开两级电磁阀自动点火并顺次燃烧，当燃烧器燃油部分稳定燃烧，保持燃烧室的温度为800-1300℃，热解气进入燃烧器燃烧，即燃烧器由中间部分喷油雾化燃烧，使用自动燃油回路油泵调节燃油量，伺服电机调节进风口确保热解气体充分燃烧；(3)启动喷淋水洗塔：依次启动喷淋水洗塔的循环水泵和引风机，预运行3-5分钟后；(4)进料：将中低放射性废物和固体催化剂通过进料口送入封闭进料系统，所述固体催化剂为碱金属离子改性的膨润土，关闭密封进料阀；在绝氧或缺氧的条件下启动螺旋推进器，设置转速为1-5转/分钟推动物料完全进入热解反应器；所述固体催化剂的用量为中低放射性废物总质量的0.5-2％；(5)热解反应：中低放射性废物在固体催化剂作用下热解为气体和固体残渣，中低放射性废物中95％-98％的放射性元素停留在固体残渣中经固体残渣出口排出，统一封存并水泥固化处理；2％-5％的放射性元素随产生的气体进入燃烧器；(6)燃烧及催化反应：2％-5％的放射性元素随产生的气体与燃油一起充分雾化燃烧，燃烧产生的混合气体进入催化转化器，在固体催化剂的作用下，将未燃烧完全的一氧化碳和碳氢化合物转换成二氧化碳和水蒸汽，并将氮氧化物转化成氮气，并通过第二进气口排入液罐中；(7)净化反应：二氧化碳、水蒸汽和氮气的混合气体进入液罐后，喷淋水洗塔主体上的喷头从上部喷淋弱碱性吸收溶液，弱碱性吸收溶液的组分与浓度要根据中低放射性废物的成分确定，并与高温的混合气体充分逆向接触进行净化反应，耐腐蚀循环水泵能够循环喷淋弱碱性吸收溶液，使得混合气体中的酸性组分被弱碱性吸收溶液充分吸收；极少数挥发性放射性核素被弱碱性吸收溶液捕集；(8)排放：监测合格的净化后气体通过引风机经排气口抽空排放；喷淋水洗塔所用弱碱性吸收溶液中核素达到排放上限之前，将其从排水孔排放到废水管网水中，集中统一处理，然后通过进水口和进药口加入新的弱碱性吸收溶液；重复执行步骤4-步骤7继续投料，随着热解器工作状态的稳定，送料量逐渐增大到热解器的额定处理量，实现中低放射性废物的减容化和无害化处理。2.如权利要求1所述的中低放射性废物处理方法，其特征在于所采用中低放射性废物处理装置的主要结构包括热解反应器、燃烧器、催化转化器、喷淋水洗塔和耐高温管路，热解反应器、燃烧器、催化转化器、喷淋水洗塔之间通过耐高温管路相通，所述热解反应器包括加热装置、封闭进料系统、螺旋推进器、封闭出料系统、电加热炉、第一控温仪和电机；所述封闭进料系统包含进料口和密封进料阀；所述螺旋推进器包含蜗杆和进料管；所述封闭出料系统包含固体残渣出口、密封出料阀和气体出口；所述燃烧器包含燃烧头和燃烧器主体，燃烧器主体包含两级电磁阀、自动燃油回路油泵、伺服电机、进风口和第一进气口；所述催化转化器外部设有保温层，内部装填固体催化剂；所述喷淋水洗塔包含液罐、喷淋水洗塔主体、循环水泵、引风机、喷淋管、进液孔、出液孔、喷头、第二进气口、排气口、排气管、排水孔；水平设置的螺旋推进器由蜗杆和中空结构的进料管组成，进料管的内部设有蜗杆，进料管的外部管壁缠绕式设置有加热装置并形成加热层，所述加热装置为加热电阻丝，加热装置的外部设有箱式结构的电加热炉，电加热炉由内至外依次包含耐火层和保温层，电加热炉与第一控温仪电连接，第一控温仪用于控制加热装置内的热解温度，实现物料充分热...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成，赵小鋆，张伟，孙强，管颖，
申请(专利权)人：青岛天和清原科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37