一种放射性废物的处理工艺及设备系统技术方案

本发明专利技术公开一种放射性废物的处理工艺及设备系统，提供废物进料系统，反应器系统和尾气处理系统；放射性废物包括：废树脂、废活性炭和废油并在反应器系统内以反应温度600℃至950℃，反应压力－15～35kPa G条件下进行反应，使放射性废物中的有机物完全氧化反应并全部氧化气化，放射性物质在内的无机物质全部富集、固化在专用的床料上形成废床料；尾气经尾气处理系统处理净化后放空，反应处理产生的废床料全部收集并封装后作为减容产物。经本申请实现放射性废物进行热处理，实现放射性废物的减容和尾气达标排放。减容和尾气达标排放。减容和尾气达标排放。

【技术实现步骤摘要】
一种放射性废物的处理工艺及设备系统


[0001]本专利技术涉及一种放射性废物的处理工艺及设备系统。

技术介绍

[0002]核电厂放射性废物处理是核电厂安全生产的一个重要组成部分。长期隔离储存是核电厂放射性废物的最终处置方法，成本很高。因此，对于核电厂所产生的放射性废物的减容处理，就成了这些废物处置过程中的一个重要环节。
[0003]核电厂运行中产生的放射性废物，大多是以碳氢化合物为基材的有机物，如废树脂、废活性炭和废油等。对于这些废物的减容处理，国内尚无有效的方法。国外有一种蒸汽重整(steam reforming)工艺，使用高温水蒸气去分解有机物质，可有效地对这些废物减容，但应用成本仍然很高。例如美国阿特金斯能源全球方案有限公司2019.11.08公开的“放射性废物的热减容”【申请公布号CN 110431639A】专利技术，即为蒸汽重整的改进型技术。
[0004]国内也曾有人尝试过使用“城市垃圾焚烧”的方法对这些废物进行减容处理，但因放射性核素难以捕集等问题，未能成功。
[0005]我国核电工业正在蓬勃发展，为了进一步降低核电辅助成本，针对放射性有机废物的减容问题，亟待解决。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种放射性废物的处理工艺及设备系统，针对我国核电厂废物的特点和处理特点，低成本、高效率地处理现有废物，解决现有技术中的不足。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术提供一种放射性废物的处理工艺，其中：其提供废物进料系统、反应器系统和尾气处理系统；在所述废物进料系统中置入放射性废物，所述放射性废物包括：废树脂、废活性炭和废油；所述废物进料系统将所述放射性废物输送至所述反应器系统内并进行反应处理，所述反应处理是在反应温度600℃至950℃，反应压力
‑
15～35kPa G条件下进行，使所述放射性废物中的有机物完全氧化反应并全部氧化气化，同时使所述放射性废物中的具有放射性物质在内的无机物质全部富集、固化在专用床料上形成废床料；所述反应处理产生的尾气经所述尾气处理系统处理净化后放空，所述反应处理产生的所述废床料全部收集并封装后作为减容产物。
[0008]作为进一步改进，所述废物进料系统包括：废树脂进料系统(1)和废油进料系统(2)，在所述废树脂进料系统(1)中所述废树脂单独进行进料，或者所述废树脂与所述废活性炭进行混合进料，在所述废油进料系统(2)中所述废油进行进料，所述废树脂进料系统(1)中采用水力输送的方式向所述反应器系统输送。
[0009]作为进一步改进，所述反应器系统包括：流化床反应器和第一废床料收集槽(46)，所述流化床反应器包括位于下部的快速床(41)和位于上部的沸腾床(42)，以优化高径比并在为反应过程提供良好的气固流化状态的同时也提供了足够的反应时间，所述第一废床料收集槽(46)与所述快速床(41)的下部相连通。
[0010]作为进一步改进，所述快速床的下部还具有废物进料段(43)，所述废物进料段的入口与所述废树脂进料系统(1)的出口相连，且在所述废树脂进料系统(1)进料的同时在所述废物进料段的入口处输入分散气体，以对所述废树脂进料系统(1)的进料分散后进入反应器系统。
[0011]作为进一步改进，以空气和在水蒸气的混合物作为气化剂并作为流化气体，在所述快速床(41)的下部输入。
[0012]作为进一步改进，其还提供床料添加系统(3)，所述床料添加系统包括：容纳床料的床料设备(31)和容纳添加剂的添加剂设备(32)。所述床料和所述添加剂共用一个进料口送入所述快速床的下部。
[0013]作为进一步改进，在所述沸腾床(42)中产生的尾气，经旋风分离器(45)后进入所述尾气处理系统。同时，在所述沸腾床(42)的下部和所述快速床(41)的下部之间设置外循环管(44)，用于控制流化床的运行质量。
[0014]作为进一步改进，所述尾气处理系统包括：除尘脱硝系统(6)和湿法脱硫系统(7)。除尘脱硝系统(6)主要由高温过滤器(61)和中温脱硝过滤器(62)构成，脱硝温度为330～390℃，脱硝剂为氨水。经过滤器拦截下来的所述尾气中携带的已容纳了核素的床料细粉分别由第二收集槽(61)和第三收集槽(62)进行收集。
[0015]作为进一步改进，所述湿法脱硫系统(7)的主要设备是洗涤塔(71)，脱硫剂以氢氧化钠、碳酸氢钠为主，尾气的冷却，采用直混式喷水冷却。
[0016]作为进一步改进，所述无机物中包含：锂、钠、钾、钙、铯、锶、钴、硼、硫等元素；所述气化剂为：空气、水蒸气或空气和水蒸气的混合物；所述气体为：空气、氮气或空气和氮气的混合物；所述水力输送方式中水力输送进料喷嘴采用气体雾化并设有夹套隔热措施，输送废树脂与水的体积混合比例约为1:1。
[0017]作为进一步改进，所述洗涤塔(71)中排出的含盐污水在装置内回用，经所述尾气处理系统处理净化后所述尾气自所述洗涤塔(71)的顶部放空，放空温度小于100℃。
[0018]作为进一步改进，对于所述废树脂中硼酸含量较高(如下文原料性质表中的所述)的废树脂原料，在所述第一废床料收集槽(46)与所述快速床(41)的下部之间还设置有床料分离系统(5)，主要由床料分离器(51)构成。经所述床料分离器(51)分离出的废床料进入所述第一废床料收集槽(3)，经所述床料分离器(51)分离出的可用床料输送回至所述沸腾床(42)中，以将床料中氧化硼B2O3含量较高的颗粒选择性排出从而进一步提高减容比。如附图2所示。
[0019]作为进一步改进，所述床料分离器(51)为风选分离器，包括非旋风分离器。
[0020]作为进一步改进，所述旋风分离器(45)，包括内置风选分离器和外置风选分离器。
[0021]作为进一步改进，所述床料是以多微孔的硅铝酸盐微球为基材，并匹配氧化钙、活性金属、稀土元素制成的不均匀颗粒物，颗粒度范围为0～1000μm，所述床料既是流化床反应器的基本床料也是富集放射性核素的载体，所述床料具有流态化性能和放射性核素的容纳性能，并具有脱硫性能和一氧化碳助燃性能。
[0022]相应本专利技术还提供一种放射性废物的处理设备系统，所述放射性废物包括：废树脂、废活性炭和废油；所述处理设备系统包括：废树脂进料系统(1)、废油进料系统(2)、床料添加系统(3)、流化床反应器系统(4)、床料分离系统(5)、尾气除尘脱硝系统(6)和湿法脱硫
系统(7)；在所述废树脂进料系统(1)中，所述废树脂可以单独进料，也可以与所述废活性炭混合进料，废树脂及废活性炭的进料采用水力输送方式；在所述废油进料系统(2)中所述废油使用油泵进料；所述流化床反应器包括位于下部的快速床(41)和位于上部的沸腾床(42)，在所述快速床(41)的下部相连通布置有第一废床料收集槽(46)。
[0023]作为进一步改进，在所述第一废床料收集槽(3)与所述快速床(41)的下部之间还设置有床料分离系统(5)，主要由床料分离器(51)构成。经所述床料分离器(51)分离出的废床料进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放射性废物的处理工艺，其特征在于：其提供废物进料系统、反应器系统和尾气处理系统；在所述废物进料系统中置入放射性废物，所述放射性废物包括：废树脂、废活性炭和废油；所述废物进料系统将所述放射性废物输送至所述反应器系统内并进行反应处理，所述反应处理是在反应温度600℃至950℃，反应压力
‑
15～35kPa G条件下进行，使所述放射性废物中的有机物完全氧化反应并全部氧化气化，同时使所述放射性废物中的具有放射性物质在内的无机物质全部富集、固化在专用床料上形成废床料；所述反应处理产生的尾气经所述尾气处理系统处理净化后放空，所述反应处理产生的所述废床料全部收集并封装后作为减容产物。2.根据权利要求1所述的一种放射性废物的处理工艺，其特征在于：所述废物进料系统包括：废树脂进料系统(1)和废油进料系统(2)，在所述废树脂进料系统(1)中所述废树脂单独进行进料，或者所述废树脂与所述废活性炭进行混合进料，在所述废油进料系统(2)中所述废油进行进料，所述废树脂进料系统(1)中采用水力输送的方式向所述反应器系统输送。3.根据权利要求2所述的一种放射性废物的处理工艺，其特征在于：所述反应器系统包括：流化床反应器和第一废床料收集槽(46)，所述流化床反应器包括位于下部的快速床(41)和位于上部的沸腾床(42)，以优化高径比并在为反应过程提供良好的气固流化状态的同时也提供了足够的反应时间，所述第一废床料收集槽(46)与所述快速床(41)的下部相连通。4.根据权利要求3所述的一种放射性废物的处理工艺，其特征在于：所述快速床的下部还具有废物进料段(43)，所述废物进料段的入口与所述废树脂进料系统(1)的出口相连，且在所述废树脂进料系统(1)进料的同时在所述废物进料段的入口处输入分散气体，以对所述废树脂进料系统(1)的进料分散后进入反应器系统。5.根据权利要求4所述的一种放射性废物的处理工艺，其特征在于：以空气和在水蒸气的混合物作为气化剂并作为流化气体，在所述快速床(41)的下部输入。6.根据权利要求5所述的一种放射性废物的处理工艺，其特征在于：其还提供床料添加系统(3)，所述床料添加系统包括：容纳床料的床料设备(31)和容纳添加剂的添加剂设备(32)；所述床料和所述添加剂共用一个进料口送入所述快速床的下部。7.根据权利要求6所述的一种放射性废物的处理工艺，其特征在于：在所述沸腾床(42)中产生的尾气，经旋风分离器(45)后进入所述尾气处理系统。同时，在所述沸腾床(42)的下部和所述快速床(41)的下部之间设置外循环管(44)，用于控制流化床的运行质量。8.根据权利要求7所述的一种放射性废物的处理工艺，其特征在于：所述尾气处理系统包括：除尘脱硝系统(6)和湿法脱硫系统(7)。除尘脱硝系统(6)主要由高温过滤器(61)和中温脱硝过滤器(62)构成，脱硝温度为330～390℃，脱硝剂为氨水。经过滤器拦截下来的所述尾气中携带的已容纳了核素的床料细粉分别由第二收集槽(61)和第三收集槽(62)进行收集。9.根据权利要求8所述的一种放射性废物的处理工艺，其特征在于：所述湿法脱硫系统(7)的主要设备是洗涤塔(71)，脱硫剂以氢氧化钠、碳酸氢钠为主，尾气的冷却，采用直混式
喷水冷却。10.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆然，王鑫，马骏，张明辉，周焱，王重平，王迪鑫，邱健，翁明辉，吴玥，朱来叶，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：