本發(fā)明涉及放射性廢物處理裝置，具體涉及一種處理放射性廢物的配伍系統(tǒng)及處理裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國核電的不斷發(fā)展，我國未來核電站運(yùn)行和退役產(chǎn)生的總放射性廢物量將不斷增加，核廢物高減量、減容處理技術(shù)研發(fā)已成為核安全的主動(dòng)力和挑戰(zhàn)之一。與常規(guī)民用生活垃圾或者危險(xiǎn)廢物焚燒相比，放射性廢物的熱解氣化處理更關(guān)注放射性核素的截留、焚燒過程的輻射安全、廢物的整體減容效果。相比傳統(tǒng)處理技術(shù)，等離子體焚燒減容固化技術(shù)具有適用范圍廣、反應(yīng)速度快、二次污染小、尾氣量小及設(shè)備緊湊等優(yōu)勢(shì)，可在一套系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)放射性廢物的分解氣化燃燒、無機(jī)廢物高溫熔融和放射性核素的固化過程，大幅減小廢物體積，獲得穩(wěn)定的最終廢物體。

2、但是由于等離子體自身高溫高焓的特性，導(dǎo)致在處理放射性廢物的過程中，產(chǎn)生的氮氧化物非常高(二燃室出口2000～4000mg/m3)，因此對(duì)環(huán)境排放會(huì)有一定的影響。

3、另外，被處理的放射性廢物中含有大量易揮發(fā)的放射性核素，包括cs-137、i-131等，這些核素隨著前處理過程入爐后，在被熱解氣化的過程中受熱會(huì)很快揮發(fā)進(jìn)入到煙氣里面，而最終從煙囪排放的煙氣中放射性核素總量是有相關(guān)要求的，不能超標(biāo)，因此需要對(duì)煙氣中的核素進(jìn)行吸附處理，從而控制總量。

4、在等離子體氣化減容固化技術(shù)方面，廢物的預(yù)處理和配伍是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。配伍是指為了達(dá)到進(jìn)入等離子體爐前被處置的廢物成分穩(wěn)定可控、均勻、平衡燃燒的目的，對(duì)所收集的成分復(fù)雜、形態(tài)各異的各類別放射性廢物進(jìn)行理化性質(zhì)分析，并根據(jù)分析結(jié)果形成廢物搭配方案，并按照該方案進(jìn)行物料均化預(yù)處置的過程。合理的配伍操作可以使燃燒穩(wěn)定、促進(jìn)有害物質(zhì)的分解，同時(shí)還可以節(jié)約助燃燃料、保護(hù)耐火材料、延長焚燒設(shè)備的使用壽命、降低運(yùn)營成本。對(duì)于放射性廢物來說，更要注意廢物中包含的核素的輻射劑量指數(shù)及核素種類，避免放射性富集風(fēng)險(xiǎn)。然而目前還沒有相關(guān)的文獻(xiàn)公開了放射性廢物處理前的配伍系統(tǒng)，使得放射性廢物的處理效率低，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)和放射性風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于背景技術(shù)中指出的目前的放射性廢物處理效率低，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)和放射性風(fēng)險(xiǎn)的問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種處理放射性廢物的配伍系統(tǒng)及處理裝置和方法，該配伍系統(tǒng)在庫房暫存的放射性廢物、前處理系統(tǒng)、等離子體爐系統(tǒng)及尾氣系統(tǒng)之間進(jìn)行有效的測(cè)量、監(jiān)控和智能化管理，提升了放射性廢物的處理效率、降低了系統(tǒng)安全和放射性風(fēng)險(xiǎn)，最終達(dá)到放射性廢物減容效果和放射性排放達(dá)標(biāo)的目的。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種處理放射性廢物的配伍系統(tǒng)，包括暫存間、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)、打包系統(tǒng)；

4、所述暫存間用于對(duì)廢物進(jìn)行物性識(shí)別和放射性識(shí)別；經(jīng)過暫存間識(shí)別之后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出與其符合的第一配伍方案；根據(jù)第一配伍方案在分揀系統(tǒng)中進(jìn)行初選；再根據(jù)爐內(nèi)工況，進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，形成與其符合的第二配伍方案；再根據(jù)尾氣工況，形成與其符合的第三配伍方案，使的系統(tǒng)常規(guī)污染物排放達(dá)標(biāo)；再根據(jù)放射性排放工況，進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，形成與其符合的第四配伍方案；配伍完成之后的物料進(jìn)入破碎系統(tǒng)；破碎后的物料進(jìn)入打包系統(tǒng)。

5、其中，在暫存間進(jìn)行物性識(shí)別和放射性識(shí)別的內(nèi)容主要包括：物理性質(zhì)、工業(yè)分析、元素分析、有害物質(zhì)含量、特性鑒別、反應(yīng)性、相容性、水穩(wěn)定性和放射性分析等。

6、其中，物理性質(zhì)包括：物理組成、容重、粒徑。

7、其中，工業(yè)分析包括：固定碳、灰分、揮發(fā)分、水分、灰熔點(diǎn)、低位熱值。

8、其中，元素分析和有害物質(zhì)含量，如s、cl、f、br、i、p、hg及堿金屬等。

9、其中，特性鑒別，如腐蝕性、浸出毒性、急性毒性、易燃易爆炸性。

10、其中，放射性分析包括：核素種類分析，如cs-137、cs-134、te-131、zr-95、sr-90、co-60、co-58、mn-54、ag-110m、sb-124、i-131、i-132，和少量的am-241、pu-239、u-235、u-238。另外還包括核素放射性分級(jí)分析。

11、以co-60為例，按其放射性比活度水平分為二級(jí)：

12、第ⅰ級(jí)(低放廢物)：比活度小于或等于4×106bq/kg。

13、第ⅱ級(jí)(中放廢物)：比活度大于4×106bq/kg。

14、其中，在破碎系統(tǒng)中，大部分有機(jī)物被破碎成厘米級(jí)別的細(xì)碎物料。

15、其中，打包系統(tǒng)將破碎之后的物料包裝成一袋袋物料包，每包的重量控制在500～1000g左右。

16、第二方面，本技術(shù)提供一種處理放射性廢物的處理裝置，包括上述配伍系統(tǒng)，還包括相互連通的等離子體爐和二燃室，所述二燃室的排煙口后端依次連接有脫硝裝置、換熱器、急冷塔、布袋除塵器、一級(jí)洗滌塔、二級(jí)洗滌塔，所述二級(jí)洗滌塔后端連接低溫深冷脫除系統(tǒng)；

17、所述低溫深冷脫除系統(tǒng)包括相互連通的煙氣冷卻器、氣液分離器、吸附器、電熱器、引風(fēng)機(jī)，所述煙氣冷卻器與所述二級(jí)洗滌塔連通；

18、所述吸附器包括并聯(lián)連接的一號(hào)吸附器和二號(hào)吸附器，所述一號(hào)吸附器和二號(hào)吸附器上均連接有回爐管，所述回爐管有兩根支管，兩根所述支管分別與等離子爐體的環(huán)向進(jìn)風(fēng)口和二燃室的環(huán)向進(jìn)風(fēng)口連接。

19、進(jìn)一步的，所述等離子體爐包括豎直段和水平段，呈l型布置；所述等離子體爐的水平段的正上方設(shè)置有一號(hào)等離子體炬；所述等離子體爐的水平段的側(cè)邊的上方設(shè)置有玻璃液溢流口，下方設(shè)置有金屬液排空口。

20、進(jìn)一步的，物料從等離子體爐的進(jìn)料口進(jìn)入到等離子體爐的豎直段后，形成氣化熱解層，在所述氣化熱解層處的等離子體爐上設(shè)置有環(huán)形進(jìn)風(fēng)口。

21、進(jìn)一步的，所述等離子體爐采用耐高溫、耐腐蝕、耐火材料作為內(nèi)部工作層。

22、進(jìn)一步的，所述等離子體爐的爐底右側(cè)設(shè)置有傾斜段。

23、進(jìn)一步的，所述二燃室的頂部設(shè)置有一號(hào)等離子體炬。

24、進(jìn)一步的，所述布袋除塵器采用冗余配置，包括一號(hào)布袋除塵器和二號(hào)布袋除塵器。

25、進(jìn)一步的，所述等離子爐體的環(huán)向進(jìn)風(fēng)口和二燃室的環(huán)向進(jìn)風(fēng)口設(shè)置有多個(gè)。

26、第三方面，本技術(shù)提供一種放射性廢物的處理方法，包括以下步驟：

27、將經(jīng)過配伍系統(tǒng)處理之后的放射性廢物加入到等離子體爐中，形成氣化熱解層，在氣化熱解層內(nèi)，將有機(jī)物氣化熱解成為合成氣，然后將這部分氣體從等離子體爐排煙管排出到二燃室內(nèi)；

28、煙氣在二燃室內(nèi)燃燒之后，從二燃室中排出，進(jìn)入脫硝裝置脫硝，經(jīng)過脫硝之后的煙氣進(jìn)入換熱器降溫，接著進(jìn)入急冷塔降溫，急冷降溫后的煙氣接著進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行除塵處理，然后進(jìn)入到二級(jí)洗滌塔，噴入堿液進(jìn)行脫酸處理；

29、洗滌之后的煙氣進(jìn)入低溫深冷脫除系統(tǒng)的冷卻器進(jìn)行冷卻，冷卻后進(jìn)入氣液分離器，對(duì)洗滌塔中產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)行分離，確保產(chǎn)生的是干煙氣；

30、氣液分離后，進(jìn)入吸附器進(jìn)行吸附處理，從吸附器吸附處理排出后的煙氣nox濃度保持低于1mg/nm3，so2濃度保持低于3mg/nm3。

31、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

32、(1)本發(fā)明的配伍系統(tǒng)，在庫房暫存的放射性廢物、前處理系統(tǒng)、等離子體爐系統(tǒng)及尾氣系統(tǒng)之間進(jìn)行有效的測(cè)量、監(jiān)控和智能化管理，提升了處理效率、降低了系統(tǒng)安全和放射性風(fēng)險(xiǎn)，最終達(dá)到放射性廢物減容效果和放射性排放達(dá)標(biāo)對(duì)目前的放射性廢物管理建立數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行程序化、數(shù)據(jù)化統(tǒng)籌管理。

33、(2)本發(fā)明通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，分步驟對(duì)配伍方案進(jìn)行逐級(jí)優(yōu)化，進(jìn)行智能管理，最終達(dá)到等離子體爐、尾氣系統(tǒng)、放射性系統(tǒng)等各個(gè)子系統(tǒng)的要求，從而達(dá)到全工藝需求。

34、(3)本發(fā)明通過云計(jì)算功能，采集云服務(wù)器上不同核電站的數(shù)據(jù)加以對(duì)比優(yōu)化，可以為本發(fā)明的配伍系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)控和云優(yōu)化功能。

35、(4)本發(fā)明的配伍系統(tǒng)，可以有效的保障等離子體技術(shù)處理放射性廢物過程中的系統(tǒng)穩(wěn)定、常規(guī)尾氣排放系統(tǒng)達(dá)到國標(biāo)gb18484要求，放射性排放達(dá)標(biāo)，且放射性廢物綜合減容比均小于20。

36、(5)本發(fā)明的等離子處理裝置在尾氣處理系統(tǒng)中增加低溫深冷脫除系統(tǒng)，吸附掉高濃度的nox后，再重新回到等離子體爐和二燃室進(jìn)行還原處理，從而保證做到最終煙囪排出的煙氣能夠近零排放，解決以往出現(xiàn)的氮氧化物偏高，并且無法達(dá)到近零排放的問題。同時(shí)選擇合適的吸附材料可以對(duì)放射性核素等進(jìn)行很強(qiáng)的吸附，降低煙氣中的輻射劑量總量，從而使得放射性排放達(dá)標(biāo)。

37、(6)本發(fā)明的等離子體處理裝置的低溫深冷脫除系統(tǒng)把煙溫降至0℃以下，so2吸附容量倍數(shù)遞增，no吸附容量呈指數(shù)型增長，低溫催化氧化是促進(jìn)no吸附容量大幅增長的關(guān)鍵機(jī)制，這樣就可以把等離子體爐中出來的高濃度煙氣通過低溫吸附-加熱脫附-回爐這個(gè)工藝循環(huán)，降低最終煙囪排放的氮氧化物濃度，解決等離子體爐的一些固有問題。

38、(7)本發(fā)明的低溫深冷脫除系統(tǒng)在處理氮氧化物的同時(shí)，也可以對(duì)so2、hcl、hf等污染物都有同步去除效果；這樣就可以達(dá)到面向污染物“一體化脫除”的目標(biāo)。

39、(8)本發(fā)明中的吸附材料可以對(duì)cs-137、i-131等進(jìn)行很強(qiáng)的吸附，降低煙氣中的輻射劑量總量，從而使得放射性排放達(dá)標(biāo)。