本發(fā)明涉及放射性廢物處理裝置，具體涉及一種放射性廢物的等離子體處理裝置及處理方法。

背景技術(shù)：

1、隨著核電的不斷發(fā)展，未來(lái)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。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(wú)機(jī)廢物高溫熔融和放射性核素的固化過(guò)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(guò)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(guò)程入爐后，在被熱解氣化的過(guò)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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于背景技術(shù)中指出的目前的煙氣排放中氮氧化物和放射性物質(zhì)偏高的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種放射性廢物的等離子體處理裝置及處理方法，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，再重新回到一燃室和二燃室進(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(wú)法達(dá)到近零排放的問(wèn)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)。

2、本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N放射性廢物的等離子體處理裝置，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)；

4、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；

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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)。

13、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N放射性廢物的處理方法，包括以下步驟：

14、將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)；

15、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(guò)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；

16、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；

17、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。

18、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：

19、(1)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(wú)法達(dá)到近零排放的問(wèn)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)。

20、(2)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(zhǎng)，低溫催化氧化是促進(jìn)no吸附容量大幅增長(zhǎng)的關(guān)鍵機(jī)制，這樣就可以把等離子體爐中出來(lái)的高濃度煙氣通過(guò)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(wèn)題。

21、(3)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)。

22、(4)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)。

技術(shù)特征：

1.一種放射性廢物的等離子體處理裝置，包括相互連通的等離子體爐(1)和二燃室(17)，其特征在于，所述二燃室(17)的排煙口后端依次連接有脫硝裝置(20)、換熱器(21)、急冷塔(22)、布袋除塵器、一級(jí)洗滌塔(24)、二級(jí)洗滌塔(25)，所述二級(jí)洗滌塔(25)后端連接低溫深冷脫除系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放射性廢物的等離子體處理裝置，其特征在于，所述等離子體爐(1)包括豎直段和水平段，呈l型布置；所述等離子體爐(1)的水平段的正上方設(shè)置有一號(hào)等離子體炬(5-1)；所述等離子體爐(1)的水平段的側(cè)邊的上方設(shè)置有玻璃液溢流口(13)，下方設(shè)置有金屬液排空口(12)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種放射性廢物的等離子體處理裝置，其特征在于，物料從等離子體爐(1)的進(jìn)料口(2)進(jìn)入到等離子體爐(1)的豎直段后，形成氣化熱解層(9)，在所述氣化熱解層(9)處的等離子體爐(1)上設(shè)置有環(huán)形進(jìn)風(fēng)口。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放射性廢物的等離子體處理裝置，其特征在于，所述等離子體爐(1)采用耐高溫、耐腐蝕、耐火材料(3)作為內(nèi)部工作層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放射性廢物的等離子體處理裝置，其特征在于，所述等離子體爐(1)的爐底右側(cè)設(shè)置有傾斜段。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放射性廢物的等離子體處理裝置，其特征在于，所述二燃室(17)的頂部設(shè)置有一號(hào)等離子體炬(5-2)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放射性廢物的等離子體處理裝置，其特征在于，所述布袋除塵器采用冗余配置，包括一號(hào)布袋除塵器(23-1)和二號(hào)布袋除塵器(23-2)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放射性廢物的等離子體處理裝置，其特征在于，所述等離子體爐(1)的環(huán)向進(jìn)風(fēng)口和二燃室(17)的環(huán)向進(jìn)風(fēng)口設(shè)置有多個(gè)。

9.一種放射性廢物的處理方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1～8任意一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置處理。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種放射性廢物的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種放射性廢物的等離子體處理裝置及處理方法，涉及放射性廢物處理裝置技術(shù)領(lǐng)域，裝置包括相互連通的等離子爐體和二燃室，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，二級(jí)洗滌塔后端連接低溫深冷脫除系統(tǒng)；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、電加熱器、引風(fēng)機(jī)，煙氣冷卻器與二級(jí)洗滌塔連通；吸附器包括并聯(lián)連接的一號(hào)吸附器和二號(hào)吸附器，一號(hào)吸附器和二號(hào)吸附器上均連接有回爐管，回爐管有兩根支管，兩根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。保證了最終煙囪排出的煙氣能夠近零排放，使得放射性排放達(dá)標(biāo)。

技術(shù)研發(fā)人員：李磊,程昌明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：核工業(yè)西南物理研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6