CN106297934A - 一种放射性湿废物的水泥固化系统及固化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放射性湿废物的水泥固化系统及固化方法，所述水泥固化系统，包括钢平台，钢平台的下方设置有用于运输固化桶的输送辊道，钢平台上沿着输送辊道的运动方向依次设置有湿料加注罩、干料加注罩，所述钢平台上在干料加注罩的正上方设置有搅拌装置，还包括用于提升固化桶的提升装置。本发明的湿废料在湿料加注罩内密封进行，水泥下料和搅拌在干料加注罩内密闭进行，搅拌过程中桨叶一直位于固化桶底部，桶上部泥浆面基本被水泥干灰覆盖，泥浆飞溅少，且限制在加注罩内，避免了现有的工艺导致的少量废液和水泥浆飞溅的问题；充分保证了放射性废物处理过程的安全性和废物包容率，有利于放射性废物最小化的目标。

Description

一种放射性湿废物的水泥固化系统及固化方法

技术领域

本发明涉及放射性湿废物处理技术领域，具体涉及一种放射性湿废物的水泥固化系统及固化方法。

背景技术

水泥固化是当前处理放射性湿废物的主要方法，其中，物料（包含废物和固化基材）的装桶和搅拌是水泥固化的两个关键步骤，根据这两个步骤的不同，现有的水泥固化工艺主要由桶内搅拌和桶外搅拌两种方式，而当前桶内搅拌的水泥固化工艺技术成熟，应用广泛，但也存在明显的弊端与不足。

现有桶内搅拌水泥固化工艺先加水泥后加湿废物料液的方案，该工艺能够进行固化生产，但该工艺在进行水泥固化处理时一导致少量的废液和水泥浆飞溅，长期运行会导致固化热室的剂量水平很高，需要频繁清理，增加了人员受照剂量；并且，易导致搅拌桨变形，尤其是废树脂搅拌固化，变形后的搅拌桨需要更换，增加生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种放射性湿废物的水泥固化系统，解决现有的桶内搅拌水泥固化工艺导致的少量废液和水泥浆飞溅、搅拌桨易变形的问题，提高放射性湿废物水泥固化系统的可靠性及稳定性，充分保证放射性废物处理过程的安全性和废物包容率，有利于放射性废物最小化的目标。

此外，本发明还提供一种放射性湿废物的固化方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种放射性湿废物的水泥固化系统，包括钢平台，钢平台的下方设置有用于运输固化桶的输送辊道，钢平台上沿着输送辊道的运动方向依次设置有湿料加注罩、干料加注罩，所述钢平台上在干料加注罩的正上方设置有搅拌装置，还包括用于提升固化桶的提升装置。

现有的桶内搅拌工艺要求湿废物料液分多次加料，为了实时观察加料情况，防止料液单次加入过多，溢出桶外，加料口直接设置在搅拌井口，没有采取密闭措施，加料和搅拌环节基本在敞开的环境中进行，搅拌时导致废液和水泥浆少量飞溅，长期运行会导致固化热室的剂量水平很高，需要频繁清理，增加了人员受照剂量；并且，实践证明，采用该工艺方案，需要严格调试下料次数、单次下桨深度、搅拌速度等操作参数，并在实际操作中严格执行。如果单次料液加入过少，或者下桨过深、过快，很容易造成搅拌桨变形。由于上述操作要求，提高了人工操作风险，降低了生产效率，很难保证长期的操作安全，即使严格按照要求操作，由于固有的搅拌阻力，搅拌桨仍须2～3年更换一只。

本发明所述钢平台具体是指一种钢架结构，主要为水泥固化线提供设备操作、维护平台；为搅拌装置和加注罩提供支撑和固定；为人员检查和维护提供平台，钢架上留有干料加注罩、湿料加注罩和搅拌装置安装位置，并设有供检修与维护人员进出的人梯。

所述输送辊道具体是指固化线上的一种传输结构，主要用于运输固化桶，将固化桶由上一道工序运输到下一道工序。

所述湿料加注罩、干料加注罩和搅拌装置优选可拆卸式设置在钢平台上。

所述湿料加注罩具体是指一种封闭结构，在封闭结构的一端开口，所述开口用于与固化桶连接，另一端设置有进料口，所述进料口与上部湿废物计量槽管道连接，所述湿料加注罩与上部湿废物计量槽管道连接，向固化桶内加注浓缩液以及废树脂，优选在湿料加注罩上设置清洗喷头，用于自动完成加注罩内壁清洗。

通过湿料加注罩向固化桶内加注湿废料能够有效阻止桶内物料飞溅和防止放射性气溶胶扩散。

所述干料加注罩具体是指一种两端连通的筒状结构，筒状结构一端与固化桶连接，另一端与搅拌装置连接，干料加注罩上设置有用于加注水泥的进口，确保干料加注罩的密封性。

通过干料加注罩向固化桶内加注水泥能够有效避免水泥粉尘以及放射性气溶胶逸散至房间，并阻止桶内废物飞溅到桶外。

所述搅拌装置为本领域的现有搅拌装置，通过将现有的搅拌装置设置在本发明所述的干料加注罩内配合使用，能够有效避免在搅拌时桶内废物飞溅到桶外的问题。

所述提升装置为本领域的现有装置，在使用时安装在湿料加注罩、干料加注罩正下方的地上，在连接固化桶和湿料加注罩，或连接固化桶和干料加注罩是用于提升固化桶。

本发明的湿废料在湿料加注罩内密封进行，水泥下料和搅拌在干料加注罩内密闭进行，搅拌过程中桨叶一直位于固化桶底部，桶上部泥浆面基本被水泥干灰覆盖，泥浆飞溅少，且限制在加注罩内，避免了现有的工艺导致的少量废液和水泥浆飞溅的问题；且采用本发明所述系统，湿废物料液无需分多次加料，也不需要严格调试下料次数、单次下桨深度、搅拌速度等操作参数，进而避免了现有工艺导致的搅拌桨易变形的问题。

进一步地，还包括用于固定固化桶的夹紧装置，还包括与湿料加注罩、干料加注罩配合的接液盘。

所述夹紧装置用于在实现固化桶与湿料加注罩或干料加注罩连接过程中固定固化桶，避免固化桶发生偏移，影响与湿料加注罩或干料加注罩的连接稳定性。

所述接液盘能够与湿料加注罩或干料加注罩连接，避免湿料加注罩或干料加注罩不与固化桶连接时物料落入地面。

进一步地，湿料加注罩包括钢筒Ⅰ，钢筒Ⅰ的外壁设置有连接板Ⅰ，钢筒Ⅰ的下表面设置有密封圈Ⅰ，所述钢筒Ⅰ的上表面设置有湿料加注口、辅助功能接口和排气孔；所述密封圈Ⅰ上设置有接近开关Ⅰ。

所述连接板Ⅰ与钢平台连接，所述密封圈Ⅰ用于与固化桶法兰密封，所述钢筒Ⅰ的上表面为密封面，所述钢筒Ⅰ的下表面为开端的环形面，所述接近开关Ⅰ用于感应固化桶上升的位置。

进一步地，辅助功能接口包括照明灯接口、摄像头接口和液位传感器接口。

所述照明灯接口、摄像头接口和液位传感器接口均为法兰连接。

所述液位传感器接口用于安装超声波液位计，用于测量固化桶内液面。

进一步地，照明灯接口和摄像头接口处配合设置有玻璃罩。

玻璃罩的设置能够有效防液体溅到摄像头或照明灯上。

进一步地，干料加注罩包括钢筒Ⅱ，钢筒Ⅱ的外壁设置有连接板Ⅱ，钢筒Ⅱ的上表面和下表面均设置有密封圈Ⅱ，所述钢筒Ⅱ的侧壁设置有水泥进料口、排风管；所述钢筒Ⅱ上表面上的密封圈Ⅱ上设置有接近开关Ⅱ。

所述连接板Ⅱ与钢平台连接，钢筒Ⅱ的上表面和下表面为筒状结构两个端面的环形面，所述筒Ⅱ的上表面和下表面的密封圈Ⅱ分别与搅拌装置和固化桶密封，保证良好的密封性能，不出现粉尘的外逸，所述接近开关Ⅱ用于感应固化桶上升的位置。

所述接近开关Ⅱ优选设置2个，当固化桶被顶升起来且与干料加注罩下部的密封圈形成密封时，接近开关动作，固化桶停止顶升，两个接近开关互为冗余设置。

进一步地，水泥进料口上设置有圆形接管，圆形接管上设置有空气吹扫口；所述排风口上设置有过滤器。

所述水泥进料口优选设置在靠近干料加注罩下部，以尽量减少扬尘。

所述水泥进料口优选矩形不锈钢管，其末端为一盲板法兰。矩形不锈钢管通过一段圆形接管以法兰方式与干混料输送装置的垂直螺旋输送机相连，圆形接管上还留有一压缩空气吹扫口，可吹扫积附在矩形不锈钢管内壁的水泥干粉。

所述过滤器的过滤效率达99%，该过滤器自带压缩空气罐，可反向吹扫过滤器，实现自清洁功能。过滤器后面安装有风机，可使排气口附近形成微负压环境，防止水泥粉尘扩散至金属桶外，另外，还可以打开矩形不锈钢管末端的盲板法兰，从那里清扫矩形不锈钢管内部。

进一步地，水泥进料口的外壁设置有电加热带和保温层，所述水泥进料口的外壁还设置有振动电机Ⅰ。

所述电加热带和保温层可将矩形不锈钢管加热至100℃～120℃，防止水泥粘附造成板结，所述振动电机Ⅰ能够有效防止落料时发生堵塞和堆积。

进一步地，搅拌装置包括机架，机架上设置有机头，机头上设置有与自转电机连接的搅拌桨，搅拌桨与升降装置连接，所述搅拌桨连接有振动电机Ⅱ。

所述搅拌桨设置有高、中、低工位，“高”位为待工工位，“中”位为自清洁工位，“低”位为搅拌工位，搅拌桨的工位是通过升降装置调节实现的，所述自转电机具体是指实现搅拌桨在轴向上转动的电机，所述振动电机Ⅱ用振动清洗搅拌桨，所述机头下部可与干料加注罩钢筒Ⅱ上表面的密封圈Ⅱ密封，防止水泥浆飞溅至干料加注罩外，且优选机头下部与固化桶上边缘距离较远，也可有效减少水泥浆附着在机头上。

一种放射性湿废物的水泥固化系统的固化方法，包括以下步骤：

1）、将固化桶与湿料加注罩密封连接；

2）、将湿废物加注到固化桶；

3）、将装有湿废物的固化桶与干料加注罩密封连接；

4）、将水泥下料至装有湿废物的固化桶；

5）、在步骤4）所述的固化桶内采用搅拌装置进行搅拌。

现有的物料入桶的顺序是先水泥后湿废料，这样一导致物料飞溅，本发明调整了物料的添加顺序，首先向桶内添加湿废物，然后在搅拌过程中添加水泥，形成满足最终处置要求的水泥固化体，湿废料和水泥分开加注，搅拌过程中水泥加注罩上部空间主要分布的是水泥干灰，水泥加料口和排气口基本不会附着飞溅泥浆，这种工艺方案对水泥浆飞溅、桨寿命、固化操作效率等方面均有较大改进与提高。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明的湿废料在湿料加注罩内密封进行，水泥下料和搅拌在干料加注罩内密闭进行，搅拌过程中固化桶上部泥浆面基本被水泥干灰覆盖，泥浆飞溅少，且限制在加注罩内，避免了现有的工艺导致的少量废液和水泥浆飞溅的问题。

2、采用本发明所述系统，湿废物料液无需分多次加料，也不需要严格调试下料次数、单次下桨深度、搅拌速度等操作参数，进而避免了现有工艺导致的搅拌桨易变形的问题。

3、本发明的水泥加料部分维护方便，总体而言，水泥计量、加料设备的维修，只需关闭下料阀门，隔绝气溶胶后即可正常实施，无须额外考虑辐射防护措施。

4、本发明通过在水泥进料口设置空气吹扫口、电加热带、保温层和振动电机Ⅰ，在排风口上设置有过滤器，过滤器设置有反吹功能，可保证下料完全，且产结束后同样不会有水泥灰附着，即使在潮湿环境中，两口管口水泥板结堵塞的可能性也很小。即使发生了意外堵塞，加注罩也可方便的拆卸清理。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是水泥固化系统的结构示意图；

图2是湿料加注罩的结构示意图；

图3是干料加注罩的结构示意图；

图4是搅拌装置的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-钢平台，2-输送辊道，3-搅拌装置，4-干料加注罩，5-湿料加注罩，6-固化桶，7-提升装置，8-夹紧装置，9-振动电机Ⅰ，31-机架，32-机头，33-搅拌桨，34-升降装置，35-振动电机Ⅱ，36-自转电机，36-公转电机，41-连接板Ⅱ，42-钢筒Ⅱ，43-密封圈Ⅱ，44-接近开关Ⅱ，45-水泥进料口，46-圆形接管，47-排风口，48-过滤器，49-空气吹扫口，51-连接板Ⅰ，52-钢筒Ⅰ，53-密封圈Ⅰ，54-接近开关Ⅰ，55-湿料加注口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图4所示，一种放射性湿废物的水泥固化系统，包括钢平台1，钢平台1的下方设置有用于运输固化桶6的输送辊道2，钢平台1上沿着输送辊道2的运动方向依次设置有湿料加注罩5、干料加注罩4，所述钢平台1上在干料加注罩4的正上方设置有搅拌装置3，还包括用于提升固化桶6的提升装置7；所述湿料加注罩5包括钢筒Ⅰ52，钢筒Ⅰ52的外壁设置有连接板Ⅰ51，钢筒Ⅰ52的下表面设置有密封圈Ⅰ53，所述钢筒Ⅰ52的上表面设置有湿料加注口55、辅助功能接口和排气孔；所述密封圈Ⅰ53上设置有接近开关Ⅰ54；所述干料加注罩4包括钢筒Ⅱ42，钢筒Ⅱ42的外壁设置有连接板Ⅱ41，钢筒Ⅱ42的上表面和下表面均设置有密封圈Ⅱ43，所述钢筒Ⅱ42的侧壁设置有水泥进料口45、排风管47；所述钢筒Ⅱ42上表面上的密封圈Ⅱ43上设置有接近开关Ⅱ44；所述搅拌装置3包括机架31，机架31上设置有机头32，机头32上设置有与自转电机36连接的搅拌桨33，搅拌桨33与升降装置34连接，所述搅拌桨33连接有振动电机Ⅱ35。

实施例2：

如图1至图4所示，本实施例基于实施例1，还包括用于固定固化桶6的夹紧装置8，还包括与湿料加注罩5、干料加注罩4配合的接液盘。

实施例3：

如图1至图4所示，本实施例基于实施例1或实施例2，所述辅助功能接口包括照明灯接口、摄像头接口和液位传感器接口；所述照明灯接口和摄像头接口处配合设置有玻璃罩。

实施例4：

如图1至图4所示，本实施例基于实施例1或实施例2，所述水泥进料口45上设置有圆形接管46，圆形接管46上设置有空气吹扫口49；所述排风口47上设置有过滤器48；所述水泥进料口45的外壁设置有电加热带和保温层，所述水泥进料口45的外壁还设置有振动电机Ⅰ9。

一种放射性湿废物的水泥固化系统的固化方法，包括以下步骤：

1）、将固化桶6与湿料加注罩3密封连接；

2）、将湿废物加注到固化桶6；

3）、将装有湿废物的固化桶6与干料加注罩4密封连接；

4）、将水泥下料至装有湿废物的固化桶6；

5）、在步骤4）所述的固化桶6内采用搅拌装置3进行搅拌。

本发明的工作原理：通过输送辊道2将取掉桶盖的固化桶6送至装桶搅拌站的湿料加注罩5下方（湿料加注工位），并采用夹紧装置8对固化桶6进行夹紧定位；移开湿料加注罩5下的接液盘，通过提升装置7将固化桶6顶升与湿料加注罩5底部密封贴合；固化桶6顶升就位后，启动湿废物的下料装桶程序，将计量好的湿废物加注到固化桶6内；湿废物装桶程序执行完毕后，提升装置7将固化桶6放回至输送辊道2上，接液盘复位；通过输送辊道2运输，将固化桶6送至干料加注罩4下方（干料加注与搅拌工位），并采用夹紧装置8对固化桶6进行夹紧定位；干料加注罩4下的接液盘移开，通过提升装置7置将固化桶6顶升与干料加注罩4底部密封贴合；固化桶6被顶升就位后，启动搅拌和干混料加注程序：

1）搅拌装置3下降到低位（搅拌位），搅拌桨33伸入固化桶6内；

2）启动干料加注罩4的过滤器48自动进行排气，同时启动电加热带对水泥进口进行加热；

3）启动搅拌装置3对固化桶6内物料进行搅拌（搅拌装置3启动时先开启自转电机36，后开启公转电机37，搅拌过程中，搅拌桨33不提升，固化桶6不允许回放至输送辊道2）；

4）向固化桶6内添加水泥进行搅拌，水泥的加注速度与搅拌装置3进行协调控制，确保固化桶6内废物搅拌均匀，且固化桶6内物料无溢出，设定搅拌时间到后搅拌结束；

5）搅拌装置3提升至中位（自清洁位），采用振动电机Ⅱ35对搅拌桨33进行清洗，去除搅拌桨33上残余泥浆；

6）搅拌装置3提升至高位（待工位），搅拌固化操作完成。

搅拌结束后，将固化桶6放回输送辊道2上，然后干料加注罩4下的接液盘复位。

通过输送辊道2将固化桶6送至下一工位进行其他操作。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种放射性湿废物的水泥固化系统，其特征在于，包括钢平台（1），钢平台（1）的下方设置有用于运输固化桶（6）的输送辊道（2），钢平台（1）上沿着输送辊道（2）的运动方向依次设置有湿料加注罩（5）、干料加注罩（4），所述钢平台（1）上在干料加注罩（4）的正上方设置有搅拌装置（3），还包括用于提升固化桶（6）的提升装置（7）。

2.根据权利要求1所述的一种放射性湿废物的水泥固化系统，其特征在于，还包括用于固定固化桶（6）的夹紧装置（8），还包括与湿料加注罩（5）、干料加注罩（4）配合的接液盘。

3.根据权利要求1所述的一种放射性湿废物的水泥固化系统，其特征在于，所述湿料加注罩（5）包括钢筒Ⅰ（52），钢筒Ⅰ（52）的外壁设置有连接板Ⅰ（51），钢筒Ⅰ（52）的下表面设置有密封圈Ⅰ（53），所述钢筒Ⅰ（52）的上表面设置有湿料加注口（55）、辅助功能接口和排气孔；所述密封圈Ⅰ（53）上设置有接近开关Ⅰ（54）。

4.根据权利要求3所述的一种放射性湿废物的水泥固化系统，其特征在于，所述辅助功能接口包括照明灯接口、摄像头接口和液位传感器接口。

5.根据权利要求4所述的一种放射性湿废物的水泥固化系统，其特征在于，所述照明灯接口和摄像头接口处配合设置有玻璃罩。

6.根据权利要求1所述的一种放射性湿废物的水泥固化系统，其特征在于，所述干料加注罩（4）包括钢筒Ⅱ（42），钢筒Ⅱ（42）的外壁设置有连接板Ⅱ（41），钢筒Ⅱ（42）的上表面和下表面均设置有密封圈Ⅱ（43），所述钢筒Ⅱ（42）的侧壁设置有水泥进料口（45）、排风管（47）；所述钢筒Ⅱ（42）上表面上的密封圈Ⅱ（43）上设置有接近开关Ⅱ（44）。

7.根据权利要求6所述的一种放射性湿废物的水泥固化系统，其特征在于，所述水泥进料口（45）上设置有圆形接管（46），圆形接管（46）上设置有空气吹扫口（49）；所述排风口（47）上设置有过滤器（48）。

8.根据权利要求6所述的一种放射性湿废物的水泥固化系统，其特征在于，所述水泥进料口（45）的外壁设置有电加热带和保温层，所述水泥进料口（45）的外壁还设置有振动电机Ⅰ（9）。

9.根据权利要求1所述的一种放射性湿废物的水泥固化系统，其特征在于，所述搅拌装置（3）包括机架（31），机架（31）上设置有机头（32），机头（32）上设置有与自转电机（36）连接的搅拌桨（33），搅拌桨（33）与升降装置（34）连接，所述搅拌桨（33）连接有振动电机Ⅱ（35）。

10.采用权利要求1-9任一项所述的一种放射性湿废物的水泥固化系统的固化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、将固化桶（6）与湿料加注罩（3）密封连接；

2）、将湿废物加注到固化桶（6）；

3）、将装有湿废物的固化桶（6）与干料加注罩（4）密封连接；

4）、将水泥下料至装有湿废物的固化桶（6）；

5）、在步骤4）所述的固化桶（6）内采用搅拌装置（3）进行搅拌。