CN106875997A

CN106875997A - 一种处理中低放可降解废物的工艺

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Publication number: CN106875997A
Application number: CN201710051825.XA
Authority: CN
Inventors: 杨红波; 张召文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2017-06-20

Abstract

本发明公开了一种处理中低放可降解废物的工艺，该工艺主要包括预处理、初级处理、热氧化处理、气体净化处理、灰渣处理和固化处理等步骤。该工艺通过热解或气化或催化降解的方式实现核电或核工业或核研究行业产生的中低放可降解废物的无害化减容、减量处理的工艺，并且对核电运行期间产生的含有玻璃矿物质的废物进行处理，产生的玻璃体可以对热解或气化过程产生的灰渣进行玻璃固化，极大的提高了整个工艺的减容、减重率，减少甚至杜绝核素对环境和社会可能造成的危害。

Description

一种处理中低放可降解废物的工艺

技术领域

本发明涉及可降解废物处理领域，特别是一种处理中低放可降解废物的工艺。

背景技术

核电站运行产生时产生的放射性固体废物按来源分为工艺废物和技术废物两大类。技术废物是检修过程中产生的各种检修废物，主要是控制区检修活动产生的固体废物,包括塑料布、吸水纸、手套、抹布、报废的工作服、气衣和报废的设备、零部件、保温材料、建筑材料等。对控制区收集的检修废物进行仔细分类,然后进行压缩、打包。据统计，检修废物中约87％为可燃废物,其中塑料制品占了很大比例；13％为不可燃废物,主要是废金属和建筑垃圾。目前广东核电集团有4台机组在运行，每年约产生技术废物100m³左右(整备后的体积)。核能和核技术在给人类带来巨大经济效益和社会效益的同时，也极大的危害着人类的健康和环境的安全。核电厂在运行过程中产生的放射性固体废物的处理与处置是核电站发展中必须解决的重要问题。在国家大力发展核电站的背景下，产生的放射性固体废物量也将成倍增加，如不严加控制和采取减容措施，势必造成放射性废物暂存压力、增加最终处置费用和电厂运行成本等。在核电厂内采用合理的废物处理工艺，满足废物最小化已经迫在眉睫。

现在的主要处理技术为：玻璃固化、水泥固化、混凝土固定、减容减量、焚烧等方法。这些处理方法普遍存在减容率低、易造成二次污染等问题。为了减少核电厂的操作成本，树立核电工业对环境友好的形象，期望开发一种气化处理中低放可降解废物的工艺及设备，可以安全有效的将中低放可降解废物处理成对环境无危害的气体和液体等物质，从而达到实现核电的清洁能源的目标。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种处理中低放可降解废物的工艺。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种处理中低放可降解废物的工艺，其特征在于，所述工艺包括：初级转化处理；深度氧化处理；灰渣处理；尾气净化处理。

进一步地，所述工艺包括以下步骤：

(1)预处理：经过预处理系统，将核电站收集的废物进行分类，将不可降解的废物和可降解的分物分离开；

(2)初级转化处理：将预处理后中低放射性可降解废物经过初级处理系统转化为小分子可燃气体和固体残渣；

(3)热氧化处理：中低放废物经过初级处理后得到的小分子可燃气体经过热氧化系统氧化为二氧化碳、氮氧化物、硫化物和小部分残渣；

(4)尾气净化处理：热氧化处理后的气体经过气体净化系统，净化为达标气体和液体，进行排放或进入核电气体和液体系统；

(5)灰渣处理：灰渣处理系统将初级处理产生的残渣和热氧化处理产生的小部分残渣进行充分高温氧化反应，将灰渣中的残炭或未转化完全的废物转化成二氧化碳，并有部分灰渣残留；

(6)配料处理：将在核工业运行过程中产生的含有玻璃矿物质的材料，包括空气过滤器滤芯和保温棉中的玻璃纤维，通过热解或气化的方式将其转化为气体和固体残渣。

(7)固化处理：将灰渣处理与配料处理产生的灰渣熔融或分别熔融，进行类玻璃体固化，然后再将该工艺产生的类玻璃体进行水泥固化；或者经过初级转化处理和灰渣处理后产生的灰渣直接进行水泥固化。

进一步地，所述预处理包括分拣和\或破碎和\或打包处理。

进一步地，所述初级处理包括热解或气化或催化裂解工艺，通过加热方式或通入适量氧气或空气的方式将可降解废物转化为小分子可燃气体和固体残渣。

进一步地，所述气体净化系统为气体激冷洗涤装置或液体急冷装置和\或文丘里洗涤装置和\或文丘里分离装置和\或鼓泡塔和\或袋滤器和\或旋风除尘器和\或高效空气过滤器和\或活性炭吸收塔等设备的组合。

进一步地，所述文丘里洗涤系统为单级或二级系统，所述文丘里洗涤系统的洗涤水为碱性水溶液，将热氧化产生的气体中的酸性物质去除掉。

进一步地，所述高效空气过滤器的滤芯为玻璃纤维复合材料。

进一步地，所述灰渣处理工艺是灰渣处理系统将初级处理产生的残渣和热氧化处理产生的小部分残渣完全无机化，处理为熔融液体，包括将经过初级处理和热氧化处理产生的残渣通过加热800度以上通入氧气的方式将灰渣进一步热氧化处理，实现最大限度的减容减量效果。

进一步地，所述类玻璃体固化处理中灰渣氧化处理产生的灰渣与玻璃固化剂混合比例为：1:3～1:5，配料处理产生的灰渣作为玻璃固化剂的基本原料，玻璃固化剂配方为：二氧化硅，40％～50％(wt)；三氧化二铝，10％～20％(wt)；氧化钙和氧化镁，20％～30％(wt)；三氧化二硼，5％～10％(wt)；硬化剂，5％-10％(wt)，外加剂1％～2％(wt)。

与现有技术相比，本发明有益效果：本发明为解决核电行业可降解用品的存储、堆积问题，同时克服现有相关处理技术的不足，提供了一种通过热解或气化或催化降解的方式实现核电行业产生的中低放可降解废物无害化减容、减量处理的工艺，并且对核电运行期间产生的含有玻璃矿物质(主要为玻璃纤维等废物如保温棉、空气滤芯等)的废物进行处理，产生的玻璃体可以对热解或气化或催化降解过程产生的灰渣进行玻璃固化，极大的提高了整个工艺的减容、减重率，减少甚至杜绝核素对环境和社会可能造成的危害。

附图说明

图1为本发明处理中低放可降解废物的工艺路线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种处理中低放可降解废物的工艺，主要包括以下步骤：

(1)预处理：经过预处理系统，将核电站收集的废物进行分类，分离出可以降解处理的废物；

(2)初级处理：将预处理后中低放射性废物经过初级处理系统处理为小分子可燃气体和固体残渣；

(3)热氧化处理：初级处理后得到的小分子可燃气体经过热氧化系统氧化为二氧化碳、氮氧化物、硫化物和小部分残渣；

(4)气体净化处理：热氧化处理后的气体经过气体净化系统，净化为达标气体和液体，进行排放或进入核电气体和液体系统；

(5)灰渣氧化处理：灰渣处理系统将初级处理产生的残渣和热氧化处理产生的小部分残渣进行充分高温氧化反应，将灰渣中的残炭或未转化完全的废物转化成二氧化碳，并有部分灰渣残留；

(6)配料处理：将在核工业运行过程中产生的含有玻璃矿物质的材料，包括空气过滤器滤芯和保温棉中的玻璃纤维，通过热解或气化的方式将其转化为气体和固体灰渣。

其中，所述预处理包括分拣和\或破碎工艺。

其中，所述初级处理包括热解工艺，通过加热方式将可降解废物热解为小分子可燃气体和固体残渣。

其中，所化气体净化系统包括气体激冷洗涤装置和\或文丘里洗涤装置和\或鼓泡塔和\或袋滤器和\或旋风除尘器和\或活性炭吸收塔。

其中，所述文丘里洗涤系统为单级系统。

其中，所述文丘里洗涤系统的洗涤水为碱性水溶液，将热氧化产生的气体中的酸性物质去除掉。

其中，所述高效空气过滤器的滤芯为玻璃纤维复合材料。

其中，所述灰渣处理工艺包括将经过初级处理和热氧化处理产生的残渣通过加热到800℃通入氧气的方式将灰渣进一步热氧化处理，实现最大限度的减容减量效果。

其中，所述配料处理系统将核电站含有玻璃纤维的中低放废物热解处理为玻璃体，作为固化所需固化本体。

其中，所述类玻璃体固化处理中灰渣氧化处理产生的灰渣与玻璃固化剂混合比例为：1:3，配料处理产生的灰渣作为玻璃固化剂的基本原料，玻璃固化剂配方为：二氧化硅40％(wt)；三氧化二铝20％(wt)；氧化钙和氧化镁20％(wt)；三氧化二硼10％(wt)；硬化剂8％(wt)，外加剂2％(wt)。

本发明具体工艺过程如下：将中低放可降解废物经过预处理系统进行分拣和\或破碎和\或打包处理，将可降解废物处理为适合初级处理物料状态；在初级处理系统中，通过采用热解、气化、催化降解等方式将可降解废物分级为小分子可燃气体和固体残渣；小分子可燃气体进入热氧化系统，在此与氧气充分反应，将气体中的可燃气体完全转变为二氧化碳、氮氧化物、硫化物和小部分残渣等；氧化气体经过气体净化系统去除放射性核素、酸性气体和有害气体，气体经过检测达标排放或进入核电站废气管道，过滤系统所用滤芯可以作为配料处理系统原料，为系统固化技术提供固化玻璃体；废物初级处理系统和热氧化系统产生的残渣排入灰渣处理系统，在此进一步的热氧化反应，使残渣完全无机化；残渣在固化系统中与配料处理系统提供的矿物质进行熔融处理，对灰渣进行固化，配料处理系统主要负责将核电站的含有玻璃纤维的中低放废物如保温棉、空气过滤器滤芯等热解或气化处理为玻璃体，然后再到灰渣处理系统进行进一步的处理，并且配料处理系统可以与初级处理系统合二为一，即在初级处理系统中将含有玻璃纤维的废物与其他可降解废物按玻璃固化比例投加，使其产生的灰渣可以形成稳定的玻璃固化体或水泥固化；固化后的残渣交核电站统一管理。

实施例2

其中，所述预处理包括分拣和打包工艺。

其中，所述初级处理包括气化工艺，通过通入适量氧气方式将可降解废物热解为小分子可燃气体和固体残渣。

其中，所化气体净化系统包括气体激冷洗涤装置和\或文丘里分离装置和\或鼓泡塔和\或袋滤器和\或高效空气过滤器和\或活性炭吸收塔。

其中，所述文丘里洗涤系统为二级系统。

其中，所述高效空气过滤器的滤芯为玻璃纤维复合材料。

其中，所述灰渣处理工艺包括将经过初级处理和热氧化处理产生的残渣通过加热到900℃通入氧气的方式将灰渣进一步热氧化处理，实现最大限度的减容减量效果。

其中，所述类玻璃体固化处理中灰渣氧化处理产生的灰渣与玻璃固化剂混合比例为：1:5，配料处理产生的灰渣作为玻璃固化剂的基本原料，玻璃固化剂配方为：二氧化硅40％(wt)；三氧化二铝10％(wt)；氧化钙和氧化镁30％(wt)；三氧化二硼10％(wt)；硬化剂9％(wt)，外加剂1％(wt)。

实施例3

其中，所述预处理包括破碎和\或打包工艺。

其中，所述初级处理包括气化工艺，通过通入适量空气的方式将可降解废物热解为小分子可燃气体和固体残渣。

其中，所化气体净化系统为气体激冷洗涤装置和\或文丘里洗涤装置和\或鼓泡塔和\或袋滤器和\或旋风除尘器和\或活性炭吸收塔。

其中，所述文丘里洗涤系统为二级系统。

其中，所述高效空气过滤器的滤芯为玻璃纤维复合材料。

其中，所述灰渣处理工艺包括将经过初级处理和热氧化处理产生的残渣通过加热到1000℃以上通入氧气的方式将灰渣进一步热氧化处理，实现最大限度的减容减量效果。

其中，所述类玻璃体固化处理中灰渣氧化处理产生的灰渣与玻璃固化剂混合比例为：1:4，配料处理产生的灰渣作为玻璃固化剂的基本原料，玻璃固化剂配方为：二氧化硅45％(wt)；三氧化二铝15％(wt)；氧化钙和氧化镁25％(wt)；三氧化二硼8％(wt)；硬化剂5％(wt)，外加剂2％(wt)。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种处理中低放可降解废物的工艺，其特征在于，所述工艺包括：中低放废物的初级处理；小分子可燃气体的热氧化处理；灰渣氧化处理；尾气净化处理；灰渣固化处理。

2.根据权利要求1所述的一种处理中低放可降解废物的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：

(1)预处理：经过预处理系统，将核电站收集的废物进行分类，将不可降解的废物和可降解的废物分离开；

(7)固化处理：将灰渣氧化处理与配料处理产生的灰渣熔融或分别熔融，进行类玻璃体固化，然后再将该工艺产生的类玻璃体进行水泥固化；或者经过初级转化处理和灰渣处理后产生的灰渣直接进行水泥固化。

3.根据权利要求2所述的一种处理中低放可降解废物的工艺，其特征在于，所述预处理包括分拣和\或破碎和\或打包处理。

4.根据权利要求1或2所述的一种处理中低放可降解废物的工艺，其特征在于，所述初级处理包括热解或气化或催化裂解工艺，通过加热方式或通入适量氧气或空气或加入催化剂的方式将可降解废物转化为小分子可燃气体和固体残渣。

5.根据权利要求2所述的一种处理中低放可降解废物的工艺，其特征在于，所述气体净化系统为激冷洗涤装置或液体急冷装置和\或文丘里洗涤装置和\或文丘里分离装置和\或鼓泡塔和\或袋滤器和\或旋风除尘器和\或高效空气过滤器和\或活性炭吸收塔等设备的组合。

6.根据权利要求5所述的一种处理中低放可降解废物的工艺，其特征在于，所述文丘里洗涤系统为单级或二级系统，所述文丘里洗涤系统的洗涤水为碱性水溶液，将热氧化产生的气体中的酸性物质去除掉。

7.根据权利要求5所述的一种处理中低放可降解废物的工艺，其特征在于，所述高效空气过滤器的滤芯为玻璃纤维复合材料。

8.根据权利要求1或2所述的一种处理中低放可降解废物的工艺，其特征在于，所述灰渣处理工艺包括将经过初级处理和热氧化处理产生的残渣通过加热到800℃以上通入氧气的方式将灰渣进一步热氧化处理，实现最大限度的减容减量效果。

9.根据权利要求2所述的一种处理中低放可降解废物的工艺，其特征在于，所述类玻璃体固化处理中灰渣氧化处理产生的灰渣与玻璃固化剂混合比例为：1:3～1:5，配料处理产生的灰渣作为玻璃固化剂的基本原料，玻璃固化剂配方为：二氧化硅，40％～50％(wt)；三氧化二铝，10％～20％(wt)；氧化钙和氧化镁，20％～30％(wt)；三氧化二硼，5％～10％(wt)；硬化剂，5％-10％(wt)，外加剂1％～2％(wt)。