CN108630335A - 一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统及干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于放射性废物处理技术领域，涉及一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统及干燥方法。所述的干燥系统包括干燥桶、除沫器、过滤器、冷凝器、汽水分离器、真空泵、尾气连续监测装置以及各连接管道，干燥桶用于对废物通过微波加热进行干燥；依次连接的除沫器、过滤器、冷凝器、汽水分离器、真空泵分别用于对干燥产生的蒸发尾气进行除沫、过滤、冷凝、汽水分离、抽真空处理；尾气连续监测装置连接冷凝器，用于对蒸发尾气中的不凝气进行监测，并对合格的不凝气经与其出口连接的连接管道排放到大气。利用本发明的干燥系统及干燥方法，能够实现各种放射性废物的快速干燥，干燥过程中不引入新物质，且干燥排放尾气对环境几乎不造成任何有害影响。

Description

一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统及干燥方法

技术领域

本发明属于放射性废物处理技术领域，涉及一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统及干燥方法。

背景技术

随着核技术的不断应用，放射性废物暂存、处理处置问题变得愈发突出，尤其是大多数放射性废物不经处理都不满足游离态水含量小于1％的要求。

目前，对放射性湿式废物进行降低游离态水含量的处理技术有沉淀、吸附(包括硅胶吸附)、离子交换、膜处理、蒸发浓缩、水泥固化、桶内干燥等技术。其中沉淀、吸附、离子交换和膜处理技术主要针对含有特定物质的放射性废液，因此应用范围具有局限性；蒸发浓缩技术虽然适用范围较广，但是浓缩产生的蒸残液依然需要进一步处理；水泥固化技术虽然具有价格低廉、安全可靠等优点而被广泛用于放射性废物的固化整备，但该技术增容比大(通常在2-3之间)，既不符合放射性废物最小化原则，也使处置费用增加。

与前述处理技术相比，桶内干燥技术是一种适用范围广、减容系数高的放射性废物处理技术，尤其适用于放射性废液、淤泥、废树脂、污染土壤等放射性湿式废物的处理。桶内干燥技术将放射性湿式废物在桶内受热升温，水分转化为蒸汽后净化排放，而干燥后的固体废物则留在桶内，经整备后贮存或处置。目前，桶内干燥技术的加热方式主要是电加热和热风加热。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统，以能够实现各种放射性废物的快速干燥，干燥过程中不引入新物质，且干燥排放尾气对环境几乎不造成任何有害影响。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统，所述的干燥系统包括干燥桶、除沫器、过滤器、冷凝器、汽水分离器、真空泵、尾气连续监测装置以及各连接管道，

所述的干燥桶用于对送入其中的放射性湿式废物通过微波加热进行干燥；

依次通过连接管道连接的所述的除沫器、过滤器、冷凝器、汽水分离器、真空泵分别用于对所述的干燥桶在干燥过程中产生的蒸发尾气进行除沫、过滤、冷凝、汽水分离、抽真空处理；

所述的尾气连续监测装置通过连接管道连接所述的冷凝器，用于对经所述的冷凝器冷凝后的蒸发尾气中的不凝气进行监测，并对监测合格的不凝气经与其出口连接的连接管道排放到大气。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统，其中所述的干燥系统还包括置于所述干燥桶的前端并与所述的干燥桶通过连接管道连接的预处理装置，用于对所述的放射性湿式废物进行包括搅拌、预热在内的预处理。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统，其中所述的过滤器及与其连接的连接管道均采取保温措施，以防止所述的蒸发尾气的冷凝。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统，其中所述的干燥系统还包括与所述的冷凝器、尾气连续监测装置之间的连接管道并联的，其中设置有吸附过滤器的吸附过滤旁路，用于对经所述的冷凝器冷凝后的蒸发尾气中的不凝气进行吸附过滤处理，以达到大气排放标准。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统，其中所述的干燥系统还包括冷凝液储罐，用于收集所述的汽水分离器分离后的冷凝液。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统，其中所述的干燥系统还包括冷凝水分析装置，用于对所述的冷凝液储罐中的冷凝液进行取样分析，并视分析结果情况对冷凝液进行循环利用、再处理或达标排放。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统，其中所述的干燥系统还包括不凝气储罐，用于收集所述的汽水分离器分离后的不凝气。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统，其中所述的冷凝器分为彼此通过连接管道连接的第一冷凝器与第二冷凝器，其中所述的第一冷凝器与所述的汽水分离器通过连接管道连接，所述的第二冷凝器与所述的尾气连续监测装置通过连接管道连接。

本发明的第二个目的是提供如上所述干燥系统进行放射性湿式废物的桶内真空微波干燥方法，以能够实现各种放射性废物的快速干燥，干燥过程中不引入新物质，且干燥排放尾气对环境几乎不造成任何有害影响。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供如上所述干燥系统进行放射性湿式废物的桶内真空微波干燥方法，所述的干燥方法包括如下步骤：

(1)用所述的干燥桶对进料于其中的放射性湿式废物进行真空微波加热干燥处理；

(2)在抽真空下，依次通过所述的除沫器、过滤器、冷凝器、汽水分离器对所述的干燥桶在干燥过程中产生的蒸发尾气进行除沫、过滤、冷凝、汽水分离处理；

(3)用所述的尾气连续监测装置对经所述的冷凝器冷凝后的蒸发尾气中的不凝气进行监测，并对监测合格的不凝气经与其出口连接的连接管道排放到大气。

在一种优选的实施方案中，本发明提供如上所述干燥系统进行放射性湿式废物的桶内真空微波干燥方法，其中：

所述的放射性湿式废物为放射性废液、淤泥、废树脂、硅胶和/或污染土壤；

所述的干燥桶中所述的放射性湿式废物的进料方式为连续进料或间歇多次进料；

所述的真空微波加热干燥的真空度为0.01-100kPa，微波强度为0.01-25kw。

本发明的有益效果在于，利用本发明的放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统及干燥方法，能够实现各种放射性废物的快速干燥，干燥过程中不引入新物质，且干燥排放尾气对环境几乎不造成任何有害影响。本发明通过干燥可实现放射性废物含水率满足固体废物暂存标准，同时，干燥过程中不引入新物质，废气达标排放(处理后放射性废物含水率达到规范要求的游离态水含量低于1％)，冷凝水可回收利用。

本发明的有益效果具体体现在：

(1)采用新型微波加热技术对放射性废物进行桶内干燥，利用微波辐射贯穿性强、加热温度均匀、表里一致的特点，大大提高了放射性废物干燥效率，使处理时间缩短，而且由于整个干燥过程处于一定负压状态，也有利于水分蒸发；

(2)对干燥过程中产生的蒸发尾气进行过滤处理，去除其中夹带的大部分放射性核素，这样将大大降低后续尾气冷凝水中放射性核素的含量，甚至尾气冷凝水可满足有关排放标准直接排放，这样将大大降低二次废物的产生量；

(3)在干燥过程中，放射性湿式废物可实现在同一废物干燥桶中间歇式多次进料，待干燥产物达到一定容积后，废物干燥桶即可移出干燥站。

附图说明

图1为示例性的本发明的放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统的组成图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

示例性的本发明的放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统的组成如图1所示，包括预处理部分(又包括预处理装置1、第一输送泵12)、桶内微波真空干燥部分(又包括置于干燥站中的干燥桶2)、尾气净化冷凝处理部分(又包括除沫器3、过滤器4、第一冷凝器5、汽水分离器6、第一冷凝液储罐7、第二冷凝液储罐8、真空泵9、不凝气储罐10、第二冷凝器11、第二输送泵13、第三输送泵14、第四输送泵15、吸附过滤器16)、监测分析部分(又包括尾气连续监测装置17、冷凝水分析装置18)，以及各连接管道。

预处理装置1置于干燥桶的2前端并与干燥桶2通过连接管道连接，用于对放射性湿式废物(为放射性废液、淤泥、废树脂、硅胶和/或污染土壤)进行包括搅拌、预热在内的预处理。

位于干燥站内的干燥桶2用于对预处理装置1通过第一输送泵12送入其中的放射性湿式废物通过微波加热进行干燥。

依次通过连接管道连接的除沫器3、过滤器4、第一冷凝器5、汽水分离器6、真空泵9分别用于对干燥桶2在干燥过程中产生的蒸发尾气进行除沫、过滤(除沫、过滤可去除蒸发尾气中夹带的大部分放射性核素)、冷凝、汽水分离、抽真空处理。

过滤器4及与其连接的连接管道均采取保温措施，以防止蒸发尾气在其中冷凝。

第一冷凝器5连接第二冷凝器11，以进一步对干燥过程中产生的蒸发尾气进行冷凝处理。尾气连续监测装置17通过连接管道连接第二冷凝器11，用于对经第二冷凝器11冷凝后的蒸发尾气中的不凝气进行监测，并对监测合格的不凝气经与其出口连接的连接管道排放到大气。第二冷凝器11、尾气连续监测装置17之间的连接管道并联有吸附过滤旁路，吸附过滤旁路中设置有吸附过滤器16，用于对经第二冷凝器11冷凝后的蒸发尾气中的不凝气进行吸附过滤处理，以达到大气排放标准。

第一冷凝液储罐7和第二冷凝液储罐8用于收集汽水分离器6分离后的冷凝液，与它们底部出口连接的连接管道上分别设置有第二输送泵13和第三输送泵14。冷凝水分析装置18用于对第一冷凝液储罐7和/或第二冷凝液储罐8中的冷凝液进行取样分析，并视分析结果情况对冷凝液进行循环利用、再处理或达标排放。

不凝气储罐10用于收集汽水分离器6分离后的不凝气和第二冷凝器11冷凝后的冷凝液，与其底部出口连接的连接管道上设置有第四输送泵15。

利用上述示例性的干燥系统示例性的进行放射性湿式废物的桶内真空微波干燥方法包括如下步骤：

(1)用预处理装置1对放射性湿式废物进行包括搅拌、预热在内的预处理。

(2)用干燥桶2对预处理装置1通过第一输送泵12送入其中的放射性湿式废物通过微波加热进行真空干燥，干燥过程中干燥桶2密闭封盖。由于干燥桶2内具有一定的真空度为0.01-100kPa，因此微波加热不需太高的温度，微波加热强度为0.01-25kw。微波加热过程中，同一干燥桶2可视放射性湿式废物原料性质间歇多次进料或连续进料。干燥产物达到一定容积，满足有关要求后，即停止微波加热，待温度下降后即可将干燥后的放射性废物连同干燥桶2封盖移出干燥站。

(3)在抽真空下，依次通过除沫器3、过滤器4、第一冷凝器5、汽水分离器6对干燥桶2在干燥过程中产生的蒸发尾气进行除沫、过滤、冷凝、汽水分离处理。用第一冷凝液储罐7和第二冷凝液储罐8收集汽水分离器6分离后的冷凝液，用不凝气储罐10收集汽水分离器6分离后的不凝气和第二冷凝器11冷凝后的冷凝液。

(4)用尾气连续监测装置17对经第二冷凝器11冷凝后的蒸发尾气中的不凝气进行监测，并对监测合格的不凝气经与其出口连接的连接管道排放到大气；如果尾气连续监测装置17的监测结果不合格，则通过吸附过滤器16对经第二冷凝器11冷凝后的蒸发尾气中的不凝气进行吸附过滤处理，以达到大气排放标准。

上述示例性的干燥方法处理一批放射性湿式废物(约100L废树脂，含水率40-60％)的时间为12-24h。

显然，本领域的技术人员可以对本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，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种放射性湿式废物桶内真空微波干燥系统，其特征在于，所述的干燥系统包括干燥桶、除沫器、过滤器、冷凝器、汽水分离器、真空泵、尾气连续监测装置以及各连接管道，

所述的干燥桶用于对送入其中的放射性湿式废物通过微波加热进行干燥；

依次通过连接管道连接的所述的除沫器、过滤器、冷凝器、汽水分离器、真空泵分别用于对所述的干燥桶在干燥过程中产生的蒸发尾气进行除沫、过滤、冷凝、汽水分离、抽真空处理；

所述的尾气连续监测装置通过连接管道连接所述的冷凝器，用于对经所述的冷凝器冷凝后的蒸发尾气中的不凝气进行监测，并对监测合格的不凝气经与其出口连接的连接管道排放到大气。

2.根据权利要求1所述的干燥系统，其特征在于：所述的干燥系统还包括置于所述干燥桶的前端并与所述的干燥桶通过连接管道连接的预处理装置，用于对所述的放射性湿式废物进行包括搅拌、预热在内的预处理。

3.根据权利要求1所述的干燥系统，其特征在于：所述的过滤器及与其连接的连接管道均采取保温措施，以防止所述的蒸发尾气的冷凝。

4.根据权利要求1所述的干燥系统，其特征在于：所述的干燥系统还包括与所述的冷凝器、尾气连续监测装置之间的连接管道并联的，其中设置有吸附过滤器的吸附过滤旁路，用于对经所述的冷凝器冷凝后的蒸发尾气中的不凝气进行吸附过滤处理，以达到大气排放标准。

5.根据权利要求1所述的干燥系统，其特征在于：所述的干燥系统还包括冷凝液储罐，用于收集所述的汽水分离器分离后的冷凝液。

6.根据权利要求5所述的干燥系统，其特征在于：所述的干燥系统还包括冷凝水分析装置，用于对所述的冷凝液储罐中的冷凝液进行取样分析，并视分析结果情况对冷凝液进行循环利用、再处理或达标排放。

7.根据权利要求1所述的干燥系统，其特征在于：所述的干燥系统还包括不凝气储罐，用于收集所述的汽水分离器分离后的不凝气。

8.根据权利要求1所述的干燥系统，其特征在于：所述的冷凝器分为彼此通过连接管道连接的第一冷凝器与第二冷凝器，其中所述的第一冷凝器与所述的汽水分离器通过连接管道连接，所述的第二冷凝器与所述的尾气连续监测装置通过连接管道连接。

9.一种利用权利要求1-8中任意一项所述的干燥系统进行放射性湿式废物的桶内真空微波干燥方法，其特征在于，所述的干燥方法包括如下步骤：

(1)用所述的干燥桶对进料于其中的放射性湿式废物进行真空微波加热干燥处理；

(2)在抽真空下，依次通过所述的除沫器、过滤器、冷凝器、汽水分离器对所述的干燥桶在干燥过程中产生的蒸发尾气进行除沫、过滤、冷凝、汽水分离处理；

(3)用所述的尾气连续监测装置对经所述的冷凝器冷凝后的蒸发尾气中的不凝气进行监测，并对监测合格的不凝气经与其出口连接的连接管道排放到大气。

10.根据权利要求9所述的干燥方法，其特征在于：

所述的放射性湿式废物为放射性废液、淤泥、废树脂、硅胶和/或污染土壤；

所述的干燥桶中所述的放射性湿式废物的进料方式为连续进料或间歇多次进料；

所述的真空微波加热干燥的真空度为0.01-100kPa，微波强度为0.01-25kw。