CN109147982A - 一种核电厂低放废水mvc蒸发工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种核电厂低放废水MVC蒸发装置，采用蒸汽再压缩机对二次蒸汽品味进行充分提升，用于外加热自然循环加热室加热，除第一次启动需要外界热源后，不再需要补充新鲜热源；采用废液与冷凝水进行热交换，不再需要大量冷却水对二次蒸汽进行充分冷凝；采用更高效的二次分离器，可使放射性去污因子进一步提高10‑100倍。
Description
技术领域
本发明涉及核电厂废液处理领域，具体而言，尤其涉及核电厂低放废水MVC蒸发工艺及其装置。
背景技术
核电厂废液处理中，对于废液成份较复杂，放射性浓度变化范围较大的放射性废液通常采用蒸发浓缩处理。
目前，我国核电站、核废水处理处置厂采用的多为外加热自然循环式蒸发器和强制循环式蒸发器两大类，且多年来几乎没有改进。自然循环式蒸发器在加热管内易产生盐析、结垢，至使设备清洗、维修及更换加热管的次数频繁；而强制循环式蒸发器使用强制循环泵动力费用增加，耗电量大、成本高，并且泵维修几率上升也增加维修人员所受辐照剂量。两种蒸发器工艺都需要大量的加热蒸汽实现废液的加热蒸发，又需要大量的冷却水使蒸发器内产生的大量二次蒸汽进行冷凝冷却。工艺系统设备庞大，能耗高。由于捕沫器简单，选择常规旋风分离器作为二次分离器，二次蒸汽的雾沫夹带较高，最终蒸馏水的放射性去污因子仅在103左右。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种采用蒸汽再压缩机对二次蒸汽品味进行充分提升，用于外加热自然循环加热室加热，除第一次启动需要外界热源后，不再需要补充新鲜热源；采用废液与冷凝水进行热交换，不再需要大量冷却水对二次蒸汽进行充分冷凝的能耗低核电厂低放废水MVC蒸发工艺及其装置。
本发明采用的技术手段如下：
一种核电厂低放废水MVC蒸发工艺，包括以下步骤：
步骤一，工艺废水首先通过一台预过滤装置，去除工艺废水中悬浮物和颗粒物质等杂质；
步骤二，经过预过滤的废水进入一级预热器，与外加热式自然循环蒸发器加热室不凝气出口来的不凝气体进行充分换热，进行第一级预热，主要目的是降低不凝气体的温度，回收不凝气体的余热；
步骤三，经过步骤二的废水进入二级预热器，与外加热式自然循环蒸发器加热室蒸馏水出口来的蒸馏水进行充分换热，进行二级预热，该部分蒸馏水可以先进入蒸馏水箱，从蒸馏水箱经过输送泵后进入二级预热器，也可以直接经过缓冲疏水直接进入二级预热器，主要目的是回收蒸馏水的余热，提高此处废水的进水温度；
步骤四，经过步骤三的废水进入外加热式自然循环蒸发器加热室，被来自离心式机械蒸汽再压缩机的二次蒸汽加热，从加热室上部的上升管汽化膨胀进入外加热式自然循环蒸发器分离室，在分离室经一级气液分离，二次蒸汽从分离室上端出口进入二次分离装置形成浓缩废水，浓缩废水经分离室下部循环管回到外加热式自然循环蒸发器加热室进一步加热浓缩，或排出至放射性废物固化系统(TES)；
步骤五，在步骤四中经过二次蒸汽进入二次分离器，进一步去除二次蒸汽中夹带的小液滴，二次蒸汽进入机械蒸汽再压缩机，提升温度和压力后进入外加热式自然循环蒸发器加热室用于加热步骤的废水，形成蒸馏水，蒸馏水排出进入二级预热器，经余热回收后在线测量冷凝水的电导率，若电导率高于一定值则进入离子交换树脂床，进一步除去水中的离子杂质；
系统设消泡剂箱和消泡剂计量泵用于蒸发器内消除泡沫。
系统设蒸馏水输送管路至各设备(外加热式自然循环蒸发器加热室、外加热式自然循环蒸发器分离室、二次分离装置)顶部自旋转喷头，工艺结束后可采用蒸馏水进行设备清洗。
核电厂低放废水MVC蒸发装置，包括：内部存储钠硼水样(钠硼比例具体根据实际需求而定)的原水箱、一级预热器、二级预热器、外加热式自然循环蒸发器加热室、外加热式自然循环蒸发器分离室、二次分离装置、离心式机械蒸汽再压缩机、离子交换树脂床、蒸馏水箱、蒸馏水泵、浓缩液水箱以及用于外加热式自然循环蒸发器分离室消除泡沫的消泡剂加药系统；
其中，原水箱中钠硼混合水样通过管路进入一级预热器中，与一级预热器中与外加热式自然循环蒸发器加热室不凝气出口连通的管路利用外加热式自然循环蒸发器加热室不凝气体进行充分换热；经一级预热器排出的液体通过管路进入二级预热器中，与二级预热器中与外加热式自然循环蒸发器加热室蒸馏水出口连通的管路利用外加热式自然循环蒸发器加热室来的蒸馏水进行充分换热；水温提升至98-99℃；
废水进入外加热式自然循环蒸发器加热室，外加热式自然循环蒸发器加热室的供热管路与离心式机械蒸汽再压缩机的二次蒸汽输出管路加热，过后废水从外加热式自然循环蒸发器加热室上部的上升管汽化膨胀通过管路进入到外加热式自然循环蒸发器分离室，在分离室经一级气液分离，二次蒸汽从分离室上端出口通过管路进入二次分离装置，经过了二次分离装置的浓缩废水经分离室下部循环管回到外加热式自然循环蒸发器加热室进一步加热浓缩，或排出至放射性废物固化系统(TES)；经二次分离装置的二次蒸汽进入离心式机械蒸汽再压缩机，提升温度和压力后进入外加热式自然循环蒸发器加热室用于加热废水，二次蒸汽冷凝形成蒸馏水，蒸馏水排出进入二级预热器，经余热回收后在线测量冷凝水的电导率，若电导率合格则进入蒸馏水箱，通过蒸馏水泵输送至废水排放监测箱，若电导率不合格则通过管路输送至离子交换树脂床，进一步除去水中的离子杂质；浓缩液通过管路排至浓缩液水箱。
上述核电厂低放废水MVC蒸发装置系统设消泡剂加药系统，包括：消泡剂溶药箱、加药箱和消泡剂计量泵用于蒸发器内消除泡沫。
上述核电厂低放废水MVC蒸发装置设蒸馏水输送管路至各设备顶部自旋转喷头，工艺结束后可采用蒸馏水进行设备清洗。
采用上述技术方案的本发明，较现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)充分利用系统余热的工艺设计上有所考虑，设计两级预热，废液首先与不凝气进行热量交换，再与蒸馏水进行热量交换；
(2)二次蒸汽采用更高效的二次分离装置和蒸馏水箱后的离子交换树脂作为补充处理装置，提高放射性去污因子至104-105；
(3)设计自动清洗系统，在工艺最后无需采用蒸汽吹扫，可直接采用热蒸馏水对系统进行清洗；
(4)模块化设计，方便安装。
基于上述理由本发明可在核电厂废液处理等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明核电厂低放废水MVC蒸发工艺流程示意图。
图2为本发明核电厂低放废水MVC蒸发装置三维模型示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示的一种核电厂低放废水MVC蒸发工艺，包括以下步骤：
步骤一，工艺废水首先通过一台预过滤装置1，去除工艺废水中悬浮物和颗粒物质等杂质；
步骤二，经过预过滤的废水进入一级预热器2，与外加热式自然循环蒸发器加热室4不凝气出口来的不凝气体进行充分换热，进行第一级预热，主要目的是降低不凝气体的温度，回收不凝气体的余热；
步骤三，经过步骤二的废水进入二级预热器3，与外加热式自然循环蒸发器加热室4蒸馏水出口来的蒸馏水进行充分换热，进行二级预热，该部分蒸馏水可以先进入蒸馏水箱，从蒸馏水箱经过输送泵后进入二级预热器3，也可以直接经过缓冲疏水直接进入二级预热器3，主要目的是回收蒸馏水的余热，提高此处废水的进水温度；
步骤四，经过步骤三的废水进入外加热式自然循环蒸发器加热室4，被来自离心式机械蒸汽再压缩机7的二次蒸汽加热，从加热室上部的上升管汽化膨胀进入外加热式自然循环蒸发器分离室5，在分离室经一级气液分离，二次蒸汽从分离室上端出口进入二次分离装置6形成浓缩废水，浓缩废水经分离室下部循环管回到外加热式自然循环蒸发器加热室进一步加热浓缩，或排出至放射性废物固化系统TES；
步骤五，在步骤四中经过二次蒸汽进入二次分离器6，进一步去除二次蒸汽中夹带的小液滴，二次蒸汽进入机械蒸汽再压缩机7，提升温度和压力后进入外加热式自然循环蒸发器加热室4用于加热步骤3的废水，形成蒸馏水，蒸馏水排出进入二级预热器3，经余热回收后在线测量冷凝水的电导率，若电导率高于一定值则进入离子交换树脂床8，进一步除去水中的离子杂质；
系统设消泡剂箱12和消泡剂计量泵13用于蒸发器内消除泡沫。
系统设蒸馏水输送管路至各设备顶部自旋转喷头，工艺结束后可采用蒸馏水进行设备清洗。
如图2所示的核电厂低放废水MVC蒸发装置，包括：内部存储钠硼水样钠硼比例具体根据实际需求而定的原水箱1、一级预热器2、二级预热器3、外加热式自然循环蒸发器加热室4、外加热式自然循环蒸发器分离室5、二次分离装置6、离心式机械蒸汽再压缩机7、离子交换树脂床8、蒸馏水箱9、蒸馏水泵10、浓缩液水箱11以及用于外加热式自然循环蒸发器分离室5消除泡沫的消泡剂加药系统12；
其中，原水箱1中钠硼混合水样通过管路进入一级预热器2中，与一级预热器2中与外加热式自然循环蒸发器加热室4不凝气出口连通的管路利用外加热式自然循环蒸发器加热室4不凝气体进行充分换热；经一级预热器2排出的液体通过管路进入二级预热器3中，与二级预热器3中与外加热式自然循环蒸发器加热室4蒸馏水出口连通的管路利用外加热式自然循环蒸发器加热室4来的蒸馏水进行充分换热；水温提升至98-99℃；
废水进入外加热式自然循环蒸发器加热室4，外加热式自然循环蒸发器加热室4的供热管路与离心式机械蒸汽再压缩机7的二次蒸汽输出管路加热，过后废水从外加热式自然循环蒸发器加热室4上部的上升管汽化膨胀通过管路进入到外加热式自然循环蒸发器分离室5，在分离室经一级气液分离，二次蒸汽从分离室上端出口通过管路进入二次分离装置6，经过了二次分离装置6的浓缩废水经分离室下部循环管回到外加热式自然循环蒸发器加热室4进一步加热浓缩，或排出至放射性废物固化系统TES；经二次分离装置6的二次蒸汽进入离心式机械蒸汽再压缩机7，提升温度和压力后进入外加热式自然循环蒸发器加热室4用于加热废水，二次蒸汽冷凝形成蒸馏水，蒸馏水排出进入二级预热器3，经余热回收后在线测量冷凝水的电导率，若电导率合格则进入蒸馏水箱9，通过蒸馏水泵10输送至废水排放监测箱，若电导率不合格则通过管路输送至离子交换树脂床8，进一步除去水中的离子杂质；浓缩液通过管路排至浓缩液水箱11。
上述核电厂低放废水MVC蒸发装置系统设消泡剂加药系统12，包括：消泡剂溶药箱、加药箱和消泡剂计量泵用于蒸发器内消除泡沫。
上述核电厂低放废水MVC蒸发装置设蒸馏水输送管路至各设备顶部自旋转喷头，工艺结束后可采用蒸馏水进行设备清洗。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种核电厂低放废水MVC蒸发工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，工艺废水首先通过一台预过滤装置，去除工艺废水中悬浮物和颗粒物质等杂质；
步骤二，经过预过滤的废水进入一级预热器，与外加热式自然循环蒸发器加热室不凝气出口来的不凝气体进行充分换热，进行第一级预热，主要目的是降低不凝气体的温度，回收不凝气体的余热；
步骤三，经过步骤二的废水进入二级预热器，与外加热式自然循环蒸发器加热室蒸馏水出口来的蒸馏水进行充分换热，进行二级预热，该部分蒸馏水可以先进入蒸馏水箱，从蒸馏水箱经过输送泵后进入二级预热器，也可以直接经过缓冲疏水直接进入二级预热器，主要目的是回收蒸馏水的余热，提高此处废水的进水温度；
步骤四，经过步骤三的废水进入外加热式自然循环蒸发器加热室，被来自离心式机械蒸汽再压缩机的二次蒸汽加热，从加热室上部的上升管汽化膨胀进入外加热式自然循环蒸发器分离室，在分离室经一级气液分离，二次蒸汽从分离室上端出口进入二次分离装置形成浓缩废水，浓缩废水经分离室下部循环管回到外加热式自然循环蒸发器加热室进一步加热浓缩，或排出至放射性废物固化系统(TES)；
步骤五，在步骤四中经过二次蒸汽进入二次分离器，进一步去除二次蒸汽中夹带的小液滴，二次蒸汽进入机械蒸汽再压缩机，提升温度和压力后进入外加热式自然循环蒸发器加热室用于加热步骤(3)的废水，形成蒸馏水，蒸馏水排出进入二级预热器，经余热回收后在线测量冷凝水的电导率，若电导率高于一定值则进入离子交换树脂床，进一步除去水中的离子杂质。
2.根据权利要求1所述的一种核电厂低放废水MVC蒸发工艺，其特征在于：
外加热式自然循环蒸发器加热室加热过程中通过消泡剂加药系统(12)去除蒸发器内部泡沫。
3.一种核电厂低放废水MVC蒸发装置，其特征在于：包括：内部存储钠硼水样(钠硼比例具体根据实际需求而定)的原水箱(1)、一级预热器(2)、二级预热器(3)、外加热式自然循环蒸发器加热室(4)、外加热式自然循环蒸发器分离室(5)、二次分离装置(6)、离心式机械蒸汽再压缩机(7)、离子交换树脂床(8)、蒸馏水箱(9)、蒸馏水泵(10)、浓缩液水箱(11)以及用于外加热式自然循环蒸发器分离室(5)消除泡沫的消泡剂加药系统(12)；
其中，原水箱(1)中钠硼混合水样通过管路进入一级预热器(2)中，与一级预热器(2)中与外加热式自然循环蒸发器加热室(4)不凝气出口连通的管路利用外加热式自然循环蒸发器加热室(4)不凝气体进行充分换热；经一级预热器(2)排出的液体通过管路进入二级预热器(3)中，与二级预热器(3)中与外加热式自然循环蒸发器加热室(4)蒸馏水出口连通的管路利用外加热式自然循环蒸发器加热室(4)来的蒸馏水进行充分换热；水温提升至98-99℃；
废水进入外加热式自然循环蒸发器加热室(4)，外加热式自然循环蒸发器加热室(4)的供热管路与离心式机械蒸汽再压缩机(7)的二次蒸汽输出管路加热，过后废水从外加热式自然循环蒸发器加热室(4)上部的上升管汽化膨胀通过管路进入到外加热式自然循环蒸发器分离室(5)，在分离室经一级气液分离，二次蒸汽从分离室上端出口通过管路进入二次分离装置(6)，经过了二次分离装置(6)的浓缩废水经分离室下部循环管回到外加热式自然循环蒸发器加热室(4)进一步加热浓缩，或排出至放射性废物固化系统(TES)；经二次分离装置(6)的二次蒸汽进入离心式机械蒸汽再压缩机(7)，提升温度和压力后进入外加热式自然循环蒸发器加热室(4)用于加热废水，二次蒸汽冷凝形成蒸馏水，蒸馏水排出进入二级预热器(3)，经余热回收后在线测量冷凝水的电导率，若电导率合格则进入蒸馏水箱(9)，通过蒸馏水泵(10)输送至废水排放监测箱，若电导率不合格则通过管路输送至离子交换树脂床(8)，进一步除去水中的离子杂质；浓缩液通过管路排至浓缩液水箱(11)。
4.根据权利要求3所述的核电厂低放废水MVC蒸发装置，其特征在于：
还包括，消泡剂加药系统(12)；
所述消泡剂加药系统(12)包括：消泡剂溶药箱、加药箱和消泡剂计量泵以及向外加热式自然循环蒸发器加热室(4)输送消泡剂的管路。
5.根据权利要求3或4所述的核电厂低放废水MVC蒸发装置，其特征在于：装设蒸馏水输送管路至外加热式自然循环蒸发器加热室(4)、外加热式自然循环蒸发器分离室(5)、二次分离装置(6)的顶部的自旋转喷头，工艺结束后可采用蒸馏水进行设备清洗。
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