CN111066094A - 废离子交换树脂处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于处理待掩埋的用过的离子交换树脂的方法，该方法包括将用过的离子交换树脂与运输水的混合物输送到装料箱，通过沉降该混合物并将运输水排出而将离子交换树脂与运输用水分离，随后将与输送水分离的离子交换树脂定量输送到干燥室，在干燥室中以不超过90℃的温度同时混合离子交换树脂进行真空干燥，将用过的离子交换树脂放到运输容器中。在干燥室中完成真空干燥之后，离子交换树脂在高温炉中于250‑300℃的温度下进行额外的热处理，同时进行混合和真空干燥。用过的离子交换树脂在高温炉中进行热处理之后被放到运输容器中。
Description
这组发明涉及核能，特别是废离子交换树脂的加工，可用于核电厂或特殊电厂。
离子交换树脂广泛应用于核电站，以确保第一和第二回路的水化学状态，蒸发装置和其他辅助水系统冷凝水的后处理，以及在核动力装置的退役期间。在使用过程中，积累了大量的废树脂，包括含油的离子交换树脂，这些废树脂主要与中低活性的液体废物有关，这些废物必须经过处理后才能储存。
一种已知的热处理放射性离子交换树脂的装置，包含一个热反应堆，该热反应堆配有一个带有加载和卸载装置的加热器，该装置包含一个通过管道连接到热反应堆的水蒸气冷凝器、一个通过管道连接到水蒸气冷凝器的冷凝水接收器和一个真空泵，该空泵，其输入端接冷凝液接收器，其输出端接排气管(实用新型121396，IPC G21F 9/28)。
上述方法干燥废离子交换树脂的缺点是工艺能耗低。
根据俄罗斯联邦专利号161811，IPC G21F 9/28，本发明最接近的类似物是实用新型“废离子交换树脂干燥装置”。指定的装置包括连接到用于供应废离子交换树脂和输送水的混合物的管道的加载单元和用于排放输送水的管道、计量装置、与其连接的热反应器、配备搅拌器、位于加载单元和计量装置之间的倾斜螺钉,以及用于卸载处理过的离子交换树脂的扩展底座。离子交换树脂干燥过程中产生的水蒸气通过装有加热装置的气溶胶过滤器用液环真空泵除去。
最接近的类似物的缺点是工艺效率低，干离子交换树脂的压实系数低。
这组发明解决的问题是提高效率和扩展功能。
本发明所取得的技术成果是离子交换树脂的微胶囊化(将放射性核素固定在微胶囊内)，减少离子交换树脂的排放体积，并防止其在潮湿环境中膨胀。
与该方法有关的特定技术结果是由于在处理待处置的废离子交换树脂的方法中，包括将废离子交换树脂与输送水的混合物供应至装料罐。通过沉淀混合物并将运输水从装载罐中排出，将离子交换树脂从运输水中分离出来，随后将从运输水中分离出来的离子交换树脂定量供应至干燥室,真空干燥，在不超过90℃的干燥室内同时搅拌离子交换树脂，并将处理过的离子交换树脂卸载到运输容器中，建议在干燥室内真空干燥完成后，离子交换树脂应在250-300℃的高温炉中进行额外的热处理，同时进行搅拌和真空干燥,经处理后的离子交换树脂在高温炉中热处理后排放到运输容器中。
此外，建议将废离子交换树脂与装载罐中的输送水的混合物沉淀10-15分钟。还建议将离子交换树脂按干燥室容积的5％至10％分批送入干燥室，第一部分进料后，将离子交换树脂真空干燥，使其含水率达到6-8％,然后供应新的部分，重复真空干燥过程，直到干燥室完全填满。此外，建议在高温炉中额外注入温度至少为200℃的热空气。建议在高温炉热处理过程中，对产生的气体和水蒸气进行去除和随后的清洗。
由于处理待处置的废离子交换树脂的装置，包括连接到供应废离子交换树脂和输送水的混合物的管道上的装料罐和排放输送水的管道，因此获得了关于该装置的规定技术结果、计量装置、与其相连的干燥室、装有搅拌器、位于装载箱和计量装置之间的倾斜进料螺杆、通过管道连接到干燥室的真空泵、安装在干燥室和真空泵之间管道上的加热气体过滤器,以及一个用于卸下处理过的离子交换树脂的对接装置，该对接装置拟增设一个带有搅拌器的高温炉，以及一个位于干燥室和高温炉之间的加料装置，以提供一个带有真空干燥和气体净化系统的高温炉，将离子交换树脂卸料对接装置连接至底部高温烘箱。
此外，建议在装载罐上部安装一个运输水位传感器、离子交换树脂液位传感器安装在输送排水管出口水位或出口水位以下的输送水位传感器下方，计量装置上部应安装树脂液位传感器。还建议将计量装置制成圆柱形罐。提出了一种埋置用废离子交换树脂的处理装置，在计量装置和干燥室之间增设加料装置，加料装置和加料装置可采用斜螺杆形式。还提出了一种高温炉，其配备有空气加热器和与高温炉连接的管道的温度控制器，并且空气加热器以两个同轴布置的带有电加热器的圆柱形腔室的形式制成。建议从气体净化过滤器和附加真空泵、位于它们之间的酸和碱吸收器(带循环泵和加力燃烧室)以及向气体过滤器和加力燃烧室提供加热元件来实现高温炉的真空干燥和气体净化系统。建议在真空泵与干燥室之间的管路上安装真空传感器和湿度传感器。此外，还建议对接站配备一把伞，用于对接高温炉和容器盖。
采用真空干燥后的离子交换树脂经热处理达到微胶囊化状态的方法，可达到规定的技术效果。
所要求保护的一组发明以图形材料示出，其中该图示出了处理废弃离子交换树脂以供处置的装置。
一种用于处理待处置的废离子交换树脂的装置，包括一个装料罐1、一个以圆柱形罐形式制成的计量装置2、一个与计量装置2相连的干燥室3和一个与干燥室3相连的装有搅拌器(图中未示出搅拌器)的高温炉4。装载罐1连接到用于供应废离子交换树脂和运输水的混合物的管道和用于排放运输水的管道。
倾斜的进料螺杆5位于装料罐1和计量装置2之间，进料装置6位于干燥室3和高温炉4之间，另外的进料装置7位于计量装置2和干燥室3之间。
此外，装载罐1的上部装有运输水位传感器，在运输排水管出口水位或出口水位以下装有离子交换树脂水位传感器，计量装置2的顶部装有树脂水位传感器(图中未示出传感器)。真空泵8通过一根管道连接到干燥室3，该管道上串联安装有湿度传感器9、加热气体过滤器10和真空传感器11。
高温炉4的下部连接到对接单元12，用于将处理过的离子交换树脂卸载到容器13中。高温炉4和对接装置12通过管道连接到真空干燥和气体净化系统。真空干燥和气体净化系统包括气体净化气体过滤器14和连接在它们之间的附加真空泵15，它们之间的加力燃烧室16，并且还配备循环泵17、碱性吸收器18和酸性吸收器19。碱性吸收器18用于中和废气中的酸性成分，酸性吸收器19用于净化碱性吸收器18之后的气体。循环泵17设计用于吸收塔18和19中的药筒溶液的连续灌溉。气体过滤器14和加力燃烧室16配备有加热元件。高温炉4还配备有由空气加热器20和温度控制器21连接的管，例如电阻式热转换器。空气加热器20以两个同轴布置的圆柱形腔室的形式制成，每个腔室都配备有电加热器。加料装置6和附加加料装置7以斜螺杆的形式制成。
对接组件12包括用于对接高温炉4的伞(图中未示出)和容器13的盖。伞提供了容器13盖上的孔的完全重叠，并且消除了填充时产生的气体和气溶胶逸出的可能性。
废离子交换树脂处理方法及装置操作。
废离子交换树脂与输送水的混合物被送入装料罐1，直到其上部安装的输送水水位传感器被触发。之后，在装载罐1中，通过将混合物沉淀10-15分钟，将离子交换树脂从运输水中分离出来，然后排放运输水，并将废离子交换树脂与运输水的混合物重新送入装载罐1。重复指示的操作，直到离子交换树脂液位传感器被触发。触发离子交换树脂液位传感器后，排出输送水，使用倾斜的进料螺杆5，将离子交换树脂送入计量装置2，直到触发树脂液位传感器。从计量装置2到干燥室3，使用附加的进料装置7将含水率为50-60％的离子交换树脂进料，将其分为干燥室3体积的5-10％的量。在注入第一部分离子交换树脂后，使用真空泵8抽真空至8千帕，并在不超过90℃的温度下同时搅拌进一步真空干燥，直到离子交换树脂达到6-8％的含水量。然后关闭真空泵8，将干燥室3中的压力与大气压力相等后，注入新的一部分离子交换树脂，重复真空干燥过程，直到干燥室3完全充满。在真空干燥干燥室3中的离子交换树脂的过程中，在加热的气体过滤器10中清洁水蒸气。真空室3被抽真空以提高离子交换树脂的干燥效率，并通过去除表面和无孔水分来强化干燥过程。根据湿度传感器9的读数执行干燥室3中的湿度水平控制，并且根据真空传感器11的读数监测真空水平。从干燥室3，通过加料装置6将干燥的离子交换树脂加料到高温炉4，其中离子交换树脂在250-300℃的温度下进行热处理，同时搅拌和真空干燥200-350分钟,离子交换树脂进入微胶囊化状态。同时，使用空气加热器20将温度至少为200℃的热空气注入高温炉中，以防止高温炉4与空气之间的温差对高温炉4造成热损坏。所供应的热空气的温度由温度控制器21控制。热处理后，微囊化离子交换树脂经由对接单元12排入容器13。使用额外的真空泵15除去热处理和排放到离子交换树脂容器13中的水蒸气和气体，而气体由气体净化过滤器14从气溶胶中清除并氧化到加力燃烧室16中的更高的氧化物，之后它们在吸收体18和19上被净化。
根据权利要求所述的一组发明允许将排出的离子交换树脂的体积减少2倍以上，确保其膨胀不超过10％(通过将其转化为微胶囊状态)，并防止放射性核素固定在微胶囊内。
Claims (15)
1.一种处理待处理的废离子交换树脂的方法，包括将含有输送水的废离子交换树脂混合物送入装料罐，通过沉淀混合物将离子交换树脂与输送水分离，并将输送水从装料罐中排出,随后将从输送水中分离出来的离子交换树脂供应至干燥室，在不超过90℃的温度下真空干燥，同时在干燥室内搅拌离子交换树脂，并将处理过的离子交换树脂卸载至运输容器中，其特征在于，离子交换树脂在干燥室内真空干燥后，在250-300℃的高温炉中进行附加热处理，同时进行搅拌和真空干燥,经处理后的离子交换树脂在高温炉中热处理后排放到运输容器中。
2.根据权利要求1所述的处理待处理的废离子交换树脂的方法，其特征在于，将废离子交换树脂与输送水的混合物在装料罐中沉淀10-15分钟。
3.根据权利要求1所述的处理待处理的废离子交换树脂的方法，其特征在于，向干燥室供应的离子交换树脂以干燥室容积的5％至10％的量分批计量。第一部分进料后，真空干燥离子交换树脂，使其含水量达到6-8％，然后进料新部分，重复真空干燥过程，直到干燥室完全填满。
4.根据权利要求1所述的处理待处理的废离子交换树脂的方法，其特征在于：将热空气另外注入温度至少为200℃的高温炉中。
5.根据权利要求1所述的处理待处理的废离子交换树脂的方法，其特征在于，在高温炉的热处理过程中，所产生的气体和水蒸气被除去并随后被清洗。
6.一种处理待处置的废离子交换树脂的装置，包括连接到用于供应废离子交换树脂和输送水的混合物的管道和用于排放输送水的管道的装载罐，因此获得了关于该装置的规定技术结果、计量装置、与其相连的干燥室、装有搅拌器、位于装载箱和计量装置之间的倾斜进料螺杆、通过管道连接到干燥室的真空泵、安装在干燥室和真空泵之间管道上的加热气体过滤器,以及一个用于卸下处理过的离子交换树脂的对接装置，该对接装置拟增设一个带有搅拌器的高温炉，以及一个位于干燥室和高温炉之间的加料装置，以提供一个带有真空干燥和气体净化系统的高温炉，将离子交换树脂卸料对接装置连接至底部高温烘箱。
7.根据权利要求6所述的一种废离子交换树脂处理处置装置，其特征在于，所述装料罐的上部装有运输水位传感器,离子交换树脂液位传感器安装在输送排水管出口水位或出口水位以下的输送水位传感器下方，计量装置上部安装树脂液位传感器。
8.根据权利要求6所述的一种废离子交换树脂处理处置装置，其特征在于，所述计量装置为圆柱形罐。
9.根据权利要求6所述的一种废离子交换树脂处理处置装置，其特征在于，在计量装置与干燥室之间设有附加的进料装置。
10.根据权利要求9所述的一种废离子交换树脂处理处置装置，其特征在于，所述投料装置和所述附加投料装置是以斜螺杆的形式制成的。
11.根据权利要求9所述的一种废离子交换树脂处理处置装置，其特征在于，所述高温炉配有一个空气加热器和一个通过管道连接到高温炉的温度控制器，所述空气加热器以两个同轴布置的有电加热器的圆柱形腔室的形式制成。
12.根据权利要求6所述的一种废离子交换树脂处理处置装置，其特征在于，所述高温炉的真空干燥和气体净化系统包括气体净化过滤器和附加真空泵，所述真空泵之间通过带有循环泵和加力燃烧室的酸碱吸收器连接。
13.根据权利要求6所述的一种废离子交换树脂处理处置装置，其特征在于，气体净化过滤器和加力燃烧室设有加热元件。
14.根据权利要求6所述的一种废离子交换树脂处理处置装置，其特征在于，在真空泵与干燥室之间的管道上安装有真空传感器和湿度传感器。
15.根据权利要求6所述的一种废离子交换树脂处理处置装置，其特征在于，所述坞站设有连接高温炉和容器盖的伞。
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