CN113865140B - 一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，属于乏燃料后处理技术领域。包括溶液除湿耦合储能装置、吸收式制冷装置和高效微雾加湿装置。工作时，环境空气进入溶液除湿耦合储能装置进行深度除湿，同时吸收式制冷装置对除湿溶液进行降温；除湿后低温、低湿的空气经过风道加热器，形成高温、低湿的热干空气；热干空气通过多级加湿形成含低放射性废液的湿空气，排放到大气环境中。本发明利用稀溶液储液罐和浓溶液储液罐实现溶液储能的效果，从稀溶液储液罐和浓溶液储液罐出来的溶液混合后进入冷凝器中获取热量，从冷凝器中出来的溶液直接参与再生过程进行热湿交换，多余的热量储存入浓溶液储液罐中，减少了能耗，增加了能量利用效率。

Description

一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统
技术领域
本发明属于乏燃料后处理技术领域，具体涉及吸收式制冷技术、溶液储能技术、空气载带低放射性废液后处理技术及空气载带技术。
背景技术
乏燃料后处理的典型工艺采用传统的Purex流程。当乏燃料芯被硝酸溶解时，大量的氚以氚化水（HTO）或氚化酸（TNO3）的形式进入溶解液中。每处理1吨乏燃料，就会产生大约5～10 m3高放溶解液。高放溶解液经过蒸发浓缩，将90%以上的氚释放到二次蒸汽的冷凝液中，最终形成大量107～109 Bq/L的低浓度含氚废水。含氚废水中的氚以HTO的形式存在，难以通过常规的放射性核素去除手段（如吸附、过滤、蒸发、离子交换等）去除，因此，一般采用稀释排放的方式进行处理。
国际上，乏燃料后处理厂通常建设在大海或大江周边，如法国阿格后处理厂，其含氚废水可直接向大海大江稀释排放，从而减少对环境的危害。由于我国的特殊情况，后处理厂通常建在偏远的内陆地区，由于周边缺乏可以利用的强稀释能力水体，通常将含氚废水汽化后由空气载带至高空大气，利用大气的强扩散性将氚含量稀释到控制限值以下。
目前国内乏燃料后处理厂空气载带含氚废水的技术基于空气加湿原理，待处理的废液与空气直接接触，进行传热传质，待处理废液吸热蒸发，与对未饱和的空气进行加湿，加湿后的空气排放至大气中。现有基于此原理的技术主要有两种方案，加热空气挂布大气载带方案和高压微雾大气载带方案。加热空气挂布大气载带方案工艺流程如下：首先，将空气过滤掉沙尘然后，将空气加热，并在离心风机的抽吸下，加热空气吹过喷洒有含氚废水的挂布，使含氚废水吸热蒸发进入空气中，空气的含湿量增加，最后增湿的空气经烟囱高架排放，这种方式存在蒸发效率低、二次放射性废物量大、设施需要的建筑面积较大等缺点。现有的高压微雾大气载带方案工艺流程如下：将空气过滤掉沙尘后加热，在离心风机的抽吸下，空气流经一个微雾室。在微雾室中，被泵加至高压（4～7 MPa）的含氚废水通过喷嘴阵列，以粒径大小为3～10 μm的含氚雾化颗粒的形式呈云雾状喷射到空气中，并在空气中吸收热量，从液态变成气态，使空气中湿度增大，并同时降低空气温度，最后增湿的空气经烟囱向高空排放。
无论是挂布式方案还是高压微雾方案，现行的空气载带含氚废水的工艺过程存在着以下不足：在冬季低温环境条件下，室外环境温度远低于排放空气的露点温度，无法有效排放含氚废水；在高湿的环境下，载带空气的吸湿能力受到环境湿度的限制，导致在高湿环境下的排放效率不高，无法有效应对日益增多的含氚废水量；现有的排放策略为比环境空气温度低1℃排放，缺乏环境适应性，无法根据环境温度的变化调整排放量，当环境温度升高时，空气的载带能力未被充分利用，导致排放效率较低，当环境温度降低时，恒定的排放温度会引起降水；系统需要大量消耗外部能源，能源利用效率低。因此，现有后处理系统能源利用效率低，加湿效率低，环境温湿度对含氚废水的排放影响极大，在环境温度<6℃、湿度>80%时，空气吸湿能力很弱，导致增湿效果变差甚至无法增湿，含氚废水排放设施难以运行，严重限制了后处理厂的运行周期。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统。
本发明利用吸收式制冷驱动溶液除湿耦合储能装置空气预处理技术结合高效雾化加湿技术，实现能在低温高湿环境条件下稳定运行。
一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统包括溶液除湿耦合储能装置、吸收式制冷装置和高效微雾加湿装置；
所述溶液除湿耦合储能装置包括第一风机1、除尘室2、溶液除湿器3、第一循环泵4、稀溶液储液罐5、第一中间换热器6、浓溶液储液罐7、第二风机8、溶液再生器9和风道加热器10；
所述吸收式制冷装置包括热源11、发生器12、冷凝器13、蒸发器14、吸收器15、第二中间换热器16、第一节流阀17、第二循环泵18、第二节流阀19和第三循环泵20；
所述微雾加湿装置包括微雾多喷嘴阵列21、微雾加湿塔22、第三循环泵23和储液罐24。
具体连接关系如下：
第一风机1的风道进口连通着室外环境，第一风机1的风道出口连通着除尘室2的风道入口，除尘室2的风道出口连通着溶液除湿器3，溶液除湿器3连通着风道加热器10；所述溶液除湿器3的低浓度溶液出口连通着稀溶液储液罐5的进液口，所述稀溶液储液罐5的出液口分为两路，一路通过第一循环泵4连通着溶液除湿器3的进液口，另一路连通着第一中间换热器6的低温低浓度进液口；所述第一中间换热器6的中温低浓度出液口连通着溶液再生器9的进液口，所述溶液再生器9的高温高浓度出液口连通着浓溶液储液罐7的进液口；所述浓溶液储液罐7的出液口分两路，一路通过第三溶液泵20连通着溶液再生器9的进液口，另一路连通着第一中间换热器6的高温高浓度进液口，第一中间换热器6的中温高浓度出液口连通着稀溶液储液罐5的进液口，形成除湿系统溶液循环回路；
从稀溶液储液罐5出来的溶液和浓溶液储液罐7出来的溶液混合后进入冷凝器中13获取热量，多余的热量储存入浓溶液储液罐7中，实现溶液储能的功能，减少了能量损耗，增加了能量利用效率；
第二风机8设置在溶液再生器9外部，室外空气在第二风机8作用下进入溶液再生器9内，室外空气在溶液再生器9中与高温低浓度溴化锂溶液进行热湿交换完成溶液再生过程。
所述发生器12的溶液罐的高温冷却水水蒸汽出气口连通着冷凝器13的高温冷却水水蒸汽进气口，发生器12的溶液罐的高温浓溶液出口连通着第二中间换热器16的高温浓溶液入口，所述冷凝器13的高压冷却水出口通过第二节流阀19连通着蒸发器14的进口，所述蒸发器14的冷却水水蒸汽出气口连通着吸收器15的冷却水水蒸汽进气口；所述第二中间换热器16的中温浓溶液出口通过第一节流阀17连通着吸收器15的中温浓溶液进口，所述吸收器15的低温稀溶液出口通过依次连通的第二循环泵18、第二中间换热器16连通着发生器12的溶液罐的中温稀溶液进口，形成制冷系统溶液循环回路；
发生器12包括热源11和溶液罐，通过加热使溶液罐中的溶液蒸发，产生制冷剂蒸汽；
所述冷凝器13内的流动工质与溶液除湿耦合储能装置中所使用的溶液相同；
蒸发器14的低温冷冻水出口连通着溶液除湿器3的低温冷冻水进口，溶液除湿器3的高温冷冻水出口连通着蒸发器14高温冷冻水进口；冷凝器13的低温冷却工质入口分两路，一路连通着浓溶液储液罐7的出口，另一路连通着第一中间换热器6中温低浓度出液口，所述冷凝器13的高温冷却工质出口连通着溶液再生器9的进液口；
所述微雾多喷嘴阵列21设于微雾加湿塔22内顶部，风道加热器10的高温干空气出口连通着微雾加湿塔22的高温干空气进口，微雾加湿塔22的顶部空气出口连通着室外环境，微雾加湿塔22的底部出口连通着储液罐24进口，所述储液罐24的出口通过第四循环泵23连通着微雾多喷嘴阵列21；
工作时，环境空气由第一风机1进入除尘室2进行除尘，然后进入溶液除湿耦合储能装置进行深度除湿，同时吸收式制冷装置对除湿溶液进行降温；除湿后低温、低湿的空气经过风道加热器10，形成高温、低湿的热干空气；热干空气进入高效微雾加湿装置，通过多级加湿最后形成含低放射性废液的湿空气，并排放到大气环境中。
所述溶液再生器9为叉流型式。
所述溶液除湿器3为叉流型式的内冷型溶液除湿器。
所述溶液除湿耦合储能装置中使用的溶液为溴化锂溶液、氯化锂溶液、氯化钙溶液中的一种。
所述吸收式制冷装置使用的溶液为溴化锂溶液、氨水溶液中的一种。
所述冷凝器13内的流动工质与溶液除湿耦合储能装置Ⅰ中所使用的溶液相同，溶液再生过程中的热量直接从再生溶液获取，减少了因多次传热造成的能量损耗。
所述第一中间换热器6和第二中间换热器16均为管壳式换热器。
所述热源11和风道加热器10的热源均为电热锅炉、市政热管网、工艺蒸汽、燃气锅炉、太阳能热源和工业废热中的一种。
所述风道加热器10为蒸汽式加热器。
所述微雾加湿塔中空气与液体流动形式与采用逆流式布置；微雾加湿塔22分成三级，最下级铺设高压微雾喷嘴阵列，利用微雾加湿使空气进行初步载带废液；中间级铺设高压微雾喷嘴阵列加填料层，从而使空气充分载带废液；最上级铺设填料层，防止有液态废液被裹挟出去。
本发明的工作机理说明如下:
本发明的前端放置溶液除湿耦合储能装置，环境空气由第一风机1进入除尘室2进行除尘后，在溶液除湿器3中被具有吸湿功能的浓盐溶液进行深度除湿，浓盐溶液表面水蒸汽压力与被处理空气中的水蒸气分压力之差作为水分迁移的动力，浓盐溶液与空气直接接触，从而将空气中的水分吸收到溶液中来，同时冷凝器13中的热量一部分提供给溶液再生器9进行再生，一部分储存入浓溶液储液罐7中；除湿后低温、低湿的空气经过风道加热器10，被热蒸汽加热形成高温、低湿的热干空气；经过除湿和加热后的热干空气进入微雾加湿装置，通过多级加湿器最后形成含低放射性废液的湿空气，并排放到大气环境中。增设的溶液除湿耦合储能装置避免冷凝除湿过度冷却后再热的冷热抵消问题，储能装置能将多余能量储存利用起来，增加了能量利用效率；溶液除湿装置能降低环境空气的含湿量，增加了多级加湿器中环境空气的吸湿能力，提升了装置对含氚废水的载带量。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.通过理论计算证明本发明的有益效果，以除湿系统溶液为初始浓度为50%的溴化锂溶液、制冷系统溶液为初始浓度为60%的溴化锂溶液、合肥夏季典型环境条件为例。本发明装置中含湿量为16 g/kg的环境空气在溶液除湿系统中被除湿到3 g/kg的低湿状态，相较于加装溶液除湿系统前含湿量降低了81.3%，从而有效提升环境空气的吸湿能力，使系统能在高湿环境下运行。
2.本发明采用高效微雾加湿塔结合多喷嘴微雾阵列的方式将含氚废水以微米级液滴的形式喷入进热干空气中，并对加湿塔实现分级布置，空气在微雾加湿塔内实现多级加湿，同时塔内布置的填料增加了空气与废液的接触面积，加湿效率比现有提升21.2%，400 m3/h风量下含氚废水载带量能到达7.8 kg/h，比现有提升24.8%。
3.本发明与传统空气载带废液的装置相比，风道加热器的热源可以采用低品质能源；对于除湿系统的再生热源的选用了吸收式制冷的冷凝热，能量利用效率提升22.9%，是一种很好的清洁环保、可再生的能源利用方式，具有较好的推广价值和应用前景。
4.本发明利用稀溶液储液罐和浓溶液储液罐实现溶液储能的效果，从稀溶液储液罐和浓溶液储液罐出来的溶液混合后进入冷凝器中获取热量，从冷凝器中出来的溶液直接参与再生过程进行热湿交换，多余的热量储存入浓溶液储液罐中，并且溶液的储存不需要保温，溶液的储能密度可达1000 MJ/m3。
附图说明
图1是本发明后处理系统结构示意图。
图1中序号：第一风机1、除尘室2、溶液除湿器3、第一循环泵4、稀溶液储液罐5、第一中间换热器6、浓溶液储液罐7、第二风机8、溶液再生器9、风道加热器10、热源11、发生器12、冷凝器13、蒸发器14、吸收器15、第二中间换热器16、第一节流阀17、第二循环泵18、第二节流阀19、第三循环泵19、微雾多喷嘴阵列21、微雾加湿塔22、第四循环泵23、储液罐24、溶液除湿耦合储能装置Ⅰ、吸收式制冷装置Ⅱ、高效微雾加湿装置Ⅲ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
参见图1，一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统包括溶液除湿耦合储能装置Ⅰ、吸收式制冷装置Ⅱ和高效微雾加湿装置Ⅲ。
溶液除湿耦合储能装置Ⅰ包括第一风机1、除尘室2、溶液除湿器3、第一循环泵4、稀溶液储液罐5、第一中间换热器6、浓溶液储液罐7、第二风机8、溶液再生器9和风道加热器10；
吸收式制冷装置Ⅱ包括热源11、发生器12、冷凝器13、蒸发器14、吸收器15、第二中间换热器16、第一节流阀17、第二循环泵18、第二节流阀19和第三循环泵20；
所述微雾加湿装置Ⅲ包括微雾多喷嘴阵列21、微雾加湿塔22、第三循环泵23和储液罐24。
具体连接关系如下：
第一风机1的风道进口连通着室外环境，第一风机1的风道出口连通着除尘室2的风道入口，除尘室2的风道出口连通着溶液除湿器3，溶液除湿器3连通着风道加热器10；所述溶液除湿器3的低浓度溶液出口连通着稀溶液储液罐5的进液口，所述稀溶液储液罐5的出液口分为两路，一路通过第一循环泵4连通着溶液除湿器3的进液口，另一路连通着第一中间换热器6的低温低浓度进液口；所述第一中间换热器6的中温低浓度出液口连通着溶液再生器9的进液口，所述溶液再生器9的高温高浓度出液口连通着浓溶液储液罐7的进液口；所述浓溶液储液罐7的出液口分两路，一路通过第三溶液泵20连通着溶液再生器9的进液口，另一路连通着第一中间换热器6的高温高浓度进液口，第一中间换热器6的中温高浓度出液口连通着稀溶液储液罐5的进液口，形成除湿系统溶液循环回路。
从稀溶液储液罐5出来的溶液和浓溶液储液罐7出来的溶液混合后进入冷凝器中13获取热量，多余的热量储存入浓溶液储液罐7中，实现溶液储能的功能，减少了能量损耗，增加了能量利用效率。
室外空气在第二风机8作用下进入溶液再生器9内，室外空气在溶液再生器9中与高温低浓度溶液进行热湿交换完成溶液再生。
发生器12的溶液罐的高温冷却水水蒸汽出气口连通着冷凝器13的高温冷却水水蒸汽进气口，发生器12的溶液罐的高温浓溶液出口连通着第二中间换热器16的高温浓溶液入口，所述冷凝器13的高压冷却水出口通过第二节流阀19连通着蒸发器14的进口，所述蒸发器14的冷却水水蒸汽出气口连通着吸收器15的冷却水水蒸汽进气口；所述第二中间换热器16的中温浓溶液出口通过第一节流阀17连通着吸收器15的中温浓溶液进口，所述吸收器15的低温稀溶液出口通过依次连通的第二循环泵18、第二中间换热器16连通着发生器12的溶液罐的中温稀溶液进口，形成制冷系统溶液循环回路。
发生器12包括热源11和溶液罐，通过加热使溶液罐中的溶液蒸发，产生制冷剂蒸汽。
冷凝器13内的流动工质与溶液除湿耦合储能装置中所使用的溶液相同。
蒸发器14的低温冷冻水出口连通着溶液除湿器3的低温冷冻水进口，溶液除湿器3的高温冷冻水出口连通着蒸发器14高温冷冻水进口；冷凝器13的低温冷却工质入口分两路，一路连通着浓溶液储液罐7的出口，另一路连通着第一中间换热器6中温低浓度出液口，所述冷凝器13的高温冷却工质出口连通着溶液再生器9的进液口。
微雾多喷嘴阵列21设于微雾加湿塔22内顶部，风道加热器10的高温干空气出口连通着微雾加湿塔22的高温干空气进口，微雾加湿塔22的顶部空气出口连通着室外环境，微雾加湿塔22的底部出口连通着储液罐24进口，所述储液罐24的出口通过第四循环泵23连通着微雾多喷嘴阵列21。
溶液再生器9为叉流型式。溶液除湿器3为叉流型式的内冷型溶液除湿器。
溶液除湿耦合储能装置Ⅰ中使用的溶液为溴化锂溶液；吸收式制冷装置Ⅱ中使用的溶液为溴化锂溶液。冷凝器13内的流动工质与溶液除湿耦合储能装置Ⅰ中所使用的溶液相同，溶液再生过程中的热量直接从再生溶液获取，减少了因多次传热造成的能量损耗。
第一中间换热器6和第二中间换热器16均为管壳式换热器。
发生器12中的热源11和风道加热器10的热源均为电热锅炉；风道加热器10为蒸汽式加热器。
溶液再生器9外部设置有第二风机8，室外空气在第二风机8作用下进入溶液再生器9内，室外空气在溶液再生器9中与高温低浓度溴化锂溶液进行热湿交换完成溶液再生过程。
微雾加湿塔中空气与液体流动形式与采用逆流式布置；微雾加湿塔22分成三级，最下级铺设高压微雾喷嘴阵列，利用微雾加湿使空气进行初步载带废液；中间级铺设高压微雾喷嘴阵列加填料层，从而使空气充分载带废液；最上级铺设填料层，防止有液态废液被裹挟出去。
实时监测当地环境空气变化，针对环境空气变化，制定相对应的实时排放策略。由于溶液除湿耦合储能装置Ⅰ和吸收式制冷装置Ⅱ相耦合，风道加热器10调节温度，实现温湿度独立控制，可控制载带后空气状态，改变排放点的空气流量和温湿度，安全排放到环境中。
本发明利用低温余热进行吸收式制冷，冷凝热用于再生除湿溶液，冷量用于溶液的除湿过程，溶液除湿耦合储能装置Ⅰ和吸收式制冷装置Ⅱ耦合控制空气湿度，通过调节溶液除湿系统的喷淋量、制冷系统的制冷量来调节空气湿度，调节风道加热器10加热功率调节温度，实现温湿度的独立控制，在低温高湿环境条件下可以连续运行，扩大对环境空气的利用范围，载带后的空气也不易出现冷凝水，系统稳定性提高。风道加热器10的热源以及吸收式制冷装置Ⅱ的热量均来源于低品质工业废热或太阳能，降低了能源消耗。多余的冷凝热可以储存在浓溶液储液罐中，增加了能量利用效率。
本发明的工作原理详细说明如下：
吸收式制冷装置Ⅱ中，发生器12中的溴化锂稀溶液经热源11加热形成高温水蒸汽，水蒸汽进入冷凝器13的冷凝成冷却水，热量传递给溶液除湿耦合储能装置Ⅰ中的溴化锂溶液；冷却水经过第二节流阀19节流后进入蒸发器14，在蒸发器14中完成蒸发制冷后冷量传递给冷冻水，蒸发器14产生的水蒸汽进入吸收器15。发生器12的溶液罐中的溶液经热源11加热后形成高温溴化锂浓溶液与从吸收器15出来的低温溴化锂稀溶液在第二中间换热器16进行热交换，再通过第一节流阀17进入吸收器15，同时被从蒸发器14过来的水蒸汽稀释。吸收器15中的低温溴化锂稀溶液通过第三循环泵18经过热交换后进入发生器12的溶液罐中，这样就完成吸收式制冷系统的循环。
溶液除湿耦合储能装置Ⅰ的循环系统中，环境空气通过第一风机1进入除尘室2，除尘后的环境空气经过溶液除湿器3与溴化锂浓溶液进行热湿交换形成干燥低温空气，再通过风道加热器10形成热干空气进入高效微雾加湿装置Ⅲ。溴化锂浓溶液在溶液除湿器3中与环境空气进行热湿交换后被稀释成溴化锂稀溶液，冷量由从蒸发器14中出来的冷冻水提供，溴化锂稀溶液进入稀溶液储液罐5，稀溶液储液罐5出来的溶液分成两路，一路通过第一循环泵4进入溶液除湿器3中进行除湿，另一路首先与从浓溶液储液罐7出来的高温浓溴化锂溶液在第一中间换热器6中进行热交换，之后通过第三循环泵20进入冷凝器13中吸收热量，再进入溶液再生器9中与环境空气完成再生过程，热量由再生溶液自身提供，再生后形成的溴化锂浓溶液进入浓溶液储液罐7中，浓溶液储液罐7中出来的溶液分成两路，一路通过第三循环泵20进入冷凝器13中，另一路进入第一中间换热器6进行热交换后进入稀溶液储液罐5中完成溶液除湿耦合溶液储能的系统循环。
高效微雾加湿装置Ⅲ中，从风道加热器10出来的热干空气进入微雾加湿塔22中，微雾加湿塔22的底部与储液罐24连通，储液罐24中的含氚废液经第四循环泵23进入微雾多喷嘴阵列21中，含氚废液经微雾多喷嘴阵列21形成微米级液滴与热干空气进行热质交换，未蒸发的废液进入微雾加湿塔22的底部进行加湿再循环，随着环境空气不断进入微雾加湿塔22进行加湿，废液量不断减少，热干空气形成环境适应性排放控制策略下的排放状态，从微雾加湿塔22的顶部排入环境。经过实验测量与计算，不同温湿度环境空气均可以除湿到3g/kg，微雾加湿塔出口空气可以被加湿到50-100%的高湿度空气，加湿效率能达到90%，400m3/h风量下废液载带量能到达7.8 kg/h，载带量比现有提升24.8%，能量利用效率提升22.9%。

Claims (10)

1.一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，其特征在于：包括溶液除湿耦合储能装置、吸收式制冷装置和高效微雾加湿装置；
所述溶液除湿耦合储能装置包括第一风机（1）、除尘室（2）、溶液除湿器（3）、第一循环泵（4）、稀溶液储液罐（5）、第一中间换热器（6）、浓溶液储液罐（7）、第二风机（8）、溶液再生器（9）和风道加热器（10）；
所述吸收式制冷装置包括热源（11）、发生器（12）、冷凝器（13）、蒸发器（14）、吸收器（15）、第二中间换热器（16）、第一节流阀（17）、第二循环泵（18）、第二节流阀（19）和第三循环泵（20）；
所述微雾加湿装置包括微雾多喷嘴阵列（21）、微雾加湿塔（22）、第三循环泵（23）和储液罐（24）；
具体连接关系如下：
第一风机（1）的风道进口连通着室外环境，第一风机（1）的风道出口连通着除尘室（2）的风道入口，除尘室（2）的风道出口连通着溶液除湿器（3），溶液除湿器（3）连通着风道加热器（10）；所述溶液除湿器（3）的低浓度溶液出口连通着稀溶液储液罐（5）的进液口，所述稀溶液储液罐（5）的出液口分为两路，一路通过第一循环泵（4）连通着溶液除湿器（3）的进液口，另一路连通着第一中间换热器（6）的低温低浓度进液口；所述第一中间换热器（6）的中温低浓度出液口连通着溶液再生器（9）的进液口，所述溶液再生器（9）的高温高浓度出液口连通着浓溶液储液罐（7）的进液口；所述浓溶液储液罐（7）的出液口分两路，一路通过第三溶液泵（20）连通着溶液再生器（9）的进液口，另一路连通着第一中间换热器（6）的高温高浓度进液口，第一中间换热器（6）的中温高浓度出液口连通着稀溶液储液罐（5）的进液口，形成除湿系统溶液循环回路；
从稀溶液储液罐（5）出来的溶液和浓溶液储液罐（7）出来的溶液混合后进入冷凝器中（13）获取热量，多余的热量储存入浓溶液储液罐（7）中，实现溶液储能的功能，减少了能量损耗，增加了能量利用效率；
第二风机（8）设置在溶液再生器（9）外部，室外空气在第二风机（8）作用下进入溶液再生器（9）内，室外空气在溶液再生器（9）中与高温低浓度溶液进行热湿交换完成溶液再生；
所述发生器（12）的溶液罐的高温冷却水水蒸汽出气口连通着冷凝器（13）的高温冷却水水蒸汽进气口，发生器（12）的溶液罐的高温浓溶液出口连通着第二中间换热器（16）的高温浓溶液入口，所述冷凝器（13）的高压冷却水出口通过第二节流阀（19）连通着蒸发器（14）的进口，所述蒸发器（14）的冷却水水蒸汽出气口连通着吸收器（15）的冷却水水蒸汽进气口；所述第二中间换热器（16）的中温浓溶液出口通过第一节流阀（17）连通着吸收器（15）的中温浓溶液进口，所述吸收器（15）的低温稀溶液出口通过依次连通的第二循环泵（18）、第二中间换热器（16）连通着发生器（12）的溶液罐的中温稀溶液进口，形成制冷系统溶液循环回路；
发生器（12）包括热源（11）和溶液罐，通过加热使溶液罐中的溶液蒸发，产生制冷剂蒸汽；
所述冷凝器（13）内的流动工质与溶液除湿耦合储能装置中所使用的溶液相同；
蒸发器（14）的低温冷冻水出口连通着溶液除湿器（3）的低温冷冻水进口，溶液除湿器（3）的高温冷冻水出口连通着蒸发器（14）高温冷冻水进口；冷凝器（13）的低温冷却工质入口分两路，一路连通着浓溶液储液罐（7）的出口，另一路连通着第一中间换热器（6）中温低浓度出液口，所述冷凝器（13）的高温冷却工质出口连通着溶液再生器（9）的进液口；
所述微雾多喷嘴阵列（21）设于微雾加湿塔（22）内顶部，风道加热器（10）的高温干空气出口连通着微雾加湿塔（22）的高温干空气进口，微雾加湿塔（22）的顶部空气出口连通着室外环境，微雾加湿塔（22）的底部出口连通着储液罐（24）进口，所述储液罐（24）的出口通过第四循环泵（23）连通着微雾多喷嘴阵列（21）；
工作时，环境空气由第一风机（1）进入除尘室（2）进行除尘，然后进入溶液除湿耦合储能装置进行深度除湿，同时吸收式制冷装置对除湿溶液进行降温；除湿后低温、低湿的空气经过风道加热器（10），形成高温、低湿的热干空气；热干空气进入高效微雾加湿装置，通过多级加湿最后形成含低放射性废液的湿空气，并排放到大气环境中。
2.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，其特征在于：所述溶液再生器（9）为叉流型式。
3.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，其特征在于：所述溶液除湿器（3）为叉流型式的内冷型溶液除湿器。
4.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，其特征在于：所述溶液除湿耦合储能装置中使用的溶液为溴化锂溶液、氯化锂溶液、氯化钙溶液中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，其特征在于：所述吸收式制冷装置使用的溶液为溴化锂溶液、氨水溶液中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，其特征在于：所述冷凝器（13）内的流动工质与溶液除湿耦合储能装置中所使用的溶液相同，溶液再生过程中的热量直接从再生溶液获取，减少了因多次传热造成的能量损耗。
7.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，其特征在于：所述第一中间换热器（6）和第二中间换热器（16）均为管壳式换热器。
8.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，其特征在于：所述热源（11）和风道加热器（10）的热源均为电热锅炉、市政热管网、工艺蒸汽、燃气锅炉、太阳能热源和工业废热中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，其特征在于：所述风道加热器（10）为蒸汽式加热器。
10.根据权利要求1所述的一种具有储能功能的两步法空气载带含氚废水系统，其特征在于：所述微雾加湿塔中空气与液体流动形式与采用逆流式布置；微雾加湿塔（22）分成三级，最下级铺设高压微雾喷嘴阵列，利用微雾加湿使空气进行初步载带废液；中间级铺设高压微雾喷嘴阵列加填料层，从而使空气充分载带废液；最上级铺设填料层，防止有液态废液被裹挟出去。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1174312A (zh) * 1997-08-29 1998-02-25 核工业第六研究所 空气调节方法及其设备
JPH116662A (ja) * 1997-06-17 1999-01-12 Daikin Ind Ltd 吸収式暖房装置
US6076369A (en) * 1998-01-28 2000-06-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Evaporative concentration apparatus for waste water
CN201209974Y (zh) * 2008-04-21 2009-03-18 上海海事大学 新型膜蒸馏回热吸收式制冷装置
CN201744261U (zh) * 2010-06-30 2011-02-16 扬州市雾龙电气成套设备有限公司 超高压微雾加载降尘器
CN104649363A (zh) * 2014-11-28 2015-05-27 牌洪坤 一种高压微雾法处理含氰废水的方法
CN107388616A (zh) * 2017-06-07 2017-11-24 东南大学 低品位热能驱动的吸收式制冷除湿一体化空调系统
WO2021107811A1 (ru) * 2019-11-27 2021-06-03 Виктор Павлович РЕМЕЗ Способ переработки жидких тритийсодержащих радиоактивных отходов

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH116662A (ja) * 1997-06-17 1999-01-12 Daikin Ind Ltd 吸収式暖房装置
CN1174312A (zh) * 1997-08-29 1998-02-25 核工业第六研究所 空气调节方法及其设备
US6076369A (en) * 1998-01-28 2000-06-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Evaporative concentration apparatus for waste water
CN201209974Y (zh) * 2008-04-21 2009-03-18 上海海事大学 新型膜蒸馏回热吸收式制冷装置
CN201744261U (zh) * 2010-06-30 2011-02-16 扬州市雾龙电气成套设备有限公司 超高压微雾加载降尘器
CN104649363A (zh) * 2014-11-28 2015-05-27 牌洪坤 一种高压微雾法处理含氰废水的方法
CN107388616A (zh) * 2017-06-07 2017-11-24 东南大学 低品位热能驱动的吸收式制冷除湿一体化空调系统
WO2021107811A1 (ru) * 2019-11-27 2021-06-03 Виктор Павлович РЕМЕЗ Способ переработки жидких тритийсодержащих радиоактивных отходов

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