CN114694871A - 一种高放废液蒸发脱硝工艺方法 - Google Patents

一种高放废液蒸发脱硝工艺方法 Download PDF

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张磊
曹学斌
赵青
张卫林
崔永强
薛延庚
李童
孟有云
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Abstract

本发明属于放射性废液处理技术领域，具体涉及一种高放废液蒸发脱硝工艺方法。根据源项酸度，确定初步浓缩量，控制蒸发器内酸度在最佳脱硝酸度内。当蒸发器初步浓缩量确定后，控制蒸发器蒸发浓缩至预定量，缓慢调节蒸发器蒸汽供给调节阀，控制蒸发器内液位及温度至最佳脱硝范围内。向蒸发器加入少量甲酸，根据蒸发器运行参数判断诱导反应是否完成。诱导反应完成后，根据计算量调节甲酸供给流量，控制蒸发器蒸汽供给、液位、温度，控制蒸发—脱硝反应稳定运行。本发明研究废液温度、酸度对脱硝反应的影响，确定合适的甲酸加入量以及方法，确保高放废液蒸发脱硝时系统安全稳定运行。

Description

一种高放废液蒸发脱硝工艺方法
技术领域
本发明属于放射性废液处理技术领域，具体涉及一种高放废液蒸发脱硝工艺方法。
背景技术
在后处理厂运行中，会产生含有放射性的硝酸溶液和一定浓度的铀钚硝酸溶液中间产品。放射性硝酸溶液，含有裂片元素、少量铀钚、次锕系元素和硝酸，通常金属离子的浓度较低，硝酸浓度则依工艺点不同，一般为3mol/L以下；铀钚硝酸溶液中间产品是硝酸铀酰或硝酸钚溶液，通常金属离子浓度为每升数十克。这些溶液统称为高放废液，需要蒸发浓缩处理，浓缩的溶液其金属离子浓度提高，可以衔接后续的产品转化工艺或者最终废物处理工艺。
高放废液蒸发系统作为三废处理的重要工艺系统，将接收的高放废液通过高、中、低三级蒸发浓缩处理，高放蒸发器产生的蒸残液进行贮存，三级蒸发产生的二次蒸汽为含氚废水，经处理后高架大气载带排放。
高放废液蒸发系统是用加热至沸腾的方法，把放射性物质尽量浓缩在最小的体积中，以便降低临时贮存或进一步处理和处置的费用。原设计，高放废液处理设施高放蒸发系统在实际运行过程中，由于甲酸与硝酸反应剧烈，蒸发器的运行控制比较困难，无法实现安全稳定的连续运行，只能进行清蒸和分段蒸发—脱硝的方式进行，对设备的腐蚀较为严重，且运行时间长，处理量小。
蒸发器内料液的酸度是影响蒸发器处理量及净化效果的重要因素，因此需要采用脱硝剂来降低蒸发器内的酸度，而脱硝反应是影响蒸发系统稳定运行的决定因素。因此，需要对蒸发器脱硝运行开展相关技术研究，优化运行控制条件，对工艺安全稳定运行意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高放废液蒸发脱硝工艺方法，克服现有技术的缺陷，研究废液温度、酸度对脱硝反应的影响，确定合适的甲酸加入量以及方法，确保高放废液蒸发脱硝时系统安全稳定运行。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种高放废液蒸发脱硝工艺方法，
步骤1：根据废液源项酸度，计算蒸发器蒸发浓缩废液量，控制蒸发器内酸度；
步骤2：缓慢降低蒸发器蒸汽供给调节阀开度，蒸发器温度缓慢下降，同时控制蒸发器进料流量；
步骤3：向蒸发器加入甲酸，参与诱导反应，此时蒸发器液位由于脱硝反应逐渐升高；
步骤4：诱导反应成功后，根据公式：
Figure BDA0002858995150000021
计算调节甲酸加入量；
Q1——蒸发器蒸发处理量，单位为小时每升；
Q2——甲酸加入量，单位为小时每升；
C1/C2——蒸发器进料酸度，单位为摩尔每升；
步骤5：实时观测、记录蒸发器液位、负压、密度，根据蒸发器液位随时微调蒸发器供料流量及蒸汽供给量。
步骤2：缓慢降低蒸发器蒸汽供给调节阀开度，单次调节调节阀开度为1％或2％，蒸发器温度缓慢下降，同时控制蒸发器进料流量，维持蒸发器液位在50mm～100mm，温度在100℃～104℃。
步骤1：控制蒸发器内酸度在2.5mol/L～3.5mol/L。
步骤3：向蒸发器加入2L～3L甲酸，此2L～3L甲酸参与诱导反应，此时蒸发器液位由于脱硝反应逐渐升高至150mm～170mm，并维持此液位5min～6min，判断诱导反应成功。
步骤4：诱导反应成功后，控制蒸发器液位在150mm～170mm，保持蒸发器温度在100℃～104℃不变。
步骤5：保持蒸发器温度在100℃～104℃不变，控制蒸发器液位维持在150mm～240mm，保证蒸发脱硝反应处于最佳反应范围内。
本发明所取得的有益效果为：
应用表明，通过控制高放蒸发器初始酸度在2.5mol/L～3.5mol/L，控制蒸发器温度在100℃～104℃，进行蒸发脱硝操作，在2019年高放废液处理设施蒸发系统运行中，处理高放废液(γ放射性为X.XX×10XXBg/L左右，酸度在2.5mol/L左右)约XXXm3，产生高放蒸残液XXm3，浓缩倍数约为14.5倍。三级蒸发系统供料量、蒸发能力、浓缩倍数均满足工艺运行要求；蒸发系统负压、温度、液位等各参数均在设计控制范围(蒸发器内负压保持在-7kPa～-9kPa，温度低于120℃)；三级蒸发后的二次蒸汽冷凝液指标满足离子交换柱运行要求；产生工艺尾气达标排放。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
脱硝反应是一个有诱导期的放热反应。甲酸加入量、脱硝温度、脱硝酸度不同，其反应程度也不尽相同，或反应剧烈，起泡，净化效率较低，或反应温和又瞬间反应，对安全操作和净化都不利。
根据脱硝反应特点，研究一种高放废液蒸发脱硝工艺方法，在脱硝阶段保证高放蒸发系统安全稳定运行。
步骤1：脱硝酸度控制
根据源项酸度，确定初步浓缩量，控制蒸发器内酸度在最佳脱硝酸度内。
步骤2：蒸发器温度、液位控制
当蒸发器初步浓缩量确定后，控制蒸发器蒸发浓缩至预定量，缓慢调节蒸发器蒸汽供给调节阀，控制蒸发器内液位及温度至最佳脱硝范围内。
步骤3：诱导脱销
向蒸发器加入少量甲酸，根据蒸发器运行参数判断诱导反应是否完成。
步骤4：脱硝控制
诱导反应完成后，根据计算量调节甲酸供给流量，控制蒸发器蒸汽供给、液位、温度，控制蒸发—脱硝反应稳定运行。
本发明所述的甲酸脱硝工艺方法，其包括如下步骤：
步骤1：根据废液源项酸度，计算蒸发器蒸发浓缩废液量，控制蒸发器内酸度在2.5mol/L～3.5mol/L；
步骤2：缓慢降低蒸发器蒸汽供给调节阀开度,单次调节调节阀开度为1％或2％，开度不易过大，防止蒸发器负压波动过大造成“暴沸”现象，此阶段蒸发器温度缓慢下降，同时控制蒸发器进料流量，维持蒸发器液位在50mm～100mm，温度在100℃～104℃；
步骤3：向蒸发器加入2L～3L甲酸，此2L～3L甲酸参与诱导反应，此时蒸发器液位由于脱硝反应液位逐渐升高至150mm～170mm，并维持此液位5min～6min，判断诱导反应成功；
步骤4：诱导反应成功后，控制蒸发器液位在150mm～170mm，保持蒸发器温度在100℃～104℃不变，根据公式：
Figure BDA0002858995150000051
计算调节甲酸加入量；
Q1——蒸发器蒸发处理量，单位为小时每升(L/h)；
Q2——甲酸加入量，单位为小时每升(L/h)；
C1/C2——蒸发器进料酸度，单位为摩尔每升(mol/L)。
步骤5：实时观测、记录蒸发器液位、负压、密度，根据蒸发器液位随时微调蒸发器供料流量及蒸汽供给量，保持蒸发器温度在100℃～104℃不变，控制蒸发器液位维持在150mm～240mm，保证蒸发脱硝反应处于最佳反应范围内。

Claims (6)

1.一种高放废液蒸发脱硝工艺方法，其特征在于：
步骤1：根据废液源项酸度，计算蒸发器蒸发浓缩废液量，控制蒸发器内酸度；
步骤2：缓慢降低蒸发器蒸汽供给调节阀开度，蒸发器温度缓慢下降，同时控制蒸发器进料流量；
步骤3：向蒸发器加入甲酸，参与诱导反应，此时蒸发器液位由于脱硝反应逐渐升高；
步骤4：诱导反应成功后，根据公式：
Figure FDA0002858995140000011
计算调节甲酸加入量；
Q1——蒸发器蒸发处理量，单位为小时每升；
Q2——甲酸加入量，单位为小时每升；
C1/C2——蒸发器进料酸度，单位为摩尔每升；
步骤5：实时观测、记录蒸发器液位、负压、密度，根据蒸发器液位随时微调蒸发器供料流量及蒸汽供给量。
2.根据权利要求1所述的高放废液蒸发脱硝工艺方法，其特征在于：步骤2：缓慢降低蒸发器蒸汽供给调节阀开度，单次调节调节阀开度为1％或2％，蒸发器温度缓慢下降，同时控制蒸发器进料流量，维持蒸发器液位在50mm～100mm，温度在100℃～104℃。
3.根据权利要求1所述的高放废液蒸发脱硝工艺方法，其特征在于：步骤1：控制蒸发器内酸度在2.5mol/L～3.5mol/L。
4.根据权利要求1所述的高放废液蒸发脱硝工艺方法，其特征在于：步骤3：向蒸发器加入2L～3L甲酸，此2L～3L甲酸参与诱导反应，此时蒸发器液位由于脱硝反应逐渐升高至150mm～170mm，并维持此液位5min～6min，判断诱导反应成功。
5.根据权利要求1所述的高放废液蒸发脱硝工艺方法，其特征在于：步骤4：诱导反应成功后，控制蒸发器液位在150mm～170mm，保持蒸发器温度在100℃～104℃不变。
6.根据权利要求1所述的高放废液蒸发脱硝工艺方法，其特征在于：步骤5：保持蒸发器温度在100℃～104℃不变，控制蒸发器液位维持在150mm～240mm，保证蒸发脱硝反应处于最佳反应范围内。
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