CN117968342A - 一种中高放固体废物干燥系统及放射性废物处置系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中高放固体废物干燥系统及放射性废物处置系统，该干燥系统包括转运装置、干燥器装置，转运装置用于将装有中高放废物的压实罐运送至干燥器装置；干燥器装置包括干燥轨道、干燥小车、干燥桶、干燥头以及顶升机构，干燥小车滑设于干燥轨道上，干燥桶设于干燥小车上，用于将干燥桶及压实罐运送至所述顶升机构处，干燥头悬置于顶升机构的正上方，顶升机构用于将干燥桶顶起使其上升至与干燥头对接形成干燥仓，干燥仓上设有进气管和出气管，进气管用于向干燥仓内通入热气体对压实罐中的中高放废物的进行干燥处理，出气管用于排出干燥处理后的尾气。本发明可将中高放固体废物干燥达到要求，保障中高放固体废物暂存及后续处置的安全性。

Description

一种中高放固体废物干燥系统及放射性废物处置系统

技术领域

本发明属于放射性废物处理技术领域，具体涉及一种中高放固体废物干燥系统以及包括上述干燥系统的放射性废物处置系统。

背景技术

装桶暂存的中高放固体废物中若含有水，在暂存过程中水易发生辐解，造成暂存容器成为承压容器，存在安全风险，不能满足放射性废物的暂存及后续处置要求。因此，在中高放固体废物装桶暂存前，需对中高放固体废物进行干燥处理，以达到干燥要求后再装桶暂存，从而保证中高放固体废物暂存及后续处置的安全性。然而，目前国内还未有针对中高放固体废物干燥的技术，本发明为首次提出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种中高放固体废物干燥系统以及包括上述干燥系统的放射性废物处置系统，可将充装到压实罐中的湿中高放固体废物在装桶暂存前干燥达到要求，保障中高放固体废物暂存及后续处置的安全性。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

根据本发明的一个方面，提供一种中高放固体废物干燥系统，包括转运装置、干燥器装置，其中：

所述转运装置用于将装有中高放废物的压实罐运送至干燥器装置处进行干燥；

所述干燥器装置包括干燥轨道、干燥小车、干燥桶、干燥头以及顶升机构，

所述干燥小车滑设于所述干燥轨道上，所述干燥桶设于干燥小车上，干燥桶用于装载转运装置运送过来的压实罐，干燥小车用于将干燥桶及压实罐运送至所述顶升机构处，所述干燥头悬置于顶升机构的正上方，顶升机构用于将干燥桶顶起使其上升至与干燥头对接形成干燥仓，干燥仓上设有进气管和出气管，进气管用于向干燥仓内通入热气体对压实罐中的中高放废物的进行干燥处理，出气管用于排出干燥处理后的尾气。

优选的是，所述进气管和所述出气管均设于所述干燥头上；所述干燥桶包括内层桶体和外层桶体，所述内层桶体与所述外层桶体之间设有内部气路，所述内部气路与干燥头上的进气管连通，内层桶体上设有气路接口，热气体经内部气路及气路接口通入到干燥仓。

优选的是，所述转运装置包括转运轨道、转运小车、抓具，其中：所述转运小车滑设于所述转运轨道上，用于承载压实罐并将其运送至干燥器装置处；所述抓具设于转运小车上，用于抓取压实罐并带动其上升后装入转运小车和带动其下降后卸入干燥桶。

优选的是，所述压实罐为的底部设有与干燥仓连通的进气阀，顶部设有出气阀。

优选的是，所述系统还包括气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置，其中：其中：

所述气体发生装置用于制备干燥处理所需的气体；

所述气体热送装置，与所述气体发生装置、所述进气管分别相连，用于将气体发生装置制备的气体的温度、压力调整至达到所需要求，得到所述热气体，并将所述热气体输送至所述进气管；

所述尾气监测装置，与所述出气管相连，用于监测尾气是否达标。

优选的是，所述气体发生装置为氮气发生器。

优选的是，所述系统还包括控制装置，所述控制装置与所述转运小车、所述抓具、所述干燥小车、所述顶升机构、所述气体发生装置、所述气体热送装置以及所述尾气监测装置分别电连接，用于对转运小车、抓具、干燥小车、顶升机构、气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置的运行进行监测及控制。

根据本发明的另一个方面，提供一种放射性废物处置系统，包括接料系统、超压处理系统，还包括以上所述的中高放固体废物干燥系统，所述干燥系统中的转运装置与所述接料系统、所述超压处理系统分别相连，中高放固体废物经接料系统处理后装入到压实罐，然后经转运小车运送至干燥器装置进行干燥处理，干燥处理后的压实罐再经转运装置运送至超压处理系统。

优选的是，所述转运装置、所述干燥器装置均设于热室内；所述控制装置、所述气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置均设于热室外。

本发明的中高放固体废物干燥系统，具有以下有益效果：

(1)可将中高放固体废物以及低放固体废物干燥达到满足后续的暂存和处置要求，保证暂存及后续处置的安全性。

(2)干燥器装置采用“干燥头固定，干燥桶顶升”的方式，进气管、出气管等所有通气管路均为金属管道，可减少对通气管路的维修。

(3)通过干燥桶顶升，与干燥头对接实现密封，形成密封的干燥仓，并将干燥的热气体(如氮气)通过气路直接输送到压实罐中，直接干燥中高放固体废物，提高了干燥效率。

(4)可采用氮气进行干燥，保证了易发生自燃的中高放固体废物干燥过程的安全性。

(5)本干燥系统采用了模块化、功能分解的设计理念，转运装置、干燥器装置相对独立，并对转运装置、干燥器装置尤其是其中的易损件均采用模块化设计，满足远距离维修要求，便于远程检维修。

本发明的放射性废物处置系统，可实现干燥处理与前序接料操作及干燥后转运至超压处理的接口，实现整备工艺的流程生产，并且，由于干燥处理采用了实施例1所述的干燥系统，因而具备上述干燥系统的所有优点。此外，本处置系统采用了功能分解、分区布置的设计，将转运装置、干燥器装置等主体设备设于热室内，该主体设备为纯机械结构，有效降低了设备的故障率，提高了设备可靠性和可维护性，同时将控制装置、气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置设于热室外，便于直接更换和检修。

附图说明

图1为本发明实施例的中高放固体废物干燥系统的布置立面示意图；

图2为本发明实施例的中高放固体废物干燥系统的布置俯视示意图；

图3为本发明实施例的中高放固体废物干燥系统的布置侧面示意图；

图4为本发明实施例的中高放固体废物干燥系统的干燥桶与干燥头对接示意图；

图5为本发明实施例的中高放固体废物干燥系统的干燥桶与干燥头分离示意图；

图6为本发明实施例的中高放固体废物干燥系统的压实罐的结构示意图。

图中：1-转运轨道；2-转运小车；3-提升机构；4-压实罐；

5-抓具；6-进气口；7-进气管；8-干燥头；9-出气管；10-干燥桶；

11-干燥小车；12-干燥轨道；13-顶升机构；14-干燥头支架；15-进气阀；16-出气阀。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

针对在中高放固体废物若含有水，在暂存过程中水易发生辐解，造成暂存容器成为承压容器，存在安全风险等问题，本发明公开一种中高放固体废物干燥系统，包括转运装置、干燥器装置，其中：

所述转运装置用于将装有中高放废物的压实罐运送至干燥器装置处进行干燥；

所述干燥器装置包括干燥轨道、干燥小车、干燥桶、干燥头以及顶升机构，所述干燥小车滑设于所述干燥轨道上，所述干燥桶设于干燥小车上，干燥桶用于装载转运装置运送过来的压实罐，干燥小车用于将干燥桶及压实罐运送至所述顶升机构处，所述干燥头悬置于顶升机构的正上方，顶升机构用于将干燥桶顶起使其上升至与干燥头对接形成干燥仓，干燥仓上设有进气管和出气管，进气管用于向干燥仓内通入热气体对压实罐中的中高放废物的进行干燥处理，出气管用于排出干燥处理后的尾气。

相应地，本发明还公开一种放射性废物处置系统，包括接料系统、超压处理系统，还包括以上所述的中高放固体废物干燥系统，所述干燥系统中的转运装置与所述接料系统、所述超压处理系统分别相连，中高放固体废物经接料系统处理后装入到压实罐，然后经转运小车运送至干燥器装置进行干燥处理，干燥处理后的压实罐再经转运装置运送至超压处理系统。

实施例1

如图1～5所示，本实施例公开一种中高放固体废物干燥系统，包括转运装置、干燥器装置，其中：

转运装置，用于将装有中高放废物的压实罐4运送至干燥器装置处进行干燥；

干燥器装置包括干燥轨道12、干燥小车11、干燥桶10、干燥头8以及顶升机构13，干燥轨道12一端延伸至转运装置下方，即处于干燥接收工位内，其另一端处于干燥工位内，顶升机构13设于干燥工位，干燥小车11滑设于干燥轨道12上，能够在干燥接收工位和干燥工位的往复运动，干燥桶10设于干燥小车11上，干燥桶10用于装载转运装置运送过来的压实罐4，干燥小车11用于将干燥桶10及压实罐4运送至顶升机构13处，干燥头8通过干燥头支架14悬置于顶升机构13的正上方，顶升机构13用于将干燥桶10顶起使其上升至与干燥头8对接完成密封以形成干燥仓，干燥仓上设有进气管7和出气管9，进气管7用于向干燥仓内通入热气体对压实罐4中的中高放废物的进行干燥处理，出气管9用于排出干燥处理后的尾气。

具体来说，干燥轨道12一端延伸至转运装置下方，即处于干燥接收工位内，其另一端处于干燥工位内，顶升机构13设于干燥工位，干燥小车11沿干燥轨道12在干燥接收工位和干燥工位的往复运动。干燥桶10的上部和干燥头8的下部之间设有密封件，通过密封件实现密封对接。如图6所示，压实罐4为圆桶结构，其底部设有与干燥仓连通的进气阀15，顶部设有出气阀16。干燥桶10通过顶升机构13顶起并与干燥头8完成对接后，热气体通过进气管7、进气阀15进入压实罐4，对压实罐4中的中高放固体废物进行干燥，并将干燥产生的水汽由压实罐4顶部的出气阀进入出气管9，通过出气管9送至下游尾气处理系统，从而完成中高放固体废物的干燥。干燥完成后，顶升机构13下降，使干燥桶10与干燥头8分离，再经过干燥小车11运送至转运装置，然后经转运装置运出本干燥系统。

在一些实施方式中，顶升机构13可以设于干燥轨道12的下方，当压实罐4运送至顶升机构13上方时，顶升机构13启动，直接将干燥桶10顶起至与干燥头8对接形成干燥仓。

在另一些实施方式中，顶升机构13也可以与干燥轨道处于同一基础面上，设于干燥轨道的之间。

在一些实施方式中，转运装置包括转运轨道1、转运小车2、抓具5等组件，其中：转运轨道1铺设在废物接收工位与干燥工位之间，干燥轨道12一端延伸至转运装置的转运轨道1下方；转运小车2滑设于转运轨道1上，能够沿转运轨道水平运动，用于承载压实罐4并将其运送至干燥器装置处；抓具5设于转运小车2上，用于抓取压实罐4并带动其上升后装入转运小车2和在转运小车2运动至干燥器装置处时带动其下降后卸入干燥桶10。

具体来说，抓具5包括抓取机构和提升机构3，提升机构3安装在转运小车2上，抓取机构与压实罐4适配并安装在提升机构3上，抓取机构用于抓取压实罐4，提升机构3用于带动抓取机构上升而将压实罐4装入转运小车2和带动抓取机构下降而将压实罐4卸入干燥桶10。

在一些实施方式中，干燥头8开口向下，进气管7和出气管9均设于干燥头8上。本实施例中，进气管7和出气管9优选为固定管路，以保证气路位置固定。

干燥桶10开口向上，且为双层桶体结构，包括内层桶体和外层桶体。内层桶体与外层桶体之间设有内部气路，干燥桶10上设有进气口6，干燥桶10内部气路通过进气口6与干燥头8上的进气管7连通。内层桶体上设有气路接口，热气体经内部气路及气路接口通入到干燥仓。本实施例中，气路接口设于内层桶体的底部和侧壁下部，进气管7与气路接口之间通过管道连通作为所述内部气路，热气体从干燥头分两路送入干燥桶，一路引至干燥桶底中心，通过压实罐4底中心的进气阀15进入压实罐4内部，干燥压实罐4内的中高放固体废物并缓慢上升，另一路路引至干燥桶底从侧面进入，干燥压实罐4的外表面。

在一些实施方式中，进气管7、出气管9等所有管道均采用金属管道，可减少对通气管路的维修。

在一些实施方式中，转运装置、干燥器装置均采用模块化设计，并均设有回装导向定位结构以及专用吊装接口，并配备专用吊装工具，以便检修时远距离完成更换等操作。

具体来说，回装导向定位结构主要包括导向槽、导向角、滑槽、导向支架、导向螺母、导向销轴以及机械限位器。机械限位器设置在转运轨道、干燥轨道的两端，同时，转运轨道、干燥轨道均预留开槽，保证转运小车或干燥小车垂直进入对应轨道。

在一些实施方式中，本干燥系统还包括气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置(图中未示出)，其中：

气体发生装置，用于制备干燥处理所需的气体，比如，氮气、惰性气体等任意不会引起废物发生反应的气体；

气体热送装置，与气体发生装置、进气管7分别相连，用于将气体发生装置制备的气体的温度、压力调整至达到所需要求，得到所述热气体，并按流量要求将所述热气体输送至进气管7；

尾气监测装置，与出气管9相连，用于监测尾气是否达标。

本实施例中，气体发生装置优选为氮气发生器，以制备满足需要的足量的干燥氮气，也就是说，所述气体为氮气，所述热气体为热氮气。

在一些实施方式中，本干燥系统还包括控制装置(图中未示出)，控制装置与本干燥系统内的转运小车2、抓具5、干燥小车11、顶升机构13、气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置等所有运行设备、仪表分别电连接，用于对转运小车2、抓具5、干燥小车11、顶升机构13、气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置的运行进行监测及控制，比如，转运小车2的行走，抓具5的抓取和升降，干燥小车11的行走，顶升机构13的升降等等。

本实施例中，控制装置采用通用控制装置，包括操作终端、PLC(可编程逻辑控制器)、行程开关、激光测距、管线桥架等部件，其具体结构这里不再一一赘述。该控制装置提供人机界面、操作接口、数据记录、联锁报警等功能。按控制特性，该控制装置包括为：设备动作控制板块和工艺系统控制板块，两个板块的运行控制相对独立，之间的联动控制点多以时间为节点衔接工艺动作。干燥单元设备(如转运装置、干燥装置)主要是运动位置控制，主要通过伺服电机进行驱动。工艺系统设备(如气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置)控制通过PLC实现，PLC控制系统所接受的检测信号为温度变送器、压力变送器、露点仪、氮气浓度仪、流量计、湿度变送器、阀门反馈等信号，被控设备为电控阀、调节阀、加热器、风机等，这里不再赘述一一赘述。

需要说明的是，本干燥系统除了用于中高放固体废物干燥之外，同样也可以适用于低放固体废物干燥。

下面对本实施例的中高放固体废物干燥系统的工作过程进行详述，具体如下：

本干燥系统工作时，转运小车2移动并停于压实罐4正上方，接着，提升机构3启动，将抓取机构处于张开状态的抓具5下降至压实罐4上方，抓具5的抓取机构收缩并抓紧压实罐4，提升机构3将抓取着压实罐4的抓具5向上提升，待压实罐4提升到高位后停止，此时压实罐4装入到转运小车2。

然后，转运小车2沿转运轨道1移动并停于干燥小车11正上方，接着，提升机构再次启动，使抓具5下降，将压实罐4放置在干燥小车11上的干燥桶10内。

再然后，干燥小车11承载着装有压实罐4的干燥桶10沿干燥轨道12将压实罐4转运至处于干燥头18正下方的顶升机构13上；接着，顶升机构13启动，将干燥桶10顶起并上升至与干燥头8对接形成密闭的干燥仓，干燥头8和干燥桶10上部通过密封件形成罐外气仓，干燥头8与压实罐4顶部、压实罐4底部和干燥桶10底部形成罐内气仓。

再然后，通过气体发生装置制备氮气和气体热送装置调整和输送将制备的合格高温氮气从干燥头8上的进气管7由设置在干燥桶10上的进气口6送入干燥桶10底部，然后，热氮气通过压实罐4底部进气阀15进入压实罐4中，对压实罐4内的中高放固体废物以及压实罐4进行连续烘干；烘干过程产生的氮气和水蒸气混合尾气由压实罐4顶部的出气阀16排入出气管9，之后经出气管9排送至下游的尾气系统，同时，通过尾气监测装置监测尾气的湿度，当尾气的湿度达到设定值后，干燥处理结束，气体发生装置和气体热送装置停止供气。

最后，再次启动顶升机构13带动干燥桶下降，使干燥头8和干燥桶10分离、干燥头8和压实罐4分离；接着，通干燥小车11将压实罐4从干燥头8正下方转运至转运小车2的正下方，并通过抓具5下降抓取干燥后的压实罐4并提升收回，然后转运小车2将压实罐4运离干燥系统，对固体废物进行超压、封焊、转运等后续处置操作。

如此，本干燥系统完成对中高放固体废物的干燥过程。

本实施例的中高放固体废物干燥系统，至少具有以下优点：

(1)可将中高放固体废物以及低放固体废物干燥达到满足后续的暂存和处置要求，保证暂存及后续处置的安全性。

(2)干燥器装置采用“干燥头固定，干燥桶顶升”的方式，进气管、出气管等所有通气管路均为金属管道，可减少对通气管路的维修。

(3)通过干燥桶顶升，与干燥头对接实现密封，形成密封的干燥仓，并将干燥的热气体(如氮气)通过气路直接输送到压实罐中，直接干燥中高放固体废物，提高了干燥效率。

(4)可采用氮气等不会引起废物发生反应的气体进行干燥，保证了易发生自燃的中高放固体废物干燥过程的安全性。

(5)本干燥系统采用了模块化、功能分解的设计理念，转运装置、干燥器装置相对独立，并对转运装置、干燥器装置尤其是其中的易损件均采用模块化设计，满足远距离维修要求，便于远程检维修。

实施例2

本实施例公开一种放射性废物处置系统，包括接料系统、超压处理系统，还包括实施例1所述的中高放固体废物干燥系统，干燥系统中的转运装置与接料系统、超压处理系统分别相连，中高放固体废物经接料系统处理后装入到压实罐4，然后经转运小车2运送至干燥器装置进行干燥处理，干燥处理后的压实罐再经转运装置运送至超压处理系统。

在一些实施方式中，转运装置、干燥器装置均设于热室内；控制装置、气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置均设于热室外。

本实施例的放射性废物处置系统，可实现干燥处理与前序接料操作及干燥后转运至超压处理的接口，实现整备工艺的流程生产，并且，由于干燥处理过程采用了实施例1所述的干燥系统，因而具备上述干燥系统的所有优点。此外，本处置系统采用了功能分解、分区布置的设计，将转运装置、干燥器装置等主体设备设于热室内，该主体设备为纯机械结构，有效降低了设备的故障率，提高了设备可靠性和可维护性，同时将控制装置、气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置设于热室外，便于直接更换和检修。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种中高放固体废物干燥系统，其特征在于，包括转运装置、干燥器装置，

所述转运装置用于将装有中高放废物的压实罐运送至干燥器装置处进行干燥；

所述干燥器装置包括干燥轨道、干燥小车、干燥桶、干燥头以及顶升机构，

所述干燥小车滑设于所述干燥轨道上，所述干燥桶设于干燥小车上，干燥桶用于装载转运装置运送过来的压实罐，干燥小车用于将干燥桶及压实罐运送至所述顶升机构处，所述干燥头悬置于顶升机构的正上方，顶升机构用于将干燥桶顶起使其上升至与干燥头对接形成干燥仓，干燥仓上设有进气管和出气管，进气管用于向干燥仓内通入热气体对压实罐中的中高放废物的进行干燥处理，出气管用于排出干燥处理后的尾气。

2.根据权利要求1所述的中高放固体废物干燥系统，其特征在于，所述进气管和所述出气管均设于所述干燥头上；

所述干燥桶包括内层桶体和外层桶体，所述内层桶体与所述外层桶体之间设有内部气路，所述内部气路与干燥头上的进气管连通，内层桶体上设有气路接口，热气体经内部气路及气路接口通入到干燥仓。

3.根据权利要求1所述的中高放固体废物干燥系统，其特征在于，所述转运装置包括转运轨道、转运小车、抓具，

所述转运小车滑设于所述转运轨道上，用于承载压实罐并将其运送至干燥器装置处；

所述抓具设于转运小车上，用于抓取压实罐并带动其上升后装入转运小车和带动其下降后卸入干燥桶。

4.根据权利要求1所述的中高放固体废物干燥系统，其特征在于，所述转运装置、所述干燥器装置均采用模块化设计，并均设有回装导向定位结构。

5.根据权利要求1所述的中高放固体废物干燥系统，其特征在于，所述压实罐为的底部设有与干燥仓连通的进气阀，顶部设有出气阀。

6.根据权利要求1-5任一项所述的中高放固体废物干燥系统，其特征在于，所述系统还包括气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置，其中：

所述气体发生装置用于制备干燥处理所需的气体；

所述气体热送装置，与所述气体发生装置、所述进气管分别相连，用于将气体发生装置制备的气体的温度、压力调整至达到所需要求，得到所述热气体，并将所述热气体输送至所述进气管；

所述尾气监测装置，与所述出气管相连，用于监测尾气是否达标。

7.根据权利要求6所述的中高放固体废物干燥系统，其特征在于，所述气体发生装置为氮气发生器。

8.根据权利要求6所述的中高放固体废物干燥系统，其特征在于，所述系统还包括控制装置，

所述控制装置与所述转运小车、所述抓具、所述干燥小车、所述顶升机构、所述气体发生装置、所述气体热送装置以及所述尾气监测装置分别电连接，用于对转运小车、抓具、干燥小车、顶升机构、气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置的运行进行监测及控制。

9.一种放射性废物处置系统，包括接料系统、超压处理系统，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述的中高放固体废物干燥系统，

所述干燥系统中的转运装置与所述接料系统、所述超压处理系统分别相连，中高放固体废物经接料系统处理后装入到压实罐，然后经转运小车运送至干燥器装置进行干燥处理，干燥处理后的压实罐再经转运装置运送至超压处理系统。

10.根据权利要求9所述的放射性废物处置系统，其特征在于，所述转运装置、所述干燥器装置均设于热室内；

所述控制装置、所述气体发生装置、气体热送装置以及尾气监测装置均设于热室外。