CN205177419U - 一种使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统，将溶解尾气进行循环处理。该系统包括依次管道连接的洗涤罐、冷却器、汽水分离器、加热除水器、干燥塔、吸收塔和风机，其中吸收塔内含有至少一个容置活性炭滞留床的衰变箱。冷却器将乏燃料池上层空间的废气冷凝去除部分水汽，再经汽水分离器除去悬浮水滴，然后通过加热除水器继续除去残余的水汽以降低废气的相对湿度，再经过干燥塔进行吸附干燥，将残留的水汽吸收干燥掉，最后去水的废气通入吸收塔以吸附滞留衰变放射性核素，经过处理的洁净废气由风机排出。该系统结构简单，处理过程方便，废气不易泄露，能够将废气中的氮氧化物、碘、氢、氪、碳等放射性核素去除，排出的气体符合国家标准。

Description

一种使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统

技术领域

本实用新型涉及核电技术领域，特别是一种使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统。

背景技术

为了应对石化燃料的短缺和保证能源安全，核电因其清洁性和高能量密度而受到青睐，进入了一个积极发展时期，由此也带来了对核电站卸下的乏燃料进行有效管理的问题。

燃料在堆中燃烧（即铀裂变成为中等质量的核素），产生吸收中子的毒物，²³⁵U浓缩度减小，燃料元件也可能发生变形、肿胀等现象，到了一定正度，必须将燃料元件取出反应堆，这种卸下来的燃料称为解乏燃料。

乏燃料组件中一般还剩余约1%铀-235、新生约0.5%钚-239和约1‰钚-241可裂变物质，为了充分利用这一资源，目前主要是将其加工作为重水核电站用的燃料元件，即使用乏燃料作为池式常压供热堆的燃料使用。

池式常压供热堆一般由混凝土屏蔽层、水池、堆芯、换热器、水泵等组成一次供热系统，再由中间回路、换热器、水泵向供热网供给无任何放射性的热水。目前的供热堆，通常在水池上部设有至少一道气体密封屏蔽，以保证燃料元件破损时，放射性物质包容在这道密封屏障内。然而这种屏蔽并没有从根本上消除废气，只是暂时缓存，还需要额外的设备对其进行处理。而现有的乏燃料废气处理装置仍然存在结构复杂、操作不便、机械故障较多、气体易泄露、体积大占空间等问题，影响生产。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统，结构简单，放射性污染物去除干净，占用空间小，操作方便。

本实用新型提供的使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统，包括依次管道连接的洗涤罐、冷却器、汽水分离器、加热除水器、干燥塔、吸收塔和风机，其中吸收塔内含有至少一个容置活性炭滞留床的衰变箱。

洗涤罐中的溶液主要是含0.2~0.4M硝酸汞的硝酸（8~1M）水溶液，能够将废气中的碘转化为碘酸盐和汞络合物而由气体状态转入水溶液。具体化学反应式如下：

CH₃I+Hg(NO₃)₂=HgI+NO₃ ^－+CH₃NO₃

I₂+5HNO₃+H₂O=2IO₃ ^－+2H⁺+5HNO₂

Hg²⁺+2IO₃ ^－=Hg(IO₃)₂。

使用水洗方法去污系数可达10³，Hg(IO₃)₂为固体产物，而且后续可以进一步进行苛性碱溶液洗涤工艺将其转化为NaIO₃。

由于废气中除了含有放射性气体以外，还有放射性气溶胶，其主要是从溶液形成，如某些操作中由水雾、喷雾和气泡性无机物质；形成气溶胶的另一个重要过程是正常温度下的气相化学反应。因此为了避免后续去除困难，先将其通入洗涤罐进行洗涤，然后经过多级干燥处理，提高吸收塔工作效率并保障其工作环境，降低系统故障率。

作为优选方案，上述使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统中，所述吸收塔与风机之间还连接有核素检测报警装置。核素检测装置能够及时检测经过处理的废气是否达到排放标准。

作为优选方案，上述使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统中，核素检测报警装置与风机之间设有三通阀，三通阀分别连接核素检测报警装置、风机以及吸收塔。当报警装置检测到核素超标时，三通阀调节气路重新回到吸收塔，进行二次吸附，完成过滤。

作为优选方案，上述使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统中，所述吸收塔内还设有过滤器，过滤器中的滤料为超细玻璃纤维滤纸。

超细玻璃纤维为现有市售商品（例如可购自沈阳超越达玻璃纤维制品有限公司），有一定的吸附作用，对低浓度的超微米（小于1μm）颗粒净化效率达99.96%。过滤器流体阻力较小，使用数年都无需维修，但由于受潮后阻力变大，若遇碱液，纤维易被腐蚀或结成团块，造成气体短路而失效，因此必须保证进来的气体干燥性。

作为优选方案，上述使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统中，所述洗涤罐底部设有进气口，顶部设有出气口，进气口端设有抽气风机将气体抽至洗涤罐中。

本实用新型提供的使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统，具有如下有益效果：

本实用新型充分考虑到使用乏燃料的池式常压供热堆的废气成分以及性质，通过合理设置工艺设备流程，并且选择恰当的洗涤材料以及吸附材料，能够有效去除废气中的绝大多数放射性核素成分，经过处理的洁净废气由风机排出。本新型的废气处理系统，结构简单，处理过程方便，废气不易泄露，能够将废气中的氮氧化物、碘、氢、氪、碳等放射性核素去除，排出的气体符合国家标准。

附图说明

图1为本实用新型所提供的使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统各装置连接关系示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，本实用新型所提供的使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统包括依次管道连接的洗涤罐、冷却器、汽水分离器、加热除水器、干燥塔、吸收塔和风机，其中吸收塔内含有至少一个容置活性炭滞留床的衰变箱（图中未示出）。洗涤罐底部设有进气口，顶部设有出气口，进气口端设有抽气风机将气体抽至洗涤罐中。吸收塔内还设有过滤器，过滤器中的滤料为超细玻璃纤维滤纸。

系统正常运转时，由抽气风机连续将池式常压供热堆设备中的气体抽至洗涤罐，气体通过洗涤液的洗涤后，被送入冷却器进行冷凝使水汽冷凝为液体，剩余气体通入汽水分离器以除去其内悬浮状水滴，分离后的气体再经加热除水器加热以降低相对湿度，最后通过干燥塔内的吸附剂将气体中残存的水汽吸收干燥完全。干燥的气体进入吸收塔经由活性炭和超细玻璃纤维依次吸附去除其中的放射性核素，最后排出的气体能够符合排放标准，由风机排入大气。

为了进一步提高系统排气质量，在吸收塔与风机之间还可以连接核素检测报警装置，核素检测报警装置与风机之间设有三通阀，三通阀分别连接核素检测报警装置、风机以及吸收塔。当核素达到预设的最低值时，报警装置便发出报警，通过电路控制三通阀的开闭，将气体重新导入吸收塔进行二次吸收，以确保放射性核素被吸收彻底。

使用本实用新型提供的能够将废气中的氮氧化物、碘、氢、氪、碳等放射性核素去除，排出的气体符合国家标准。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统，其特征在于，包括依次管道连接的洗涤罐、冷却器、汽水分离器、加热除水器、干燥塔、吸收塔和风机，其中吸收塔内含有至少一个容置活性炭滞留床的衰变箱。

2.根据权利要求1所述的使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统，其特征在于，所述吸收塔与风机之间还连接有核素检测报警装置。

3.根据权利要求2所述的使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统，其特征在于，核素检测报警装置与风机之间设有三通阀，三通阀分别连接核素检测报警装置、风机以及吸收塔。

4.根据权利要求1所述的使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统，其特征在于，所述吸收塔内还设有过滤器，过滤器中的滤料为超细玻璃纤维滤纸。

5.根据权利要求1所述的使用乏燃料的池式常压供热堆的废气处理系统，其特征在于，所述洗涤罐底部设有进气口，顶部设有出气口，进气口端设有抽气风机将气体抽至洗涤罐中。