CN211319752U - 一种自动计量中和装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于核电站放射性三废处理领域，具体涉及一种自动计量中和装置。“蒸发烘干”技术处理后的废物包中含有强腐蚀性物质，不满足放射性废物进行无害化处理、处置，确保永久安全的要求。本实用新型包括自动计量单元和自动中和单元，使得放射性浓缩废液在桶内烘干前首先进入计量中和槽内进行计量，根据计量结果和PH自动测量加药控制器，计算加入药剂的量，控制所需中和的药剂类型，并用搅拌桨进行搅拌，计量中和槽内的放射性浓缩废液进行有效中和，再进行烘干处理。本专利实现了放射性区域作业的自动控制和远程监控，而且保证了处理后的放射性废物包中不含有强腐蚀性物质，满足了废物包处置和国家标准要求。

Description

一种自动计量中和装置

技术领域

本实用新型属于核电站放射性三废处理领域，具体涉及一种自动计量中和装置。

背景技术

核设施在正常运行过程中不可避免会产生大量的放射性废液，这些废液经收集、贮存衰变、离子交换、过滤等进行处理，处理后的废液经监测合格后排放，不合格的废液经蒸发处理，但蒸发处理后产生的浓缩淤积物(统称为放射性浓缩废液)由于浓集了大量的放射性物质，一般采用水泥固化处理工艺将其固化为固化体作为固体废物处理，但传统的水泥固化工艺虽然工艺简单，但增容比较大，为了实现放射性废物的最小化，近年来采用了“蒸发烘干”技术对核设施产生的放射性浓缩废液进行蒸发处理，该工艺是将废液蒸发处理过程中产生的放射性浓缩废液收集在浓缩废液接收槽，然后通过浓缩废液输送泵将放射性浓缩废液直接输送到桶内干燥器的金属桶中，通过对金属桶加热的方式进行蒸干处理，桶内的浓缩废液被蒸干成固态物质，可将蒸干后的桶进行超级压实，然后将桶饼装入金属桶进行固定暂存处理，也可以直接将其装入高完整性混凝土容器进行固定后送至最终处置场处理。

此种处理工艺存在以下问题:

由于核设施产生的放射性浓缩废液中含有NaOH、硼酸等成分，此种处理工艺处理后的废物包中含有强腐蚀性物质，不满足放射性废物进行无害化处理、处置，确保永久安全的要求；

此种处理工艺处理后的废物包中含有强腐蚀性物质，不满足国家标准《低、中水平放射性固体废物近地表处置安全规定》GB9132-2018废物包内不应含有强腐蚀性物质的要求；

为解决上述问题，需要设计一种装置，使其放射性浓缩废液蒸发烘干后产生的废物包内不含有强腐蚀性物质，满足放射性废物处置要求。

发明内容

目的：

本实用新型通过设计一种自动计量中和装置，使得核设施产生的放射性浓缩废液首先进行计量、根据计量结果利用酸、碱中和的原理对放射性浓缩废液进行中和反应，其中和需要的酸、碱量根据pH值自动测量、并进行自动计算，通过反馈连锁信号控制酸、碱注入量，然后将中和后的放射性浓缩废液送入桶内烘干装置中进行蒸发烘干处理，保证放射性废物包中不含有强腐蚀性物质，不仅满足了废物包最终处置要求，而且实现了放射性废物减量化、无害化处理、处置，确保永久安全的目标要求。

技术方案：

一种自动计量中和装置，包括自动计量单元和自动中和单元。自动计量单元包括计量中和槽入口阀，计量中和槽、计量中和槽出口阀，搅拌桨、搅拌电机，计量中和槽排气过滤器、排气阀、液位计、压力表；计量中和槽入口阀通过管线与计量中和槽以法兰形式连接，计量中和槽底部通过管线与计量中和槽出口阀连接，计量中和槽出口阀通过管线与桶内干燥器入口阀连接；计量中和槽顶部通过管线以法兰形式与计量中和槽排气过滤器连接，计量中和槽排气过滤器通过管线与排气阀连接，排气阀通过管线与厂房设备排气系统连接，计量中和槽顶部通过管线以法兰形式与液位计、压力表连接，计量中和槽顶部安装了搅拌电机，并通过扭力杆与搅拌桨连接。

所述的自动中和单元包括酸液储存罐、碱液储存罐，加药泵，酸液储存罐出口阀、碱液储存罐出口阀、加药泵入口阀、加药泵出口阀、在线式pH测量计、法兰、pH自动测量加药控制器、远程控制操作台、流量计；计量中和槽顶部通过管线以法兰形式与加药泵出口阀连接，中间管线上安装流量计，加药泵出口阀通过管线与加药泵连接，加药泵通过管线与加药泵入口阀连接，加药泵入口阀通过管线分别与酸液储存罐出口阀和碱液储存罐出口阀连接，酸液储存罐出口阀通过管线伸入酸液储存罐底部。碱液储存罐出口阀通过管线伸入碱液储存罐底部，在线式pH测量计通过法兰形式安装在计量中和槽内部，并通过测量线连接至pH自动测量加药控制器，其中酸液储存罐出口阀、碱液储存罐出口阀、加药泵入口阀、加药泵出口阀，加药泵，流量计、液位计的仪控信号通过电缆与pH自动测量加药控制器连接，pH自动测量加药控制器通过电缆线与远程控制操作台连接。

有益效果：

a)本实用新型的一种自动计量中和装置，其特征在于通过设计一个自动计量单元对计量中和槽内加入对应的药剂进行中和，使得处理后的废物包中不含有强腐蚀性物质，不仅满足废物包最终处置要求，而且实现了放射性废物、无害化处理、处置、确保永久安全的目标要求，对放射性废物处理系统设计和废物处理思路具有重要的参考价值。

b)本实用新型的一种自动计量中和装置，其特征在于设计一个自动中和单元对计量中和槽内放射性浓缩废液pH值的自动测量，通过pH自动测量加药控制器的计算和控制，自动计算加入药剂的量，自动控制所需中和的药剂类型，实现放射性区域作业的自动控制和远程监控，提高了系统的安全性。

c)本实用新型的一种自动计量中和装置，其特征在于计量中和槽内设有搅拌桨，顶部设有搅拌电机，充分保证了中和的有效性，提高了系统的可靠性。

d)本实用新型的一种自动计量中和装置及方法，其特征在于计量中和槽顶部有计量中和槽排气过滤器，保证了排气满足排放要求，提高了系统的安全性。

e)本实用新型的一种自动计量中和装置及方法，其特征在于在线式pH测量计通过法兰形式安装在计量中和槽内部，通过测量线连接至pH自动测量加药控制器实现pH值的自动测量和反馈，自动中和单元的控制采用PLC进行自动控制，并通过连锁控制控制自动中和单元的阀门和加药泵，提高了系统的安全性。

本实用新型通过优化选择和对比，确定选用30％～60％的稀硫酸作为NaOH的中和药剂，不仅保障了系统的安全性,而且解决了放射性浓缩废液中含有NaOH 成份的废液处理问题。

附图说明

图1为自动计量中和装置示意图

图中：1.浓缩废液接收槽；2.浓缩废液接收槽出口阀；3.浓缩废液输送泵入口阀；4.浓缩废液输送泵；5.桶内干燥器入口阀；6.桶内干燥器；7.汽水分离过滤器；8.冷凝器入口阀；9.冷凝器；10.冷凝液排放泵入口阀；11.冷凝液排放泵；12.冷凝液排放泵出口阀；13.酸液储存罐；14.酸液储存罐出口阀；15. 碱液储存罐；16.碱液储存罐出口阀；17.加药泵入口阀；18.加药泵；19.加药泵出口阀；20.计量中和槽入口阀；21.计量中和槽；22.计量中和槽出口阀；23. 搅拌桨；24.搅拌桨电机；25.计量中和槽排气过滤器；26.排气阀；27：液位计； 28.压力表；29.在线式pH测量计；30.法兰；31.pH自动测量加药控制器；32. 远程控制操作台；33.流量计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型设计一种自动计量中和装置及方法，内容主要包括自动计量单元和自动中和单元。主要特征在于浓缩废液接收槽和桶内干燥器之间设计一个自动计量单元和自动中和单元，使得放射性浓缩废液在桶内烘干前首先进入计量中和槽内进行计量，然后根据计量结果和pH自动测量加药控制器的计算和控制，自动计算加入药剂的量，自动控制所需中和的药剂类型，并用搅拌桨进行搅拌，计量中和槽内的放射性浓缩废液进行有效中和，使其放射性浓缩废液保持中性，不再含有腐蚀性物质，最后再将放射性浓缩废液送入桶内烘干装置中进行蒸发烘干处理，不仅实现了放射性区域作业的自动控制和远程监控，而且保证了处理后的放射性废物包中不含有强腐蚀性物质，满足了废物包处置和国家标准要求。

自动计量单元包括计量中和槽入口阀20，计量中和槽21、计量中和槽出口阀22，搅拌桨23、搅拌桨电机24，计量中和槽排气过滤器25、排气阀26、液位计27、压力表28及其管线。浓缩废液输送泵出口通过管线与计量中和槽入口阀20连接，计量中和槽入口阀20通过管线与计量中和槽21以法兰形式连接，计量中和槽21底部通过管线与计量中和槽出口阀22连接，计量中和槽出口阀 22通过管线与桶内干燥器入口阀5连接；计量中和槽21顶部通过管线以法兰形式与计量中和槽排气过滤器25连接，计量中和槽排气过滤器25通过管线与排气阀26连接，排气阀26通过管线与厂房设备排气系统连接，计量中和槽21顶部通过管线以法兰形式与液位计27、压力表28连接，计量中和槽21顶部安装了搅拌桨电机24，并通过扭力杆与搅拌桨23连接。

桶内干燥器入口阀5通过管线和伸缩管与桶内干燥器6连接，桶内干燥器6 通过管线和伸缩管与汽水分离过滤器7连接，汽水分离过滤器7通过管线与冷凝器入口阀8连接，冷凝器入口阀8通过管线与冷凝器9连接，冷凝器9通过管线与冷凝液排放泵入口阀10连接，冷凝液排放泵入口阀10通过管线与冷凝液排放泵11连接，冷凝液排放泵11通过管线与冷凝液排放泵出口阀12连接。

自动中和单元包括酸液储存罐13、碱液储存罐15，加药泵18，酸液储存罐出口阀14、碱液储存罐出口阀16、加药泵入口阀17、加药泵出口阀19、在线式pH测量计29、法兰30、pH自动测量加药控制器31、远程控制操作台32、流量计33及其管线和电缆线。计量中和槽21顶部通过管线以法兰形式与加药泵出口阀19连接，中间管线上安装流量计33，加药泵出口阀19通过管线与加药泵18连接，加药泵18通过管线与加药泵入口阀17连接，加药泵入口阀17通过管线分别与酸液储存罐出口阀14和碱液储存罐出口阀16连接，酸液储存罐出口阀14通过管线伸入酸液储存罐13底部，碱液储存罐出口阀16通过管线伸入碱液储存罐15底部，在线式pH测量计29通过法兰形式安装在计量中和槽21 内部，并通过测量线连接至pH自动测量加药控制器31，其中酸液储存罐出口阀 14、碱液储存罐出口阀16、加药泵入口阀17、加药泵出口阀19，加药泵18，流量计33、液位计27的仪控信号通过电缆与pH自动测量加药控制器31连接，pH自动测量加药控制器31通过电缆线与远程控制操作台连接。

本系统的阀门采用电磁阀，采用PLC进行自动控制，PLC控制采用西门子 S7.0版本进行编程控制系统中的电磁阀，用以实现系统的自动运行和控制。

如图所示，本实用新型的工作过程如下：

首先将本系统内的所有阀门均设置为关闭状态(初始状态)；

步骤一：放射性浓缩废液输送至计量中和槽

1.放射性废液经放射性废液处理系统的蒸发器进行蒸发处理后产生的浓缩废液通过浓缩废泵被输送到浓缩废液接收槽1内贮存，经暂存衰变后打开浓缩废液接收槽出口阀2、浓缩废液输送泵入口阀3、计量中和槽入口阀20、排气阀 26；

2.启动浓缩废液输送泵4，将放射性浓缩废液输送至计量中和槽21中，当液位计27的测量值达到计量中和槽有效容积的70％时通过连锁控制停运浓缩废液输送泵4，并关闭计量中和槽入口阀20；

3.关闭阀门浓缩废液接收槽出口阀2、浓缩废液输送泵入口阀3，完成放射性浓缩废液输送。

步骤二：放射性浓缩废液中和

启动pH自动测量加药控制器31，在线式pH测量计29测量计量中和槽21 中放射性浓缩废液的pH值，通过液位计27获得计量中和槽21中放射性浓缩废液的体积；

启动搅拌桨电机24，使搅拌桨处于工作状态；

pH自动测量加药控制器31根据放射性浓缩废液的pH值和体积，判定需要中和的药剂，并计算出需要加入药剂的量，通过远程控制命令执行中和加药操作；

如果系统判断需要加入的药剂为酸性溶液，系统打开酸液储存罐出口阀14、加药泵入口阀17、加药泵出口阀19后启动加药泵18，当流量计测量达到设定的量后系统停运加药泵18，并酸液储存罐出口阀14、加药泵入口阀17、加药泵出口阀19；

如果系统判断需要加入的药剂为碱性溶液，系统打开酸液储存罐出口阀14、加药泵入口阀17、加药泵出口阀19，启动加药泵18，当流量计测量达到设定的量或液位计27的测量值达到计量中和槽有效容积的90％后系统停运加药泵18，并关闭酸液储存罐出口阀14、加药泵入口阀17、加药泵出口阀19；

药剂加入计量中和槽21后槽内进行中和反应，待一段时间中和反应结束后远程查看在线式pH测量计得测量数值，如果达到6.5-7.5时，中和反应结束。

如果在线式pH测量计得测量数值小于6.5或大于7.5时，系统按照第3、第4步执行；

关闭pH自动测量加药控制器31。

步骤三：放射性浓缩废液蒸发烘干

通过辊道将废物桶放置在桶内干燥器内；

打开计量中和槽出口阀22和桶内干燥器入口阀5，将计量中和槽内的废液排至桶内干燥器6中，桶内干燥器6液位达到80％后通过连锁关闭计量中和槽出口阀22和桶内干燥器入口阀5；

打开阀门8，启动桶内干燥器进行蒸发干燥，此时的蒸汽通过汽水分离过滤器7，进入冷凝器9进行冷凝，冷凝产生的冷凝水达到一定液位高度后，通过打开冷凝液排放泵入口阀10、冷凝液排放泵出口阀12，启动冷凝液排放泵11排放至厂房特下水排放收集系统，排放完毕后关闭冷凝液排放泵11，关闭冷凝液排放泵入口阀10、冷凝液排放泵出口阀12。

当冷凝器液位在一定时间内不再升高时说明桶内干燥器废液蒸发已达到要求，此时通过打开打开计量中和槽出口阀22和桶内干燥器入口阀5，将计量中和槽内的废液排至桶内干燥器6中，桶内干燥器液位达到一定高度后通过连锁关闭计量中和槽出口阀22和桶内干燥器入口阀5，循环进行直到桶内干燥装置重量达到一定数量或桶内固体液位达到一定高度后加热装置停止，完成单桶蒸发烘干作业；

重复以上步骤，直到将计量中和槽21内的放射性浓缩废液全部蒸发烘干完毕；

蒸发烘干后的废物桶按照工艺流程进行后续处理。

Claims (6)

1.一种自动计量中和装置，包括自动计量单元和自动中和单元，其特征在于：所述的自动计量单元包括计量中和槽入口阀(20)，计量中和槽(21)、计量中和槽出口阀(22)，搅拌桨(23)、搅拌浆电机(24)，计量中和槽排气过滤器(25)、排气阀(26)、液位计(27)、压力表(28)；计量中和槽入口阀(20)通过管线与计量中和槽(21)以法兰形式连接，计量中和槽(21)底部通过管线与计量中和槽出口阀(22)连接，计量中和槽出口阀(22)通过管线与桶内干燥器入口阀(5)连接；计量中和槽(21)顶部通过管线以法兰形式与计量中和槽排气过滤器(25)连接，计量中和槽排气过滤器(25)通过管线与排气阀(26)连接。

2.如权利要求1所述的一种自动计量中和装置，其特征在于：所述的排气阀(26)通过管线与厂房设备排气系统连接，计量中和槽(21)顶部通过管线以法兰形式与液位计(27)、压力表(28)连接，计量中和槽(21)顶部安装了搅拌浆电机(24)，并通过扭力杆与搅拌桨(23)连接。

3.如权利要求1所述的一种自动计量中和装置，其特征在于：所述的自动中和单元包括酸液储存罐(13)、碱液储存罐(15)，加药泵(18)，酸液储存罐出口阀(14)、碱液储存罐出口阀(16)、加药泵入口阀(17)、加药泵出口阀(19)、在线式pH测量计(29)、法兰(30)、pH自动测量加药控制器(31)、远程控制操作台(32)、流量计(33)；计量中和槽(21)顶部通过管线以法兰形式与加药泵出口阀(19)连接，中间管线上安装流量计(33)，加药泵出口阀(19)通过管线与加药泵(18)连接，加药泵(18)通过管线与加药泵入口阀(17)连接。

4.如权利要求3所述的一种自动计量中和装置，其特征在于：所述的碱液储存罐出口阀(16)通过管线伸入碱液储存罐(15)底部，在线式pH测量计(29) 通过法兰形式安装在计量中和槽(21)内部，并通过测量线连接至pH自动测量加药控制器(31)。

5.如权利要求4所述的一种自动计量中和装置，其特征在于：所述的酸液储存罐出口阀(14)、碱液储存罐出口阀(16)、加药泵入口阀(17)、加药泵出口阀(19)，加药泵(18)，流量计(33)、液位计(27)的仪控信号通过电缆与pH自动测量加药控制器(31)连接，pH自动测量加药控制器(31)通过电缆线与远程控制操作台连接。

6.如权利要求3所述的一种自动计量中和装置，其特征在于：所述的加药泵入口阀(17)通过管线分别与酸液储存罐出口阀(14)和碱液储存罐出口阀(16)连接，酸液储存罐出口阀(14)通过管线伸入酸液储存罐(13)底部。

Images