CN112542260A - 放射性废液负压热泵蒸发处理*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了放射性废液负压热泵蒸发处理***，包括：加热蒸发单元包括：蒸汽发生器，其废液进口用于通入放射性废液，其废液出口与循环管连接，加热蒸汽出口与启机加热蒸汽进口连接；蒸发器，包括：加热室、分离室、净化室、循环管，加热室废液循环出口与分离室废液循环进口连接，分离室与净化室连接，加热室废液循环进口和分离室废液循环出口经由循环管连接，启机加热蒸汽进口与加热蒸汽出口连接；压缩机，其进口与二次蒸汽出口连接，其出口连接至压缩二次蒸汽进口。本发明中的***启机时利用蒸汽发生器加热放射性废液产生蒸汽，经管路通入加热室管侧，直接加热放射性废液并推动料液循环，缩短了启机时间，避免了启机过程的二次污染物的产生。
Description
技术领域
本发明属于放射性三废处理技术领域，具体涉及一种锂镍锰氧材料及放射性废液负压热泵蒸发处理***。
背景技术
蒸发作为放射性废液处理的有效手段，被广泛用于核工业，近年来，热泵蒸发由于其优越的节能降耗效果成为放射性废液处理技术的研究热点。热泵蒸发处理放射性废液是利用压缩机对蒸发器自身产生的二次蒸汽进行再压缩，将低品位的蒸汽经压缩机的机械做功提升为高品位蒸汽，再用它来对***的原料液加热蒸发。
常用的热泵蒸发技术有自然循环和强制循环热泵蒸发两种类型。强制循环型热泵蒸发器是由加热室和分离室及压缩机组成，靠循环管、循环泵连接成一个整体，循环泵使得分离室与加热室间循环管内废液快速循环流动，因此传热系数较高，减少了换热面积。但是强制循环泵为电机驱动，动力消耗大，噪音大，需要经常维护和维修，因此在核设施领域，强制循环型蒸发技术的应用受到限制。相比于强制循环型热泵蒸发器，自然循环型热泵蒸发器无需动力泵循环，减少电力消耗、泄漏风险和维修量，以及运行人员的受照剂量。因此，对于不易结垢的放射性废液处理***，更适合采用自然循环型热泵蒸发器。
目前国内的放射性废液热泵蒸发处理技术仍处于起步研究阶段，尚无成功的工程应用。
热泵蒸发技术处理放射性废液过程中，废液中的不凝气体会被蒸发出来，这部分不凝气必须持续地快速排出***，否则会导致蒸馏液的杂质气体含量超标。此时需要一定量的蒸汽夹带着不凝气以保证不凝气流动畅通。由此会导致不凝气的湿度和温度较高。因此，高温高湿的不凝气必须先经过降温除湿处理后排放，否则将会对后续的放射性通风***的过滤器的使用寿命影响严重。但目前有关不凝气的处理及回收利用研究得较少。
而且，现有技术中，不凝气中冷凝后的冷凝液会直接排放或回用。但经笔者研究发现，热泵蒸发工艺会因为供热过多导致不凝气的温度更高，造成不凝气流中杂质气体分压较高，造成夹带蒸汽凝液中溶解的杂质气体也较高，对于排放或回用蒸馏液品质有更严格要求的***，比如核电站的硼回***中蒸馏液的超低氧含量要求，将会导致蒸馏液的杂质气体含量急剧增加，及其容易造成蒸馏液品质不合格。
在已公开的技术研究中，笔者分析还存在如下问题：
a)需要配套公用***，***复杂，独立性差；
b)处理过程中往往会产生较大量的二次废液或二次废气量，降低了***的节能减排效果；
c)稳定生产状态的建立所需时间较长，不利于核电站突发或紧急状况下放射性废液的应急处理；
d)处理终产品品质仍有进一步的提升空间。
以上问题和不足都制约了热泵蒸发技术在核工业的推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种放射性废液负压热泵蒸发处理***，有效缩短了启机时间，避免了启机过程的二次污染物的产生，简化了***结构。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种放射性废液负压热泵蒸发处理***，包括：加热蒸发单元，用于蒸发放射性废液，加热蒸发单元包括：
蒸汽发生器，用于加热放射性废液产生加热蒸汽，蒸汽发生器上部设蒸汽发生器废液进口用于通入放射性废液，下部蒸汽发生器废液出口与循环管连接，蒸汽发生器上部还设加热蒸汽出口与加热室管侧下部启机加热蒸汽进口连接；
蒸发器，包括：加热室、分离室、净化室、循环管，加热室上端管侧的加热室废液循环出口与分离室的分离室废液循环进口连接，分离室上部与净化室下部连接，加热室管侧下部的加热室废液循环进口和分离室下部的分离室废液循环出口经由循环管连接，加热室管侧的启机加热蒸汽进口与蒸汽发生器的加热蒸汽出口连接，蒸汽发生器内产生的加热蒸汽通入到加热室内的管侧用于加热管侧内的放射性废液；
压缩机，压缩机进口与净化室顶部二次蒸汽出口连接，压缩机出口连接至加热室壳侧的压缩二次蒸汽进口。
优选的是，所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，还包括：
不凝汽回收及处理单元，用于不凝汽回收及处理，加热室壳侧不凝气流出口连接至不凝气回收及处理单元；
蒸馏液回收及利用单元，用于蒸馏液回收及利用，加热室壳侧蒸馏液出口连接至蒸馏液回收及利用单元。
优选的是，不凝汽回收及处理单元包括：不凝气换热器、不凝气冷却器，分别对***不凝气流进行余热回收及冷却除湿，蒸汽发生器废液进口与不凝气换热器壳侧出口相连，不凝气换热器壳侧入口用于通入放射性废液，加热室壳侧不凝气流出口与不凝气换热器下部管侧换热器不凝气流进口相连，不凝气换热器上部管侧设置换热器不凝气流出口，换热器不凝气流出口与不凝气冷却器相连，不凝气换热器底部设置夹带蒸汽凝液排出口，与循环管相连。
优选的是，蒸馏液回收及利用单元包括：蒸馏液接收罐、蒸馏液泵、蒸馏液换热器，蒸馏液接收罐上部设有蒸馏液接收口，蒸馏液接收口与加热室壳侧蒸馏液出口相连，蒸馏液接收罐上部还设有蒸馏液接收罐压力平衡口，蒸馏液接收罐压力平衡口与加热室壳侧上部压力平衡口相连，蒸馏液接收罐下端出口连接至蒸馏液泵，蒸馏液泵出口连接至蒸馏液换热器壳侧入口，蒸馏液换热器的管侧进口用于输入放射性废液，蒸馏液换热器的管侧出口连接至不凝气换热器壳侧入口。
优选的是，蒸馏液泵出口还与压缩机出口和压缩二次蒸汽进口之间的管道连接，蒸馏液泵出口还与净化室顶部蒸馏液部分回流进口连接，蒸馏液泵出口还与分离室上部蒸馏液部分回流进口连接。
优选的是，加热蒸发单元还包括：设置于蒸汽发生器顶部的压力调节阀与压力传感器，压力调节阀与压力传感器连接构成调节回路。
优选的是，加热蒸发单元还包括：设置于分离室内的压差密度计、压差液位计，压差密度计上下端头位于分离室内的浓缩液液面以下，紧贴分离室内壁安装；压差液位计用于接收压差密度计的传输密度值，根据压差与液位关系反馈准确液位值。
优选的是，分离室上部与净化室下部相连，分离室和净化室是一体式结构。
优选地，蒸发器操作压力为60kPaA～85kPaA，操作温度为86℃～95℃。
优选的是，所述净化室从下至上依次为折流板除雾器、深度净化区、丝网除雾器，深度净化区为多层塔板结构或填料结构。
优选的是，不凝气换热器为立式结构，不凝气换热器内的不凝气流热流体与放射性废液冷流体采用逆流换热，不凝气流由不凝气换热器下部管侧换热器不凝气流进口进入。
本发明中的放射性废液负压热泵蒸发处理***，启机时利用蒸汽发生器加热放射性废液产生蒸汽，经管路通入加热室管侧，直接加热放射性废液并推动料液循环，有效缩短了启机时间，避免了启机过程的二次污染物的产生，简化了***结构，提升了***的独立性、完整性和适应性。
附图说明
图1是本发明实施例2中的外热式放射性废液负压热泵蒸发处理***的流程简图；
图2为本发明实施例2中***的净化室结构示意图；
图3为本发明实施例2中***的分离室结构示意图；
图4为本发明实施例2中***的加热室结构示意图；
图5为本发明实施例2中***的***不凝气处理单元结构示意图；
图6为本发明实施例2中***的蒸汽发生器结构示意图。
图中：1--净化室，2--分离室，3--加热室，4--压缩机，5--蒸汽发生器，6--蒸馏液接收罐，7--蒸馏液泵，8--循环管，9--蒸馏液换热器，10--不凝气换热器，12--不凝气冷却器，13--深度净化区，14--液位计，15--密度计，20--浓缩液排料管道，21--二次蒸汽管道，22--压缩二次蒸汽管道，24-蒸馏液收集管道，25-蒸馏液泵入口管道，26--蒸馏液总回用管道，27--蒸馏液余热回收管道，28--蒸馏液排出管道，31--废液上料管道，32--废液进料调节阀，33--换热器连接管道，34--蒸汽发生器进料管道，36--蒸汽发生器出料管道，37--加热蒸汽管道，38--加热蒸汽调节阀，39--不凝气流管道，40--夹带蒸汽凝液管道，41--不凝气冷却器进料管道，42--不凝气排放管道，43--浓缩液排出口,44--循环管废液进口，45--夹带蒸汽凝液进口，50--消过热水进口，51--消过热水管道，52--蒸馏液回流管道，55--蒸馏液全回流管道，56--蒸馏液接收罐压力平衡管道，57--蒸馏液接收口，58--蒸馏液接收罐压力平衡口，101--二次蒸汽出口，102--蒸馏液部分回流液进口，103--折流板除雾器，104--丝网除雾器，201--分离室废液循环出口，202--分离室废液循环进口，203--全回流进口，301--加热室废液循环进口，302--加热室废液循环出口，303--启机加热蒸汽进口，304--蒸馏液出口，305-不凝气流出口，306--压缩二次蒸汽进口，307--加热室换热管，308--压力平衡口，501--加热蒸汽出口，502--蒸汽发生器废液出口，503--蒸汽发生器废液进口，505--蒸汽发生器调压控制回路，1001--夹带蒸汽凝液排出口，1002--换热器不凝气流进口，1003--换热器不凝气流出口。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
实施例1
本实施例提供一种放射性废液负压热泵蒸发处理***，包括：加热蒸发单元，用于蒸发放射性废液，加热蒸发单元包括：
蒸汽发生器，用于加热放射性废液产生加热蒸汽，蒸汽发生器上部设蒸汽发生器废液进口用于通入放射性废液，下部蒸汽发生器废液出口与循环管连接，蒸汽发生器上部还设加热蒸汽出口与加热室管侧下部启机加热蒸汽进口连接；
蒸发器，包括：加热室、分离室、净化室、循环管，加热室上端管侧的加热室废液循环出口与分离室的分离室废液循环进口连接，分离室上部与净化室下部连接，加热室管侧下部的加热室废液循环进口和分离室下部的分离室废液循环出口经由循环管连接，加热室管侧的启机加热蒸汽进口与蒸汽发生器的加热蒸汽出口连接，蒸汽发生器内产生的加热蒸汽通入到加热室内的管侧用于加热管侧内的放射性废液；
压缩机，压缩机进口与净化室顶部二次蒸汽出口连接，压缩机出口连接至加热室壳侧的压缩二次蒸汽进口。
本实施例中的放射性废液负压热泵蒸发处理***，启机时利用蒸汽发生器加热放射性废液产生蒸汽，经管路通入加热室管侧，直接加热放射性废液并推动料液循环，有效缩短了启机时间，避免了启机过程的二次污染物的产生，简化了***结构，提升了***的独立性、完整性和适应性。
实施例2
如图1～6所示，本实施例提供一种放射性废液负压热泵蒸发处理***，包括：加热蒸发单元，用于蒸发放射性废液，加热蒸发单元包括：
蒸汽发生器5，用于产生启机蒸汽以及运行生产过程中补热，蒸汽发生器5上部设有蒸汽发生器废液进口503和加热蒸汽出口501，底部设蒸汽发生器废液出口502，蒸汽发生器5上部设蒸汽发生器废液进口503用于通入放射性废液，蒸汽发生器废液进口503通过蒸汽发生器进料管道34与不凝气换热器10废液出口相连，下部蒸汽发生器废液出口502通过蒸汽发生器出料管道36与循环管8上的循环管废液进口44连接，蒸汽发生器5上部还设加热蒸汽出口501经加热蒸汽管道37与加热室3管侧下部启机加热蒸汽进口303连接，在加热蒸汽管道37上设置有38加热蒸汽调节阀，加热室3内设置有加热室换热管307；
蒸发器，用于分离浓缩放射性废液，包括：加热室3、分离室2、净化室1、循环管8，加热室3用以对加热室换热管307内废液进行加热使其部分汽化，产生二次蒸汽，其中，因加热室换热管307管内汽液两相混合物与循环管8内废液间存在密度差而形成蒸发器内废液的自然循环推动力。分离室2用于二次蒸汽与废液的初步分离。净化室1用于二次蒸汽消除雾沫夹带，进行二次蒸汽的深度净化。分离室2侧壁上部设有蒸馏液全回流进口203，净化室1上部设有蒸馏液部分回流进口102，循环管8上开设有循环管废液进口44、浓缩液排出口43、夹带蒸汽凝液进口45，浓缩液排出口43连接浓缩液排料管道20；压缩机4出口管道上开设有消过热水进口50。加热室3上端管侧的加热室废液循环出口302与分离室2的分离室废液循环进口202连接，分离室2上部与净化室1下部连接，加热室3管侧下部的加热室废液循环进口301和分离室2下部的分离室废液循环出口201经由循环管8连接，循环管8进口端连接分离室2下部的分离室废液循环出口201，循环管8出口端连接加热室3管侧下部的加热室废液循环进口301，加热室3管侧的启机加热蒸汽进口303与蒸汽发生器5的加热蒸汽出口501连接，蒸汽发生器5内产生的加热蒸汽通入到加热室3内的管侧用于加热管侧内的放射性废液，分离室2-循环管8-加热室3-分离室2构成废液自然循环回路；
压缩机4，用于对蒸发器产生的二次蒸汽升温升压，所得高品位蒸汽用以循环加热废液。压缩机4进口通过二次蒸汽管道21与净化室1顶部二次蒸汽出口101连接，压缩机4出口经压缩二次蒸汽管道22连接至加热室3壳侧的压缩二次蒸汽进口306。循环管8上的浓缩液排出口43经浓缩液排料管道20，将最终浓缩液排入下游浓缩液储罐。
加热蒸发单元还包括配套管路。
优选的是，所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，还包括：
不凝汽回收及处理单元，用于不凝汽回收及处理，加热室3壳侧不凝气流出口305连接至不凝气回收及处理单元；
蒸馏液回收及利用单元，用于蒸馏液回收及利用，加热室3壳侧蒸馏液出口304连接至蒸馏液回收及利用单元。
优选的是，不凝汽回收及处理单元包括：不凝气换热器10、不凝气冷却器12，不凝气换热器10用于利用不凝气流的热量预热废液至近饱和温度，不凝气冷却器12用于将高温高湿的不凝气流降温除湿。不凝气换热器10管侧下部设有不凝气流进口1002，不凝气换热器10管侧上部设有换热器不凝气流出口1003，不凝气换热器10壳侧上部开设有废液进口，下部开设有废液出口，不凝气换热器10管侧下端还开设有不凝气流夹带蒸汽凝液排出口1001，蒸汽发生器废液进口503与不凝气换热器10壳侧出口相连，不凝气换热器10壳侧入口用于通入放射性废液，加热室3壳侧不凝气流出口305通过***的不凝气流管道39与不凝气换热器10下部管侧换热器不凝气流进口1002相连，不凝气换热器上部管侧设置换热器不凝气流出口1003，换热器不凝气流出口1003经不凝气冷却器进料管道41与不凝气冷却器12相连，夹带蒸汽凝液排出口1001通过夹带蒸汽凝液管道40与循环管8上的夹带蒸汽凝液进口45相连，用于将夹带蒸汽凝液排入蒸发器内，进行再次蒸发净化，夹带蒸汽凝液排入循环管8内进行再次蒸发，可解决蒸馏液杂质气体含量高的问题，提高蒸馏液的品质。不凝气冷却器12用以不凝气的进一步冷却除湿，其出口通过不凝气排放管道42与放射性通风***相连。
不凝汽回收及处理单元还包括配套管路。
优选的是，蒸馏液回收及利用单元包括：蒸馏液接收罐6、蒸馏液泵7、蒸馏液换热器9，蒸馏液换热器9用于回收利用蒸馏液的热量预热废液，用以收集加热室3壳侧内蒸汽冷凝下来的蒸馏液，蒸馏液接收罐6上部设有蒸馏液接收口57，蒸馏液接收口57通过蒸馏液收集管道24与加热室3壳侧蒸馏液出口304相连，蒸馏液接收罐6上部还设有蒸馏液接收罐压力平衡口58，加热室3壳侧上部开设不凝气流出口305及压力平衡口308，下部开设有蒸馏液出口304，蒸馏液接收罐压力平衡口58经蒸馏液接收罐压力平衡管道56与加热室3壳侧上部压力平衡口308相连，用以保证蒸馏液接收罐6形成一定压力使蒸馏液顺畅流出，蒸馏液接收罐6下端出口经蒸馏液泵入口管道25连接至蒸馏液泵7，
在蒸馏液泵7出口连接的管道分支为蒸馏液余热回收管道27和蒸馏液总回用管道26，蒸馏液总回用管道26又分支为消过热水管道51、蒸馏液回流管道52、蒸馏液全回流管道55，其中蒸馏液余热回收管道27连接至蒸馏液换热器9壳侧入口，消过热水管道51连接至压缩机4出口压缩二次蒸汽管道22处的消过热水进口50，蒸馏液回流管道52连接至净化室1顶部蒸馏液部分回流进口102，蒸馏液全回流管道55连接至分离室2上部全回流进口203。进一步地，蒸馏液换热器9管侧进口端连接废液上料管道31，废液上料管道31上设置有废液进料调节阀32，蒸馏液换热器9管侧出口端经换热器连接管道33连接至不凝气换热器10壳侧上部废液进口，蒸馏液换热器9壳侧出口经精馏液排出管道28排出***。
蒸馏液回收及利用单元还包括配套管路。
优选的是，蒸馏液泵7出口还与压缩机4出口和压缩二次蒸汽进口306之间的管道连接，蒸馏液泵7出口还与净化室1顶部蒸馏液部分回流进口102连接，蒸馏液泵7出口还与分离室2上部蒸馏液部分回流进口103连接。
优选的是，加热蒸发单元还包括：设置于蒸汽发生器5顶部的压力调节阀与压力传感器，压力调节阀与压力传感器连接构成蒸汽发生器调压控制回路505，用以调节产生的蒸汽压力，蒸汽发生器5在布置上高于分离室2预设距离。
优选的是，加热蒸发单元还包括：设置于分离室2内且位于分离室2下部的压差密度计15、压差液位计14，压差密度计15上下端头位于分离室2内的浓缩液液面以下，并固定安装高度位差，压差密度计15、压差液位计14紧贴分离室2内壁安装，以避免出现停留死区；压差液位计14用于接收压差密度计15的传输密度值，根据压差与液位关系反馈准确液位值。根据关系式压差＝密度×高度×重力加速度，可在线监测压差监测值推算浓缩液密度，监控***蒸发运行中浓缩液被浓缩的程度。通过接收所述压差密度计15提供的浓缩液密度值，依据关系式压差＝密度×高度×重力加速度，可在线测定分离室2内浓缩液液位，用以***运行过程中分离室2内浓缩液液位控制。
优选的是，分离室2上部直接与净化室1下部相连，分离室2和净化室1是一体式结构。二次蒸汽在分离室2初步分离后直接向上流入净化室1，进行深度净化操作。在常规分离室2和净化室1的分体式结构中，二次蒸汽在净化室1内传质交换，净化室1常有浓缩液残留，需专门设置管道排入分离室2内定时取样分析，而一体式结构中净化室1内液相直接流入分离室2进行再次蒸发浓缩处理，使得装置结构上更为简洁，操作更为方便。
优选地，所述蒸发器操作压力为60kPaA～85kPaA，操作温度为86℃～95℃。
优选的是，所述净化室1从下至上依次为折流板除雾器103、深度净化区13、丝网除雾器104，深度净化区13为多层塔板结构或填料结构。
折流板除雾器103，用于对分离室2二次蒸汽进行初步除雾净化，并稳定进深度净化区13二次蒸汽气流流型；深度净化区13用于对二次蒸汽夹带放射性液滴进行传质交换，回收夹带液滴中关键组分；丝网除雾器104，对于二级蒸汽进行进一步除雾，提升二次蒸汽的净化效果。
优选地，废液先经过蒸馏液换热器9回收排出的蒸馏液热量后，再经过不凝气换热器10回收不凝气流热量。
优选的是，不凝气换热器10为立式结构，不凝气换热器10内的不凝气流热流体与放射性废液冷流体采用逆流换热，不凝气流由不凝气换热器10下部管侧换热器不凝气流进口1002进入。不凝气流在不凝气换热器10换热管中向上流动，其中夹带的二次蒸汽不断放热形成的凝液，可沿不凝气换热器10换热管内壁向下流动至不凝气换热器10下部收集，更为重要的是，夹带蒸汽凝液在不凝气换热器10换热管内壁向下流动过程中可被高温不凝气流加热升温，可以降低凝液中的杂质气体溶解量，最大程度地增大***杂质气体的排出量。
本实施例中的放射性废液负压热泵蒸发处理***为外热式放射性废液负压热泵蒸发处理***。
本实例***建立稳定生产状态操作过程如下：
(1)蒸汽发生器5充入放射性废液至设定液位，启机蒸汽发生器5加热放射性废液产生加热蒸汽；
(2)打开加热蒸汽调节阀38，将加热蒸汽经加热蒸汽管道37，经加热室3换热管管侧下部启机加热蒸汽进口303，通入到加热室换热管307内，与加热室换热管307内废液直接接触，加热室换热管307内废液被加热并逐渐汽化，与循环管8内冷放射性废液形成冷热密度差，从而产生热虹吸作用，放射性废液在自然循环回路中建立起循环流动；
(3)随着放射性废液温度逐渐升高，循环管8内的汽液两相流的汽相分率逐渐增大，因密度差形成的自然循环驱动力也逐渐增大，从而使放射性废液的循环速度逐渐加快；
(4)待废液温度接近饱和温度后，缓慢启机压缩机4抽吸蒸发器内的空气，使其形成负压，负压为70kPaA左右，废液闪蒸生产二次蒸汽；二次蒸汽经分离室2初步汽液分离，再经净化室1深度去除雾沫夹带，进入压缩机4被压缩成高温高压的蒸汽后，通入加热室3壳侧加热废液；
(5)随着二次蒸汽量的逐渐增多，不断减小蒸汽发生器5的加热功率、减小加热蒸汽调节阀38的开度，直至完全停止加热蒸汽的通入。
(6)控制分离室2的操作压力稳定，加热室3壳侧的二次蒸汽放热冷凝成蒸馏液，该阶段蒸馏液品质尚不达标，不能排放，经蒸馏液收集管道24、蒸馏液接收罐6、蒸馏液泵7、蒸馏液总回用管道26、蒸馏液全回流管道55，全回流至蒸发器内；
(7)待蒸馏液的品质达标后，***操作稳定，可转入正常生产状态。
经过以上过程即实现***快速建立稳定生产状态的操作。
在本实例***操作过程中，启机蒸汽通入加热室换热管307内，可推动废液向上运动，从而引发自然循环流动；启机蒸汽直接接触加热废液，传热效率高；可推动加热室与分离室之间冷热废液流动混合，加快了预热进程；启机过程运行独立性较强，不产生额外的废液或废气；启机蒸汽在加热废液后，流经分离室2和净化室1去除雾沫夹带，再进入加热室3壳侧冷凝成为蒸馏液，蒸馏液品质较高，因此可缩短全流程时间，进一步加快启机操作，***能尽快建立稳定生产状态
***正常运行阶段，放射性废液以一定流量经废液上料管道31，进入蒸馏液换热器9管侧，回收蒸馏液换热器9壳侧蒸馏液热量，废液被预热至60℃左右，废液随后经换热器连接管道33进入不凝气换热器10壳侧，吸收不凝气换热器10管侧不凝气流热量，废液被加热至90℃左右，后经蒸汽发生器进料管道34、蒸汽发生器5、蒸汽发生器出料管道36汇入循环管8内循环浓缩液中。加热室换热管307内的浓缩液在自然循环推力作用下，沿加热室换热管307向上流动，被加热室3壳侧蒸汽加热，部分汽化产生二次蒸汽，汽化率为0.03左右；加热室换热管307内浓缩液及二次蒸汽经分离室废液循环进口202进入分离室2，在分离室2内进行气液分离，分离室2内操作压力约为70kPaA，分离所得的液相浓缩液经循环管8进入加热室换热管307内被再次加热蒸发。分离所得的二次蒸汽进入净化室1，在净化室1内，二次蒸汽气流向上运动，首先被折流板除雾器103初步脱除夹带液滴，并被稳定气流流型，随后流经净化室1内深度净化区13，与回流蒸馏液进行深度的传质交换，二次蒸汽气流得以净化，最后二次蒸汽流经丝网除雾器104，进一步脱除夹带液滴。净化后二次蒸汽经蒸发二次蒸汽管道21进入压缩机4，被加压升温至105℃左右，随后经压缩二次蒸汽管道22进入加热室3壳侧冷凝放热形成蒸馏液，为加热室换热管307内循环浓缩液蒸发供热。加热室3壳侧不凝气及未冷凝的二次蒸汽构成不凝气流，经不凝气流管道39进入不凝气回收及处理单元；加热室3壳侧的蒸馏液经下部蒸馏液出口304排出，经蒸馏液收集管道24进入蒸馏液回收及利用单元。
在不凝气回收及处理单元，不凝气流在不凝气换热器10管侧向上流动，不凝气流中的二次蒸汽放热冷凝，所得凝液在重力作用下沿管内壁向下流动，经夹带蒸汽凝液排出口1001排出，通过蒸汽凝液管道40排至循环管8中，进行再次蒸发净化；为防止串料，不凝气换热器10下端在布置上高于分离室2预设的距离，具体高于2m以上，且夹带蒸汽凝液管道40上设置U型弯以形成液封，以防止不凝气换热器10与蒸发器之间串料。通过不凝气换热器10处理后的不凝气流，温度湿度仍较高，由不凝气冷却器进料管道41排至不凝气冷却器12中进行进一步冷却除湿处理。通过不凝气冷却器12降温除湿后的不凝气流经不凝气排放管道42进入下游放射性通风***。
在蒸馏液回收及利用单元，蒸馏液被蒸馏液接收罐6收集，随后经蒸馏液泵入口管道25进入蒸馏液泵7被输送，一部分蒸馏液经蒸馏液总回用管道26进行回用，回用蒸馏液分两支，大部分回用蒸馏液经蒸馏液回流管道52进入净化室1顶部蒸馏液部分回流液进口102进行回流操作，回流比选定为0.3左右；少部分回用蒸馏液经消过热水管道51，作为压缩机4出口压缩蒸汽的消过热水使用；剩余蒸馏液经蒸馏液余热回用管道27进入蒸馏液换热器9壳侧，预热蒸馏液换热器9管侧待处理废液，换热后的蒸馏液经蒸馏液排出管道28进入***外收集或排放。
进一步地，对于***速建立稳定生产状态的方法的原理及有益效果说明如下：
a)将蒸汽通入加热室3换热管内，可推动废液沿换热管向上运动，引发循环流动；
b)采用蒸汽直接接触加热废液，传热效率高，且能为废液循环流动提供较大的驱动力，促使分离室2及加热室3之间的冷热废液混合均匀，加快***预热进程，缩短了稳定生产状态建立时间；
c)用废液作为产汽介质直接产生蒸汽，无需除盐水***或压空***，简化了***，增强了***运行的独立性，也不产生额外的废液或废气；
d)在加热室3换热管侧通入启机蒸汽，该启机蒸汽直接进入蒸发器内流经分离室3和净化室1去除雾沫夹带，所得蒸馏液品质较高，因此本***启机过程中所产生的蒸馏液的品质能较快达标，全回流时间短，进一步缩短了稳定生产状态建立时间。
本实施例所述一种放射性废液负压热泵蒸发处理***的有益效果总结如下：
a)***简洁，独立性强，且***分离效率更高，提升了产品品质；
b)处理过程中完全不产生二次废液或二次废气，大大增加了***的节能减排效果；
c)能快速建立稳定生产状态，有利于核电站突发或紧急状况下放射性废液的应急处理；
d)能够简便可靠地实现不凝性气体的处理及回收利用，有效提高能源利用率，保护后续***的使用寿命。
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)
1.一种放射性废液负压热泵蒸发处理***，其特征在于，包括：加热蒸发单元，用于蒸发放射性废液，加热蒸发单元包括：
蒸汽发生器(5)，用于加热放射性废液产生加热蒸汽，蒸汽发生器(5)上部设蒸汽发生器废液进口(503)用于通入放射性废液，下部蒸汽发生器废液出口(502)与循环管(8)连接，蒸汽发生器(5)上部还设加热蒸汽出口(501)与加热室(3)管侧下部启机加热蒸汽进口(303)连接；
蒸发器，包括：加热室(3)、分离室(2)、净化室(1)、循环管(8)，加热室(3)上端管侧的加热室废液循环出口(302)与分离室(2)的分离室废液循环进口(202)连接，分离室(2)上部与净化室(1)下部连接，加热室(3)管侧下部的加热室废液循环进口(301)和分离室(2)下部的分离室废液循环出口(201)经由循环管(8)连接，加热室(3)管侧的启机加热蒸汽进口(303)与蒸汽发生器(5)的加热蒸汽出口(501)连接，蒸汽发生器(5)内产生的加热蒸汽通入到加热室(3)内的管侧用于加热管侧内的放射性废液；
压缩机(4)，压缩机(4)进口与净化室(1)顶部二次蒸汽出口(101)连接，压缩机(4)出口连接至加热室(3)壳侧的压缩二次蒸汽进口(306)。
2.根据权利要求1所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，其特征在于，还包括：
不凝汽回收及处理单元，用于不凝汽回收及处理，加热室(3)壳侧不凝气流出口(305)连接至不凝气回收及处理单元；
蒸馏液回收及利用单元，用于蒸馏液回收及利用，加热室(3)壳侧蒸馏液出口(304)连接至蒸馏液回收及利用单元。
3.根据权利要求2所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，其特征在于，不凝汽回收及处理单元包括：不凝气换热器(10)、不凝气冷却器(12)，分别对***不凝气流进行余热回收及冷却除湿，蒸汽发生器废液进口(503)与不凝气换热器(10)壳侧出口相连，不凝气换热器(10)壳侧入口用于通入放射性废液，加热室(3)壳侧不凝气流出口(305)与不凝气换热器(10)下部管侧换热器不凝气流进口(1002)相连，不凝气换热器上部管侧设置换热器不凝气流出口(1003)，换热器不凝气流出口(1003)与不凝气冷却器(12)相连，不凝气换热器(10)底部设置夹带蒸汽凝液排出口(1001)，与循环管(8)相连。
4.根据权利要求3所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，其特征在于，蒸馏液回收及利用单元包括：蒸馏液接收罐(6)、蒸馏液泵(7)、蒸馏液换热器(9)，蒸馏液接收罐(6)上部设有蒸馏液接收口(57)，蒸馏液接收口(57)与加热室(3)壳侧蒸馏液出口(304)相连，蒸馏液接收罐(6)上部还设有蒸馏液接收罐压力平衡口(58)，蒸馏液接收罐(6)压力平衡口(58)与加热室(3)壳侧上部压力平衡口(308)相连，蒸馏液接收罐(6)下端出口连接至蒸馏液泵(7)，蒸馏液泵(7)出口连接至蒸馏液换热器(9)壳侧入口，蒸馏液换热器(9)的管侧进口用于输入放射性废液，蒸馏液换热器(9)的管侧出口连接至不凝气换热器(10)壳侧入口。
5.根据权利要求4所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，其特征在于，蒸馏液泵(7)出口还与压缩机(4)出口和压缩二次蒸汽进口(306)之间的管道连接，蒸馏液泵(7)出口还与净化室(1)顶部蒸馏液部分回流进口(102)连接，蒸馏液泵(7)出口还与分离室(2)上部蒸馏液部分回流进口(103)连接。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，其特征在于，加热蒸发单元还包括：设置于蒸汽发生器(5)顶部的压力调节阀与压力传感器，压力调节阀与压力传感器连接构成调节回路。
7.根据权利要求1～5任意一项所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，其特征在于，加热蒸发单元还包括：设置于分离室(2)内的压差密度计(15)、压差液位计(14)，压差密度计(15)上下端头位于分离室(2)内的浓缩液液面以下，紧贴分离室(2)内壁安装；压差液位计(14)用于接收压差密度计(15)的传输密度值，根据压差与液位关系反馈准确液位值。
8.根据权利要求1～5任意一项所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，其特征在于，分离室(2)上部与净化室(1)下部相连，分离室(2)和净化室(1)是一体式结构。
9.根据权利要求1～5任意一项所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，其特征在于，所述净化室(1)从下至上依次为折流板除雾器(103)、深度净化区(13)、丝网除雾器(104)，深度净化区(13)为多层塔板结构或填料结构。
10.根据权利要求3～5任意一项所述的放射性废液负压热泵蒸发处理***，其特征在于，不凝气换热器(10)为立式结构，不凝气换热器(10)内的不凝气流热流体与放射性废液冷流体采用逆流换热，不凝气流由不凝气换热器(10)下部管侧换热器不凝气流进口(1002)进入。
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