CN210271817U - 一种中低放射性固体废物减容化处理*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中低放射性固体废物减容化处理***，包含破碎机、分拣箱、等离子体气化炉、等离子体熔融炉、燃烧室、急冷塔、陶瓷过滤器、活性炭吸附塔、脱酸洗涤塔、高效空气过滤器、烟囱、熔融玻璃体接收器和输送机，利用破碎装置首先对中低放固体废物进行破碎后送入分拣装置进行分拣，可燃废物送入气化炉中对有机成分进行气化反应，产生的灰渣和不可燃废物收集后送入熔融炉进行玻璃化熔融处理，使放射性核素被固定在熔渣玻璃体中，玻璃体经冷却后由自动接收***装桶储存，产生的烟气经净化处理后满足大气污染物综合排放标准达标排放。本实用新型减容效果好、安全可靠性高、核素稳定性好。

Description

一种中低放射性固体废物减容化处理***

技术领域

本实用新型涉及一种废物减容化处理***，特别是一种中低放射性固体废物减容化处理***。

背景技术

我国目前核电装机容量已经达到3680万千瓦，累计产生的中低放废弃物约1.3万立方米。现有中低放固体废物常规处置方法是超级压实后水泥固化法，减容后的废物装入200L钢桶中储存。但是水泥固化是增容处理工艺，虽然超级压缩机对废物进一步压缩减容，但减容效果有限，且不能从根本上解决废物中核素浸出和扩散的问题。焚烧法处理中低放废物虽然对可燃废物有比较显著的减容效果，但焚烧过程中所产生的二噁英污染问题一直是备受人们关注的焦点。且由于焚烧产生大量的烟气，不仅增加了尾气处理的负担及成本，而且极易造成放射性核素随烟气的进一步扩散，不利于对放射性核素的捕集和控制。此外，焚烧法所产生的灰渣不能被熔融，无法捕集及固化对环境有严重污染的放射性核素及其它重金属。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种中低放射性固体废物减容化处理***，减小废物处理后体积。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种中低放射性固体废物减容化处理***，其特征在于：包含破碎机、分拣箱、等离子体气化炉、等离子体熔融炉、燃烧室、急冷塔、陶瓷过滤器、活性炭吸附塔、脱酸洗涤塔、高效空气过滤器、烟囱、熔融玻璃体接收器和输送机，破碎机出料口与分拣箱进料口连接，分拣箱的可燃废物出料口通过无轴螺旋进料器与等离子体气化炉进料口连接，分拣箱的不可燃废物通过无轴螺旋进料器与等离子体熔融炉进料口连接，等离子体气化炉下端固体出料口通过无轴螺旋进料器与等离子体熔融炉进料口连接，等离子体气化炉侧面气体出口通过管道与燃烧室进气口连接，燃烧室出气口通过管道与急冷塔进气口连接，急冷塔出气口通过管道与陶瓷过滤器进气口连接，陶瓷过滤器出气口通过管道与活性炭吸附塔进气口连接，活性炭吸附塔出气口与脱酸洗涤塔进气口连接，脱酸洗涤塔出气口通过管道与高效空气过滤器进气口连接，高效空气过滤器出气口与烟囱连接，等离子体熔融炉下端出料口与熔融玻璃体接收器上端连接，熔融玻璃体接收器下端设置在输送机一端上侧。

进一步地，所述等离子气化炉包含气化炉盖和气化炉身，气化炉盖扣设在气化炉身上端，气化炉盖上开有与气化炉身内炉膛连通的气化进料口和气化观察测量窗口，气化炉身内腔为炉内气化区，气化炉身内壁设置有气化炉隔热保温层，气化炉身的一侧侧壁上设置有空气进气口，气化炉身另一侧侧壁上设置有合成气出气口，炉内气化区下侧设置有炉排，炉排水平设置并且炉排四周固定在气化炉身内壁上，气化炉身下端开有灰渣出口，无轴螺旋进料器的一端与灰渣出口连接。

进一步地，所述气化进料口上设置有气化进料仓和气化控制阀门，气化进料仓为圆形漏斗并且气化进料仓下端与气化进料口上端固定连接，气化控制阀门设置在气化进料仓下端用于控制投料量。

进一步地，所述灰渣出口内设置有刮灰器。

进一步地，所述等离子体熔融炉包含熔融炉盖和熔融炉身，熔融炉盖扣设在熔融炉身上端，炉熔融炉盖上开有与熔融炉身内炉膛连通的熔融进料口和两个熔融观察测量窗口，熔融炉身内腔为炉内熔融区，熔融炉身内壁设置有熔融炉隔热保温层，熔融炉身内设置有采用耐火材料制成的熔池坩埚，两根等离子体炬分别由熔融炉身外侧倾斜穿透熔融炉身侧壁并且炬头设置在熔池坩埚内，熔池坩埚中间下端开有穿出熔融炉身下端的排放口。

进一步地，所述熔融进料口上设置有熔融进料仓和熔融控制阀门，熔融进料仓为圆形漏斗并且熔融进料仓下端与熔融进料口上端固定连接，熔融控制阀门设置在熔融进料仓下端用于控制投料量。

进一步地，所述排放口外侧设置有感应线圈，排放口和感应线圈的外侧包围有热阀。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型利用热等离子体能量密度高，可处理高熔点的废物的特点，对中低放废物中的可燃废物进行气化反应后形成的合成气送入燃烧室中进行燃烧形成小分子无害物质，产生的灰渣与不可燃废物在等离子体熔融炉中进行熔融，将放射性核素稳定的固定在熔融玻璃体中，产生的烟气经净化处理满足空气质量标准的排放要求。相比于现有技术能够达到95%以上的减容比，大幅减少放射性废物处置存储空间，利用等离子体气化炉与熔融炉分类处置废弃物，大大减少处置成本和风险性，且便于灵活控制监控。本实用新型提供了一种环境友好、处理过程安全可靠、减容效果显著以及符合国家排放标准的中低放射性固体废物等离子体技术减容化处理的***及方法，达到放射性废物的减容化和稳定化处理的目的。

附图说明

图1是本实用新型的一种中低放射性固体废物减容化处理***的示意图。

图2是本实用新型的等离子体气化炉的示意图。

图3是本实用新型的等离子体熔融炉的示意图。

图4是本实用新型的一种中低放射性固体废物减容化处理***的工作流程图。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1所示，本实用新型的一种中低放射性固体废物减容化处理***，包含破碎机1、分拣箱2、等离子体气化炉3、等离子体熔融炉4、燃烧室5、急冷塔6、陶瓷过滤器7、活性炭吸附塔8、脱酸洗涤塔9、高效空气过滤器10、烟囱11、熔融玻璃体接收器12和输送机13，破碎机1出料口与分拣箱2进料口连接，破碎机对体积较大的固体废物进行破碎，破碎到一定大小后送入分拣箱。分拣箱2的可燃废物出料口通过无轴螺旋进料器与等离子体气化炉3进料口连接，分拣箱2的不可燃废物通过无轴螺旋进料器与等离子体熔融炉4进料口连接，分拣箱对中低放固体废物进行分类，可燃废物经无轴螺旋进料器送入等离子体气化炉，不可燃废物经无轴螺旋进料器送入等离子体熔融炉。等离子体气化炉3下端固体出料口通过无轴螺旋进料器与等离子体熔融炉4进料口连接，等离子体气化炉3侧面气体出口通过管道与燃烧室5进气口连接，燃烧室5出气口通过管道与急冷塔6进气口连接，燃烧室内设有天然气烧嘴用于合成气燃烧，急冷塔6出气口通过管道与陶瓷过滤器7进气口连接，陶瓷过滤器7出气口通过管道与活性炭吸附塔8进气口连接，活性炭吸附塔8出气口与脱酸洗涤塔9进气口连接，脱酸洗涤塔9出气口通过管道与高效空气过滤器10进气口连接，高效空气过滤器10出气口与烟囱11连接，等离子体熔融炉4下端出料口与熔融玻璃体接收器12上端连接，熔融玻璃体接收器12下端设置在输送机13一端上侧。烟气净化处理***产生的飞灰等固体和液体废弃物送入熔融炉内循环处理。

如图2所示，等离子气化炉3包含气化炉盖301和气化炉身302，气化炉盖301扣设在气化炉身302上端，气化炉盖301上开有与气化炉身302内炉膛连通的气化进料口303和气化观察测量窗口304，气化进料口303上设置有气化进料仓305和气化控制阀门306，气化进料仓305为圆形漏斗并且气化进料仓305下端与气化进料口303上端固定连接，气化控制阀门306设置在气化进料仓305下端用于控制投料量。气化炉身302内腔为炉内气化区307，气化炉身302内壁设置有气化炉隔热保温层310，气化炉身302的一侧侧壁上设置有空气进气口308，气化炉身302另一侧侧壁上设置有合成气出气口309，炉内气化区307下侧设置有炉排311，炉排311水平设置并且炉排311四周固定在气化炉身302内壁上，气化炉身302下端开有灰渣出口313，无轴螺旋进料器314的一端与灰渣出口313连接。灰渣出口313内设置有刮灰器312。产生的灰渣经灰渣出口313进入无轴螺旋进料器314后送入等离子体熔融炉4。

如图3所示，等离子体熔融炉4包含熔融炉盖401和熔融炉身402，熔融炉盖401扣设在熔融炉身402上端，炉熔融炉401盖上开有与熔融炉身402内炉膛连通的熔融进料口403和两个熔融观察测量窗口404，熔融进料口403上设置有熔融进料仓405和熔融控制阀门406，熔融进料仓405为圆形漏斗并且熔融进料仓405下端与熔融进料口403上端固定连接，熔融控制阀门406设置在熔融进料仓405下端用于控制投料量。熔融炉身402内腔为炉内熔融区407，熔融炉身402内壁设置有熔融炉隔热保温层408，熔融炉身402内设置有采用耐火材料制成的熔池坩埚409，两根等离子体炬410分别由熔融炉身402外侧倾斜穿透熔融炉身侧壁并且炬头设置在熔池坩埚409内，熔池坩埚409中间下端开有穿出熔融炉身下端的排放口411。排放口411外侧设置有感应线圈412，排放口411和感应线圈412的外侧包围有热阀413。通过中频电源感应加热控制热阀413开启与关闭，热阀413下端对接有熔融玻璃体接收器12用于承载熔融玻璃体，输送机13用于熔融玻璃体运输。

等离子体炬为非转移弧直流等离子体炬，采用氮气、空气作为等离子体工作介质。直流等离子体炬被均布于等离子体熔融炉熔池坩埚侧上方，其轴向方向与炉体的中心轴成小于90°的夹角，直流等离子体炬的使用个数为2个，分别外接等离子体控制电源。等离子体熔融炉的轴向布有多个热电偶用于炉膛内轴向温度分布的监测。

本***中的等离子体气化炉和熔融炉为全密闭装置，在微负压工作状态下运行，***装置全过程自动控制操作。中低放废物经破碎后由分拣箱进行分拣分为可燃废物和不可燃废物，可燃废物经无轴螺旋进料器送入气化炉后进行气化反应，产生的合成气送入燃烧室，产生的灰渣与不可燃废物经无轴螺旋进料器送至等离子体熔融炉经热等离子体高温熔融处理后产生可有效捕集放射性核素、重金属或其它有毒有害物质、浸出率极低的熔融玻璃体。该***全程采用自动化操作，产生的固体废弃物熔融玻璃体经接收器接样产生的玻璃体冷却后装入200L混凝土钢桶中进行储存，产生的废气经CEMS在线监测满足大气污染物综合排放标准后排放至大气，整个流程中的废水满足核电厂防辐射规定达标排放。

如图4所示，一种中低放射性固体废物减容化处理***的工作流程：

步骤一：将中低放固体废物进行破碎后送入分拣箱，经过分拣分为可燃废物与不可燃废物，分别由无轴螺旋进料器送入气化炉和熔融炉。

步骤二：可燃废物进入气化炉后在800-1000℃时发生气化反应后形成合成气和灰渣。

步骤三：产生的合成气经引风机送入燃烧室进行处置，形成无害的小分子气体，灰渣由无轴螺旋进料器与不可燃废物一起送入熔融炉。

步骤四：等离子体熔融炉在1300-1400℃条件下对灰渣和不可燃废物进行熔融处理，捕集和固化放射性核素最终生成无害化的熔融玻璃体，经冷却后在特殊的容器密封存储。

步骤五：从燃烧室产生的高温烟气直接进入急冷塔，将烟气快速降温避免二噁英产生，降温后的烟气进入陶瓷过滤器进行除尘脱除带有放射性核素的颗粒物，除尘后的烟气进行活性炭过滤器再次进行核素脱除，脱除核素后的烟气经脱酸洗涤塔洗涤后脱除酸性气体，脱酸后的烟气由高效空气过滤器脱除微粒后经烟囱排出，整个烟气净化处理***产生的灰送至熔融炉进行熔融处理。

中低放废物首先经过破碎分拣，在等离子体气化炉对可燃废物进行气化，产生的灰渣与不可燃废物在等离子体熔融炉进行高温熔融，通过调节添加玻璃形成体，对放射性核素进行捕集和固化，得到可直接安全处置、浸出率极低的熔融玻璃体，实现等离子体气化与熔融固化分开单独进行，并达到减容化、稳定化处理的最终目的。

本实用新型利用热等离子体能量密度高，可处理高熔点的废物的特点，对中低放废物中的可燃废物进行气化反应后形成的合成气送入燃烧室中进行燃烧形成小分子无害物质，产生的灰渣与不可燃废物在等离子体熔融炉中进行熔融，将放射性核素稳定的固定在熔融玻璃体中，产生的烟气经净化处理满足空气质量标准的排放要求。相比于现有技术能够达到95%以上的减容比，大幅减少放射性废物处置存储空间，利用等离子体气化炉与熔融炉分类处置废弃物，大大减少处置成本和风险性，且便于灵活控制监控。本实用新型提供了一种环境友好、处理过程安全可靠、减容效果显著以及符合国家排放标准的中低放射性固体废物等离子体技术减容化处理的***及方法，达到放射性废物的减容化和稳定化处理的目的。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种中低放射性固体废物减容化处理***，其特征在于：包含破碎机、分拣箱、等离子体气化炉、等离子体熔融炉、燃烧室、急冷塔、陶瓷过滤器、活性炭吸附塔、脱酸洗涤塔、高效空气过滤器、烟囱、熔融玻璃体接收器和输送机，破碎机出料口与分拣箱进料口连接，分拣箱的可燃废物出料口通过无轴螺旋进料器与等离子体气化炉进料口连接，分拣箱的不可燃废物通过无轴螺旋进料器与等离子体熔融炉进料口连接，等离子体气化炉下端固体出料口通过无轴螺旋进料器与等离子体熔融炉进料口连接，等离子体气化炉侧面气体出口通过管道与燃烧室进气口连接，燃烧室出气口通过管道与急冷塔进气口连接，急冷塔出气口通过管道与陶瓷过滤器进气口连接，陶瓷过滤器出气口通过管道与活性炭吸附塔进气口连接，活性炭吸附塔出气口与脱酸洗涤塔进气口连接，脱酸洗涤塔出气口通过管道与高效空气过滤器进气口连接，高效空气过滤器出气口与烟囱连接，等离子体熔融炉下端出料口与熔融玻璃体接收器上端连接，熔融玻璃体接收器下端设置在输送机一端上侧。

2.按照权利要求1所述的一种中低放射性固体废物减容化处理***，其特征在于：所述等离子体气化炉包含气化炉盖和气化炉身，气化炉盖扣设在气化炉身上端，气化炉盖上开有与气化炉身内炉膛连通的气化进料口和气化观察测量窗口，气化炉身内腔为炉内气化区，气化炉身内壁设置有气化炉隔热保温层，气化炉身的一侧侧壁上设置有空气进气口，气化炉身另一侧侧壁上设置有合成气出气口，炉内气化区下侧设置有炉排，炉排水平设置并且炉排四周固定在气化炉身内壁上，气化炉身下端开有灰渣出口，无轴螺旋进料器的一端与灰渣出口连接。

3.按照权利要求2所述的一种中低放射性固体废物减容化处理***，其特征在于：所述气化进料口上设置有气化进料仓和气化控制阀门，气化进料仓为圆形漏斗并且气化进料仓下端与气化进料口上端固定连接，气化控制阀门设置在气化进料仓下端用于控制投料量。

4.按照权利要求2所述的一种中低放射性固体废物减容化处理***，其特征在于：所述灰渣出口内设置有刮灰器。

5.按照权利要求1所述的一种中低放射性固体废物减容化处理***，其特征在于：所述等离子体熔融炉包含熔融炉盖和熔融炉身，熔融炉盖扣设在熔融炉身上端，炉熔融炉盖上开有与熔融炉身内炉膛连通的熔融进料口和两个熔融观察测量窗口，熔融炉身内腔为炉内熔融区，熔融炉身内壁设置有熔融炉隔热保温层，熔融炉身内设置有采用耐火材料制成的熔池坩埚，两根等离子体炬分别由熔融炉身外侧倾斜穿透熔融炉身侧壁并且炬头设置在熔池坩埚内，熔池坩埚中间下端开有穿出熔融炉身下端的排放口。

6.按照权利要求5所述的一种中低放射性固体废物减容化处理***，其特征在于：所述熔融进料口上设置有熔融进料仓和熔融控制阀门，熔融进料仓为圆形漏斗并且熔融进料仓下端与熔融进料口上端固定连接，熔融控制阀门设置在熔融进料仓下端用于控制投料量。

7.按照权利要求5所述的一种中低放射性固体废物减容化处理***，其特征在于：所述排放口外侧设置有感应线圈，排放口和感应线圈的外侧包围有热阀。

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