放射性蒸残液干燥处理的系统及干燥处理的方法

技术领域

本发明属于放射性处理技术领域，具体涉及一种放射性蒸残液干燥处理的系统及干燥处理的方法。

背景技术

核设施在运行过程中会产生大量的蒸残液，这些蒸残液经过干燥成盐饼后通常需要装入高完整性容器内以满足贮存或处置要求。

现有蒸残液干燥过程温度较高，高完整性容器无法耐受。通常盐饼废物体形成并暂存于圆柱形钢桶内，钢桶放入高完整性容器时需要码放并进行灌浆。由于钢桶的圆柱形几何形状与高完整性长方体内部空间不能完全贴合，导致高完整性容器内部大量空间被浪费，需要被水泥填充，整体增容较大，不利于放射性废物的最小化和辐射防护设计。

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，提供一种放射性蒸残液干燥处理的系统及干燥处理的方法，使得蒸残液干燥、暂存及包装过程增容小，放射性废物最小化水平高。

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蒸残液干燥处理的系统，包括：

高完整性容器，用于盛放放射性蒸残液；

冷凝器，与高完整性容器连接，冷凝器用于冷凝；

气液分离器，与冷凝器连接，气液分离器用于对冷凝器冷凝下的物料进行气液分离；

真空泵，与气液分离器连接，真空泵用于将高完整性容器内部的蒸汽和不凝气抽出，维持干燥压力；

气体加热器，分别与真空泵、高完整性容器连接，气体加热器用于对进入到高完整性容器的不凝气进行加热。

优选的是，所述的放射性蒸残液干燥处理的系统，还包括：

雾沫过滤器，分别与高完整性容器、冷凝器连接，雾沫过滤器用于对由高完整性容器内蒸发出的蒸汽进行过滤雾沫。

优选的是，所述的放射性蒸残液干燥处理的系统，还包括：

气体分布器，设置于高完整性容器内，气体分布器与气体加热器连接，气体分布器用于对通入到高完整性容器内的不凝气进行气体分布。

优选的是，所述的放射性蒸残液干燥处理的系统，还包括：

辅助加热装置，与高完整性容器连接，辅助加热装置用于对高完整性容器内的放射性蒸残液加热。

优选的是，辅助加热装置为红外发生装置或微波发生装置。

优选的是，辅助加热装置的数量为1～8个，每个功率为0.5～3kW。

优选的是，高完整性容器的材质为球墨铸铁。

本发明还提供一种使用上述的系统对放射性蒸残液进行干燥处理的方法，包括以下步骤：

对高完整性容器内的放射性蒸残液进行加热，使得放射性蒸残液温度为40～80℃。

优选的是，对高完整性容器进行抽真空，在干燥初期，被干燥放射性蒸残液含有较多游离水分，系统在高真空度条件下运行，真空度为60kPa～95kPa；

在干燥末期，被干燥蒸残液已经形成盐饼且含有较少游离水分，不足以发生沸腾，只能自然蒸发，操作系统在低真空度条件下运行，真空度为0kPa～60kPa。

优选的是，通过冷凝器对高完整性容器内流出的蒸汽、不凝气进行冷凝，冷凝冷却至5～15℃；

通过气体加热器对不凝气进行加热，加热到40～80℃。

本发明中的放射性蒸残液干燥处理的系统及干燥处理的方法，使干燥过程在较低温度下进行，在高完整性容器能够耐受。同时直接在高完整性容器内进行放射性蒸残液的干燥减容，使得高完整性容器内部的空间达到最大化利用，避免了蒸残液在干燥、暂存和包装过程中的复杂操作，具有放射性废物最小化水平高，使得后续的高完整性容器的整体增容较小，有利于放射性废物的最小化和辐射防护设计。

附图说明

图1是本发明实施例2中的放射性蒸残液干燥处理的系统的结构示意图。

图中：1-高完整性容器；2-辅助加热装置；3-气体分布器；4-雾沫过滤器；5-冷凝器；6-气液分离器；7-真空泵；8-气体加热器。

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。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

本发明提供一种放射性固体废物处理、贮存、处置的高完整性容器包括：高完整性容器本体和高完整性容器顶盖，高完整性容器顶盖设置于高完整性容器本体顶部开口上，高完整性容器本体用于盛放放射性蒸残液。高完整性容器顶盖与高完整性容器本体的顶部开口可以很好地契合，形成密封。高完整性容器本体呈箱型结构，高完整性容器顶盖包括可使用螺栓密封连接的贮存内盖、工艺内盖和外盖。高完整性容器本体侧面设有起吊槽，底部设有装卸槽。高完整性容器用于放射性固体废物的处理、贮存和处置。高完整性容器本体上部开口处用于放射性废物的盛装和处理(结合工艺内盖)。

高完整性容器与放射性废物处理设备、自动取封盖设备、自动吊装设备相连接，实现全自动化操作。

高完整性容器顶盖与高完整性容器本体采用螺栓连接。高完整性容器顶盖具有密封、物料进出、气流分布、辅助给热、重要工艺参数测量的功能。

实施例1

本实施例提供一种放射性蒸残液干燥处理的系统，包括：

高完整性容器，用于盛放放射性蒸残液；

冷凝器，与高完整性容器连接，冷凝器用于冷凝；

气液分离器，与冷凝器连接，气液分离器用于对冷凝器冷凝下的物料进行气液分离；

真空泵，与气液分离器连接，真空泵用于将高完整性容器内部的蒸汽和不凝气抽出，维持干燥压力；

气体加热器，分别与真空泵、高完整性容器连接，气体加热器用于对进入到高完整性容器的不凝气进行加热。

本实施例中的放射性蒸残液干燥处理的系统及干燥处理的方法，使干燥过程在较低温度下进行，在高完整性容器能够耐受。同时直接在高完整性容器内进行放射性蒸残液的干燥减容，使得高完整性容器内部的空间达到最大化利用，避免了蒸残液在干燥、暂存和包装过程中的复杂操作，具有放射性废物最小化水平高，使得后续的高完整性容器的整体增容较小，有利于放射性废物的最小化和辐射防护设计。

实施例2

如图1所示，本实施例提供一种放射性蒸残液干燥处理的系统，包括：

高完整性容器1，用于盛放放射性蒸残液；

冷凝器5，与高完整性容器1连接，冷凝器5用于冷凝；

气液分离器6，与冷凝器5连接，气液分离器6用于对冷凝器5冷凝下的物料进行气液分离；

真空泵7，与气液分离器6连接，真空泵7用于将高完整性容器1内部的蒸汽和不凝气抽出，维持干燥压力，不凝气打入返回高完整性容器1，形成循环；

气体加热器8，分别与真空泵7、高完整性容器1连接，气体加热器8用于对进入到高完整性容器1的不凝气进行加热，以提高其干燥能力。

高完整性容器1内部通常装填需要进行处置的废物，例如蒸残液的干燥产物盐饼。本实施例中的系统直接在高完整性容器1内进行放射性固体处置，在高完整性容器1内部直接进行放射性蒸残液进行干燥处理。

具体的，冷凝器5用于将蒸汽、不凝气混合物进行冷凝冷却，形成干燥的不凝气与冷凝水。

气液分离器6内不凝气与冷凝水分离，冷凝水从气液分离器6的排水口排出，不凝气进入真空泵7。具体的，本实施例中的气液分离器6为气液分离罐。

真空泵7用于抽吸高完整性容器1、雾沫过滤器4、冷凝器5、气液分离器6内的蒸汽和不凝气。

气体加热器8通过加热不凝气，间接给高完整性容器1内的放射性蒸残液加热。

优选的是，所述的放射性蒸残液干燥处理的系统，还包括：

雾沫过滤器4，分别与高完整性容器1、冷凝器5连接，雾沫过滤器4用于对由高完整性容器1内蒸发出的蒸汽进行过滤雾沫。

优选的是，所述的放射性蒸残液干燥处理的系统，还包括：

气体分布器3，设置于高完整性容器1内，气体分布器3与气体加热器8连接，气体分布器3用于对通入到高完整性容器1内的不凝气进行气体分布。

不凝气通过气体分布器3流动到高完整性容器1内部各处气相空间后再来到蒸汽排放口。

优选的是，所述的放射性蒸残液干燥处理的系统，还包括：

辅助加热装置2，与高完整性容器1连接，辅助加热装置2用于对高完整性容器1内的放射性蒸残液直接加热。

气体加热器8、辅助加热装置2两种装置的配合使高完整性容器1内的液体温度维持在40～70℃。

优选的是，辅助加热装置2为红外发生装置或微波发生装置。

辅助加热装置2采用如红外发生装置或者微波发生装置，可以向高完整性容器1内馈能以加热放射性蒸残液。

优选的是，辅助加热装置2的数量为1～8个，每个功率为0.5～3kW。具体的，根据高完整性容器1顶部开口的尺寸，可以布置1～8个微波发生装置或红外发生装置。辅助加热装置2设置于高完整性容器1的顶盖上。

优选的是，高完整性容器1的材质为球墨铸铁。

高完整性容器顶盖上设有进料口、蒸汽排放口，高完整性容器顶盖上还设有辅助加热装置2和气体分布器3。放射性浓缩液或放射性蒸残液从进料口进入高完整性容器1，并在其中蒸发干燥，产生蒸汽。不凝气通过气体分布器3可以尽可能吹扫过高完整性容器1内部的气相空间，裹挟着蒸汽从蒸汽排放口排出。

高完整性容器顶盖的蒸汽排放口的管线上设有雾沫过滤器4，将蒸汽、不凝气所裹挟的液滴拦截下来。

真空泵7将不凝气输送经过气体加热器8后返回至高完整性容器1形成循环，也可以将不凝气送往通风系统以增加体系内的负压。

放射性蒸残液从进料口进入高完整性容器1后蒸发产生水蒸汽。水蒸汽被自气体加热器8送来的不凝气裹挟后从蒸汽排放口离开高完整性容器1。蒸汽、不凝汽混合物在冷凝器5中冷凝冷却，形成干燥的不凝气与冷凝水。不凝气与冷凝水在气液分离器6内分离，所述冷凝水从气液分离器6的排水口排出，不凝气进入真空泵7。真空泵7将不凝气输送经过气体加热器8后返回至高完整性容器1形成循环，也可以将不凝气送往通风系统以增加体系内的负压。

高完整性容器顶盖上设有气体分布器3。不凝气通过气体分布器3可以尽可能吹扫过高完整性容器1内部的气相空间，裹挟着蒸汽从高完整性容器1的蒸汽排放口排出。

本实施例还提供一种使用上述的系统对放射性蒸残液进行干燥处理的方法，包括以下步骤：

对高完整性容器1内的放射性蒸残液进行加热，使得放射性蒸残液温度为40～80℃。

优选的是，对高完整性容器1进行抽真空，在干燥初期，被干燥放射性蒸残液含有较多游离水分，系统在高真空度条件下运行，真空度为60kPa～95kPa；

在干燥末期，被干燥蒸残液已经形成盐饼且含有较少游离水分，不足以发生沸腾，只能自然蒸发，操作系统在低真空度条件下运行，真空度为0kPa～60kPa。

真空度可以降低蒸残液的沸点，使蒸发过程更容易。

优选的是，通过冷凝器5对高完整性容器1内流出的蒸汽、不凝气进行冷凝，冷凝冷却至5～15℃；

通过气体加热器8对不凝气进行加热，加热到40～80℃。先低温冷凝冷却二次蒸汽和不凝气，可以使不凝气在较低温度下(40～80℃)也能具有较强的吸水干燥能力。

具体的，使用上述的系统对放射性蒸残液进行干燥处理的方法，包括以下步骤：

在干燥初期，被干燥放射性蒸残液含有较多游离水分，系统在高真空度条件(60kPa～95kPa)下运行。放射性蒸残液从进料口进入高完整性容器1后沸腾蒸发产生水蒸气和极少量不凝气。水蒸汽在冷凝器5中冷凝冷却，形成干燥的不凝气与冷凝水。不凝气与冷凝水在气液分离器6内分离，冷凝水从气液分离器6的排水口排出。不凝气进入真空泵7。通过配置阀门开关状态，真空泵7将不凝气送往下游通风系统，不凝气排出系统以增加负压。

在干燥末期，被干燥蒸残液已经形成盐饼且含有较少游离水分，不足以发生沸腾，只能自然蒸发。操作系统在低真空度条件(0kPa～60kPa)下运行。高完整性容器1内盐饼中的水分蒸发产生水蒸气和极少量不凝气。水蒸气被自气体加热器8送来的大量不凝气裹挟后从蒸汽排放口离开高完整性容器1。蒸汽、不凝汽混合物在冷凝器5中冷凝冷却，形成干燥的不凝气与冷凝水。不凝气与冷凝水在气液分离器6内分离，冷凝水从气液分离器6的排水口排出，不凝气进入真空泵7。通过配置阀门开关状态，真空泵7将不凝气输送经过气体加热器8，加热至设定温度(40～80℃)后进入高完整性容器1。中温(40～80℃)的不凝气在气体分布器3的作用下在高完整性容器1内分散流动，加速物料干燥过程，裹挟蒸发产生的水分，从高完整性容器1的蒸汽排放口离开高完整性容器1进入下一个循环。

本实施例中的放射性蒸残液干燥处理的系统及干燥处理的方法，使干燥过程在较低温度下进行，在高完整性容器1能够耐受。同时直接在高完整性容器1内进行放射性蒸残液的干燥减容，使得高完整性容器1内部的空间达到最大化利用，避免了蒸残液在干燥、暂存和包装过程中的复杂操作，具有放射性废物最小化水平高，使得后续的高完整性容器1的整体增容较小，有利于放射性废物的最小化和辐射防护设计。

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。