本發(fā)明涉及可降解廢物處理領(lǐng)域,特別是一種處理中低放可降解廢物的工藝。
背景技術(shù):
核電站運(yùn)行產(chǎn)生時產(chǎn)生的放射性固體廢物按來源分為工藝廢物和技術(shù)廢物兩大類。技術(shù)廢物是檢修過程中產(chǎn)生的各種檢修廢物,主要是控制區(qū)檢修活動產(chǎn)生的固體廢物,包括塑料布、吸水紙、手套、抹布、報廢的工作服、氣衣和報廢的設(shè)備、零部件、保溫材料、建筑材料等。對控制區(qū)收集的檢修廢物進(jìn)行仔細(xì)分類,然后進(jìn)行壓縮、打包。據(jù)統(tǒng)計,檢修廢物中約87%為可燃廢物,其中塑料制品占了很大比例;13%為不可燃廢物,主要是廢金屬和建筑垃圾。目前廣東核電集團(tuán)有4臺機(jī)組在運(yùn)行,每年約產(chǎn)生技術(shù)廢物100m3左右(整備后的體積)。核能和核技術(shù)在給人類帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的同時,也極大的危害著人類的健康和環(huán)境的安全。核電廠在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的放射性固體廢物的處理與處置是核電站發(fā)展中必須解決的重要問題。在國家大力發(fā)展核電站的背景下,產(chǎn)生的放射性固體廢物量也將成倍增加,如不嚴(yán)加控制和采取減容措施,勢必造成放射性廢物暫存壓力、增加最終處置費(fèi)用和電廠運(yùn)行成本等。在核電廠內(nèi)采用合理的廢物處理工藝,滿足廢物最小化已經(jīng)迫在眉睫。
現(xiàn)在的主要處理技術(shù)為:玻璃固化、水泥固化、混凝土固定、減容減量、焚燒等方法。這些處理方法普遍存在減容率低、易造成二次污染等問題。為了減少核電廠的操作成本,樹立核電工業(yè)對環(huán)境友好的形象,期望開發(fā)一種氣化處理中低放可降解廢物的工藝及設(shè)備,可以安全有效的將中低放可降解廢物處理成對環(huán)境無危害的氣體和液體等物質(zhì),從而達(dá)到實現(xiàn)核電的清潔能源的目標(biāo)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為了解決上述問題,本發(fā)明提供一種處理中低放可降解廢物的工藝。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種處理中低放可降解廢物的工藝,其特征在于,所述工藝包括:初級轉(zhuǎn)化處理;深度氧化處理;灰渣處理;尾氣凈化處理。
進(jìn)一步地,所述工藝包括以下步驟:
(1)預(yù)處理:經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng),將核電站收集的廢物進(jìn)行分類,將不可降解的廢物和可降解的分物分離開;
(2)初級轉(zhuǎn)化處理:將預(yù)處理后中低放射性可降解廢物經(jīng)過初級處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為小分子可燃?xì)怏w和固體殘渣;
(3)熱氧化處理:中低放廢物經(jīng)過初級處理后得到的小分子可燃?xì)怏w經(jīng)過熱氧化系統(tǒng)氧化為二氧化碳、氮氧化物、硫化物和小部分殘渣;
(4)尾氣凈化處理:熱氧化處理后的氣體經(jīng)過氣體凈化系統(tǒng),凈化為達(dá)標(biāo)氣體和液體,進(jìn)行排放或進(jìn)入核電氣體和液體系統(tǒng);
(5)灰渣處理:灰渣處理系統(tǒng)將初級處理產(chǎn)生的殘渣和熱氧化處理產(chǎn)生的小部分殘渣進(jìn)行充分高溫氧化反應(yīng),將灰渣中的殘?zhí)炕蛭崔D(zhuǎn)化完全的廢物轉(zhuǎn)化成二氧化碳,并有部分灰渣殘留;
(6)配料處理:將在核工業(yè)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的含有玻璃礦物質(zhì)的材料,包括空氣過濾器濾芯和保溫棉中的玻璃纖維,通過熱解或氣化的方式將其轉(zhuǎn)化為氣體和固體殘渣。
(7)固化處理:將灰渣處理與配料處理產(chǎn)生的灰渣熔融或分別熔融,進(jìn)行類玻璃體固化,然后再將該工藝產(chǎn)生的類玻璃體進(jìn)行水泥固化;或者經(jīng)過初級轉(zhuǎn)化處理和灰渣處理后產(chǎn)生的灰渣直接進(jìn)行水泥固化。
進(jìn)一步地,所述預(yù)處理包括分揀和\或破碎和\或打包處理。
進(jìn)一步地,所述初級處理包括熱解或氣化或催化裂解工藝,通過加熱方式或通入適量氧氣或空氣的方式將可降解廢物轉(zhuǎn)化為小分子可燃?xì)怏w和固體殘渣。
進(jìn)一步地,所述氣體凈化系統(tǒng)為氣體激冷洗滌裝置或液體急冷裝置和\或文丘里洗滌裝置和\或文丘里分離裝置和\或鼓泡塔和\或袋濾器和\或旋風(fēng)除塵器和\或高效空氣過濾器和\或活性炭吸收塔等設(shè)備的組合。
進(jìn)一步地,所述文丘里洗滌系統(tǒng)為單級或二級系統(tǒng),所述文丘里洗滌系統(tǒng)的洗滌水為堿性水溶液,將熱氧化產(chǎn)生的氣體中的酸性物質(zhì)去除掉。
進(jìn)一步地,所述高效空氣過濾器的濾芯為玻璃纖維復(fù)合材料。
進(jìn)一步地,所述灰渣處理工藝是灰渣處理系統(tǒng)將初級處理產(chǎn)生的殘渣和熱氧化處理產(chǎn)生的小部分殘渣完全無機(jī)化,處理為熔融液體,包括將經(jīng)過初級處理和熱氧化處理產(chǎn)生的殘渣通過加熱800度以上通入氧氣的方式將灰渣進(jìn)一步熱氧化處理,實現(xiàn)最大限度的減容減量效果。
進(jìn)一步地,所述類玻璃體固化處理中灰渣氧化處理產(chǎn)生的灰渣與玻璃固化劑混合比例為:1:3~1:5,配料處理產(chǎn)生的灰渣作為玻璃固化劑的基本原料,玻璃固化劑配方為:二氧化硅,40%~50%(wt);三氧化二鋁,10%~20%(wt);氧化鈣和氧化鎂,20%~30%(wt);三氧化二硼,5%~10%(wt);硬化劑,5%-10%(wt),外加劑1%~2%(wt)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明有益效果:本發(fā)明為解決核電行業(yè)可降解用品的存儲、堆積問題,同時克服現(xiàn)有相關(guān)處理技術(shù)的不足,提供了一種通過熱解或氣化或催化降解的方式實現(xiàn)核電行業(yè)產(chǎn)生的中低放可降解廢物無害化減容、減量處理的工藝,并且對核電運(yùn)行期間產(chǎn)生的含有玻璃礦物質(zhì)(主要為玻璃纖維等廢物如保溫棉、空氣濾芯等)的廢物進(jìn)行處理,產(chǎn)生的玻璃體可以對熱解或氣化或催化降解過程產(chǎn)生的灰渣進(jìn)行玻璃固化,極大的提高了整個工藝的減容、減重率,減少甚至杜絕核素對環(huán)境和社會可能造成的危害。
附圖說明
圖1為本發(fā)明處理中低放可降解廢物的工藝路線圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實施例1
如圖1所示,一種處理中低放可降解廢物的工藝,主要包括以下步驟:
(1)預(yù)處理:經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng),將核電站收集的廢物進(jìn)行分類,分離出可以降解處理的廢物;
(2)初級處理:將預(yù)處理后中低放射性廢物經(jīng)過初級處理系統(tǒng)處理為小分子可燃?xì)怏w和固體殘渣;
(3)熱氧化處理:初級處理后得到的小分子可燃?xì)怏w經(jīng)過熱氧化系統(tǒng)氧化為二氧化碳、氮氧化物、硫化物和小部分殘渣;
(4)氣體凈化處理:熱氧化處理后的氣體經(jīng)過氣體凈化系統(tǒng),凈化為達(dá)標(biāo)氣體和液體,進(jìn)行排放或進(jìn)入核電氣體和液體系統(tǒng);
(5)灰渣氧化處理:灰渣處理系統(tǒng)將初級處理產(chǎn)生的殘渣和熱氧化處理產(chǎn)生的小部分殘渣進(jìn)行充分高溫氧化反應(yīng),將灰渣中的殘?zhí)炕蛭崔D(zhuǎn)化完全的廢物轉(zhuǎn)化成二氧化碳,并有部分灰渣殘留;
(6)配料處理:將在核工業(yè)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的含有玻璃礦物質(zhì)的材料,包括空氣過濾器濾芯和保溫棉中的玻璃纖維,通過熱解或氣化的方式將其轉(zhuǎn)化為氣體和固體灰渣。
(7)固化處理:將灰渣處理與配料處理產(chǎn)生的灰渣熔融或分別熔融,進(jìn)行類玻璃體固化,然后再將該工藝產(chǎn)生的類玻璃體進(jìn)行水泥固化;或者經(jīng)過初級轉(zhuǎn)化處理和灰渣處理后產(chǎn)生的灰渣直接進(jìn)行水泥固化。
其中,所述預(yù)處理包括分揀和\或破碎工藝。
其中,所述初級處理包括熱解工藝,通過加熱方式將可降解廢物熱解為小分子可燃?xì)怏w和固體殘渣。
其中,所化氣體凈化系統(tǒng)包括氣體激冷洗滌裝置和\或文丘里洗滌裝置和\或鼓泡塔和\或袋濾器和\或旋風(fēng)除塵器和\或活性炭吸收塔。
其中,所述文丘里洗滌系統(tǒng)為單級系統(tǒng)。
其中,所述文丘里洗滌系統(tǒng)的洗滌水為堿性水溶液,將熱氧化產(chǎn)生的氣體中的酸性物質(zhì)去除掉。
其中,所述高效空氣過濾器的濾芯為玻璃纖維復(fù)合材料。
其中,所述灰渣處理工藝包括將經(jīng)過初級處理和熱氧化處理產(chǎn)生的殘渣通過加熱到800℃通入氧氣的方式將灰渣進(jìn)一步熱氧化處理,實現(xiàn)最大限度的減容減量效果。
其中,所述配料處理系統(tǒng)將核電站含有玻璃纖維的中低放廢物熱解處理為玻璃體,作為固化所需固化本體。
其中,所述類玻璃體固化處理中灰渣氧化處理產(chǎn)生的灰渣與玻璃固化劑混合比例為:1:3,配料處理產(chǎn)生的灰渣作為玻璃固化劑的基本原料,玻璃固化劑配方為:二氧化硅40%(wt);三氧化二鋁20%(wt);氧化鈣和氧化鎂20%(wt);三氧化二硼10%(wt);硬化劑8%(wt),外加劑2%(wt)。
本發(fā)明具體工藝過程如下:將中低放可降解廢物經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分揀和\或破碎和\或打包處理,將可降解廢物處理為適合初級處理物料狀態(tài);在初級處理系統(tǒng)中,通過采用熱解、氣化、催化降解等方式將可降解廢物分級為小分子可燃?xì)怏w和固體殘渣;小分子可燃?xì)怏w進(jìn)入熱氧化系統(tǒng),在此與氧氣充分反應(yīng),將氣體中的可燃?xì)怏w完全轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?、氮氧化物、硫化物和小部分殘渣等;氧化氣體經(jīng)過氣體凈化系統(tǒng)去除放射性核素、酸性氣體和有害氣體,氣體經(jīng)過檢測達(dá)標(biāo)排放或進(jìn)入核電站廢氣管道,過濾系統(tǒng)所用濾芯可以作為配料處理系統(tǒng)原料,為系統(tǒng)固化技術(shù)提供固化玻璃體;廢物初級處理系統(tǒng)和熱氧化系統(tǒng)產(chǎn)生的殘渣排入灰渣處理系統(tǒng),在此進(jìn)一步的熱氧化反應(yīng),使殘渣完全無機(jī)化;殘渣在固化系統(tǒng)中與配料處理系統(tǒng)提供的礦物質(zhì)進(jìn)行熔融處理,對灰渣進(jìn)行固化,配料處理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將核電站的含有玻璃纖維的中低放廢物如保溫棉、空氣過濾器濾芯等熱解或氣化處理為玻璃體,然后再到灰渣處理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的處理,并且配料處理系統(tǒng)可以與初級處理系統(tǒng)合二為一,即在初級處理系統(tǒng)中將含有玻璃纖維的廢物與其他可降解廢物按玻璃固化比例投加,使其產(chǎn)生的灰渣可以形成穩(wěn)定的玻璃固化體或水泥固化;固化后的殘渣交核電站統(tǒng)一管理。
實施例2
如圖1所示,一種處理中低放可降解廢物的工藝,主要包括以下步驟:
(1)預(yù)處理:經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng),將核電站收集的廢物進(jìn)行分類,分離出可以降解處理的廢物;
(2)初級處理:將預(yù)處理后中低放射性廢物經(jīng)過初級處理系統(tǒng)處理為小分子可燃?xì)怏w和固體殘渣;
(3)熱氧化處理:初級處理后得到的小分子可燃?xì)怏w經(jīng)過熱氧化系統(tǒng)氧化為二氧化碳、氮氧化物、硫化物和小部分殘渣;
(4)氣體凈化處理:熱氧化處理后的氣體經(jīng)過氣體凈化系統(tǒng),凈化為達(dá)標(biāo)氣體和液體,進(jìn)行排放或進(jìn)入核電氣體和液體系統(tǒng);
(5)灰渣氧化處理:灰渣處理系統(tǒng)將初級處理產(chǎn)生的殘渣和熱氧化處理產(chǎn)生的小部分殘渣進(jìn)行充分高溫氧化反應(yīng),將灰渣中的殘?zhí)炕蛭崔D(zhuǎn)化完全的廢物轉(zhuǎn)化成二氧化碳,并有部分灰渣殘留;
(6)配料處理:將在核工業(yè)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的含有玻璃礦物質(zhì)的材料,包括空氣過濾器濾芯和保溫棉中的玻璃纖維,通過熱解或氣化的方式將其轉(zhuǎn)化為氣體和固體灰渣。
(7)固化處理:將灰渣處理與配料處理產(chǎn)生的灰渣熔融或分別熔融,進(jìn)行類玻璃體固化,然后再將該工藝產(chǎn)生的類玻璃體進(jìn)行水泥固化;或者經(jīng)過初級轉(zhuǎn)化處理和灰渣處理后產(chǎn)生的灰渣直接進(jìn)行水泥固化。
其中,所述預(yù)處理包括分揀和打包工藝。
其中,所述初級處理包括氣化工藝,通過通入適量氧氣方式將可降解廢物熱解為小分子可燃?xì)怏w和固體殘渣。
其中,所化氣體凈化系統(tǒng)包括氣體激冷洗滌裝置和\或文丘里分離裝置和\或鼓泡塔和\或袋濾器和\或高效空氣過濾器和\或活性炭吸收塔。
其中,所述文丘里洗滌系統(tǒng)為二級系統(tǒng)。
其中,所述文丘里洗滌系統(tǒng)的洗滌水為堿性水溶液,將熱氧化產(chǎn)生的氣體中的酸性物質(zhì)去除掉。
其中,所述高效空氣過濾器的濾芯為玻璃纖維復(fù)合材料。
其中,所述灰渣處理工藝包括將經(jīng)過初級處理和熱氧化處理產(chǎn)生的殘渣通過加熱到900℃通入氧氣的方式將灰渣進(jìn)一步熱氧化處理,實現(xiàn)最大限度的減容減量效果。
其中,所述配料處理系統(tǒng)將核電站含有玻璃纖維的中低放廢物熱解處理為玻璃體,作為固化所需固化本體。
其中,所述類玻璃體固化處理中灰渣氧化處理產(chǎn)生的灰渣與玻璃固化劑混合比例為:1:5,配料處理產(chǎn)生的灰渣作為玻璃固化劑的基本原料,玻璃固化劑配方為:二氧化硅40%(wt);三氧化二鋁10%(wt);氧化鈣和氧化鎂30%(wt);三氧化二硼10%(wt);硬化劑9%(wt),外加劑1%(wt)。
實施例3
如圖1所示,一種處理中低放可降解廢物的工藝,主要包括以下步驟:
(1)預(yù)處理:經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng),將核電站收集的廢物進(jìn)行分類,分離出可以降解處理的廢物;
(2)初級處理:將預(yù)處理后中低放射性廢物經(jīng)過初級處理系統(tǒng)處理為小分子可燃?xì)怏w和固體殘渣;
(3)熱氧化處理:初級處理后得到的小分子可燃?xì)怏w經(jīng)過熱氧化系統(tǒng)氧化為二氧化碳、氮氧化物、硫化物和小部分殘渣;
(4)氣體凈化處理:熱氧化處理后的氣體經(jīng)過氣體凈化系統(tǒng),凈化為達(dá)標(biāo)氣體和液體,進(jìn)行排放或進(jìn)入核電氣體和液體系統(tǒng);
(5)灰渣氧化處理:灰渣處理系統(tǒng)將初級處理產(chǎn)生的殘渣和熱氧化處理產(chǎn)生的小部分殘渣進(jìn)行充分高溫氧化反應(yīng),將灰渣中的殘?zhí)炕蛭崔D(zhuǎn)化完全的廢物轉(zhuǎn)化成二氧化碳,并有部分灰渣殘留;
(6)配料處理:將在核工業(yè)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的含有玻璃礦物質(zhì)的材料,包括空氣過濾器濾芯和保溫棉中的玻璃纖維,通過熱解或氣化的方式將其轉(zhuǎn)化為氣體和固體灰渣。
(7)固化處理:將灰渣處理與配料處理產(chǎn)生的灰渣熔融或分別熔融,進(jìn)行類玻璃體固化,然后再將該工藝產(chǎn)生的類玻璃體進(jìn)行水泥固化;或者經(jīng)過初級轉(zhuǎn)化處理和灰渣處理后產(chǎn)生的灰渣直接進(jìn)行水泥固化。
其中,所述預(yù)處理包括破碎和\或打包工藝。
其中,所述初級處理包括氣化工藝,通過通入適量空氣的方式將可降解廢物熱解為小分子可燃?xì)怏w和固體殘渣。
其中,所化氣體凈化系統(tǒng)為氣體激冷洗滌裝置和\或文丘里洗滌裝置和\或鼓泡塔和\或袋濾器和\或旋風(fēng)除塵器和\或活性炭吸收塔。
其中,所述文丘里洗滌系統(tǒng)為二級系統(tǒng)。
其中,所述文丘里洗滌系統(tǒng)的洗滌水為堿性水溶液,將熱氧化產(chǎn)生的氣體中的酸性物質(zhì)去除掉。
其中,所述高效空氣過濾器的濾芯為玻璃纖維復(fù)合材料。
其中,所述灰渣處理工藝包括將經(jīng)過初級處理和熱氧化處理產(chǎn)生的殘渣通過加熱到1000℃以上通入氧氣的方式將灰渣進(jìn)一步熱氧化處理,實現(xiàn)最大限度的減容減量效果。
其中,所述配料處理系統(tǒng)將核電站含有玻璃纖維的中低放廢物熱解處理為玻璃體,作為固化所需固化本體。
其中,所述類玻璃體固化處理中灰渣氧化處理產(chǎn)生的灰渣與玻璃固化劑混合比例為:1:4,配料處理產(chǎn)生的灰渣作為玻璃固化劑的基本原料,玻璃固化劑配方為:二氧化硅45%(wt);三氧化二鋁15%(wt);氧化鈣和氧化鎂25%(wt);三氧化二硼8%(wt);硬化劑5%(wt),外加劑2%(wt)。
顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣,倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi),則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。