[发明专利]硼回收系统除硼工段冷却剂旋流净化方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于核电环保领域，涉及一种过滤器件使用周期长、设备部件更换时辐射风险低、集成微旋流芯管组件和灰斗的分离工艺及装置。具体地说，本发明涉及一种由微旋流芯管组件和过滤灰斗集成的成套分离装置代替传统过滤器以脱除硼回收系统除硼工段冷却剂破碎树脂固体颗粒的方法，以及实施该脱固工艺所用的装置。

背景技术

目前，固液分离主要采用重力沉降、过滤分离和旋流分离技术。重力沉降是从液体中分离出固体的最简单方法，只有颗粒较大、流速较小时，重力沉降的作用才较明显，应用的主要设备有浓密机。过滤分离通常是指用固定孔径的滤网以阻挡或截留悬浮液中的固体以达到固液分离的目的，可以有效除去大于滤网孔径的悬浮物、有机物、胶体、泥沙等，工业水处理中常用传统压力式过滤器、网式过滤器等，但是固体颗粒杂质在分离过程中容易堵塞滤孔、压降也随之增大，使得在分离的不同时段产生了表面过滤和深层过滤、分离过程不稳定。旋流分离技术是针对大流量固体杂质少的流体利用流体旋转时产生强大的比重力大几十到几百倍的离心力实现固液分离，分离效率高。

在核电站领域中仍以过滤器的应用最为广泛，以大亚湾核电站为例，据初步统计，当前运行中的CPR 1000机型核电站机组每台大约有近百台过滤器，这些过滤器在核电站中承担着净化水质、保护下游设备安全的作用。然而，这些过滤器中大部分都处在放射性环境中，其滤芯达到寿命后需按要求更换，成为带放射性的废滤芯并需要进行隔离储存；周期性的滤芯更换不仅成本高昂，造成大量放射性固废，也给维护更换工作带来潜在的核辐射风险。

目前旋流器已广泛应用至石油化工、生物医药等众多行业。例如，中国专利ZL 200780000799.2公开了用旋流器或高速离心机提纯核电站核废料处理剂蒙脱石的方法；中国专利申请201180041888公开了水力旋流器的离心分离作用在浓缩核电厂放射性废液中用于丢弃的固体方面尤其有效；中国专利申请201010588028.3公开了油页岩干馏系统循环瓦斯利用装置，其主要是利用旋流分离器的旋转湍流场和瓦斯塔的水洗工艺脱除循环瓦斯中夹带的气溶胶颗粒，解决了加热炉结垢、结灰问题；中国专利ZL 201010219244公开了在连续式含重金属离子废水的深度处理系统中用重力式水力旋流器实现了对弱酸性阳离子交换树脂与水的分离，可以高效快速回收树脂；中国专利ZL 200910045839.6公开了一种利用旋流器脱除煤焦油中颗粒的方法，涉及一种用旋流器分离含盐分的煤焦油，最终得到脱盐煤焦油；中国专利ZL 200610025675公开了一种用旋流器对混合物进行分离，以得到一种脱碱的烷烃，该脱碱方法可以显著延长脱碱催化剂长周期使用的进程；中国专利ZL 200810038621.3公开了一种利用旋流分离器对加氢裂化反应得到产物进行旋流分离，以除去循环氢中夹带的高分散油液滴。

但是，上述现有技术文献都没有给出较好地解决目前核电站硼回收系统中除硼工段冷却剂脱固的问题。

大压湾核电硼回收系统(TEP)收集来自化容系统下泄管线以及来自核导排气和疏水系统的可复用一回路冷却剂。由于在除硼工段中可复用一回路冷却剂经过除硼器时会产生树脂碎片等固体颗粒，影响了水质，所以在实际工艺流程中应截留树脂来净化水质。目前，核电站系统中选用机械过滤器来净化水质，但考虑到过滤器滤芯更换造成的环境污染和更换时所造成对人体的辐射以及贯彻1995年IAEA发表《核电厂和核燃料循环终端放射性废物的最少化》条例，本领域迫切需要开发出一种新颖的在核电站中净化放射性溶液的方法，以快速地达到净化效果且降低固废量、延长使用周期、降低放射性废物的辐射风险，并提高环境效益和经济效益。

发明内容

本发明提供了一种新颖的硼回收系统除硼工段冷却剂旋流净化方法与装置，在核电站中用微旋流分离成套装置代替过滤器来净化放射性溶液，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种硼回收系统除硼工段冷却剂旋流净化方法，该方法包括以下步骤：

(i)提供微旋流分离成套装置，该装置包括：包含上部腔体、中部腔体和下部腔体的壳体；置于中部腔体中的微旋流器芯管；置于上部腔体中的灰斗；

(ii)在除硼工段中，堆冷却剂蒸馏液经除硼后送入该微旋流分离成套装置的中部腔体中，通过微旋流器芯管对蒸馏液进行旋流分离，以将固体杂质颗粒从蒸馏液中分离出来，得到含固体杂质颗粒的浓缩液和清液；

(iii)将所得的浓缩液送入上部腔体中，以在灰斗中沉降，得到滤液；

(iv)将所得的滤液和所得的清液汇合后流至下游设备。