[发明专利]一种含冷凝除湿的空气载带含氚废水系统

说明书

本发明涉及一种含冷凝除湿的空气载带含氚废水系统，属于乏燃料后处理技术领域。包括吸收式制冷冷凝除湿装置和高效微雾加湿装置。吸收式制冷冷凝除湿装置包括风机、除尘室、冷凝除湿器、风道加热器、热源、发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、中间换热器、第一节流阀、第一循环泵和第二节流阀。通过增设除湿装置，提高空气载带能力，由传统的“一步法”改变为“两步法”，从而提高系统在低温、高湿等恶劣环境下的运行性。吸收式制冷机构通过蒸发器的冷冻水保证除湿器处于较低的温度下运行，保证了除湿效果；高效微雾加湿采用分级加湿和微雾加湿相结合，通过多级加湿器形成含低放射性废液的湿空气，实现低放射性废液的高效载带。

技术领域

本发明属于乏燃料后处理技术领域，具体涉及吸收式制冷技术、冷凝除湿技术、空气载带低放射性废液后处理技术及空气载带技术。

背景技术

乏燃料后处理的典型工艺采用传统的Purex流程。当乏燃料芯被硝酸溶解时，大量的氚以氚化水（HTO）或氚化酸（TNO₃）的形式进入溶解液中。每处理1吨乏燃料，就会产生大约5～10 m³高放溶解液。高放溶解液经过蒸发浓缩，将90%以上的氚释放到二次蒸汽的冷凝液中，最终形成大量10⁷～10⁹ Bq/L的低浓度含氚废水。含氚废水中的氚以HTO的形式存在，难以通过常规的放射性核素去除手段（如吸附、过滤、蒸发、离子交换等）去除，因此，一般采用稀释排放的方式进行处理。

国际上，乏燃料后处理厂通常建设在大海或大江周边，如法国阿格后处理厂，其含氚废水可直接向大海大江稀释排放，从而减少对环境的危害。由于我国的特殊情况，后处理厂通常建在偏远的内陆地区，由于周边缺乏可以利用的强稀释能力水体，通常将含氚废水汽化后由空气载带至高空大气，利用大气的强扩散性将氚含量稀释到控制限值以下。

目前国内乏燃料后处理厂空气载带含氚废水的技术基于空气加湿原理，待处理的废液与空气直接接触，进行传热传质，待处理废液吸热蒸发，与对未饱和的空气进行加湿，加湿后的空气排放至大气中。现有基于此原理的技术主要有两种方案，加热空气挂布大气载带方案和高压微雾大气载带方案。加热空气挂布大气载带方案工艺流程如下：首先，将空气过滤掉沙尘然后，将空气加热，并在离心风机的抽吸下，加热空气吹过喷洒有含氚废水的挂布，使含氚废水吸热蒸发进入空气中，空气的含湿量增加，最后增湿的空气经烟囱高架排放，这种方式存在蒸发效率低、二次放射性废物量大、设施需要的建筑面积较大等缺点。现有的高压微雾大气载带方案工艺流程如下：将空气过滤掉沙尘后加热，在离心风机的抽吸下，空气流经一个微雾室。在微雾室中，被泵加至高压（4～7 MPa）的含氚废水通过喷嘴阵列，以粒径大小为3～10 μm的含氚雾化颗粒的形式呈云雾状喷射到空气中，并在空气中吸收热量，从液态变成气态，使空气中湿度增大，并同时降低空气温度，最后增湿的空气经烟囱向高空排放。

无论是挂布式方案还是高压微雾方案，现行的空气载带含氚废水的工艺过程存在着以下不足：在冬季低温环境条件下，室外环境温度远低于排放空气的露点温度，无法有效排放含氚废水；在高湿的环境下，载带空气的吸湿能力受到环境湿度的限制，导致在高湿环境下的排放效率不高，无法有效应对日益增多的含氚废水量；现有的排放策略为比环境空气温度低1℃排放，缺乏环境适应性，无法根据环境温度的变化调整排放量，当环境温度升高时，空气的载带能力未被充分利用，导致排放效率较低，当环境温度降低时，恒定的排放温度会引起降水；系统需要大量消耗外部能源，能源利用效率低。因此，现有后处理系统能源利用效率低，加湿效率低，环境温湿度对含氚废水的排放影响极大，在环境温度6℃、湿度80%时，空气吸湿能力很弱，导致增湿效果变差甚至无法增湿，含氚废水排放设施难以运行，严重限制了后处理厂的运行周期。针对现有的这些问题，本发明利用吸收式制冷冷凝除湿空气预处理技术结合高效雾化加湿技术，开发一种新型的“两步法”含氚废水空气载带排放工艺，从而能在低温高湿环境条件下稳定运行。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提出一种含冷凝除湿的空气载带含氚废水系统。