核废物焚烧处理的废气处理设备的制作方法

本发明涉及核废料处理技术领域，特别涉及一种核废物焚烧处理的废气处理设备。

背景技术：

目前，全球能源十分缺乏，为了响应节能、环保、减排，世界各国在大力加速发展核电能源，中国也将大力发展清洁电源，其中核电是全国今后电源结构调整的主攻方向，投资规模将大大超过常规电厂。国家对核电发展的战略由“适度发展”到“积极发展”。在这样的背景下，中国的核电能源将获得很好的发展机遇。

目前对核电站或研究中心等的核设施产生的放射性废物进行处理，主要以减少其体积，同时将其转化为适合临时储存或处置的稳定性废物。热处理通常是减少有机废物体积的最有效方法。对于低放射性废物，推荐的处理方法是焚烧。对于中等放射性废物，惰性气体中的热分解，即热解，是优选的处理方法。在该过程中产生的热解气体在简单的燃烧室中燃烧，通过上述方法会产生带有放射性的废气，亟需一种废气处理设备对带有放射性的废气进行处理。

技术实现要素：

本发明提供一种核废物焚烧处理的废气处理设备，连接到核废料焚烧处理设备上，将核废料焚烧后的废气进行处理，去除废气内的灰尘颗粒，放射性核素，对废气进行无害化处理后排放。

本发明实施例提供的一种核废物焚烧处理的废气处理设备，包括：

混合降温器，用于将核废料焚烧处理后的废气与新鲜空气混合，从而降低废气温度；

双管气体冷却器，与所述混合降温器连接，用于采用新鲜空气对废气进一步降温处理；

反向喷射洗涤器，与所述双管气体冷却器连接，对废气反向喷射洗涤液，去除废气中的灰尘颗粒；

过滤器选择装置，与所述反向喷射洗涤器连接；

第一颗粒过滤器，与所述过滤器选择装置连接；

第二颗粒过滤器，与所述过滤器选择装置连接；

所述过滤器选择装置用于当所述第一颗粒过滤器的内部压降大于预设值时将废气通往到所述第二颗粒过滤器。

在一个实施例中，过滤器选择装置包括：

第一压力传感器，设置在所述第一颗粒过滤器内，位于所述第一颗粒过滤器的进气处，用于检测第一颗粒过滤器进气的压力；

第二压力传感器，设置在所述第一颗粒过滤器内，位于所述第一颗粒过滤器的出气处，用于检测第一颗粒过滤器的出气的压力；

第三压力传感器，设置在所述第二颗粒过滤器内，位于所述第二颗粒过滤器的进气处，用于检测第二颗粒过滤器进气的压力；

第四压力传感器，设置在所述第二颗粒过滤器内，位于所述第二颗粒过滤器的出气处，用于检测第二颗粒过滤器的出气的压力；

控制器，与所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器电连接；

废气管路切换装置，与所述控制器连接，所述废气管路切换装置包括一个进气端和两个出气端，其中一个出气端与所述第一颗粒过滤器进气口连接；另一出气端与所述第二颗粒过滤器进气口连接；

所述控制器通过所述第一压力传感器检测所述第一颗粒过滤器的进气的压力，通过所述第二压力传感器检测所述第一颗粒过滤器的出气的压力，根据第一颗粒过滤器的进气的压力和出气的压力计算所述第一颗粒过滤器的压降；

当所述压降大于预设值时，所述控制器控制所述废气管路切换装置将废气导入第二颗粒过滤器中，同时发送信号给外部提醒设备，提醒工作人员；

所述控制器通过所述第三压力传感器检测所述第二颗粒过滤器的进气的压力，通过所述第四压力传感器检测所述第二颗粒过滤器的出气的压力，根据第二过滤器的进气的压力和出气的压力计算所述第二颗粒过滤器的压降；

当所述压降大于预设值时，所述控制器控制所述废气管路切换装置将废气导入第一颗粒过滤器中，同时发送信号给外部提醒设备，提醒工作人员。

在一个实施例中，废气管路切换装置包括：

第一电磁阀，设置在与所述第一颗粒过滤器连接的出气端的中间位置；

第二电磁阀，设置在与所述第二颗粒过滤器连接的出气端的中间位置；

所述控制器分别与所述第一电磁阀和第二电磁阀电连接；

当所述第一颗粒过滤器的压降大于预设值时，所述控制器控制第一电磁阀闭合、第二电磁阀开启，将废气导入第二颗粒过滤器中；

当所述第二颗粒过滤器的压降大于预设值时，所述控制器控制第二电磁阀闭合、第一电磁阀开启，将废气导入第一颗粒过滤器中，同时发送信号给外部提醒设备，提醒工作人员。

在一个实施例中，废气管路切换装置包括：

废气管路转换模块，为圆形，设置在所述进气端和出气端的交汇处，所述进气端和出气端的气路均匀对应于所述废气管路转换模块的圆周分布，相邻的两条气路呈120度；

在所述废气管路转换模块上设置有一条过渡气道，以所述废气管路转换模块的圆心和所述过渡气道的两个端口的中心点组成的角度为120度；

电机，与所述废气管路转换模块传动连接；所述电机带动所述废气管路转换模块以所述废气管路转换模块的圆心为中心转动；

所述控制器与所述电机电连接；

当所述第一颗粒过滤器的压降大于预设值时，所述控制器控制所述电机带动所述废气管路转换模块转动，当所述过渡气道两端分别连通到所述进气端和与第二颗粒过滤器连接的出气端时，将废气导入第二颗粒过滤器中，同时发送信号给外部提醒设备，提醒工作人员；

所述控制器控制所述电机带动所述废气管路转换模块转动，当所述过渡气道两端分别连通到所述进气端和与第一颗粒过滤器连接的出气端时，将废气导入第一颗粒过滤器中，同时发送信号给外部提醒设备，提醒工作人员。

在一个实施例中，混合降温器为圆管状，其两端分别为废气出口和废气入口，在混合降温器位于废气入口一侧的管壁上开设有新鲜空气进气口，在混合降温器内部沿混合降温器轴向均匀交错固定有多块第一混合板和第二混合板；

所述第一混合板和第二混合板上都在其板体上开设有若干板孔；所述第一混合板上的板孔在中心位置密集，在周围位置稀疏；所述第二混合板上的板孔在中间位置稀疏，在周围位置密集。

在一个实施例中，双管气态冷却器为圆管状，一端与所述混合降温器的废气出口连接，另一端与反向喷淋器的进气口连接；在双管气态冷却器内且沿着轴向设置有螺旋的新鲜空气的管路；所述新鲜空气的管路两端分别穿过所述双管气态冷却器，其一端与所述抽风机连接，另一端与焚烧装置的进气口连接。

在一个实施例中，反向喷淋器，为管状，包括一进气口和一出气口；

在反向喷淋器内部沿反向喷淋器轴向均匀交错固定有多个喷淋管路；在所述喷淋管路上设置有多个喷嘴；所述喷嘴的出液方向与反向喷淋器的进气口到出气口方向相反；在所述喷淋管路下方设置有v型喷淋液汇集槽；在所述喷淋液汇集槽底部设置有喷淋液收集管；所述喷淋液收集管与喷淋液存放装置连通。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种比能最低核废物焚烧处理的废气处理设备的示意图；

图2为本发明实施例中一种过滤选择装置示意图；

图3为本发明实施例中一种废气管路转换模块示意图；

图4为本发明实施例中一种混合降温器的示意图；

图5为本发明实施例中一种双管气体冷却器的示意图；

图6为本发明实施例中一种反向喷射洗涤器的示意图；

图7为本发明实施例中一种第一颗粒过滤器的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种核废物焚烧处理的废气处理设备，如图1所示，包括：

混合降温器1，用于将核废料焚烧处理后的废气与新鲜空气混合，从而降低废气温度；

双管气体冷却器2，与所述混合降温器1连接，用于采用新鲜空气对废气进一步降温处理；

反向喷射洗涤器3，与所述双管气体冷却器2连接，对废气反向喷射洗涤液，去除废气中的灰尘颗粒；

过滤器选择装置4，与所述反向喷射洗涤器3连接；

第一颗粒过滤器5，与所述过滤器选择装置4连接；

第二颗粒过滤器6，与所述过滤器选择装置4连接；

所述过滤器选择装置4用于当所述第一颗粒过滤器5的内部压降大于预设值时将废气通往到所述第二颗粒过滤器6。

上述核废物焚烧处理的废气处理设备的工作原理为：

离开燃烧室的废气温度约为1050℃，通过在混合降温器内与新鲜空气混合，使温度降低到700℃左右；混合降温器内的新鲜空气由提供给燃烧室内的空气的风扇提供。离开混合降温器的烟气在双管气体冷却器中进一步降温至450℃左右；在双管气体冷却器中使用的新鲜空气可以由鼓风机直接抽取外界空气；其中新鲜空气吸收了废气的热量，可以将其用于提供给燃烧室。离开气体冷却器的废气然后在反向喷射洗涤器中洗涤。气体的洗涤去除了大部分剩余的灰尘颗粒，洗涤液吸收有害成分，例如s02或nox。反向喷射洗涤器的操作参数选择为使得大部分有害成分被有效吸收。洗涤溶液的ph值必须通过苛性钠(naoh溶液)来控制和定期或自动调节；只有当废料中所含杂质的平均浓度已知时(通过在废气进入混合降温器的前端增加s02检测传感器和nox检测传感器检测)，通过检测出s02和nox含量来确定正确的ph值以及控制和调节的频率。如果废物的热解产生的nox量太高，并且如果这些化合物的排放限制非常低，可以通过向洗涤液中添加过氧化氢来解决这个问题。在本处理工艺的最后一步中，将已清除大部分有害成分的废气通过颗粒过滤器(预过滤器和hepa过滤器)过滤，其中固体颗粒以高于99.9％的效率被保留。颗粒过滤器是保留小放射性核素残余痕迹的最后一道屏障。虽然采用一个过滤器(第一颗粒过滤器)可确保正常运行时废气的过滤，并且配另外一个过滤器(第二颗粒过滤器)为冗余设计，如果第一颗粒过滤器上的压降变得过高，则第二颗粒过滤器接管过滤功能。通过这种方式，本废气处理设备仍然可以连续运行。

上述核废物焚烧处理的废气处理设备的有益效果为：

本废气处理设备连接到核废料焚烧处理设备上，将核废料焚烧后的废气进行处理，去除废气内的灰尘颗粒，放射性核素，对废气进行无害化处理后排放。

在一个实施例中，如图2、7所示，过滤器选择装置包括：

第一压力传感器51，设置在所述第一颗粒过滤器5内，位于所述第一颗粒过滤器5的进气处，用于检测第一颗粒过滤器5进气的压力；

第二压力传感器52，设置在所述第一颗粒过滤器5内，位于所述第一颗粒过滤器5的出气处，用于检测第一颗粒过滤器5的出气的压力；

第三压力传感器53，设置在所述第二颗粒过滤器内，位于所述第二颗粒过滤器6的进气处，用于检测第二颗粒过滤器6进气的压力；

第四压力传感器54，设置在所述第二颗粒过滤器6内，位于所述第二颗粒过滤器6的出气处，用于检测第二颗粒过滤器6的出气的压力；

控制器55，与所述第一压力传感器51、第二压力传感器52、第三压力传感器53和第四压力传感器54电连接；

废气管路切换装置56，与所述控制器55连接，所述废气管路切换装置包括一个进气端和两个出气端，其中一个出气端与所述第一颗粒过滤器5进气口连接；另一出气端与所述第二颗粒过滤器6进气口连接；

所述控制器55通过所述第一压力传感器51检测所述第一颗粒过滤器5的进气的压力，通过所述第二压力传感器52检测所述第一颗粒过滤器5的出气的压力，根据第一颗粒过滤器5的进气的压力和出气的压力计算所述第一颗粒过滤器5的压降；

当所述压降大于预设值时，所述控制器55控制所述废气管路切换装置56将废气导入第二颗粒过滤器6中，同时发送信号给外部提醒设备，提醒工作人员；

所述控制器55通过所述第三压力传感器53检测所述第二颗粒过滤器6的进气的压力，通过所述第四压力传感器54检测所述第二颗粒过滤器6的出气的压力，根据第二过滤器6的进气的压力和出气的压力计算所述第二颗粒过滤器6的压降；

当所述压降大于预设值时，所述控制器55控制所述废气管路切换装置56将废气导入第一颗粒过滤器5中，同时发送信号给外部提醒设备，提醒工作人员。

上述过滤器选择装置的工作原理为：

通过第一压力传感器和第二压力传感器检测第一颗粒过滤器的压降、通过第三压力传感器和第四压力传感器检测第二颗粒过滤器的压降，当第一颗粒过滤器或第二颗粒过滤器上的压降变得过高(超过预设值时)，则由另一个颗粒过滤器接管过滤功能，通过这种方式实现本废气处理设备的持续运行。其中第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器采用气压传感器。控制器包括可编辑逻辑门阵列(fpga)。

为实现废气从第一颗粒过滤器到第二颗粒过滤器的切换或者是第二颗粒过滤器到第一颗粒过滤器的切换；在一个实施例中，废气管路切换装置包括：

第一电磁阀，设置在与所述第一颗粒过滤器连接的出气端的中间位置；

第二电磁阀，设置在与所述第二颗粒过滤器连接的出气端的中间位置；

所述控制器分别与所述第一电磁阀和第二电磁阀电连接；

当所述第一颗粒过滤器的压降大于预设值时，所述控制器控制第一电磁阀闭合、第二电磁阀开启，将废气导入第二颗粒过滤器中；

当所述第二颗粒过滤器的压降大于预设值时，所述控制器控制第二电磁阀闭合、第一电磁阀开启，将废气导入第一颗粒过滤器中，同时发送信号给外部提醒设备，提醒工作人员。

上述废气管路切换装置的工作原理及有益效果为：

通过第一电磁阀和第二电磁阀实现废气在第一颗粒过滤器和第二颗粒过滤器之间切换；当第一颗粒过滤压降过大或第二颗粒过滤器压降过大时，自动实现切换到另一颗粒过滤器保证了废气处理设备的运行；同时提醒工作人员对压降过大的颗粒过滤器进行检修，主要是更换过滤器滤芯。

在一个实施例中，废气管路切换装置包括：

废气管路转换模块41，如图3所示，为圆形，设置在所述进气端和出气端的交汇处，所述进气端和出气端的气路均匀对应于所述废气管路转换模块的圆周分布，相邻的两条气路呈120度；

在所述废气管路转换模块41上设置有一条过渡气道42，以所述废气管路转换模块41的圆心和所述过渡气道42的两个端口的中心点组成的角度为120度；

电机，与所述废气管路转换模块传动连接；所述电机带动所述废气管路转换模块以所述废气管路转换模块的圆心为中心转动；

所述控制器与所述电机电连接；

当所述第一颗粒过滤器的压降大于预设值时，所述控制器控制所述电机带动所述废气管路转换模块转动，当所述过渡气道两端分别连通到所述进气端和与第二颗粒过滤器连接的出气端时，将废气导入第二颗粒过滤器中，同时发送信号给外部提醒设备，提醒工作人员；

所述控制器控制所述电机带动所述废气管路转换模块转动，当所述过渡气道两端分别连通到所述进气端和与第一颗粒过滤器连接的出气端时，将废气导入第一颗粒过滤器中，同时发送信号给外部提醒设备，提醒工作人员。

上述废气管路切换装置的工作原理及有益效果为：

通过电机带动废气管路转换模块实现废气在第一颗粒过滤器和第二颗粒过滤器之间切换；当第一颗粒过滤压降过大或第二颗粒过滤器压降过大时，自动实现切换到另一颗粒过滤器保证了废气处理设备的运行；同时提醒工作人员对压降过大的颗粒过滤器进行检修，主要是更换过滤器滤芯。

在一个实施例中，如图4所示，混合降温器1为圆管状，其两端分别为废气出口和废气入口，在混合降温器1位于废气入口一侧的管壁上开设有新鲜空气进气口，在混合降温器1内部沿混合降温器轴向均匀交错固定有多块第一混合板11和第二混合板12；

所述第一混合板11和第二混合板12上都在其板体上开设有若干板孔；所述第一混合板11上的板孔在中心位置密集，在周围位置稀疏；所述第二混合板12上的板孔在中间位置稀疏，在周围位置密集。

混合降温器将废气与新鲜空气进行混合，主要依靠第一混合板和第二混合板的交错设置，及板孔的错位设置，实现对废气和新鲜空气的扰动，使其混合降温。

为实现采用新鲜空气对废气进行降温；如图5所示，在一个实施例中，双管气态冷却器2为圆管状，一端与所述混合降温器的废气出口连接，另一端与反向喷淋器的进气口连接；在双管气态冷却器2内且沿着轴向设置有螺旋的新鲜空气的管路21；所述新鲜空气的管路21两端分别穿过所述双管气态冷却器2，其一端与所述抽风机连接，另一端与焚烧装置的进气口连接。

为去除废气中的灰尘颗粒和一些有害气体(so2、nox)，如图6所示，在一个实施例中，反向喷淋器3，为管状，包括一进气口和一出气口；

在反向喷淋器3内部沿反向喷淋器3轴向均匀交错固定有多个喷淋管路31；在所述喷淋管路31上设置有多个喷嘴3；所述喷嘴32的出液方向与反向喷淋器3的进气口到出气口方向相反；在所述喷淋管路31下方设置有v型喷淋液汇集槽33；在所述喷淋液汇集槽33底部设置有喷淋液收集管34；所述喷淋液收集管34与喷淋液存放装置连通。

通过在喷嘴喷出喷淋液从而去除废气中的灰尘颗粒，可以在喷淋液中添加氢氧化钠或过氧化氢去除废气中so2和nox。

在一个实施例中，如图7所示，第一颗粒过滤器包括：一级过滤滤芯57和二级过滤滤芯58；一级过滤滤芯57和二级过滤滤芯58中间都是采用可吸附放射性核素的材料制成。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。