[發(fā)明專利]放射性廢液負(fù)壓熱泵蒸發(fā)處理系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011224062.2
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112542260A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張志銀;高瑞發(fā);葉欣楠;張川;王藝霖;趙瀛;李敏;趙彥樂;劉金玲;王成偉;馬艷玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G21F9/08
• 分類號: G21F9/08
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;張萍

本發(fā)明公開了放射性廢液負(fù)壓熱泵蒸發(fā)處理系統(tǒng)，包括：加熱蒸發(fā)單元包括：蒸汽發(fā)生器，其廢液進(jìn)口用于通入放射性廢液，其廢液出口與循環(huán)管連接，加熱蒸汽出口與啟機(jī)加熱蒸汽進(jìn)口連接；蒸發(fā)器，包括：加熱室、分離室、凈化室、循環(huán)管，加熱室廢液循環(huán)出口與分離室廢液循環(huán)進(jìn)口連接，分離室與凈化室連接，加熱室廢液循環(huán)進(jìn)口和分離室廢液循環(huán)出口經(jīng)由循環(huán)管連接，啟機(jī)加熱蒸汽進(jìn)口與加熱蒸汽出口連接；壓縮機(jī)，其進(jìn)口與二次蒸汽出口連接，其出口連接至壓縮二次蒸汽進(jìn)口。本發(fā)明中的系統(tǒng)啟機(jī)時利用蒸汽發(fā)生器加熱放射性廢液產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)管路通入加熱室管側(cè)，直接加熱放射性廢液并推動料液循環(huán)，縮短了啟機(jī)時間，避免了啟機(jī)過程的二次污染物的產(chǎn)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于放射性三廢處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰鎳錳氧材料及放射性廢液負(fù)壓熱泵蒸發(fā)處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

蒸發(fā)作為放射性廢液處理的有效手段，被廣泛用于核工業(yè)，近年來，熱泵蒸發(fā)由于其優(yōu)越的節(jié)能降耗效果成為放射性廢液處理技術(shù)的研究熱點(diǎn)。熱泵蒸發(fā)處理放射性廢液是利用壓縮機(jī)對蒸發(fā)器自身產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行再壓縮，將低品位的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)的機(jī)械做功提升為高品位蒸汽，再用它來對系統(tǒng)的原料液加熱蒸發(fā)。

常用的熱泵蒸發(fā)技術(shù)有自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)熱泵蒸發(fā)兩種類型。強(qiáng)制循環(huán)型熱泵蒸發(fā)器是由加熱室和分離室及壓縮機(jī)組成，靠循環(huán)管、循環(huán)泵連接成一個整體，循環(huán)泵使得分離室與加熱室間循環(huán)管內(nèi)廢液快速循環(huán)流動，因此傳熱系數(shù)較高，減少了換熱面積。但是強(qiáng)制循環(huán)泵為電機(jī)驅(qū)動，動力消耗大，噪音大，需要經(jīng)常維護(hù)和維修，因此在核設(shè)施領(lǐng)域，強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)技術(shù)的應(yīng)用受到限制。相比于強(qiáng)制循環(huán)型熱泵蒸發(fā)器，自然循環(huán)型熱泵蒸發(fā)器無需動力泵循環(huán)，減少電力消耗、泄漏風(fēng)險和維修量，以及運(yùn)行人員的受照劑量。因此，對于不易結(jié)垢的放射性廢液處理系統(tǒng)，更適合采用自然循環(huán)型熱泵蒸發(fā)器。

目前國內(nèi)的放射性廢液熱泵蒸發(fā)處理技術(shù)仍處于起步研究階段，尚無成功的工程應(yīng)用。

熱泵蒸發(fā)技術(shù)處理放射性廢液過程中，廢液中的不凝氣體會被蒸發(fā)出來，這部分不凝氣必須持續(xù)地快速排出系統(tǒng)，否則會導(dǎo)致蒸餾液的雜質(zhì)氣體含量超標(biāo)。此時需要一定量的蒸汽夾帶著不凝氣以保證不凝氣流動暢通。由此會導(dǎo)致不凝氣的濕度和溫度較高。因此，高溫高濕的不凝氣必須先經(jīng)過降溫除濕處理后排放，否則將會對后續(xù)的放射性通風(fēng)系統(tǒng)的過濾器的使用壽命影響嚴(yán)重。但目前有關(guān)不凝氣的處理及回收利用研究得較少。

而且，現(xiàn)有技術(shù)中，不凝氣中冷凝后的冷凝液會直接排放或回用。但經(jīng)筆者研究發(fā)現(xiàn)，熱泵蒸發(fā)工藝會因?yàn)楣徇^多導(dǎo)致不凝氣的溫度更高，造成不凝氣流中雜質(zhì)氣體分壓較高，造成夾帶蒸汽凝液中溶解的雜質(zhì)氣體也較高，對于排放或回用蒸餾液品質(zhì)有更嚴(yán)格要求的系統(tǒng)，比如核電站的硼回系統(tǒng)中蒸餾液的超低氧含量要求，將會導(dǎo)致蒸餾液的雜質(zhì)氣體含量急劇增加，及其容易造成蒸餾液品質(zhì)不合格。

在已公開的技術(shù)研究中，筆者分析還存在如下問題：

a)需要配套公用系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜，獨(dú)立性差；

b)處理過程中往往會產(chǎn)生較大量的二次廢液或二次廢氣量，降低了系統(tǒng)的節(jié)能減排效果；

c)穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)的建立所需時間較長，不利于核電站突發(fā)或緊急狀況下放射性廢液的應(yīng)急處理；

d)處理終產(chǎn)品品質(zhì)仍有進(jìn)一步的提升空間。

以上問題和不足都制約了熱泵蒸發(fā)技術(shù)在核工業(yè)的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種放射性廢液負(fù)壓熱泵蒸發(fā)處理系統(tǒng)，有效縮短了啟機(jī)時間，避免了啟機(jī)過程的二次污染物的產(chǎn)生，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種放射性廢液負(fù)壓熱泵蒸發(fā)處理系統(tǒng)，包括：加熱蒸發(fā)單元，用于蒸發(fā)放射性廢液，加熱蒸發(fā)單元包括：