一种带放射性二氧化碳回收系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种带放射性二氧化碳回收系统，属于放射性废物处理技术领域。


背景技术：

2.核电站在对废树脂进行烘干处理的过程中会产生以二氧化碳形态存在的带放射性核素-碳14，一方面，如果无控制将其直接排放到大气中，会和空气中的非放射性二氧化碳混合，从而进入自然界的碳循环中，使整个生物圈面临内照射的风险。另一方面，碳14在多个领域具有广泛的利用价值。因此，十分需要一种用于吸收废树脂干燥过程中产生二氧化碳的回收系统，并且其吸附效率应接近100%，从而减少核电站带放射性二氧化碳的排放，并为其二次利用奠定基础。
3.检索可知，申请号为cn00214581.2的中国专利文献公开了一种放射性二氧化碳吸收装置，其结构是由密封式外壳、密闭式吸收罐,其特征在于多个密闭式吸收罐固定在密封式外壳之中,密闭式吸收罐的上部设置有进气管和出气管,进气管设在罐内的二氧化碳吸收液中。本实用新型的放射性二氧化碳吸收装置和现有技术相比,具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、安全可靠、检测准确、迅速及便于保存等特点。然而技术方案无法隔绝空气中二氧化碳进入吸收液中，既影响回收效果，也不利于回收后的利用。
4.另外，申请号为201821009637.7的中国专利文献公开了一种利用氢氧化钠、碳酸钠捕集烟道尾气中二氧化碳的系统。（1）烟气净化；（2）烟气与碳酸钠溶液在一次吸收塔内进行第一次吸收；（3）二氧化碳与氢氧化钠溶液在二次吸收内进行第二次吸收；（4）将二次吸收塔内溶液输送至一次吸收塔内；（5）碳酸氢钠受热分解释放出二氧化碳；（6）收集二氧化碳。（7）碳酸钠溶液转化为氢氧化钠溶液；（8）氢氧化钠溶液循环至至二次吸收塔。其工艺简单易行，使用成本低。然而，该技术方案中二氧化碳经两级吸收塔后直接排放，排放烟气中仍存留部分二氧化碳未被吸收。
5.还有，申请号为cn201910872606的中国专利文献公开一种封存二氧化碳并协同处置放射性废料的方法，包括：将废弃混凝土和活性废渣置于密闭反应釜，加入助磨剂和水，研磨后静置；在密闭反应釜中加入放射性废料和废弃纤维，搅拌条件下，以恒定速率向其中通入co2气体，得到浆料；将所得浆料由输送管线或车船运输至适当地点后，注入特定地质条件及特定深度的地层中水化硬化。该技术方案存在的问题是co2被永久固化，无法再次利用。
6.总之，现有技术尚无可以将带放射性二氧化碳十分完全回收、并为其有效利用创造条件的系统及相应的回收方法。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于：针对现有技术的局限性，提供一种几乎完全将带放射性二氧化碳回收的系统及相应的回收方法，用于废树脂进行烘干处理过程中产生的二氧化碳
处理，不仅确保环境安全，而且为回收后二氧化碳的再次利用奠定基础。
8.为了达到上述目的，本实用新型带放射性二氧化碳回收系统的基本技术方案为：包括存放待处理二氧化碳的锥形干燥器、可以向系统充氮的氮气装置以及化学混合罐，所述锥形干燥器的出口通过一级泠凝器、真空泵和二级泠凝器后，再经气体缓冲罐、第一流量调节阀、第一流量计，由入口返回所述锥形干燥器，构成干燥循环回路；
9.所述气体缓冲罐的底部通过脱碳风机氧化碳吸收罐后，再经第三流量调节阀、第三流量计，进入锥形干燥器，构成吸收循环回路；
10.所述气体缓冲罐还通过第二流量调节阀接气体排放口；所述化学混合罐通过计量泵通往二氧化碳吸收罐。
11.本实用新型将干燥循环回路和吸收循环回路有机结合在一起，适当设置和调控相应的管阀及驱动器件，即可以干燥循环带动吸收循环，又可以将所需的带放射性二氧化碳的全部回收。
12.采用本实用新型进行带放射性二氧化碳回收的方法包括以下基本步骤：
13.第一步、打开第二流量调节阀和第三流量调节阀，启动真空泵，将二氧化碳吸收罐内气体压力抽至负压；打开氮气装置向系统内充氮置换系统内空气；当检测到系统内氧气含量达到预定值且保持稳定，关闭第二流量调节阀和第三流量调节阀及真空泵，继续补充氮气至系统内压力为0，关闭氮气装置；
14.第二步、打开化学混合罐口加注氢氧化钠，并通过流量计通入定量除盐水，配制预定浓度的氢氧化钠溶液，将配置好的氢氧化钠溶液通过计量泵泵入二氧化碳吸收罐中；
15.第三步、打开第二流量调节阀，启动真空泵将锥形干燥器内再次压力抽至负压，关闭第二流量调节阀并打开第一流量调节阀；调节第一流量调节阀开度，使锥形干燥器内保持真空度；开始干燥循环回路循环；
16.第四步、打开吸收循环回路中二氧化碳吸收罐进出口阀及第三流量调节阀的前后截止阀，启动脱碳风机，分别调节第一流量调节阀和第三流量调节阀的开度，使脱碳风机排气量维持在预定流量，吸收循环回路维持在预定压力，开始吸收循环回路循环；
17.第五步、当二氧化碳气体含量小于目标吸收值时，停止锥形干燥器加热，继续保持干燥循环回路及吸收循环回路循环2～3h，之后停机。
18.采用本实用新型后，干燥循环回路将树脂干燥过程中利用循环气流带出锥形干燥器内的水蒸气并进行冷凝，再由吸收循环回路从干燥循环回路的气体缓冲罐取气，对被抽取气体进行吸收后返回干燥循环回路，可以使系统内气体达到吸收标准（二氧化碳吸收效率提高到约99.8%，几乎被完全吸收），之后再按需排放。
19.本实用新型进一步的完善是，所述二氧化碳吸收罐底部通过排液泵通往驻存容器。这样不仅确保了完全吸收，而且在吸收完成后，开启排液泵，使二氧化碳吸收液回收到驻存容器，从而加以二次利用。
20.本实用新型更进一步的完善是，所述氮气装置与所述干燥循环回路、吸收循环回路、化学混合罐、贮存组件相连，尤其是与二氧化碳吸收罐和回收吸收液的贮存容器直接相连，这样不仅可以借助氮气清扫整个回收系统中的空气，而且避免空气中的二氧化碳进入吸收液，防止对吸收效率的干扰，对整个系统起到安全保护作用。
附图说明
21.附图对本实用新型系统结构示意图。
22.图1是本实用新型一个实施例的系统构成示意图。
具体实施方式
23.实施例一
24.本实施例废树脂干燥过程中产生的带放射性二氧化碳回收系统如图1所示，存放待处理二氧化碳的锥形干燥器1.1（本实施例采用航天晨光公司的cgcd-20，也可以采用其它市售同类产品）的出口n9通过一级泠凝器1.2、真空泵1.3和二级泠凝器1.4后，再经气体缓冲罐1-1、第一流量调节阀1-3、第一流量计1-2和闸阀，由入口n23返锥形干燥器1.1，构成干燥循环回路。
25.锥形干燥器1.1上端还设有通加水点1、2的补液口n42；气体缓冲罐1-1的上端装有压力传感器、温度传感器、co2检测仪、o2检测仪，实时检测各种参数。
26.一级泠凝器1.2、二级泠凝器1.4以及气体缓冲罐1-1的底部分别通过相应的管阀件接冷凝液箱1.3，以便按需排放或补充冷凝液。
27.气体缓冲罐1-1的底部通过脱碳风机2-2、第四流量调节阀2-4、第四流量计2-5进入存有吸收液的两并联二氧化碳吸收罐2-6后，再经第三流量调节阀2-3、第三流量计2-1以及闸阀，进入锥形干燥器1.1的入口n23（或可选择一级泠凝器1.2前），构成吸收循环回路。
28.两二氧化碳吸收罐2-6的上部分别具有接水源3、4的喷淋装置，更有利于二氧化碳的吸收。气体缓冲罐1-1的出口还通过闸阀和第二流量调节阀1-4接气体排放口，用于回路内气体中达到吸收标准后排放。
29.本实施例的氮气装置5由氮气瓶组构成，其排气口通过管路分支分别通往锥形干燥器1.1、贮存容器4-2和化学混合罐3-2，进而可以向系统内其它部分充氮，清扫整个回收系统中的空气，避免外界二氧化碳进入吸收液。
30.化学混合罐3-2通过计量泵3-3通往两二氧化碳吸收罐2-6，用于按需补充吸收液，其顶部有经流量计3-1的管路连到除盐水源。二氧化碳吸收罐2-6底部通过排液泵4-1通往驻存容器4-2，以便在吸收完成后，使二氧化碳吸收液回收到驻存容器加以二次利用。
31.工作时，按如下步骤进行带放射性二氧化碳回收操控：
32.第一步、打开第二流量调节阀1-4和第三流量调节阀2-3，启动真空泵，将二氧化碳吸收罐2-6内气体压力抽至-0.09mpa；打开氮气装置向系统内充氮，直至真空度降低至-0.01～-0.02mpa；当氧气检测仪显示系统内氧气含量达到1%且保持稳定在1
±
0.5%后，关闭第二流量调节阀1-4和第三流量调节阀2-3及真空泵，继续补充氮气至系统内压力为0，关闭氮气装置。
33.第二步、打开化学混合罐3-2口加注氢氧化钠，并通入定量除盐水，配制20
±
1%的氢氧化钠溶液，将配置好的氢氧化钠溶液通过计量泵3-3泵入二氧化碳吸收罐2-6中。
34.第三步、打开第二流量调节阀1-4，启动真空泵将锥形干燥器内再次压力抽至-0.09mpa，关闭第二流量调节阀1-4并打开第一流量调节阀1-3；调节第一流量调节阀1-3开度，使锥形干燥器内真空度保持在-0.07～-0.09mpa；开始干燥循环回路循环。
35.第四步、打开吸收循环回路中二氧化碳吸收罐进出口阀及第三流量调节阀的前后
截止阀，启动脱碳风机2-2，分别调节第一流量调节阀1-3和第三流量调节阀2-3的开度，使脱碳风机2-2排气量维持在10～20nm3/h，吸收循环回路压力维持在6～10kpa，开始吸收循环回路循环。
36.第五步、当二氧化碳气体含量小于0.2%时，停止锥形干燥器加热，继续保持干燥循环回路及吸收循环回路循环约2～3h，停机。
37.在此过程中，为保证系统运行过程中压力超高，系统设置有紧急排气口与厂房通风系统连接，若干燥器压力超过40kpa，打开流量调节阀1-4排出定量气体，以维持系统安全，排出的气体为经过吸收过滤后的气体。
38.试验证明，采用本实施例可以将废树脂干燥产生的带放射性的二氧化碳在回收系统内循环吸收，从而将二氧化碳的吸收效率提高到约99.8%，现有技术采用吸收后将气体直接排放的二氧化碳的回收方法无法达到此吸收效率。
39.除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。