一种蒸发装置及放射性废液处理系统及方法与流程

1.本发明涉及一种蒸发装置、放射性废液处理系统、放射性废液处理方法。


背景技术：

2.在放射性废液处理过程中，通常采用蒸发单元对废液进行蒸发和冷凝，得到浓缩液和蒸馏液。传统的蒸发器通常由加热器，蒸发室、冷凝器构成。废液的蒸发，以及二次蒸汽的冷凝分别由单独的热源(如加热蒸汽、电等)进行加热和冷源(如冷却水等)进行冷凝冷却。
3.相比传统蒸发技术，目前的节能蒸发技术有所改进，将加热器和冷凝器组合，料液在加热器内被加热形成二次蒸汽。二次蒸汽经压缩机压缩后再进入加热器加热料液同时并冷凝。这种技术将二次蒸汽的热量通过加热器传递至料液，实现了节能。然而这种设备的尺寸通常较大，配套设备多，不利于集成化，小型化和微型化。而且加热器和压缩机结构复杂，制造成本高。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种蒸发装置、放射性废液处理系统、放射性废液处理方法，所述蒸发装置尺寸较小、结构简单，能够实现集成化。
5.为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种蒸发装置，包括半导体组件、蒸发室、冷凝室，所述半导体组件包括半导体制冷片，所述半导体制冷片的一侧为散热侧，另一侧为制冷侧，所述散热侧设于所述蒸发室内，所述制冷侧设于所述冷凝室内，所述蒸发室与所述冷凝室连通，进入蒸发室的废液在蒸发室加热后产生的蒸汽再进入冷凝室，并在所述冷凝室进行冷凝。
7.优选的，所述蒸发装置还包括辅助制冷组件，所述辅助制冷组件包括辅助冷源，所述辅助冷源设于所述冷凝室的外侧，用于在所述制冷侧的制冷效率不足时，对进入冷凝室的蒸汽进行冷凝。
8.优选的，所述辅助冷源采用冷却介质排管、散热风扇或其他散热结构中的一种。
9.优选的，所述冷凝室与所述辅助冷源连接的壁面上设有传热部件。
10.优选的，所述半导体组件还包括第一侧板与第二侧板，所述第一侧板安装在所述半导体制冷片的散热侧上，第一侧板采用金属或陶瓷制成，所述第二侧板安装在所述半导体制冷片的制冷侧上，第二侧板采用金属或陶瓷制成，所述半导体制冷片是由n型半导体和p型半导体阵列组成的片状物。
11.优选的，所述蒸发室的侧壁上开设有入口，废液从入口进入蒸发室内，所述蒸发室的底部还设有排放口，用于排放废液在蒸发室蒸发后剩下的浓缩液，所述冷凝室的侧壁上开设有出口，用于排放蒸汽在冷凝室冷凝后得到的蒸馏液。
12.优选的，所述半导体制冷片的长度范围为10～60mm，功率范围为10～200w。
13.优选的，蒸发室内的温度范围为80～120℃，冷凝室内的温度范围为40～80℃。
14.本发明还提供一种放射性废液处理系统，包括放射性废液储存容器、浓缩液储存容器、蒸馏液储存容器，以及上述的蒸发装置，所述蒸发室的入口与所述放射性废液储存容器相连通，所述蒸发室的排放口与所述蒸馏液储存容器相连通，所述冷凝室的出口与所述浓缩液储存容器相连通。
15.本发明还提供一种放射性废液处理方法，其采用上述的放射性废液处理系统，
16.将放射性废液沿着蒸发装置中的蒸发室入口通入蒸发室中，
17.在蒸发室中，半导体制冷片的散热侧对放射性废液加热使其浓缩，产生的蒸汽进入冷凝室，剩下的浓缩液从蒸发室的排放口中排出，
18.进入冷凝室的蒸汽在冷凝室中冷凝，冷凝后产生的蒸馏液从冷凝室的出口排出。
19.本发明中的蒸发装置结构简单、尺寸较小，能够有效地实现于集成化，小型化和微型化，便于安装与运输；并且传统蒸发装置中的加热器和压缩机等大型设备，有效地实现了节能。
附图说明
20.图1是本发明实施例1中的蒸发装置的结构示意图。
21.图中：1-入口，2-半导体制冷片，3-出口，4-排放口，5-排放阀，6-蒸发室，7-冷凝室，8-第一侧板，9-第二侧板，10-辅助冷源。
具体实施方式
22.下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.本发明提供一种蒸发装置，包括半导体组件、蒸发室、冷凝室，所述半导体组件包括半导体制冷片，所述半导体制冷片的一侧为散热侧，另一侧为制冷侧，所述散热侧设于所述蒸发室内，所述制冷侧设于所述冷凝室内，所述蒸发室与所述冷凝室连通，进入蒸发室的废液在蒸发室加热后产生的蒸汽再进入冷凝室，并在所述冷凝室进行冷凝。
27.本发明还提供一种放射性废液处理系统，包括放射性废液储存容器、浓缩液储存
容器、蒸馏液储存容器，以及上述的蒸发装置，所述蒸发室的入口与所述放射性废液储存容器相连通，所述蒸发室的排放口与所述蒸馏液储存容器相连通，所述冷凝室的出口与所述浓缩液储存容器相连通。
28.本发明还提供一种放射性废液处理方法，采用上述的放射性废液处理系统，
29.将放射性废液沿着蒸发装置中的蒸发室入口通入蒸发室中，
30.在蒸发室中，半导体制冷片的散热侧对放射性废液加热使其浓缩，产生的蒸汽进入冷凝室，剩下的浓缩液从蒸发室的排放口中排出，
31.进入冷凝室的蒸汽在冷凝室中冷凝，冷凝后产生的蒸馏液从冷凝室的出口排出。
32.实施例1
33.如图1所示，本实施例公开一种蒸发装置，包括半导体组件、蒸发室6、冷凝室7，半导体组件包括半导体制冷片2，半导体制冷片2的一侧为散热侧，另一侧为制冷侧，散热侧设于蒸发室6内，制冷侧设于冷凝室7内，蒸发室6与冷凝室7连通，进入蒸发室6的废液在蒸发室6加热后产生的蒸汽再进入冷凝室7，并在冷凝室7进行冷凝。
34.具体的，蒸发室6和冷凝室7并列设置，两者之间通过半导体制冷片2隔开，且蒸发室6和冷凝室7的上部空间连通。
35.其中，半导体制冷片2的一端部与外部电源连接，当通电时，由于半导体制冷片的帕尔贴效应，半导体制冷片2的左侧温度升高(如图1所示)，左侧形成为散热侧；半导体制冷片2的右侧温度降低，右侧形成为制冷侧。半导体制冷片2的散热侧散发热量到蒸发室6，对其内部的放射性废液进行加热蒸发，半导体制冷片2的制冷侧用于对来自蒸发室6的蒸汽进行冷凝，以在冷凝室7形成蒸馏水。
36.在本实施例中，蒸发装置还包括辅助制冷组件，辅助制冷组件包括辅助冷源10，所述辅助冷源10设于所述冷凝室7的外侧，用于在制冷侧的制冷效率不足时，对进入冷凝室7的蒸汽进行冷凝，进而防止出现蒸汽无法完全冷却的情况。
37.具体的，本实施例中，辅助冷源10采用冷却介质排管、散热风扇或其他散热结构中的一种，优选为散热风扇。其中，辅助冷源10的制冷功率大于等于半导体制冷片2的耗电功率。
38.在本实施例中，冷凝室7与辅助冷凝室连接的壁面上设有传热部件，具体的，传热部件采用翅片，以增加换热面积，提高制冷效率。
39.在本实施例中，半导体组件还包括第一侧板8与第二侧板9，第一侧板8安装在半导体制冷片2的散热侧上，并且第一侧板8与半导体制冷片2的散热侧紧贴，二者之间的接触面涂覆有传热介质，如导热硅脂，第一侧板8还具有隔离半导体制冷片2与放射性废液的作用。具体的，第一侧板8采用金属或陶瓷制成。
40.第二侧板9安装在半导体制冷片2的制冷侧上，并且第二侧板9与半导体制冷片2的制冷侧紧贴，二者之间的接触面涂覆有传热介质，如导热硅脂，第二侧板9还具有隔离半导体制冷片2与蒸馏液的作用。具体的，第二侧板9采用金属或陶瓷制成。
41.在本实施例中，半导体制冷片2是由n型半导体和p型半导体阵列组成的片状物。
42.如图1所示，蒸发室6的侧壁上开设有入口1，入口1位于蒸发室6的下部，废液从入口1进入蒸发室6内，蒸发室6的底部还设有排放口4，用于排放废液在蒸发室6蒸发后剩下的浓缩液，排放口4上还设有排放阀5，排放阀5用于控制排放口4的开启与闭合。冷凝室7的侧
壁上开设有出口3，出口3设于冷凝室7的下部，用于排放蒸汽在冷凝室7冷凝后得到的蒸馏液。
43.在本实施例中，半导体制冷片2的长度范围为10～60mm，功率范围为10～200w。
44.蒸发室6和冷凝室7的温差应根据半导体制冷片2的性能确定，过高的温差可能使半导体制冷片2过热而损坏，而过低的温差可能降低装置的蒸发速率。所以，在本实施例中，蒸发室6内的优选温度范围为80～120℃，冷凝室7内的优选温度范围为40～80℃。辅助冷源10优选风冷的冷却形式，在冷凝室7的温度范围为40～80℃时，半导体制冷片2的功率与辅助冷源10的散热功率相等。
45.本实施例中的蒸发装置结构简单、尺寸较小，能够有效地实现于集成化，小型化和微型化，便于安装与运输；相比于传统的蒸发装置能够节约大约40％的能量，且随半导体制冷效率的提高而提高。与现有的机械式节能蒸发装置相比，本实施例中的蒸发装置不再利用压缩机加压蒸汽对放射性废液进行加热，而是直接利用半导体制冷片的“帕尔贴”效应将蒸汽的热量传递给放射性废液，同时完成放射性废液的加热和蒸汽的冷凝，因此相较于传统的机械能节能蒸发装置减少了能动设备压缩机以及蒸汽输送管路，减少了加热器。
46.实施例2
47.本实施例公开一种放射性废液处理系统，包括放射性废液储存容器、浓缩液储存容器、蒸馏液储存容器，以及实施例1中的蒸发装置，蒸发室6的入口1与放射性废液储存容器相连通，蒸发室6的排放口4与蒸馏液储存容器相连通，冷凝室7的出口3与浓缩液储存容器相连通。
48.在本实施例中，放射性废液储存容器、浓缩液储存容器、蒸馏液储存容器分别用于储存放射性废液、浓缩液、蒸馏液，从而构成一套完备的放射性废液处理系统，能够有效地进行放射性废液的通入、蒸馏液与浓缩液的收集。
49.实施例3
50.本发明还提供一种基于实施例2中的放射性废液处理系统的放射性废液处理方法，
51.将放射性废液沿着蒸发装置中的蒸发室6的入口1通入蒸发室6中，
52.在放射性废液处理过程中，通常需要对放射性废液进行浓缩，出去其中的水分，以得到浓缩液，从而便于储存。在本实施例中，半导体制冷片2的散热侧对处于蒸发室6内的放射性废液加热以去除其中的水分，从而使放射性废液浓缩，得到浓缩液，浓缩液从蒸发室6的排放口4中排出，进而储存在浓缩液储存罐中进行暂存；
53.加热产生的蒸汽沿着蒸发室6与冷凝室7之间的通道进入冷凝室7，高温的蒸汽与半导体制冷片2的制冷侧接触从而冷凝成蒸馏水，当半导体制冷片2的制冷效率不足时，通过辅助冷源10与半导体制冷片2的制冷侧共同对来自蒸发室6的蒸汽进行冷凝，以使得有效地达到冷凝效果，蒸发室6中冷凝后产生的蒸馏液从冷凝室7的出口3排出。
54.本实施例中的放射性废液处理方法能够有效地对放射性废液进行处理，其使用的蒸发装置结构简单、集成度高，无需加热器以及压缩机等大型机械设备，进而该方法具有较好的节能效应。
55.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精
神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。