一种废树脂无焰熔盐氧化及尾气处理装置

1.本实用新型属于废树脂处理领域，特别是涉及一种废树脂无焰熔盐氧化及尾气处理装置。


背景技术：

2.随着工业快速发展，电力供应压力加大，传统的火力发电面临着煤炭资源匮乏和环境污染的双重制约，核电作为一种高效稳定且能够规模化应用的清洁能源，具有较为广阔的发展前景，然而对于核电运行过程中产生的大量放射性废物需要寻求妥善的处置方式；
3.放射性废离子交换树脂主要用于净化核电站一回路及辅助系统中的水，离子交换树脂因其具有较高的净化因子常用于净化这些具有放射性的液体，避免核电站机组因水质异常而发生异常工况；我国投入运行并计划建造的核电站堆型以压水堆为主，压水堆核电站多使用颗粒状的离子交换树脂，当树脂的净化能力达不到水质要求时需要进行更换，核电站每台机组每年要产生相当数量的树脂，仅1台机组运行一年大约产生10-20m3的废树脂；我国在运核电站对废树脂一般采用水泥固化、热态超级压缩、装高整体性容器法，但是这些方法都不能对废树脂实现有效减容，所以需要寻找一种能对废树脂实现有效减容的处理方法；
4.熔盐氧化法作为一种无焰热解反应，与焚烧法相比反应温度较低，熔盐不仅可以有效吸附树脂热解产生的酸气，也可以有效截留树脂中的放射性核素，尾气处理设备简单易实现且能对树脂实现较大的减容，具有较为广阔的发展前景；
5.目前使用的焚烧法在处理过程中存在产生明火的问题，熔盐氧化法处理时产生的尾气温度与含水率较高，不能直接接入气体分析仪器进行测试，容易对分析仪器产生不利的影响。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种废树脂无焰熔盐氧化及尾气处理装置,以解决直接焚烧过程中容易产生明火以及熔盐氧化过程中的高温尾气容易对分析仪器产生不利影响的问题。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种废树脂无焰熔盐氧化及尾气处理装置，包括进气与进料控制系统、熔盐氧化反应系统、尾气处理系统和排盐系统，所述进气与进料控制系统与熔盐氧化反应系统相连，所述熔盐氧化反应系统的出气端与尾气处理系统相连，所述熔盐氧化反应系统与排盐系统相连，所述进气与进料控制系统中的氮气供应装置和空气进气装置用于向熔盐氧化反应系统切换输送惰性气氛或空气，所述排盐系统用于控制熔盐氧化反应系统排料，所述尾气处理系统用于维持熔盐氧化反应系统的负压环境并处理有害气体。
7.更进一步的，所述进气与进料控制系统还包括进料斗、进料管和进料阀门，所述进料斗出口端经进料阀门与进料管的进口端连通，所述氮气供应装置和空气进气装置的出口
端均与进料管的进口端连通。
8.更进一步的，所述熔盐氧化反应系统包括熔盐氧化反应釜和排盐管路，所述排盐管路设置在熔盐氧化反应釜的下端，所述进料管与熔盐氧化反应釜相连且进料管的出口端设置在熔盐氧化反应釜内。
9.更进一步的，所述尾气处理系统包括高温流量计、气固分离器、冷凝器、气液分离器、废液暂存罐、真空泵和气体分析装置，所述熔盐氧化反应釜的出气口经高温流量计与气固分离器的进口端连通，所述气固分离器的出口端与冷凝器的进口端连通，所述冷凝器的出口端与气液分离器的进口端连通，所述气液分离器设有两个出口端，一个所述出口端与废液暂存罐连通，另一个出口端与气体分析装置的进口端连通，所述气体分析装置的出口端与真空泵的进口端连通。
10.更进一步的，所述气液分离器和废液暂存罐之间设有阀门。
11.更进一步的，所述熔盐氧化反应釜上还设有安全阀和压力表，所述安全阀设置在所述熔盐氧化反应釜的出气口与高温流量计之间。
12.更进一步的，所述排盐系统包括冷却装置和加热装置，所述冷却装置和加热装置从上到下依次连接在排盐管路的外壁上。
13.更进一步的，所述进料管包括主管路和多个设置在主管路下部的分支管路。
14.更进一步的，所述分支管路数量为八个，采用圆周均布的方式连接在主管路的下部圆周外壁上。
15.更进一步的，每个所述分支管路上设置多个开口，开口方向朝上。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17.1、利用熔盐氧化反应釜将加入的有机树脂废料进行高温安全的无机化处理，并针对熔盐特性通过冷却装置冷却来进行停止出料，利用加热装置来对熔盐加热从而切换到出料模式，省略了传统机械式的闸门，延长了使用寿命；
18.2、利用氮气供应装置输入的惰性气氛和真空泵提供的负压的运行方式能够保证树脂在不产生明火的条件下与熔盐充分接触，然后通过通入空气完成树脂在熔盐中的彻底氧化；
19.3、能够利用真空泵产生的负压条件对气体进行引流，完成有害气体的净化的同时完成对形成不含固相与液相的低温气体进行尾气的分析。
附图说明
20.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
21.图1为本实用新型所述的一种废树脂无焰熔盐氧化及尾气处理装置的结构示意图；
22.图2为本实用新型所述的进料管的俯视结构示意图。
23.进料斗1；进料管2；熔盐氧化反应釜3；高温流量计4；气固分离器5；冷凝器6；气液分离器7；废液暂存罐8；真空泵9；气体分析装置10；冷却装置11；加热装置12；排盐管路13；氮气供应装置14；空气进气装置15；进料阀门16。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.参见附图说明本实施方式，一种废树脂无焰熔盐氧化及尾气处理装置，包括进气与进料控制系统、熔盐氧化反应系统、尾气处理系统和排盐系统，所述进气与进料控制系统与熔盐氧化反应系统相连，所述熔盐氧化反应系统的出气端与尾气处理系统相连，所述熔盐氧化反应系统与排盐系统相连，所述进气与进料控制系统中的氮气供应装置14和空气进气装置15用于向熔盐氧化反应系统切换输送惰性气氛或空气，所述排盐系统用于控制熔盐氧化反应系统排料，所述尾气处理系统用于维持熔盐氧化反应系统的负压环境并处理有害气体。
26.在本实施例中，所述进气与进料控制系统还包括进料斗1、进料管2和进料阀门16，所述进料斗1出口端经进料阀门16与进料管2的进口端连通，所述氮气供应装置14和空气进气装置15的出口端均与进料管2的进口端连通，通过氮气供应装置14和空气进气装置15的气体切换供应，在氮气惰性气氛的作用下，能够保证树脂在不产生明火的条件下分散至熔盐中。切换氧气后则能保证树脂在熔盐中的充分无机化。
27.在本实施例中，所述熔盐氧化反应系统包括熔盐氧化反应釜3和排盐管路13，所述排盐管路13设置在熔盐氧化反应釜3的下端，所述进料管2与熔盐氧化反应釜3相连且进料管2的出口端设置在熔盐氧化反应釜3内。
28.在本实施例中，所述尾气处理系统包括高温流量计4、气固分离器5、冷凝器6、气液分离器7、废液暂存罐8、真空泵9和气体分析装置10，所述熔盐氧化反应釜3的出气口经高温流量计4与气固分离器5的进口端连通，所述气固分离器5的出口端与冷凝器6的进口端连通，所述冷凝器6的出口端与气液分离器7的进口端连通，所述气液分离器7设有两个出口端，一个所述出口端与废液暂存罐8连通，另一个出口端与气体分析装置10的进口端连通，所述气体分析装置10的出口端与真空泵9的进口端连通，所述气液分离器7和废液暂存罐8之间设有阀门，该阀门在图中未示出。
29.在本实施例中，所述熔盐氧化反应釜3上还设有安全阀和压力表，该安全阀和压力表在图中未示出，所述安全阀设置在所述熔盐氧化反应釜3的出气口与高温流量计4之间，安全阀用于压力过大时进行泄压，保证装置的安全运作。
30.在本实施例中，所述排盐系统包括冷却装置11和加热装置12，所述冷却装置11和加热装置12从上到下依次连接在排盐管路13的外壁上，冷却装置11和加热装置12彼此运转时互不影响，冷却装置11工作时加热装置12停止运转，加热装置12工作时冷却装置11停止运转。
31.在本实施例中，所述进料管2包括主管路和多个设置在主管路下部的分支管路，其材质为inconel625，管径为117mm，所述分支管路数量为八个，采用圆周均布的方式连接在主管路的下部圆周外壁上，每个所述分支管路上设置多个开口，开口方向朝上，便于将物料更加分散的加入到熔盐氧化反应釜3内，从而增加混合的均匀性，进料阶段，由于氮气和物料一同在进料管2内行进，气体的压力能够帮助物料向下运动，从而使得进料过程更加的顺
畅。
32.使用时，在熔盐氧化反应釜3加入熔盐，进料管2的开口位于液面以下，先加热熔盐氧化反应釜3将碳酸盐全部融化，熔盐液面的高度为熔盐氧化反应釜3的三分之一，然后通过氮气供应装置14向进料管2内输入氮气至形成稳定通路，然后通过真空泵9运转将整个废树脂熔盐氧化处理装置调整成微负压状态并保持稳定，此时完成了进料准备；
33.打开进料阀门16，将2.7kg废树脂充分干燥后，3min内以进料速度为0.9kg/min的进料速度加入到进料管2内，通过进料管2的八个分支管路的开口将物料加入到熔盐氧化反应釜3内，进料完成后关闭进料阀门16并停止通入氮气，通过氮气供应装置14向进料管2内通入空气，处理10.8kg树脂总共需要6h，因此处理量为1.8kg/h，在进料与氧化的过程中，时刻通过真空泵9调整装置处于微负压的状态，氧化时控制温度为800℃，氮气的通入，能够保证树脂在不产生明火的条件下与熔盐充分接触；
34.氧化时产生的高温尾气从熔盐氧化反应釜3的出口端先通过高温流量计4监测温度和流量，然后进入到气固分离器5内进行颗粒物以及挥发盐的过滤，然后以及经过冷凝器6和气液分离器7，气体经冷凝器6冷凝后液相在气液分离器7分离出来流入废液暂存罐8中，形成不含固相和液相的低温气体进入到气体分析装置10进行成分以及含量的分析检测；
35.当废液暂存罐8中的液体需要进行排放时，关闭废液暂存罐8与气液分离器7之间的阀门，此时可以将废液暂存罐8中的废液进行排放；
36.熔盐氧化操作时，冷却装置11对排盐管路13进行降温，废盐自然凝固在管路中形成封堵，当熔盐氧化操作完成时，采用加热装置12对排盐管路13进行升温操作，盐温高于熔点后融化，并带动上部高温熔盐排放至废盐桶中，完成对树脂的减容。
37.以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。