[发明专利]热等离子体处理低、中水平放射性固体废弃物装置与方法

权利要求书

1.一种用于低、中水平固体放射性废物处理的热等离子处理装置，其特征在于：包括有等离子体熔融气化炉，所述的等离子体熔融气化炉的炉体包括有相扣的炉身和炉盖，所述炉身底部的中心部位设有采用耐火材料制成的熔池坩埚，所述的熔池坩埚与炉盖之间的区域构成炉膛，所述的炉膛由炉排分隔为上下两个部分，上部分为气化区，下部分为熔融区；所述炉身上半部开有三个与所述炉膛的气化区相通的侧孔，分别为空气导入孔、蒸汽导入孔和烟气排出管道，所述的炉盖上设有若干个和炉膛连通的通孔，分别为进料口、观察和测量窗口，所述的进料口上端连接有进料装置；所述的炉膛与所述的炉身的外壳之间砌有隔热保温层；所述的熔池坩埚的侧上方位安装有产生热等离子体射流为熔池坩埚加热的热等离子体发生器，所述的熔池坩埚底部的中心位置设有有一与外界相通的通孔，所述熔池坩埚底部设有热阀，所述热阀内设有中心排放管，中心排放管与所述的熔池坩埚底端的通孔对接构成排渣管；所述的热阀下方设有与热阀相扣对接的容器；所述的烟气排出管道通向尾气净化处理系统。

2.根据权利要求1所述的用于低、中水平固体放射性废物处理的热等离子体处理装置，其特征在于：所述的热等离子体发生器为非转移弧直流等离子体炬，采用氩气、氮气或空气作为等离子体工作介质。

3.根据权利要求2所述的用于低、中水平固体放射性废物处理的热等离子体处理装置，其特征在于：所述的直流等离子体炬被均布于等离子体熔融气化炉熔池坩埚侧上方的四周，其轴向方向与炉体的中心轴成小于90°的夹角，直流等离子体炬的使用个数为2-4个，分别外接等离子体放电电源。

4.根据权利要求1所述的用于低、中水平固体放射性废物处理的热等离子体处理装置，其特征在于：所述的进料口上方连接的进料装置包括有上、下相连的上进料仓、下进料仓，上进料仓、下进料仓的底部设有对应的控制阀。

5.根据权利要求1所述的用于低、中水平固体放射性废物处理的热等离子体处理装置，其特征在于：所述的炉排设置在熔池坩埚的上端，由耐热金属棒铺设而成，耐热金属表面覆盖有耐火材料。

6.根据权利要求1所述的用于低、中水平固体放射性废物处理的热等离子体处理装置，其特征在于：所述的热阀的中心排放管采用高功率石墨，周围布有感应线圈，外接中频电源。

7.根据权利要求1所述的用于低、中水平固体放射性废物处理的热等离子体处理装置，其特征在于：所述的炉膛的轴向布有多个热电偶用于炉膛内轴向温度分布的监测。

8.根据权利要求1所述的热等离子体处理低、中水平放射性固体废弃物的装置，其特征在于：所述的尾气净化处理系统包括有依次连接二次燃烧室、热交换器、急冷塔、碱液洗涤塔、袋式除尘器、HEPA高效过滤器、活性炭吸附塔、选择性催化还原脱硝反应器、引风机和烟囱。

9.利用权利要求1所述的装置处理低、中水平放射性固体废弃物的方法，其特征在于：具体方法包括有以下步骤：

（1）首先开启工作气体制备供应装置和冷却水供应装置，将等离子体工作气体引入等离子体炬并启动等离子体放电电源产生热等离子体射流，通过热等离子体射流产生的高温加热炉膛；

（2）当气化区温度达到800-1000℃时，启动进料输运装置，将经过预处理的低、中水平放射性固体废弃物从进料口投入所述的等离子体熔融气化炉中，熔池坩埚的温度工作在1200-1600℃，控制进料速率，确保废弃物在炉膛内保持所需的气化和熔融时间；

（3）根据废物的组成，分别从空气导入孔和蒸汽导入孔适量通入空气或水，气化废弃物中的有机成分和无机含碳废弃物，调节添加玻璃形成体与废弃物一并投入熔池坩埚中，捕集和固化放射性核素；

（4）所产生的高温烟气在外接引风机的作用下，经所述烟气排出管道进入尾气净化处理系统，经处理后达标排放；所产生的固体产物熔渣，经所述的排渣管，在热阀的控制下流入到设置在热阀下方的容器中。

10.根据权利要求9所述的处理低、中水平放射性固体废弃物的方法，其特征在于：所述的尾气净化处理系统产生的飞灰等固体废弃物通过进料口送入炉膛内循环处理，产生的残液等液体废弃物通过蒸汽导入孔送入炉膛内循环处理。