[发明专利]一种中低放废物热化学处理方法

说明书

本发明属于中低放射性废物处理技术领域，涉及一种中低放废物热化学处理方法，用于处理医院、科研机构以及核电单位所产生的包含放射性物质的中低放有机可燃类废弃物，解决中低放射性废物堆积量大、存储难的难题，实现中低放射性废物减容化和无害化处理；净化后0.1‑1％的放射性物质烟气通过动力装置抽吸由烟气出风口排放；99％‑99.9％的放射性元素停留在不可燃的灰分残渣中统一封存并水泥固化处理，完成中低放可燃固体废物的处理过程，中低放有机可燃类废物的减容率达到97％‑99％；其原理可靠，减容率高，固化效果好，二次污染低，应用环境友好，投资及运营成本低，节能环保，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

技术领域：

本发明属于中低放射性废物处理设备技术领域，涉及一种废物处理方法，特别是一种中低放废物热化学处理方法，用于处理医院、科研机构以及核电单位所产生的包含放射性物质的中低放有机可燃类废弃物，实现中低放射性废物的减容化和无害化处理。

背景技术：

从技术层面分类，放射性废物主要分为高放射性和中低放射性两类。高放射性放射性废物主要包括核燃料在发电后产生的乏燃料及其处理物；中低放射性废物一般包括核电站的污染设备、检测设备、运行时的水化系统、交换树脂、废水废液；还包括医院、工厂、研究机构以及核电厂等产生包含放射性物质的废弃物，如衣物、纸类、试验器具等，中低放射性废物占到了所有放射性废物的99％，其中，大部分为核电厂产生的包含放射性物质的废弃物，中低放射性废物的危害性较低，但放射性废物具有独特性质，使其在处理中非常麻烦：①放射性：放射性废物的放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除，只能靠放射性核素自身的衰变而减少。②射线危害：放射性废物放出的射线通过物质时，发生电离和激发作用，对生物体会引起辐射损伤。③热能释放：放射性废物中放射性核素通过衰变放出能量，当放射性核素含量较高时，释放的热能会导致放射性废物的温度不断上升，甚至使溶液自行沸腾，固体自行熔融。焚烧是对可燃废物减容及稳定化处理的常用技术方法之一。常规焚烧方法是将中低放可燃性废物置于高温焚烧炉内焚烧，产生惰性熔渣或灰烬供进一步固定，以实现对废物的减容化、稳定化、安全化等目的。该方法可以获得显著的减容和减重效果，符合国家放射性废物管理原则中所要求的废物最小量化的要求，是可燃废物减容的常用措施。可燃放射性废物的焚烧处理减容系数可达40～200，减重系数可达20～200。然而常规的中低放废物焚烧设备是在空气量高于化学计量值条件下，使主燃烧过程中氧气过量，从而使气态和固态成分能够在同一燃烧室内直接燃烧。废物通常是间断地从上方投入，废物在炉排上燃烧。助燃空气一部分从炉排下方送入(称一次风或火下风)，一部分从炉膛的适当位置以适当的方向送入(称二次风或火下风)。该焚烧设备比较简单，目前应用最广。但中低放可燃废物自身组分的特殊性，在常规通用燃烧炉进行燃烧处理的过程中，不可避免的会产生大量的焦油和烟炱，导致处理难以达标。为保证燃烧完全，需要炉膛满足温度高、空气供应量大、停留时间长和气流扰动强烈等必要条件，即炉膛体积足够大，以确保充足的燃烧时间，因此，炉膛中空气供应量大于理论量，且空气过剩系数高达20～30倍，同时为增加燃烧气流的湍流，炉膛常设计成各种流道形式，并在燃烧炉之后建立多个后燃烧室并配以大量的辅助燃料，其严重增大能耗且热解产物易堵塞管道。即使如此，也很难保证中低放可燃废物处理达标。一方面，在废物焚烧过程中，焦油、烟炱含量依然较高；另一方面，为保证充分燃烧，需要炉膛中气流扰动程度足够大，而这样则会导致气流携带的飞灰较多，而废物中的不挥发核素大量附载在飞灰上面，因而造成烟气放射性浓度高，增加了烟气后处理净化系统的负担和难度；再一方面，这种燃烧炉对废物的热值也有限定，如果热值过高或过低，焚烧过程的炉温就会过高或变化幅度较大，会导致炉膛的耐火衬里损坏，因此在焚烧前要对中低放可燃废物进行重新分拣配比，不仅难以实现自动化，还会增加操作人员的受辐照的风险。因此，传统焚烧炉的上述改进仍然不能从根本上解决传统燃烧炉存在的问题。显然，传统焚烧炉无法满足中低放可燃废物的处理要求，而放射性可燃废物的处理难题依然已经成为制约我国核工业的迅速发展的瓶颈，因此，研发一种可靠的装置，实现对中低放可燃废物减容化无害化处理已经迫在眉睫。

发明内容：