[发明专利]一种中低放废物热化学处理方法

摘要

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。

主权项

1.一种中低放废物热化学处理方法，其特征在于：具体工艺步骤为：Step1，启动各装置：为确保整个流程工艺在负压下操作，首先启动动力装置，顺次启动烟气骤冷装置、烟气过滤装置、烟气洗涤装置、汽水分离装置、烟气再热装置、高效过滤装置和第一废水处理装置；Step2，启动热解装置：启动驱动电机，设置热解温度，开启热解装置加热模式，用加热装置给热解输送段加热，控温仪设定加热装置的温度400‑700℃；Step3，启动燃烧装置：然后分别启动气液燃烧室内的气液助燃燃烧器和固体燃烧室内的固体助燃燃烧器，使气液燃烧室内温度维持在800℃‑1300℃的温度区间，固体燃烧室内温度维持在400℃‑600℃的温度区间，在气液燃烧室和固体燃烧室的温度分别达到要求温度之后；Step4，废料进料：将分包好的装有可燃固体废物的标准废物袋加入废物接收装置，废料依次进入热解装置的密封进料段和大口储料段，在螺旋推进器的推动下，废料依次经过大口储料段、变径进料段和热解输送段，废料流在变径进料段缩颈并填充满通道形成料封，随后废料被送入热解输送段；Step5，废料热解：接着在整个输送及热解过程中，燃烧装置依据烟尘检测器反馈的烟气参数信号调节驱动电机改变转速，便于废料的充分彻底热解，废料在热解输送段被热解为气体、液体和固体三种产物，通过热解输送段进入燃烧装置内；Step6，热解产物燃烧：热解产生的气体产物和液体产物进入气液燃烧室中，在气液助燃燃烧器的辅助作用下充分燃烧，产物为由二氧化碳和水组成的烟气；经由所述烟气出风口排出到烟气骤冷装置；同时，然后热解固体产物经由炉排落入固体燃烧室中，在固体助燃燃烧器的辅助作用下充分燃烧，产生的烟气经由炉排、气液燃烧室及烟气出风口排出到烟气骤冷装置，生成的不燃的无机残渣经由排渣口排入第一固废收集装置；Step7，烟气净化：当高温烟气在烟气骤冷装置中迅速冷却至100‑200℃，再经由烟气过滤装置除去烟气中的飞灰，过滤后的烟气通过烟气洗涤装置、汽水分离装置先后除去烟气中的硫氮氧化物和骤冷过程进入烟气的水蒸气，为了顺利排放，还需要使用烟气再热装置将烟气再加热至合适的温度，通过高效过滤装置对烟气高效过滤去除残存的飞灰，经检测达标后；监测合格的净化后含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；Step8，废水处理：烟气骤冷装置和烟气洗涤装置分别与冷却水输入管路和碱水输入管路连接，分别用于降温和除去烟气中的硫氮氧化物以及残余的放射性元素，废水分别排放到第一废水处理装置和第二废水处理装置后集中处理；Step9，固体残渣后处理：燃烧装置底部、烟气过滤装置和高效过滤装置分别与用于接收不可燃的灰分残渣的第一固废收集装置、第二固废收集装置和第三固废收集装置相连；99％‑99.9％的放射性元素停留在不可燃的灰分残渣中，这些固体残渣可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％；采用该方法处理中低放可燃固体废物的装置的主体结构包括废物接收装置、热解装置、燃烧装置、第一辅助燃料箱、第二辅助燃料箱、第一固废收集装置、烟气骤冷装置、烟气过滤装置、烟气洗涤装置、汽水分离装置、烟气再热装置、高效过滤装置、动力装置、烟囱、冷却水输入管路、第一废水处理装置、碱水输入管路、第二固废收集装置、第三固废收集装置、第二废水处理装置、密封进料阀、烟尘检测器、氧含量分析仪、第一电动阀和第二电动阀，用于承接可燃固体废物的废物接收装置通过密封进料阀与热解装置的输入端相连，热解装置的输出端与燃烧装置的输入端采用无管道直接对接的一体式结构，燃烧装置的上部通过第一电动阀与第一辅助燃料箱相连，第一电动阀用于控制第一辅助燃料箱的燃料流量；燃烧装置的下部通过第二电动阀与第二辅助燃料箱相连，第二电动阀用于控制第二辅助燃料箱的燃料流量；第一辅助燃料箱、第二辅助燃料箱均用于提供辅助燃料，燃烧装置的底部输出端与第一固废收集装置的输入端相连，燃烧装置的顶部输出端与烟气骤冷装置的输入端相连，燃烧装置和烟气骤冷装置之间的管路上设有烟尘检测器和氧含量分析仪，烟气骤冷装置的顶部输出端与烟气过滤装置的输入端相连，烟气骤冷装置的顶部输入端设有冷却水输入管路用于冷却来自燃烧装置产生的烟气，冷却水输入管路内添加冷却水，烟气骤冷装置的底部输出端与第一废水处理装置的输入端相连，烟气过滤装置用于除去烟气中的飞灰，烟气过滤装置的顶部输出端与烟气洗涤装置的输入端相连，底部输出端与第二固废收集装置的输入端相连；烟气洗涤装置用于洗涤并除去烟气中的酸性组分，烟气洗涤装置的顶部输入端与碱水输入管路连接，碱水输入管路内通入弱碱性吸收溶液；烟气洗涤装置的顶部输出端与汽水分离装置的输入端相连，汽水分离装置用于对烟气中夹带的水汽进行分离，烟气洗涤装置和汽水分离装置的底部输出端均与第二废水处理装置的输入端相连，汽水分离装置的下部输出端与烟气再热装置的输入端相连，烟气再热装置的输出端与高效过滤装置的输入端相连，高效过滤装置有两个输出端，一个输出端通过动力装置与烟囱相连，另一个输出端与第三固废收集装置的输入端相连；所述热解装置的主体结构包括密封进料段、大口储料段、动密封、驱动电机、螺旋推进器、变径进料段、加热装置、热解输送段和控温仪；水平设置的管状螺旋推进器的输入端处竖直设有管状密封进料段，螺旋推进器的前端设有用于暂存中低放可燃有机废物的大口储料段，大口储料段与动密封采用两盘对向布置的角接触球轴承密封方式或者采用磁流体密封方式连接，用于推动中低放可燃有机废物运动的螺旋推进器通过动密封与驱动电机轴连接，驱动电机用于控制螺旋推进器推进速度；螺旋推进器的输出端与变径进料段的输入端相连，所述变径进料段的直径尺寸从前到后呈逐渐减少趋势，有利于废料在缩小的口径处聚拢起来形成料封；所述变径进料段用于把物料变径进料段的输出端与热解输送段的输入端相连，热解输送段的外部设有用于提供热解物料所需热量的加热装置；加热装置由内至外依次包含耐火层和保温层，加热装置与控温仪电信息连接；控温仪用于控制加热装置维持热解输送段内的热解温度实现物料充分热解；所述螺旋推进器内部主体结构包括驱动轴和螺旋叶片，驱动电机通过动密封与驱动轴连接并带动驱动轴转动，动密封用于保障热解装置的气密性，确保螺旋推进器在运行过程中不泄漏；所述螺旋推进器的叶片尺寸与大口储料段、变径进料段和热解输送段的直径尺寸相对应，呈逐渐减少趋势；烟尘检测器对烟气中的飞灰进行检测，并反馈信号至驱动电机调节螺旋推进器转速；所述燃烧装置的主体结构包括烟气出风口、气液燃烧室、炉排、固体燃烧室、排渣口、气液助燃燃烧器、二次助燃风口、固体助燃燃烧器、一次助燃风口、第一风门和第二风门；气液燃烧室通过炉排与固体燃烧室相隔；气液燃烧室用于给热解得到的气液产物提供燃烧空间；所述固体燃烧室用于给热解得到的固体产物提供燃烧空间；气液燃烧室的直径与固体燃烧室直径的比值为1.2‑3，气液燃烧室的下部与热解装置的热解输送段相连通；气液燃烧室中部设有气液助燃燃烧器用于燃烧辅助燃料使气液产物充分燃烧，气液助燃燃烧器上设有二次助燃风口和第二风门；固体燃烧室中部设有固体助燃燃烧器用于燃烧辅助燃料使固体产物充分燃烧，固体燃烧室下部侧方设有一次助燃风口和第一风门；气液助燃燃烧器自带的二次助燃风口使用第二风门来调节开度，通过烟气出风口的氧含量确定二次助燃风口的风门开度；固体燃烧室开设的一次助燃风口使用第一风门来调节开度，通过气液燃烧室内部的氧含量确定一次助燃风口的风门开度；气液燃烧室顶部设有用于排放燃后烟气的烟气出风口，烟气出风口与烟气骤冷装置相连；固体燃烧室底部设有用于排出不燃的固体残渣的排渣口，排渣口与第一固废收集装置相连；燃烧装置的气液助燃燃烧器与第一辅助燃料箱通过第一电动阀相连，第一电动阀用于控制第一辅助燃料箱的燃料流量；燃烧装置的气液助燃燃烧器和固体助燃燃烧器均为燃油燃烧器，气液助燃燃烧器与第一辅助燃料箱通过第一电动阀相连，第一电动阀用于控制第一辅助燃料箱的燃料流量；固体助燃燃烧器与第二辅助燃料箱之间通过第二电动阀相连，第二电动阀用于控制第二辅助燃料箱的燃料流量；氧含量分析仪对烟气中的含氧量进行检测并反馈信号来确定第一风门和第二风门的开度，控制并确保稳定燃烧；固体燃烧室温度均低于气液燃烧室温度。