放射性廢物處理與處置焚燒和壓實(shí)

1、放射性廢物處理與處置焚燒和壓實(shí)放射性廢物處理與處置內(nèi)容提要5、廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)（p80102）焚燒工藝過(guò)程和設(shè)備焚燒爐的類型濕法氧化焚燒處理的安全問(wèn)題廢物的壓實(shí)減容超級(jí)壓實(shí)機(jī)減容放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)焚燒或壓實(shí)：減少固體廢物體積和降低廢物包裝、貯存、運(yùn)輸和處置費(fèi)用的主要處理方法?？扇夹詮U物常用焚燒法減容，多達(dá)4080的廢物是可燃和可壓縮的。焚燒是將可燃性廢物氧化處理成灰燼或殘?jiān)?。主要?yōu)點(diǎn)：高度的減容（20100倍）和減重（1080倍）。廢物向無(wú)機(jī)化轉(zhuǎn)變（更安全）。可回收239Pu和235U。放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)焚燒工藝過(guò)程和

2、設(shè)備焚燒：化學(xué)過(guò)程，圖5-1 焚燒工藝流程示意圖去污因子：廢物原始放射性活度與排入環(huán)境煙氣放射性活度之比減容比：廢物的初始體積與焚燒灰和二次廢物總體積之比焚燒工藝：分揀、破碎、進(jìn)料、焚燒、排灰、煙氣冷卻、煙氣凈化等過(guò)程。典型的焚燒爐及其廢氣凈化系統(tǒng)放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)分揀：挑出有害的物質(zhì)，使物料具有盡可能均勻的組成和相近的熱值。手工分揀一般在手套箱中進(jìn)行。破碎：方便進(jìn)料和充分燃燒。一般在手套箱中，加保護(hù)氣氛（N2）。進(jìn)料：批式和連續(xù)進(jìn)料。進(jìn)料口設(shè)置雙重門聯(lián)鎖裝置、水冷裝置、清掃裝置和CO2滅火裝置。液體廢物設(shè)噴料進(jìn)口。放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚

3、燒和壓實(shí)焚燒：燃燒室鋼體外殼，內(nèi)襯絕熱和耐火陶瓷材料?？諝饧訜崞髦?xì)怏w：空氣和氧氣助燃器助燃燃料：丙烷、天然氣、柴油焚燒爐需要保持一定負(fù)壓焚燒爐設(shè)計(jì)的基本要求：完全燃燒燃燒不完全的問(wèn)題：堵塞爐排或尾氣凈化系統(tǒng)；產(chǎn)生含碳量較高的灰渣，降低減容效果。放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)排灰：70%90%放射性物質(zhì)在灰中。在手套箱中進(jìn)行，防止氣溶膠逸出。焚燒廢物：臨界安全，回收钚和鈾。焚燒灰是彌散性物質(zhì)，不允許直接處置，必須固化處理后裝入密封容器作最終處置。固化方法：水泥固化，熔融或超級(jí)壓實(shí)卸灰的主要問(wèn)題：爐排堵塞放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)煙氣冷卻：冷空氣

4、稀釋、噴水急冷、熱交換煙氣凈化：組分復(fù)雜。含有CO2、水蒸氣、煙灰、焦油、酸性氣體、二惡英和放射性核素等。煙氣中放射性核素的存在方式：氣態(tài)、氣溶膠、粉塵（飛灰）和高溫?fù)]發(fā)物。尾氣凈化系統(tǒng)通常采用多種設(shè)備串聯(lián)使用。監(jiān)測(cè)控制：異常排放、火災(zāi)和爆炸；裝備事故電源；對(duì)煙氣凈化要求很高。放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)焚燒爐的類型過(guò)量空氣焚燒爐一個(gè)燃燒室，過(guò)量空氣30%100%，爐溫8001100。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：燃燒不完全，煙氣凈化難。德國(guó)卡爾斯魯厄研究中心：處理能力5060kg/h；系統(tǒng)去污因子1105放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)控制空氣焚燒爐

5、兩個(gè)或多個(gè)燃燒室美國(guó)洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室：上、下兩個(gè)水平的燃燒室。下室供理論空氣量，溫度650870；上室供過(guò)量空氣，溫度8701100；處理能力45 kg/h。煙氣凈化用濕法除塵放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)熱解焚燒爐第一燃燒室熱解：在不足氧，中溫600800下，將可燃物裂解成低碳鏈物質(zhì)，生成甲烷、乙烷、丙烷、CO和CO2。第二燃燒室燃燒：在過(guò)量空氣和高溫10001500下轉(zhuǎn)化為氣態(tài)成分完全燃燒。優(yōu)點(diǎn)：可燒塑料、橡膠物含量高的廢物； 釋熱速度不隨廢物熱值不同而有較大的波動(dòng)，易于控制； 一次空氣流量小，帶出的飛灰量低，煙氣凈化負(fù)擔(dān)減少。放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容

6、處理焚燒和壓實(shí)旋風(fēng)爐懸浮燃燒：高速氣流載帶廢物碎塊切向送入爐中，在高速旋轉(zhuǎn)氣流的強(qiáng)烈湍動(dòng)中燃燒，強(qiáng)化了傳質(zhì)和傳熱過(guò)程，燃燒在較短時(shí)間和較小空間內(nèi)完成。燃燒溫度9001000，燃燒爐上方設(shè)后燃燒室溫度1000。優(yōu)點(diǎn)：爐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便、適用性強(qiáng)，允許燒含較多塑料和橡膠的廢物。放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)高溫熔渣爐爐溫14001600，產(chǎn)生巖狀物，可直接處置。莫斯科RADON：等離子體加熱，熔融區(qū)溫度超過(guò)1600，可燃廢物與不可燃廢物之比為32，處理能力200250 kg/h。設(shè)置旋風(fēng)后燃燒室。 流化床爐熔鹽爐焚燒爐研究：原子能院、中輻院焚燒爐使用：上海放射性三廢處理站

7、、812廠、404廠、821廠等。放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)濕法氧化濕燃燒法：酸煮解、過(guò)氧化氫催化氧化酸煮解機(jī)理：用熱濃硫酸和硝酸（250）浸煮可燃固體廢物，將有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單的氣體組分，把大部分無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}和氧化物。有機(jī)物化學(xué)分解：有機(jī)物碳化和碳化物氧化。 放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)有機(jī)物碳化碳化物氧化和SO2氧化放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)酸煮解工藝過(guò)程（1）預(yù)處理：進(jìn)料準(zhǔn)備（2）酸浸煮：碳化氧化（燃燒）（3）尾氣處理：霧沫分離器回收硫酸；堿洗滌塔氧化和吸收SO2、NOx和HCI；HEPA過(guò)濾器（4）殘?jiān)幚?/p>

8、：固化放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)酸煮解優(yōu)缺點(diǎn)減容比大（70100）能處理高氯廢物處理含钚量高的廢物二次廢液少容易控制和調(diào)節(jié)廢物：臨界安全腐蝕性：設(shè)備材料要求高放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)過(guò)氧化氫催化氧化自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自由基HO具有極強(qiáng)的氧化性，它對(duì)有機(jī)物的氧化作用可表示為：放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)離子交換樹脂被HO自由基逐漸分解：（1）離子交換樹脂HO線性可溶苯乙烯聚合物CO2SO42/NH4H2O（2）線性可溶苯乙烯聚合物HO小分子有機(jī)物CO2H2O清華大學(xué)：陽(yáng)樹脂F(xiàn)e2，陰樹脂Cu2，混合樹脂H2O2Fe2/Cu

9、2分解效果最好。放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)焚燒處理的安全問(wèn)題運(yùn)行安全：腐蝕；燃燒不平穩(wěn)；燃燒不完全；著火尾氣凈化問(wèn)題：兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輻射防護(hù)問(wèn)題：100mSv/h的低放廢物臨界安全問(wèn)題：物料衡算環(huán)境影響評(píng)價(jià)放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)廢物的壓實(shí)減容壓實(shí)：依靠機(jī)械力作用使廢物密實(shí)化，提高廢物整體密度，減少?gòu)U物體積。主要優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用低設(shè)備簡(jiǎn)單二次廢物極少放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)減容因子廢物的減容因子（VRF）為廢物壓縮前后體積之比：式中，VA廢物壓縮前體積，m3；VF廢物壓縮后體積，m3；放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處

10、理焚燒和壓實(shí)壓實(shí)曲線（圖5-8，圖5-9）起始段：減容效果差；顯著減容段：壓力增大，減容效果迅速增大；持續(xù)減容段：壓力增大繼續(xù)減容，但減容效果緩慢增加；飽和段：壓力增加，幾乎不再減容，廢物接近或達(dá)到理論密度。壓縮過(guò)程首先是減少物體中的空隙，第二步減少物質(zhì)內(nèi)部的間隙和致密化。放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)壓實(shí)過(guò)程的回彈問(wèn)題回彈現(xiàn)象：壓頭直徑與桶直徑相差較大回彈率：不同的物料、施加的壓力、施力持續(xù)時(shí)間。壓實(shí)機(jī)分類：低壓幾百1000KN、中壓10005000KN，高壓500010000KN，超高壓10000KN。桶內(nèi)壓實(shí)法：分幾次加入廢物，幾次壓實(shí)，VRF 26，設(shè)備和操作簡(jiǎn)單，中小型核設(shè)施普遍采用。桶外壓實(shí)法：以高壓和超高壓壓實(shí)后裝桶， VRF 510。圓筒式壓縮機(jī)工作示意圖200升金屬桶放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)超級(jí)壓實(shí)機(jī)減容1978年，退役廢物減容；10000KN。壓實(shí)作業(yè)：廢物桶進(jìn)入供料軌道；在廢物桶兩底面上打孔；廢物桶壓實(shí)；壓實(shí)后的“餅塊”送到輥道上；自動(dòng)抓具抓起“餅塊”進(jìn)行稱重和測(cè)厚；選配合適厚度的“餅塊”裝桶，封蓋。超級(jí)機(jī)構(gòu)成：主機(jī)；供料和出料輸送、封裝系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；控制和電氣設(shè)備；廢氣和廢液收集系統(tǒng)。放射性廢物處理與處置第五章 廢物的減容處理焚燒和壓實(shí)廢物壓實(shí)