放射性廢物處理與處置焚燒和壓實

1、放射性廢物處理與處置焚燒和壓實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（p80102）焚燒工藝過程和設(shè)備焚燒爐的類型濕法氧化焚燒處理的安全問題廢物的壓實減容超級壓實機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焚燒或壓實：減少固體廢物體積和降低廢物包裝、貯存、運輸和處置費用的主要處理方法?？扇夹詮U物常用焚燒法減容，多達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渣。主要優(yōu)點：高度的減容（20100倍）和減重（1080倍）。廢物向無機化轉(zhuǎn)變（更安全）?？苫厥?39Pu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焚燒工藝過程和

2、設(shè)備焚燒：化學(xué)過程，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、進料、焚燒、排灰、煙氣冷卻、煙氣凈化等過程。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行。破碎：方便進料和充分燃燒。一般在手套箱中，加保護氣氛（N2）。進料：批式和連續(xù)進料。進料口設(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細怏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壓焚燒爐設(shè)計的基本要求：完全燃燒燃燒不完全的問題：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排灰：70%90%放射性物質(zhì)在灰中。在手套箱中進行，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，熔融或超級壓實卸灰的主要問題：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）和高溫揮發(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)測控制：異常排放、火災(zāi)和爆炸；裝備事故電源；對煙氣凈化要求很高。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焚燒爐的類型過量空氣焚燒爐一個燃燒室，過量空氣30%100%，爐溫8001100。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)和操作簡單。缺點：燃燒不完全，煙氣凈化難。德國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控制空氣焚燒爐

5、兩個或多個燃燒室美國洛斯阿拉莫斯實驗室：上、下兩個水平的燃燒室。下室供理論空氣量，溫度650870；上室供過量空氣，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：在過量空氣和高溫10001500下轉(zhuǎn)化為氣態(tài)成分完全燃燒。優(yōu)點：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，易于控制； 一次空氣流量小，帶出的飛灰量低，煙氣凈化負擔(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)氣流的強烈湍動中燃燒，強化了傳質(zhì)和傳熱過程，燃燒在較短時間和較小空間內(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：爐體結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、適用性強，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濕法氧化濕燃燒法：酸煮解、過氧化氫催化氧化酸煮解機理：用熱濃硫酸和硝酸（250）浸煮可燃固體廢物，將有機物分解成簡單的氣體組分，把大部分無機物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}和氧化物。有機物化學(xué)分解：有機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有機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酸煮解工藝過程（1）預(yù)處理：進料準(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過濾器（4）殘渣處理

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酸煮解優(yōu)缺點減容比大（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過氧化氫催化氧化自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自由基HO具有極強的氧化性，它對有機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小分子有機物CO2H2O清華大學(xué)：陽樹脂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焚燒處理的安全問題運行安全：腐蝕；燃燒不平穩(wěn)；燃燒不完全；著火尾氣凈化問題：兩個標(biāo)準(zhǔn)輻射防護問題：100mSv/h的低放廢物臨界安全問題：物料衡算環(huán)境影響評價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廢物的壓實減容壓實：依靠機械力作用使廢物密實化，提高廢物整體密度，減少廢物體積。主要優(yōu)點：費用低設(shè)備簡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、理焚燒和壓實壓實曲線（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，廢物接近或達到理論密度。壓縮過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壓實過程的回彈問題回彈現(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)時間。壓實機分類：低壓幾百1000KN、中壓10005000KN，高壓500010000KN，超高壓10000KN。桶內(nèi)壓實法：分幾次加入廢物，幾次壓實，VRF 26，設(shè)備和操作簡單，中小型核設(shè)施普遍采用。桶外壓實法：以高壓和超高壓壓實后裝桶， VRF 510。圓筒式壓縮機工作示意圖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超級壓實機減容1978年，退役廢物減容；10000KN。壓實作業(yè)：廢物桶進入供料軌道；在廢物桶兩底面上打孔；廢物桶壓實；壓實后的“餅塊”送到輥道上；自動抓具抓起“餅塊”進行稱重和測厚；選配合適厚度的“餅塊”裝桶，封蓋。超級機構(gòu)成：主機；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廢物壓實