紧凑式低放可燃固体废物焚烧装置设计、建造与工程验证

针对废物污染轻、产生量少的场合,开发了一套占地小、投资少的"紧凑式低放可燃固体废物焚烧装置",并进行了工程验证试验。结果表明:该装置工艺可行、整体运行平稳;操作简单、安全可靠;处理能力、减容比、减重比等各项技术指标均满足设计要求,烟气排放监测结果满足国家有关标准要求。

烟气水冷换热器考虑热辐射影响时的数值模拟

由于烟气水冷换热器中的热烟气和冷却水温差较大,在设备设计时,除了考虑对流换热外,还需要考虑热辐射的影响。参考管壳式换热器和气体辐射换热的计算方法,对烟气水冷换热器进行工艺设计。同时,利用Workbench有限元分析软件,对设备进行数值分析。由此证明,烟气水冷换热器设备设计方法的正确性,以及当考虑热辐射时,换热器数值模拟方法的可行性。同时还发现,随着烟气入口温度的不断提高,热辐射对设备换热性能的影响不容忽视,辐射换热系数甚至能够达到总换热系数的40%以上;当烟气处理量较大时,对流换热则会成为设备换热性能主要的影响因素。此外,烟气中CO2质量分数的增加也会提高设备的辐射换热能力,但影响程度较为有限。

放射性废物焚烧炉泄爆模拟实验研究

放射性废物焚烧过程中，意外工况下可能发生燃爆，因此需采取有效的泄压措施确保内部压力处于安全范围内。本研究选择爆炸特性与放射性废物热解气相似的甲烷作为实验气体，模拟焚烧炉爆燃条件，开展模拟泄爆实验研究。结果表明：在泄爆口开启压力为0．5～2．0 kPa范围时，泄爆口开启压力对最大泄爆压力的影响可以忽略；在不考虑泄爆管道影响的条件下，当泄放压力、气体性质和容器结构特征确定时，最大泄爆压力与泄爆口面积和内表面积之比成幂函数关系；泄爆系统内部空间的缓冲会对最大泄爆压力产生较大影响。

高放玻璃固化体化学耐久性评估方法研究进展

高放玻璃固化体在地质处置过程中,地下水对玻璃体的侵蚀是放射性核素进入生态圈的主要方式。化学耐久性用于评价玻璃固化体的抗侵蚀性能。由于侵蚀机理复杂,在长期的研究过程中,使用了大量的化学耐久性评价方法。MCC、PCT等标准方法用于区分玻璃固化体的抗浸出性能。为深入研究侵蚀反应机理,SPFT(单通道流通法)、MCFT(微通道流通法)等方法被设计出来。29Si及D等同位素的使用,为研究玻璃化学耐久性提供了新的方法。我国需要加快在玻璃化学耐久性评价方法的研究。

蒸汽重整反应器调研与分析

对国际上已有的废物蒸汽重整反应器形式,包括管式炉、固定床、流化床、喷射床、回转窑及螺杆反应器等进行了调研,比较分析了各种反应器的特点和局限性。在实际应用中,应根据具体的处理对象和工况,选择合适的蒸汽重整反应器形式。

福岛核电站事故后高污染放射性废水中铯的去除

福岛核电站在事故后,为冷却反应堆,向堆芯注入了大量冷却水,其中包括初期紧急情况下注入的海水。这些冷却水流经堆芯后,携带大量裂变产物而成为放射性废水。为去除放射性废水中的铯,先后建立了两套铯吸收系统,采用沸石等无机吸附材料对废水进行处理。废水中的盐对沸石的吸附性能有不利的影响,而微量的油并不会对吸附过程造成影响。使用后的沸石准备采用玻璃固化技术对其进行进一步处理。

利用数值模拟方法研究树脂裂解反应器的进气结构

利用数值模拟的方法,考察了树脂裂解反应器上部进气方式的效果,发现存在空气利用率低的问题,同时空气还会带走反应器内的大量热量,削弱树脂裂解反应区域的温度,由此证明了试验推论的正确性。同时,利用数值模拟的方法,对设备进气方式进行优化改进:当采用下部进气后,空气的利用率得到明显的提升,空气分布也较为均匀。但此时,空气对反应区域内温度的削弱作用也更为明显。此外,随着设备进气口直径的减小和进气口数量的增加,能够较为明显地提高树脂反应区域的空气分布均匀度,而提升设备的加热功率,对提高反应区域内的温度有显著的作用。

焚烧灰玻璃固化处理工艺条件初探

在对国内外玻璃固化体配方进行调研和分析的基础上,结合具体的处理对象和处理要求,将模拟焚烧灰与一定种类以及质量比的添加剂进行混合后高温熔融,形成了玻璃固化体。固化体表观坚硬、光滑且致密,密度在2.6 g/cm^3以上。经X射线衍射法(XRD)检测,样品为均匀的玻璃态物质。证明焚烧灰利用高温熔融方法,得到玻璃固化体的处理工艺可行。同时,焚烧灰的熔融温度随着玻璃添加剂中硼砂含量的增加而降低,熔融态的流动性和成型效果也明显改善。最终,实验初步得到焚烧灰熔融处理的工艺条件为:当B2O3和Na2O的添加量在30%~35%之间时,处理温度应至少保持在1100℃以上;当B2O3和Na2O的添加量达到40%时,处理温度可以降低至1000℃或更低。最后,以真实焚烧灰在相同处理条件下进行实验,得到了相似的结果。

预混器的工艺计算和数值分析

根据热解焚烧理论,废物燃烧时会产生热解气体,利用工艺设计方法对热解气的组分以及质量进行计算。同时,得到足够的二次风量,使热解气可以完全燃烧。利用Workbench有限元分析软件,建立预混器流场的数值分析模型,分析热解气和二次风在设备内的混合情况。结果表明:预混器能够起到较好的气体混合效果,设备设计方法是合理的。此外,为了提高设备性能、优化设计,通过改变相关的结构尺寸,研究了设计参数对设备性能的影响。结果发现,缩小混合进口尺寸可以提高二次风的流速,增加混合进口数量能够得到更加均匀的混合效果,选择适当的流道尺寸可以保持合理的热解气流速,而增加预混器的长度则延长了气体的停留时间,均有利于提高预混器的混合性能。

碘吸附器用浸渍活性炭的燃烧过程分析

浸渍活性炭用于吸附放射性气体碘,目前广泛应用于核电厂通风及应急系统中。这些活性炭在使用后被当作放射性废物暂存于废物库,需要用合适的方法对其进行减容处理。为分析对这些废浸渍活性炭进行焚烧处理的可行性,应用热重分析法研究了核用碘吸附器浸渍活性炭从室温-1100℃的热解、燃烧过程。其燃烧过程可分为干燥、热解及燃烧三个阶段,后两阶段的反应动力学原理符合一级反应方程,并可由Coats-Redfern模型求解得到活化能分别为142.4 k J/mol和48 k J/mol。浸渍活性炭比椰壳活性炭着火点、最大失重速率等特征温度点更低。对热重样品逸出气进行质谱联用分析,发现其在加热及燃烧过程中有多种副反应发生,生成乙腈(C3H3N)等含氮有害气体,在焚烧工艺设计时需考虑对这些生成物的进一步处理。

不完全燃烧焚烧灰的微波处理初步研究

由于工艺、设备、投料等变化,焚烧灰存在不完全燃烧现象,因而不满足后续处理要求,存在安全隐患。通过使用微波灰化炉对不完全燃烧焚烧灰以及较完全燃烧焚烧灰进行加热,对加热前后焚烧灰进行减重量、减重率及组分等一系列测试,研究微波加热对焚烧灰处理的可行性以及作用原理,并初步探索微波处理的工艺条件。结果表明,微波加热处理焚烧灰具有可行性,可达到与传统马弗炉同样的效果。微波处理焚烧灰的性能与加热功率、加热时间和处理量有关。加热功率和加热时间决定了微波处理焚烧灰的效率,而处理量决定了微波处理焚烧灰的能力。

冷风稀释器的工艺设计和数值分析

为进一步优化冷风稀释器的结构,提高混合、传热性能,利用有限元分析软件Workbench建立冷风稀释器流场的数值分析模型,研究“突缩-突扩”缩口直径、烟气入口与主管夹角、烟气与空气入口速比等设计参数对设备性能的影响。研究表明：减小缩口直径、增大烟气入口与主管夹角有利于提高混合气体流速、增强流场湍动状态从而改善混合传热效果;保持合适的烟气与空气入口速比,在增强流动的同时、可以控制流场死区,保证良好的混合传热状态;在烟气与空气入口速比约为0.31时,流场内的混合传热效果达到最佳。

从零开始 持续创新 打造我国放射性废物治理领域标志性成果——中国辐射防护研究院放射性废物热解焚烧技术研发及应用

放射性废物处理处置是核产业链的重要环节,是核工业健康可持续发展的重要保障,是我国核安全的重要组成部分.可燃废物在放射性固体废物中占比最大,焚烧可实现无机化和最大幅度减容,是国际上通用的主要处理手段.为尽快解决我国放射性可燃废物的处理处置问题,中国辐射防护研究院(以下简称"中辐院")1974年成立了废物焚烧技术研究室,是我国最早成立的专门从事放射性废物焚烧技术研发的实验室.近50年来,针对我国各类可燃废物的特点,系统地开展了多种放射性可燃废物焚烧处理技术的研究和开发工作,形成一系列有价值的科研成果并得到工程应用.