含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备的制造方法

含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备。
【背景技术】
[0002]核电厂在运行与检修阶段会产生大量放射性废液，其中电厂一回路排出的废液中还含有可溶性中子吸收剂一一硼酸，使得一回路排出的废液成为含硼放射性废液。含硼放射性废液必须经过除硼、除放射性后才能向环境排放。为了最大限度地减小废液排放对环境的影响，有的核电厂还要求对已经处理达到排放标准的废液进行深度净化。对于废液中的硼酸，有的核电厂设置有硼回收系统，可通过蒸发工艺将含硼废液浓缩成浓硼液后回收复用；有的核电厂没有设置硼回收系统，需要将含硼废液净化后排放。
[0003]目前，核电厂含硼放射性废液的处理大多采用的是离子交换或者蒸发工艺。离子交换工艺利用离子交换树脂对废液中放射性核素进行吸附，可将废液的放射性浓度降低到排放限值以下。离子交换工艺成熟，但是无法去除废液中的硼酸。蒸发工艺则是通过加热蒸汽将废液在蒸发器内加热沸腾汽化，汽化产生的二次蒸汽冷凝液经检测放射性浓度合格后予以排放，蒸残液则进行水泥固化处理。蒸发工艺的净化效果好，但缺点是热能消耗大，处理费用很高，而且蒸发系统比较复杂，运行和维护保养的工作量都很大。
[0004]也有采用其他方法处理含硼废液的报道，但均不适合于核电厂含硼放射性废液的深度净化与硼酸回收。例如中国专利02108593.5，其采用两段氧化/絮凝工艺处理含硼放射性废水，即先向废水中投加氧化剂和无机絮凝剂，经过第一级氧化/絮凝，再加入高分子絮凝剂进行固液分离，然后再加入药剂进行第二级氧化/絮凝。这种方法的工艺复杂，需消耗大量的化学药剂，同时产生大量的放射性污泥，二次废物处置成本过高。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供一种含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备，可在回收硼酸的同时将废液进行深度净化，无需消耗大量化学药剂，设备体积和处理能耗大为下降，净化后的废液放射性浓度大大低于国家标准规定的排放限值，且可避免向外排放二次废液。
[0006]一种含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备，其特征在于:包括废液深度净化及硼酸预浓缩单元、硼酸浓缩单元和硼酸结晶与回收单元，
[0007]废液深度净化及硼酸预浓缩单元包括依次连接的中间废液箱、增压泵、预过滤器、换热器、一级高压泵、能量回收器、高压反渗透器、二级高压泵、低压反渗透器和浓缩液箱，其中高压反渗透器的透过液出口端通过二级高压泵与低压反渗透器连接，高压反渗透器的浓缩液出口端通过能量回收器与中间废液箱或浓缩液箱接，低压反渗透器的浓缩液出口端与中间废液箱或浓缩液箱连接；
[0008]硼酸浓缩单元包括供料泵、加热器、蒸发器、循环泵、除沫器、净化器、冷凝器、缓冲罐、浓缩液出料泵，浓缩液箱通过供料泵与循环泵的进口端连接，蒸发器的蒸汽出口端与除沫器、净化器、冷凝器、缓冲罐依次连接，除沫器和净化器的液体出口端通过循环泵与加热器的进口端连接，加热器的出口端与蒸发器的料液进口端连接，蒸发器的底端料液出口与浓缩液出料泵连接，用于将硼浓缩液排出；
[0009]硼酸结晶与回收单元包括换热器、循环泵、结晶器、晶浆出料泵、中转槽、母液槽和离心过滤机、离子交换柱，结晶器的料液出口端通过循环泵与换热器的进口端连接，硼酸浓缩单元末端的浓缩液出料泵的管道出口接入循环泵与换热器的进口端之间的管路，换热器的出口端与结晶器的进口端连接，结晶器的晶浆出口端通过晶浆出料泵与中转槽连接，中转槽用于对晶浆进行固液分离，得到的澄清母液排至母液槽，而固体则进入离心过滤机，离心过滤机将固体中的残余液体滤掉，滤出的液体排至母液槽，而截留的固体则作为最终的硼酸产品，母液槽内接收的溶液先通过离子交换柱进行处理，将母液中放射性核素截留去除后返回浓缩液箱进行循环处理。
[0010]如上所述的设备，蒸发器维持一定的真空度，保证蒸发器内的工作压力为10?40kPao
[0011]采用本实用新型技术方案带来的效果及优点在于:
[0012](I)在回收硼酸的同时，可以将废液进行深度净化，净化后的废液放射性浓度大大低于国家标准规定的排放限值，而且放射性核素不会在浓缩液中累积，可保证系统的正常运行；
[0013](2)经过深度净化及硼酸预浓缩处理后，废液的体积减小到原来的1/10?1/15，浓缩单元的处理量大大减小，不仅可以大大降低浓缩单元的能耗，还可以使得浓缩单元设备小型化；
[0014](3)除了硼酸晶体和净化合格达到排放标准的净化液外，不向外排放二次废液。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备中废液深度净化及硼酸预浓缩单元的结构示意图；
[0016]图2是本实用新型含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备中硼酸浓缩单元的结构示意图；
[0017]图3是本实用新型含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备中硼酸结晶与回收单元的结构示意图；
[0018]图4是采用本实用新型进行含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸方法的流程示意图。
[0019]图中:I一废液深度净化及硼酸预浓缩单元，2—硼酸浓缩单元，3—硼酸结晶与回收单元，11 一中间废液箱，12—增压泵，13—预过滤器，14 一换热器，15—一级高压泵，16-能量回收器，17—高压反渗透器，18—二级高压泵，19一低压反渗透器，20—浓缩液箱，21—供料泵，22—加热器，23—蒸发器，24—循环泵，25—除沫器，26—净化器，27—冷凝器，28—缓冲罐，29—浓缩液出料泵，31—换热器，32—循环泵，33—结晶器，34 —晶浆出料泵，35—中转槽，36—母液槽，37—离心过滤机，38—离子交换柱。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0021]请参考图1-3，本实用新型提供一种含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备，包括废液深度净化及硼酸预浓缩单元1、硼酸浓缩单元2和硼酸结晶与回收单元3。
[0022]如图1所示，废液深度净化及硼酸预浓缩单元I包括依次连接的中间废液箱11、增压泵12、预过滤器13、换热器14、一级高压泵15、能量回收器16、高压反渗透器17、二级高压泵18、低压反渗透器19和浓缩液箱20，其中高压反渗透器17的透过液出口端通过二级高压泵18与低压反渗透器19连接，高压反渗透器17的浓缩液出口端通过能量回收器16与中间废液箱11或浓缩液箱20连接，低压反渗透器19的浓缩液出口端与中间废液箱11或浓缩液箱20连接。
[0023]请结合参考图4，经过初步处理的含硼放射性废液先贮存在中间废液箱11内，然后由增压泵12送入预过滤器13进行过滤，截留废液中可能残留的悬浮杂质。过滤后的废液通过一台换热器14，由加热介质将废液温度加热至15?35°C之间，然后由一级高压泵15将废液的压力提高到1.0?4.0MPa，加压后的废液再经过一台能量回收器16将压力进一步提高到2.0?5.0MPa0加压后的废液进入高压反渗透器17进行处理得到透过液和浓缩液，高压反渗透器17的透过液的放射性浓度可大大降低；同时，废液中90%?98%的硼被截留在高压反渗透器17的浓缩液中，而仅有2%?10%的硼残留在透过液中。高压反渗透器17的透过液再经二级高压泵18加压至0.5?2.0MPa后进入低压反渗透器19进行处理，低压反渗透器19的透过液的放射性浓度进一步降低；同时，进入低压反渗透器19的废液中4 0%?60%的硼被截留在低压反渗透器19的浓缩液中，而低压反渗透器19的透过液硼浓度也进一步降低。低压反渗透器19的透过液作为最终处理后的废液，送入核电厂废液排放槽内，待检测排放。
[0024]高压反渗透器17浓缩液先进入能量回收器16，在能量回收器16内将能量传递给一级高压泵15的出水，以提高高压反渗透器17的进口压力。高压反渗透器17浓缩液从能量回收器16流出后，返回到中间废液箱11或者排至浓缩液箱20。低压反渗透器19的浓缩液也返回到中间废液箱11或者排至浓缩液箱20。
[0025]浓缩液箱20内安装有电加热管或者加热盘管，保证在冬季低温时，浓缩液温度不低于15°C，防止浓缩液中的硼酸结晶析出。
[0026]如图2所示，硼酸浓缩单元2包括供料泵21、加热器22、蒸发器23、循环泵24、除沫器25、净化器26、冷凝器27、缓冲罐28、浓缩液出料泵29。
[0027]浓缩液箱20通过供料泵21与蒸发器23的进口端连接，这样，来自废液深度净化及硼酸预浓缩单元I的浓缩液箱20中的反渗透浓缩液由供料泵21注入循环泵24的进口端，蒸发器23的蒸汽出口端与除沫器25、净化器26、冷凝器27、缓冲罐28依次连接，除沫器25和净化器26的液体出口端通过循环泵24与加热器22的进口端连接，加热器22的出口端与蒸发器23的料液进口端连接。除沫器25和净化器26收集的液体从液体出口端经循环泵24也送入加热器22，物料在加热器22内被加热至60°C后进入蒸发器23。加热器22的加热介质可以是加热蒸汽，也可以是导热油。蒸发器23内产生的二次蒸汽先进入除沫器25，将二次蒸汽中夹带的液滴分离出来，然后再通过一台净化器26，将二次蒸汽中可能残留的细小雾滴截留，从而将二次蒸汽净化。净化后的二次蒸汽通过一台冷凝器27，冷凝成冷凝液，冷凝液进入缓冲罐28暂存。蒸发器23通常维持一定的真空度，保证蒸发器23内的工作压力为10?40kPa，使得浓缩液能在50?70°C下进行沸腾蒸发。蒸发器23的底端料液出口与浓缩液出料泵29连接，用于将硼浓缩液排出。
[0028]如图3所示，硼酸结晶与回收单元3包括换热器31、循环泵32、结晶器33、晶浆出料泵34、中转槽35、母液槽36、离心过滤机37、离子交换柱38。结晶器33的料液出口端通过循环泵32与换热器31的进口端连接，硼酸浓缩单元2末端的浓缩液出料泵29的管道接入循环泵32与换热器31的进口端之间的管路，这样，由硼酸浓缩单元2蒸发产生的浓度为22000?2600ppm、温度为50?70 °C的硼浓缩液与循环泵32出口的循环母液一起进入换热器31。在换热器31内，硼浓缩液和循环母液混合得到的料液被冷却至10°C，在循环泵32的推动下送入结晶器33。在结晶器33内，料液沿着一定的通道流动，反复循环，保持均匀的过饱和度和较低的过冷度，完成结晶过程。换热器31的出口端与结晶器33的进口端连接。
[0029]结晶器33的晶浆出口端通过晶浆出料泵34与中转槽35连接，晶浆出料泵34将结晶器33产生的晶浆排至中转槽35。中转槽35用于对晶浆进行固液分离，得到的澄清母液排至母液槽36，而固体则进入离心过滤机37进行进一步处理，离心过滤机37将固体中的残余液体滤掉，滤出的液体也排至母液槽36，而截留的固体则作为最终的硼酸产品，可予以回收利用。母液槽36内接收的溶液先通过一台离子交换柱38进行处理，将母液中放射性核素截留去除。去除放射性的母液再返回浓缩液箱20，送入硼酸浓缩单元2进行循环处理。
[0030]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备，其特征在于:包括废液深度净化及硼酸预浓缩单元(I)、硼酸浓缩单元(2)和硼酸结晶与回收单元(3)， 废液深度净化及硼酸预浓缩单元(I)包括依次连接的中间废液箱(11)、增压泵(12)、预过滤器(13)、换热器(14)、一级高压泵(15)、能量回收器(16)、高压反渗透器(17)、二级高压泵(18)、低压反渗透器(19)和浓缩液箱(20)，其中高压反渗透器(17)的透过液出口端通过二级高压泵(18)与低压反渗透器(19)连接，高压反渗透器(17)的浓缩液出口端通过能量回收器(16)与中间废液箱(11)或浓缩液箱(20)接，低压反渗透器(19)的浓缩液出口端与中间废液箱(11)或浓缩液箱(20)连接； 硼酸浓缩单元(2)包括供料泵(21)、加热器(22)、蒸发器(23)、循环泵(24)、除沫器(25)、净化器(26)、冷凝器(27)、缓冲罐(28)、浓缩液出料泵(29)，浓缩液箱(20)通过供料泵(21)与循环泵(24)的进口端连接，蒸发器(23)的蒸汽出口端与除沫器(25)、净化器(26)、冷凝器(27)、缓冲罐(28)依次连接，除沫器(25)和净化器(26)的液体出口端通过循环泵(24)与加热器(22)的进口端连接，加热器(22)的出口端与蒸发器(23)的料液进口端连接，蒸发器(23)的底端料液出口与浓缩液出料泵(29)连接，用于将硼浓缩液排出； 硼酸结晶与回收单元(3)包括换热器(31)、循环泵(32)、结晶器(33)、晶浆出料泵(34)、中转槽(35)、母液槽(36)和离心过滤机(37)、离子交换柱(38)，结晶器(33)的料液出口端通过循环泵(32)与换热器(31)的进口端连接，硼酸浓缩单元(2)末端的浓缩液出料泵(29)的管道出口接入循环泵(32)与换热器(31)的进口端之间的管路，换热器(31)的出口端与结晶器(33)的进口端连接，结晶器(33)的晶浆出口端通过晶浆出料泵(34)与中转槽(35)连接，中转槽(35)用于对晶浆进行固液分离，得到的澄清母液排至母液槽(36)，而固体则进入离心过滤机(37)，离心过滤机(37)将固体中的残余液体滤掉，滤出的液体排至母液槽(36)，而截留的固体则作为最终的硼酸产品，母液槽(36)内接收的溶液先通过离子交换柱(38)进行处理，将母液中放射性核素截留去除后返回浓缩液箱(20)进行循环处理。
2.如权利要求1所述的含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备，其特征在于:蒸发器(23)维持一定的真空度，保证蒸发器(23)内的工作压力为10?40kPa。
【专利摘要】一种含硼放射性废液深度净化同时回收硼酸的设备，包括废液深度净化及硼酸预浓缩单元、硼酸浓缩单元和硼酸结晶与回收单元，废液深度净化及硼酸预浓缩单元包括依次连接的中间废液箱、增压泵、预过滤器、换热器、一级高压泵、能量回收器、高压反渗透器、二级高压泵、低压反渗透器和浓缩液箱；硼酸浓缩单元包括供料泵、加热器、蒸发器、循环泵、除沫器、净化器、冷凝器、缓冲罐、浓缩液出料泵；硼酸结晶与回收单元包括换热器、循环泵、结晶器、晶浆出料泵、中转槽、母液槽和离心过滤机、离子交换柱。本实用新型可在回收硼酸的同时将废液进行深度净化，设备体积和处理能耗大为下降，且可避免向外排放二次废液。
【IPC分类】G21F9-06, G21F9-12
【公开号】CN204614460
【申请号】CN201520230409
【发明人】郑砚国, 王晓伟, 刘明章, 贾铭椿, 王松平, 邱乙亩, 李俊雄, 饶建民
【申请人】湖南桃花江核电有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月16日