一种废树脂环保热解处理装置及其处理方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911010278.6
(22)申请日 2019.10.23
(71)申请人 江苏中海华核环保有限公司
地址 224051 江苏省盐城市亭湖区环保科
技城云溪路9号
(72)发明人 岳仁亮　周宏宇　郑继龙　宋平　
冯丽华　
(74)专利代理机构 南京众联专利代理有限公司
32206
代理人 刘趁新
(51)Int.Cl.
G21F 9/30(2006.01)
(54)发明名称一种废树脂环保热解处理装置及其处理方法(57)摘要一种废树脂环保热解处理装置，本申请蒸汽发生装置由蒸汽炉提供饱和水蒸气；常压超高温无机化装置包括过热水蒸气发生装置、冷却层、搅拌系统以及电源控制系统，进行树脂废料的加入和排出，过热水蒸汽发生装置在常压下产生超高温过热水蒸气，温度由电源控制系统调节，内部的搅拌系统通过设置驱动马达进行搅拌，用于废树脂处理效果无机化均匀，无机化发生后冷却模块的水由气体冷却装置提供；气体过滤装置除去无机化产生的多余气体，并使气体初步冷却；初步冷却后的气体进入冷水，用于无机化装置冷却模块。

本发明安全可靠，不存在爆炸的隐患，易实现安全运行，采用封闭空间的系统结构，易于环境保护，根据处理规模，可连续处理，且无机化效率高，
无机化均匀。

权利要求书2页 说明书4页 附图1页CN 110718315 A 2020.01.21
C N 110718315
A
1.一种废树脂环保热解处理装置，包括蒸汽发生装置、常压超高温无机化装置、气体过滤装置以及气体冷却装置，其特征在于；
所述的蒸汽发生装置由蒸汽炉提供，并配有备用蒸汽炉，蒸汽炉提供的饱和蒸汽通过流量计3进入过热蒸汽发生装置；
所述的常压超高温无机化装置包括送料单元、无机化单元、出料单元，且送料单元与无机化单元、出料单元依次连接；
所述无机化单元设有过热蒸汽进口端和废气出口端；
所述无机化单元内设有无机化腔体，在无机化腔体上方设有无机化进料器和过热蒸汽发生装置；
所述无机化单元上还设有压力测定装置，温度测定装置，所述压力测定装置、温度测定装并分别与所述控制系统相连；
所述的过热蒸汽发生装置将饱和水蒸气再加热，产生800～1500℃无色透明干燥的超高温过热水蒸气；
所述的无机化单元的为常压腔体，反应体系为常压操作。

2.根据权利要求1所述的一种废树脂环保热解处理装置，其特征在于：所述无机化腔体装有穿设在无机化炉中的搅拌输送机构；
所述的搅拌输送机构可单独控制，包括可转动地穿设在所述无机化炉中的转轴、设置在转轴上的至少2个叶片和用于驱动转轴转动的主电机，转轴与主电机之间设有减速机和联轴器，转轴沿竖直方向从所述无机化炉的一端延伸至另一端，多个叶片沿所述转轴的轴向布设。

3.根据权利要求1所述的一种废树脂环保热解处理装置，其特征在于：所述的无机化单元外侧冷却设有冷却水腔，在所述外侧的上方设有连通水腔的水管，所述的水来自于水蒸气冷却及冷水箱；
其中，所述的冷却水腔设置有液位反馈系统，水腔内的水位达到标准时，阀门打开。

4.根据权利要求3所述的一种废树脂环保热解处理装置，其特征在于：所述的蒸汽炉设有液位控制。

5.根据权利要求1所述的一种废树脂环保热解处理装置及其处理方法，其特征在于：所述的过滤器包括沿所述外筒体轴向设置的轴向滤网，以及分别盖设在所述内滤网上下两端的上部滤网和下部滤网。

6.根据权利要求1所述的一种废树脂环保热解处理装置，其特征在于：所述的冷却装置中的冷水箱用于冷却蒸汽和提供无机化装置的冷却冷水。

7.一种废树脂环保热解处理装置的处理方法，其特征在于：所述的装置的处理方法步骤为：
1)将伴有水的废树脂通过进料通道导入到无机化装置内，使废树脂发生无氧无机化反应；
2)通过搅拌装置对输入至所述无机化腔的废树脂进行搅拌，增加废树脂的反应面积，通过搅拌装置，增加废树脂接触面积的同时缩减了反应的时间，同时，搅拌装置有利于废树脂反应后的卸料；
3)在高温过热蒸气状态下，常压、无氧、高温条件下，经搅拌无机化后的废树脂残渣经
排出口排出，进入下一个处理环节。

一种废树脂环保热解处理装置及其处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及核电厂废弃物处理及其装置技术领域，特别是涉及一种废树脂环保热解处理装置及其处理方法。

背景技术
[0002]废树脂是压水堆核电站中产生的常见放射性废物之一，其放射性水较高，往往可以达到中放水平，主要成分是以苯乙烯及二乙烯苯交联聚合物为骨架，经磺化或胺化的立体网状结构苯乙烯树脂，结构稳定、物理化学形态较难改变。

废树脂如果不经过无机化处理，其长期存放过程中有受辐照并分解产生可燃气体的风险，长期存放的安全性不能得到保证。

因此，废树脂同时也是核电站中较难处理的放射性废物。

世界许多国家都竞相开发了不同的处理技术，但对于废树脂处理还没有公认的理想处理方法。

目前已开发出的废树脂处理技术主要有:水泥固化、沥青固化、聚合物固化、玻璃固化、热态压实、装高完整性容器(HIC)、湿法氧化、焚烧、蒸汽重整等。

在众多处理技术中，如何选择能够满足废物最小化要求，且技术成熟、经济实用、安全有效的处理方法成为人们关注的问题。

[0003]放射性废树脂的处理技术经过多年的发展，无论是物理处理方法还是化学处理方面都取得了一定的发展，但各种技术仍然有一些固有的缺陷。

结合技术成熟性、减容效果、安全性、经济性、处置安全性等方面综合比较。

而之前的方法，危险固废物、医疗垃圾等处理以焚化炉为主，并且目前的焚化炉是将以化石燃料为主的混合燃料高温燃烧，从而导致被处理物自燃，需要消耗氧气，能耗巨大，而且产生大量的剧毒气体二噁英及残渣、飞灰等废弃物。

[0004]综合分析以上方案的优劣，本发明认为废树脂的安定化处置是其主要发展方向，本发明提供一种节能环保热解处理设备，可在常压下产生800-1500℃的超高温过热水蒸气。

超高温水蒸气注入处理炉后，被处理物起热分解反应。

反应不需要氧气，不排出二氧化碳，可在完全封闭的空间中操作。

在常压超高温过热水蒸气热分解过程中，废物通过转化形成稳定的无机化物。

本发明提供的此种处理方式，可将废树脂中的有机物经过安定化处理，变成稳定的无机物并无反弹空间，具有非常高的减容比。

发明内容
[0005]为了解决上述存在的问题，本发明提供一种废树脂环保热解处理装置及其处理方法，有效的将废树脂进行无机化处理，实现了废树脂无机化处理，且处理后的残渣稳定，处理过程无害，对环境友好，处理能力很大，能兼顾部分其他有机废物的处理，可操作性和维护性强，具有广阔的发展前景，为达此目的，本发明提供一种废树脂环保热解处理装置，包括蒸汽发生装置、常压超高温无机化装置、气体过滤装置以及气体冷却装置；
[0006]所述的蒸汽发生装置由蒸汽炉提供，并配有备用蒸汽炉，蒸汽炉提供的饱和蒸汽通过流量计3进入过热蒸汽发生装置；
[0007]所述的常压超高温无机化装置包括送料单元、无机化单元、出料单元，且送料单元
与无机化单元、出料单元依次连接；
[0008]所述无机化单元设有过热蒸汽进口端和废气出口端；
[0009]所述无机化单元内设有无机化腔体，在无机化腔体上方设有无机化进料器和过热蒸汽发生装置；
[0010]所述无机化单元上还设有压力测定装置，温度测定装置，所述压力测定装置、温度测定装并分别与所述控制系统相连；
[0011]所述的过热蒸汽发生装置将饱和水蒸气再加热，产生800～1500℃无色透明干燥的超高温过热水蒸气；
[0012]所述的无机化单元的为常压腔体，反应体系为常压操作。

[0013]本发明的进一步改进，所述无机化腔体装有穿设在无机化炉中的搅拌输送机构；[0014]所述的搅拌输送机构可单独控制，包括可转动地穿设在所述无机化炉中的转轴、设置在转轴上的至少2个叶片和用于驱动转轴转动的主电机，转轴与主电机之间设有减速机和联轴器，转轴沿竖直方向从所述无机化炉的一端延伸至另一端，多个叶片沿所述转轴的轴向布设，通过无机化炉中的搅拌输送机构可以提高无机化效率。

[0015]本发明的进一步改进，所述的无机化单元外侧冷却设有冷却水腔，在所述外侧的上方设有连通水腔的水管，所述的水来自于水蒸气冷却及冷水箱；
[0016]其中，所述的冷却水腔设置有液位反馈系统，水腔内的水位达到标准时，阀门打开，以上设计可以对无机化单元随时进行冷却。

[0017]本发明的进一步改进，所述的蒸汽炉设有液位控制，保证蒸汽炉的液位在安全的范围。

[0018]本发明的进一步改进，所述的过滤器包括沿所述外筒体轴向设置的轴向滤网，以及分别盖设在所述内滤网上下两端的上部滤网和下部滤网，过滤器充分去除无机化过程中可能引入的有害气体，获得洁净的水蒸汽。

[0019]本发明的进一步改进，所述的冷却装置中的冷水箱用于冷却蒸汽和提供无机化装置的冷却冷水，设置冷水箱用于给冷却设备提供冷水。

[0020]本发明提供一种废树脂环保热解处理装置的处理方法，所述的装置的处理方法步骤为：
[0021]1)将伴有水的废树脂通过进料通道导入到无机化装置内，使废树脂发生无氧无机化反应；
[0022]2)通过搅拌装置对输入至所述无机化腔的废树脂进行搅拌，增加废树脂的反应面积，通过搅拌装置，增加废树脂接触面积的同时缩减了反应的时间，同时，搅拌装置有利于废树脂反应后的卸料；
[0023]3)在高温过热蒸气状态下，常压、无氧、高温条件下，经搅拌无机化后的废树脂残渣经排出口排出，进入下一个处理环节。

[0024]本发明一种废树脂环保热解处理装置及其处理方法，具有以下技术效果优势，主要体现在以下几方面：本发明不仅适用于放射性废树脂处理，也能够适用于其他废弃有机物；实现高效减容；大多数放射性核素被固着在矿物岩的残渣中，最终形成的固化物具有较强的热稳定性；而且核素的浸出率较低，处理环节具有较高的安全性；在非燃烧隔绝氧气的状态中不会产生剧毒物质，对环境的不良影响较小。

与焚烧相比，产生的二次废物较少且易
处理，减小腐蚀的潜在危险。

附图说明
[0025]图1是本发明提供的环保热解处理装置的示意图。

[0026]其中，1、蒸汽炉；2、液面控制；3、流量计；4、超高温过热蒸气发生装置；5、无机化腔体；6、冷却模块；7、液位反馈系统；8、过滤器；9、冷水箱。

具体实施方式
[0027]下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
[0028]本发明提供一种废树脂环保热解处理装置及其处理方法，，有效的将废树脂进行无机化处理，实现了废树脂无机化处理，且处理后的残渣稳定，处理过程无害，对环境友好，处理能力很大，能兼顾部分其他有机废物的处理，可操作性和维护性强，具有广阔的发展前景。

[0029]本发明提供的用于处理核电厂放射性废树脂的热解装置包括内部放置废树脂的主体部，以及与所述主体部分别连通的进料通道和出料通道，所述主体部上方设有超高温过热蒸气发生装置4，所述主体部内的温度与超高温过热蒸气一致，温度≥800℃，所述主体部内的压力为常压。

如图1所示，为本发明的装置示意图。

[0030]实施例1
[0031]本发明一种废树脂环保热解处理装置，包括蒸汽发生装置、常压超高温无机化装置、气体过滤装置以及气体冷却装置；
[0032]所述的蒸汽发生装置由蒸汽炉1提供，并配有备用蒸汽炉1，蒸汽炉1提供的饱和蒸汽通过流量计3进入过热蒸汽发生装置；
[0033]所述的常压超高温无机化装置包括送料单元、无机化单元、出料单元，且送料单元与无机化单元、出料单元依次连接；
[0034]所述无机化单元设有过热蒸汽进口端和废气出口端；
[0035]进一步的，所述无机化单元内设有无机化腔体5，在无机化腔体5上方设有无机化进料器和过热蒸汽发生装置；
[0036]所述无机化单元上还设有压力测定装置，温度测定装置，所述压力测定装置、温度测定装并分别与所述控制系统相连；
[0037]所述的过热蒸汽发生装置将饱和水蒸气再加热，产生800-1500℃无色透明干燥的超高温过热水蒸气；
[0038]所述的无机化单元的为常压腔体，反应体系为常压操作。

[0039]进一步的，所述无机化腔体5装有穿设在无机化炉中的搅拌输送机构；
[0040]所述的搅拌输送机构可单独控制，包括可转动地穿设在所述无机化炉中的转轴、设置在转轴上的多个叶片和用于驱动转轴转动的主电机，转轴与主电机之间设有减速机和联轴器，转轴沿竖直方向从所述无机化炉的一端延伸至另一端，多个叶片沿所述转轴的轴向布设。

[0041]进一步的，所述的无机化单元外侧冷却模块6设有冷却水腔，在所述外侧的上方设有连通水腔的水管，所述的水来自于水蒸气冷却及冷水箱9；
[0042]其中，所述的冷却水腔设置有液位反馈系统7，水腔内的水位达到标准时，阀门打开。

[0043]进一步的，所述的蒸汽炉1设有液位控制2，保证蒸汽炉的液位在安全的范围。

[0044]进一步的，所述的过滤器8包括沿所述外筒体轴向设置的轴向滤网，以及分别盖设在所述内滤网上下两端的上部滤网和下部滤网，充分去除无机化过程中可能引入的有害气体，获得洁净的水蒸汽。

[0045]进一步的，所述的冷却装置中的冷水箱用于冷却蒸汽和提供无机化装置的冷却冷水。

[0046]另一方面，一种废树脂环保热解处理装置，用于处理核电厂放射性废树脂，所述的装置的处理方法步骤为：
[0047]1)将伴有水的废树脂通过进料通道导入到无机化装置内，使废树脂发生无氧无机化反应；
[0048]2)通过搅拌装置对输入至所述无机化腔体5的废树脂进行搅拌，增加废树脂的反应面积，通过搅拌装置，增加废树脂接触面积的同时缩减了反应的时间，同时，搅拌装置有利于废树脂反应后的卸料；
[0049]3)在800-1500℃超高温过热蒸气状态下，常压、无氧、高温条件下，经搅拌无机化后的废树脂残渣经排出口排出，入筒进入水泥固化处理环节。

[0050]本发明的装置反应在密封的条件下运行，有效的将废树脂进行无机化处理，实现了废树脂无机化处理，且处理后的残渣稳定，处理过程无害，不产生有毒有害的气体，热解装置在常压下操作，安全系数高、超高温的环境下，存在多种传热方式，处理效率高，热解效率高。

[0051]实施例2
[0052]本发明提供的一种废树脂环保热解处理装置，处理核电厂产生的废树脂，树脂不需要经过脱水处理，直接放入常压过热水蒸气式热分解装置中，装置中的温度为800℃，在高温反应器中，过热水蒸气使整个密闭空间隔绝氧气，使废树脂有机物在无机化腔内无机化，产生稳定的无机物，无机物经排料口排出，然后进行水泥固化储运。

[0053]实施例3
[0054]本发明提供的一种废树脂环保热解处理装置，处理其他有机固废物，例如医疗垃圾，核电厂其他有机废物等，有机物在高温隔绝氧气的状态下，分解成稳定的有机物，经搅拌无机化后的废弃物残渣经排出口排出，进入其他处理环节。

[0055]本发明的一些实施例中，为了降低运行成本，可以采用间歇式搅拌的形式。

[0056]综上所述，本发明一种废树脂环保热解处理装置，不仅适用于放射性废树脂处理，也能够适用于多种废弃有机物的处理；实现高效减容；大多数放射性核素被固着在矿物岩的残渣中，最终形成的固化物具有较强的热稳定性；而且核素的浸出率较低，处理环节具有较高的安全性；在非燃烧隔绝氧气的状态中不会产生剧毒物质，对环境的不良影响较小。

与焚烧相比，产生的二次废物较少且易处理，减小腐蚀的潜在危险。

[0057]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

图1。