移动式放射性物资焚烧处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种焚烧处理系统，且更具体地涉及一种移动式放射性物资焚烧处理系统。

背景技术：

当今世界上有众多的民用、军用核设施正在运转，生产、库存着大量的核燃料和核武器。目前，在全世界30多个国家和地区运行着近500座核电机组在运营中，估计已有二三十个国家已经掌握了核技术，有些国家还在研制核武器。据不完全统计，全世界约有3万多枚核弹头。在世界各地分布着数百万枚放射源，其中，就有数量可观的闲置或退役或报废源储存在废物库。此外，地下或海里储存了成千上万吨的高活性放射性废物，核动力卫星也有可能掉下来污染环境。

核工业主要由核燃料工业、核反应堆工业、核动力工业、放射性同位素生产以及辐射工业等部分组成，其重点还是核动力反应堆和核武器研制。

人为因素如核实验、不正当利用核或辐射的恶意行为，核和辐射恐怖、操作失误等使辐射源失控，地震、火灾、洪水、海啸、台风、火山喷发、雪崩、泥石流以及引力作用核动力卫星或航天器坠毁等自然力量或其它不可抗拒的因素导致放射性物质泄漏或失控，核工业在生产过程中产生的放射性产品或废物失控，就有可能引起核泄漏。散布到环境中的放射性物质直接污染空气、土壤、水和动植物且难以清除，也可直接照射或污染或间接地进入人体。由于环境中的放射性物质难以清除和辐射对人体存在致癌效应、促癌效应和遗传效应，所以对经济生活、社会心理造成一定的影响。严重的核事故，对政治、经济、社会、环境及人体健康，均造成很大影响和不良后果。 核物质扩散的主要途径：由空气、土壤、水、植物、动物等，其中，空气扩散最迅速，扩散量最大，防护最困难。

目前应急防护的一般措施：自我防护方法，即空气有放射性污染时，屋外人员可利用口罩、手帕、毛巾、纸等捂住口鼻，对呼吸道进行防护，可使吸入的放射性核素所致剂量减少到1/10；还可以服用稳定性碘保护甲状腺、撤离、永久性重新定居、对食品和水的去污、加强辐射防护意识或知识等，但上述方法均不能实现对放射性物质根本防范。

技术实现要素：

针对上述技术的不足，本实用新型公开一种移动式放射性物资焚烧处理系统，可实现对放射性粉尘的快速处理，灵活性大，机动性强，采用20GP标准焚烧处理单元集装箱，可实现海陆空运的无缝运输，在处理过程中，通过两级燃烧室实现对物质的完全燃烧，通过急冷系统、旋风除尘装置、活性炭除尘装置、HEPA除尘装置实现烟气中SO₂、NO、NO₂、二噁英等剧毒物质过滤和净化，净化后的烟气通过排气烟囱排到大气中，实现烟气的无害化处理的效果，达到消除辐射和环境保护的目的。

本实用新型采用以下技术方案：

一种移动式放射性物资焚烧处理系统，包括焚烧处理单元和配合所述焚烧处理单元工作的贮存单元，所述焚烧处理单元外部封装有焚烧处理单元集装箱，所述焚烧处理单元包括依次从左向右设置在所述焚烧处理单元集装箱内的焚烧炉、急冷系统、旋风除尘装置、活性炭除尘装置、HEPA除尘装置以及离心式风机和排气烟囱，其中所述焚烧炉、急冷系统、旋风除尘装置、活性炭除尘装置、HEPA除尘装置以及离心式风机和排气烟囱通过送风管道依次中通连接，在所述焚烧处理单元集装箱的侧面还设置有左右平行的第一开孔和第二开孔，所述第一开孔设置成燃料进料通道，所述第二开孔设置成维修通道，其中所述焚烧炉包括第一燃烧室、设置在所述第一燃烧室内的第一引燃装置、第二燃烧室以及设置在所述第二燃烧室内的第二引燃装置，所述第一燃烧室和所述第一引燃装置设置在所述焚烧炉内部，所述第二燃烧室和第二引燃装置设置在焚烧炉外部的上方，且所述第二燃烧室通过所述送风管道与所述第一燃烧室中通连接，所述焚烧炉上还设置有自动化控制系统和手动控制系统。

优选地，所述贮存单元内部设置有隔板，所述隔板将所述贮存单元分隔成第一存储单元和第二存储单元，所述第一存储单元设置成贮存焚烧后的灰烬，所述第二存储单元设置成贮存待焚烧的物料，所述贮存单元顶部还设置有防雨排气孔，所述贮存单元侧部设置有每个进气孔孔径为20mm以内的进气孔阵列，所述贮存单元的尺寸设置为6058mm×2438mm×2591mm（长*宽*高），外壳结构材质为钢板且内壳结构设置有2mm厚的防辐射铅板。

优选地，所述焚烧处理单元集装箱的规格为20GP,总载量为6000kg，外壳结构材质为钢板，且内层设置有2mm-5mm厚的防辐射铅板。

优选地，所述焚烧炉的额定容量为200kg，外形尺寸为1300mm×1200mm×1400㎜（长*宽*高）、炉膛尺寸为1000mm×700mm×700㎜(长*宽*高)，材质为具有8mm的表面耐热油漆A3钢板材，炉内最高温度为1200℃，炉体外表最高温度在60℃以内。

优选地，所述第一燃烧室的耐温范围为600℃-850℃，所述第二燃烧室的耐温范围为1000℃-1200℃。

优选地，所述急冷系统为平行设置且互相连通的U形急冷管道，所述急冷系统还配置有2台用于散热以保证外部空气流动风量的主轴风机。

优选地，所述旋风除尘装置采用耐400°C的高温材料，且所述除尘装置包括上部、下部和侧部且所述上部、下部和侧部彼此中通连接，且所述侧部设置在所述上部和下部之间，且所述侧部的上表面与所述上部的上表面并齐配置，且所述上部与所述侧面横截面呈矩形，所述侧部的下表面与所述下部横截面呈锥形。

优选地，所述活性炭除尘装置设置成矩形结构，且包括箱体和装填在箱体内的碳芯吸附单元。

优选地，所述HEPA除尘装置设置为矩形结构，且所述HEPA除尘装置上设置有过滤微粒直径为0.1微米及0.1微米以下颗粒的HEPA滤网。

优选地，所述自动化控制系统包括PLC控制系统、燃烧器、过滤器、燃油箱以及热电偶，所述PLC控制系统与所述燃烧器、过滤器连接、燃油箱串联连接组成闭合回路。

积极有益效果：

本实用新型采用一体化中通式管道排气系统，采用二级燃烧室，配置自动化控制系统和手动控制系统实现对反射性物质的无害化处理及资源化利用，在处理过程中，通过二级燃烧室实现对物质的完全燃烧，即低温燃烧，高温消除二噁英，通过急冷系统、旋风除尘装置、活性炭除尘装置、HEPA除尘装置实现烟气中SO₂、HCl、NO、NO₂、二噁英等剧毒物质过滤和净化，净化后的烟气通过排气烟囱排到大气中，实现烟气的无害化处理的效果，达到环境保护的目的；

同时，本实用新型的可以作为可移动的放射性物资焚烧系统，其外形采用20GP标准焚烧处理单元集装箱结构，可实现海陆空运的无缝运输，便于运输和仓储，灵活性大，机动性强。

附图说明

图1为本实用新型中焚烧处理单元的立体结构装配示意图；

图2为本实用新型中焚烧处理单元的内部构件示意图；

图3为本实用新型中贮存单元的立体结构示意图；

图4为本实用新型中贮存单元进气孔阵列放大视图；

图5为本实用新型中贮存单元顶部的放大视图；

图中：1-焚烧炉、2-急冷系统、3-旋风除尘装置、4-活性炭除尘装置、5-HEPA除尘装置、6-排气烟囱、101-第一燃烧室、102-第二燃烧室、7-送风管道、8-第一开孔、9-第二开孔、10-焚烧处理单元集装箱、11-焚烧处理单元、12-贮存单元、13-隔板、14-第一存储单元、15-进气孔阵列、16-防雨排气孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-图2所示，一种移动式放射性物资焚烧处理系统，包括焚烧处理单元11和配合所述焚烧处理单元11工作的贮存单元12，所述焚烧处理单元11外部封装有焚烧处理单元集装箱10，所述焚烧处理单元11包括依次从左向右设置在所述焚烧处理单元集装箱10内的焚烧炉1、急冷系统2、旋风除尘装置3、活性炭除尘装置4、HEPA除尘装置5以及离心式风机和排气烟囱6，其中所述焚烧炉1、急冷系统2、旋风除尘装置3、活性炭除尘装置4、HEPA除尘装置5以及离心式风机和排气烟囱6通过送风管道7依次中通连接，在所述焚烧处理单元集装箱10的侧面还设置有左右平行的第一开孔9和第二开孔8，所述第一开孔9设置成燃料进料通道，所述第二开孔8设置成维修通道，其中所述焚烧炉1包括第一燃烧室101、设置在所述第一燃烧室101内的第一引燃装置、第二燃烧室102以及设置在所述第二燃烧室102内的第二引燃装置，所述第一燃烧室101和所述第一引燃装置设置在所述焚烧炉1内部，所述第二燃烧室102和第二引燃装置设置在焚烧炉1外部的上方，且所述第二燃烧室102通过所述送风管道7与所述第一燃烧室101中通连接，所述焚烧炉1上还设置有自动化控制系统和手动控制系统。

如图3-图5所示，所述贮存单元12内部设置有隔板13，所述隔板13将所述贮存单元12分隔成第一存储单元14和第二存储单元（图中未示出），所述第一存储单元14设置成贮存焚烧后的灰烬，所述第二存储单元设置成贮存待焚烧的物料，所述贮存单元12顶部还设置有防雨排气孔16，所述贮存单元12侧部设置有每个进气孔孔径为20mm以内的进气孔阵列15，所述贮存单元12的尺寸设置为6058mm×2438mm×2591mm（长*宽*高），外壳结构材质为钢板且内壳结构设置有2mm厚的防辐射铅板。

在本实用新型中，所述焚烧处理单元集装箱10的规格为20GP,总载量为16000kg，外壳结构材质为钢板，且内层设置有2mm-5mm厚的防辐射铅板。

在本实用新型中，所述焚烧炉1的承重量为200kg，外形尺寸为1300mm×1200mm×1400㎜（长*宽*高）、炉膛尺寸为1000mm×700mm×700㎜(长*宽*高)，材质为具有8mm的表面耐热油漆A3钢板材，炉内最高温度为1200℃，炉体外表最高温度在60℃以内。

在本实用新型中，所述第一燃烧室101的耐温范围为600℃-850℃，所述第二燃烧室102的耐温范围为1000℃-1200℃。

在本实用新型中，所述急冷系统2为平行设置且互相连通的U形急冷管道，所述急冷系统2还配置有2台用于散热以保证外部空气流动风量的主轴风机。

在本实用新型中，所述旋风除尘装置3采用耐400°C的高温材料，且所述除尘装置3包括上部、下部和侧部且所述上部、下部和侧部彼此中通连接，且所述侧部设置在所述上部和下部之间，且所述侧部的上表面与所述上部的上表面并齐配置，且所述上部与所述侧面横截面呈矩形，所述侧部的下表面与所述下部横截面呈锥形。

在本实用新型中，所述活性炭除尘装置4设置成矩形结构，且包括箱体和装填在箱体内的碳芯吸附单元。

在本实用新型中，所述HEPA除尘装置5设置为矩形结构，且所述HEPA除尘装置5上设置有过滤微粒直径为0.1微米及0.1微米以下颗粒的HEPA滤网。

在本实用新型中，所述自动化控制系统包括PLC控制系统、燃烧器、过滤器、燃油箱以及热电偶，所述PLC控制系统与所述燃烧器、过滤器连接、燃油箱串联连接组成闭合回路。

在上述实施例中，急冷系统2的主要作用为急速降低烟气温度，避免二噁英重新生成，同时具有除去烟气中的灰尘和有酸性气体的作用。烟气从第二燃烧室102出来后直接进入旋风除尘装置3，旋风除尘装置3内的水含有除酸药剂。高温烟气能将水雾瞬间汽化，带走大量热量，避免二噁英重新生成，烟气中的酸性气体入S0₂、NO₂等遇到水雾中的除酸药剂，生成便于处理的亚硫酸盐和硝酸盐，便于集中处理，烟气中的大颗粒灰尘会被水雾附着，流到底部沉淀，减轻后期除尘压力。在急冷系统2内还设置有喷嘴，喷嘴采用不锈钢防堵喷嘴，正常使用寿命达10年，急冷系统2中设置有急冷管道，急冷管道采用215无缝钢管，壁厚3mm，寿命达10达年。

焚烧后的烟气经过旋风除尘装置3后，烟气进入送风管道7，送风管道7为大直径管道，通过大直径管道能够进一步降温，并且对烟气中进行脱水作用，避免大量水蒸气在除尘部分凝结，降低除尘效率。采用大直径管道，避免了传统散热器管道过细的问题，使用寿命达长。送风管道7顶部设有泄压阀保证系统内部压力释放，底部设有清灰口，避免长时间运行产生烟道堵塞。旋风除尘装置3外壳采用高分子材料，耐腐蚀，寿命可达12年。

在上述实施例中，活性炭除尘装置4主要依靠其内的碳芯吸附单元进行吸附，碳芯吸附单元主要为活性碳吸附，其吸附原理为：由于活性碳固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子。在本实用新型中，利用固体表面的吸附能力，使废气与大表面的多孔性固体物质相接触，废气中的污染物被吸附在固体表面上，使其与气体混合物分离，达到净化目的。该过程实质是一个吸附浓缩的过程，并没有把有机溶剂处理掉，本质上属于物理过程，后续尾气处理可以根据废气成分的不同选择接催化燃烧脱附或者蒸汽脱附再生装置。活性炭除尘装置4脱附再生过程为：用蒸汽自焚烧炉1的塔底喷入，把活性碳中吸附的溶剂蒸出，再经过急冷系统2冷凝成液体，进入分离筒，分离回收有机溶剂，残液进曝气筒，经曝气后排出。该过程也属于物理过程，该方法能够回收溶剂，节省成本。

在上述实施例中，活性炭除尘装置4的性能特点为：运行过程不产生二次污染，设备投资少、运行费用低；性能稳定、可同时理多种混合气体，净化效率≥95%，采用实用新型活性碳吸附材料作为吸附剂，具有阻力低、寿命达长、净化效率高等优点。

在具体实施例中，经旋风除尘装置3后的烟气颗粒物大大减少，尾气处理又经过活性炭吸附，大大地去除了尾气中的气溶胶，使焚烧后的烟气排放达到环保要求。

在具体实施例中，采用HEPA除尘装置5再次对烟气中的放射性气溶胶排放进行控制。在一种实施例中，HEPA除尘装置5设置有滤筒式布袋除尘器，其表面过滤的除尘效率远远高于传统的除尘器，大大减少了有害物的排放量。采用滤筒式除尘器无滤料磨损现象，且其本体上无可动部件，可长期使用不须维修（即使拆换滤筒也极方便）避免了传统的除尘器不断换滤料的烦恼。采用滤筒式除尘器其体积、重量远远小于同规格的传统的除尘器。采用滤筒式除尘器阻力小，耗压缩空气量小，无维修工作量。

在本实用新型中，离心风机提供整个系统烟气流动的动力。风机参数为额定功率：5.5kw，额定电压：380V，额定风量：3400-8900m3/小时，额定风压：4600Pa。

下面结合一具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

本系统控制系统采用自动化控制系统和手动控制系统相结合的方式启动系统，自动化控制系统由PLC控制系统、燃烧器、过滤器、燃油箱以及热电偶，所述PLC控制系统与所述燃烧器、过滤器连接、燃油箱串联连接组成闭合回路。而手动控制系统中设置有手动开关，通过手动开关启动燃烧系统。 当使用新型的系统启动后，旋风除尘装置3首先开始工作，以保证待机状态时，焚烧炉内部空间的负压状态，防止辐射尘埃和气体外泄。装填物料或清灰结束后，关闭焚烧炉1的炉门，启动急冷系统2，然后启动第一引燃装置开始焚烧。

物料在炉内由第一引燃装置引燃、助燃后，经测温装置判断引燃装置是否需要持续工作，如果炉内温度达到额定值，引燃装置停止燃烧，否则继续助燃。一般温度控制在650—850℃进行预燃烧和碳化，燃烧过程中有部分可燃物粒子受条件限制不易燃尽，故该设备需配备第二燃烧室102进行二次燃烧。在具体实施例中，第二燃烧室102为一体型尾气燃烧净化器，使物料在助燃状态下燃烧至完全碳化为止。

燃烧产生的烟气进入急冷系统2和旋风除尘装置3后，先经由水膜迅速降温及除尘，防止在第二燃烧室102高温分解掉的二噁英重新生成，降至200℃以下时，经由急冷系统2再次降温及干燥，进入旋风除尘装置3进行旋风除尘，然后依次进入活性炭除尘装置4、HEPA除尘装置5进行滤筒除尘、和活性炭吸附，进行高效地净化，最后经排气烟囱6排出。

焚烧后的灰烬由第一存储单元14收集后储存于渣桶内，存储灰烬的渣桶需要按规定处理，彻底避免辐射危害。

焚烧炉1的炉门、清灰门的设计均采用了全密封结构，焚烧时炉内与炉外完全隔绝，形成负压燃烧，杜绝二次污染的可能性，焚烧炉1整体能够防辐射，安全性能高，可靠性强。焚烧炉1与系统中的其他部件隔离，使得焚烧炉1所在空间的负压，灰尘和气体不会泄露。

在焚烧炉1顶部，急冷系统2顶部均设有泄压阀门，遇到紧急情况可以随时泄压，避免系统内部热量聚集而产生爆炸，本系统还设有各种报警系统，可根据异常情况马上反应，大大提高焚烧炉1的安全性，炉体外表温度能够控制在60℃的安全温度。

本实用新型采用一体化中通式管道排气系统，采用二级燃烧室，配置自动化控制系统和手动控制系统实现对反射性物质的无害化处理及资源化利用，在处理过程中，通过二级燃烧室实现对物质的完全燃烧，即低温燃烧，高温消除二噁英，通过急冷系统、旋风除尘装置、活性炭除尘装置、HEPA除尘装置实现烟气中SO₂、HCl、NO、NO₂、二噁英等剧毒物质过滤和净化，净化后的烟气通过排气烟囱排到大气中，实现烟气的无害化处理的效果，达到环境保护的目的；

同时，本实用新型的可以作为可移动的放射性物资焚烧系统，其外形采用20GP标准焚烧处理单元集装箱结构，可实现海陆空运的无缝运输，便于运输和仓储，灵活性大，机动性强。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本实用新型的范围。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。