一种基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及核电站废气处理技术领域，尤其涉及一种基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统及其使用方法。


背景技术：

2.核电站正常运行时，产生一定量的高放废气，通常流量为3-5m3/h，容控箱扫气时最大时流量可达40-50 m3/h。压水堆核电站(例如ap－1000)高放废气由氢、氮气及痕量的放射性氪(kr)、 氙(xe)气体组成。高放射性核素存在，使得高放废气比活度达到108~109bq/t。
3.如不经处理排入大气，被人吸入就会形成内照射，严重影响核电站附近居民健康，因此必须对高放废气进行处理。压水堆核电站中已经使用和正在发展的废气处理技术主要有：加压贮存处理和常温活性炭延迟处理。活性炭延迟处理技术较加压贮存处理具有安全、节能、投资省、占地小的特点，成为高放废气处理优选方式。
4.在活性炭滞留衰变工艺中，上游系统产生的废气进入废气处理系统后，先经过冷却器进行气体冷却，降低废气温度并去除冷凝出的水分，达到预干燥气体的效果。冷凝出的液体在气水分离器中收集。降温后的废气进入活性炭保护床，在此废气中的水分被进一步去除。活性炭保护床下游为活性炭滞留床，在此废气中xe、kr等短寿命核素被吸附滞留，衰变降低其放射性水平。经过放射性活度监测达标后，废气通过电厂通风系统向环境排放。但是，活性炭材料对湿度较为敏感，活性炭在受潮后吸附性能有所降低甚至失效，可能导致废气处理系统及上游系统停运，故废气湿度控制是影响活性炭寿命和系统可用性的关键因素，即使在滞留床上游设有活性炭保护床，对气体冷却器降温后的气体进一步除湿，活性炭仍然会因为吸水容量小而饱和，再生频率较高，并且活性炭对低湿度气体的除湿效果一般。活性炭在失效后需移出设备进行干燥或更换，增加了装卸操作和二次废物的产生量。
5.现有技术中，专利申请号为cn201310440089.9的发明专利公开了“一种核电站放射性废气处理系统，包括通过管道依次连接的气体冷却器、气水分离器、保护床、滞留床、放射性监测装置，所述放射性废气处理系统还包括有水封管和热氮气源，在所述水封管上方还设置有注水漏斗，所述水封管的一端与所述气水分离器的排水阀下方相连，所述水封管的另一端与排水口相连；所述保护床为硅胶干燥床，所述硅胶干燥床上设置有热氮气吹扫接口，所述热氮气吹扫接口与所述热氮气源相连。本发明有效减少放射性二次废物的产生，节省废物处理和更换新硅胶的运行成本，同时，水封管的加入可以避免正常运行时阀门误动作、投运前阀门未及时关闭以及密封不严所造成的放射性含氢废气泄漏的潜在风险，延长主要设备的使用寿命”，但仍然存在以下缺陷：（1）高温废气的热能利用效率低下；（2）废气干燥处理效果不良。
6.现有技术中，专利申请号为cn201410395795.0的发明专利公开了“一种核电站放射性废气处理系统，其包括气体冷却器、气水分离器、压缩机、延滞处理单元和放射性监测
控制装置，气体冷却器通过进气管线与上游系统管线相连接，气水分离器、压缩机、延滞处理单元和放射性监测控制装置依次通过管线串联连接在气体冷却器的下游。本发明核电站放射性废气处理系统通过在延滞处理单元前设置压缩机，有效地增大了系统的运行压力，大幅提升了吸附剂对气体的吸附系数，延长了放射性气体的滞留衰变时间，因此数倍地增大了系统的放射性废气处理能力，提高了放射性废气处理效率，极大地提升了系统的适用范围和处理效果，具有较强的推广应用前景”，但仍然存在以下缺陷：延滞处理单元里面的活性炭延迟床在放射性气体的处理过程中不断衰减，其处理效率下降，导致由延滞处理单元排出的废气中仍然存在一定量的放射性气体，而该方案中缺乏放射性监测控制装置中检出未达到排放标准的废气的再处理装置，导致未达到排放标准的废气滞留监测控制装置中，影响该系统的运行。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了解决现有技术中存在高温废气的热能利用效率低下；废气干燥处理效果不良以及缺乏放射性监测控制装置中检出未达到排放标准的废气的再处理装置，导致未达到排放标准的废气滞留监测控制装置中，影响该系统的运行的问题，而提出的一种基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统。
8.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统，包括冷凝器，还包括：进气管，连接在冷凝器的进气端，所述进气管的中段设置有第一电控阀门；汽水分离器，连接在冷凝器的出气端；干燥箱，连接在汽水分离器的出气端；热能烘干组件，连接在进气管与干燥箱之间；废气导流组件，连接在干燥箱的出气端；衰变箱，连接在废气导流组件远离干燥箱的一端，所述衰变箱的出气端连接有连通管；核素监测单元，连接在连通管远离衰变箱的一端；废气排放组件，连接在核素监测单元与连通管的交接处。
9.优选的，所述汽水分离器的底部排水口固定连接有蓄水箱。
10.优选的，所述干燥箱包括箱体、安装在箱体顶部且与汽水分离器出气端连通的第一分流管以及交错安装在箱体内侧壁的吸湿板。
11.优选的，所述热能烘干组件包括连接在进气管前段的导流管、安装在导流管上的第二电控阀门、连接在冷凝器进气端的回流管、安装在回流管上的第三电控阀门以及安装在回流管与导流管之间且置于箱体内腔的蛇形烘干管，且所述蛇形烘干管与吸湿板抵接。
12.优选的，所述废气导流组件包括连接在箱体出气端的连接管、连接在连接管远离箱体一端的第一引风机以及连接在第一引风机与衰变箱之间的引风管。
13.优选的，所述第一引风机上还开设有与连接管连通的出风口，且所述出风口处连接有反吹风机构。
14.优选的，所述衰变箱包括连接在引风管远离第一引风机一端的第二分流管、连接在第二分流管远离引风管一端的延滞箱主体以及安装在延滞箱主体内腔的活性炭延迟床。
15.优选的，所述废气排放组件包括连接在连通管与核素监测单元交接处的排放管、安装在排放管上的第四电控阀门以及安装在连通管与核素监测单元交接处与进气管前段之间的回流组件。
16.优选的，所述回流组件包括连接在连通管与核素监测单元交接处的第一回收管、安装在第一回收管远离连通管一端的第二引风机、连接在第二引风机远离第一回收管一端与进气管前段之间的第二回收管以及安装在第二回收管上的第五电控阀门。
17.一种基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统的使用方法，包括以下步骤：s1：首先关闭第二电控阀门、第三电控阀门、第四电控阀门以及第五电控阀门，打开第一电控阀门，同时开启废气导流组件的上的第一引风机，然后将核电站废气排管接入进气管，废气通过进气管通入冷凝器中，对废气进行降温的同时，将废气中水汽冷凝为液体除去，冷凝器下游的汽水分离器除去废气中悬浮的水滴，并将液滴收集在蓄水箱中，避免了废气泄露；s2：汽水分离后的废气通过第一分流管进入箱体中，通过吸湿板的导流，进一步降低进入箱体中废气中的水汽含量，从而提高了后续衰变箱稳定的核素吸收处理效果；s3：通过干燥箱的废气通过废气导流组件中的负压的连接管引入与第一引风机连通的衰变箱中，通过第二分流管的分流，使得废气导流组件引导的废气均匀的分散在衰变箱中的延滞箱主体与活性炭延迟床形成的空腔中，并逐渐通过活性炭延迟床，实现废气中核废气的吸附处理功能；s4：经由衰变箱处理后的核废气，通过连通管进入核素监测单元，经由核素监测单元检测衰变箱衰变后的核废气是否符合排放标准，若符合排放标准，此时开启第四电控阀门，处理后符合标注的废气通过排放管排出；若不符合排放标准，此时保持第四电控阀门的关闭状态，开启第五电控阀门，同时关闭第一引风机，降低废气导流组件将废气导入衰变箱的速率，进而降低衰变箱中活性炭延迟床的处理压力，同时开启第二引风机，第二引风机将滞留在延滞箱主体以及连通管内不符合排放标准的废气通过第一回收管的吸引流经第二引风机，并通过第二回收管重新送入进气管中，进而二次处理；s5：经由第二回收管回收的不符合排放标准的废气，经由冷凝器、汽水分离器、干燥箱、废气导流组件与衰变箱进行二次处理，使其最终符合排放标准排出，在此过程中为保证回收的废气的处理效果，在关闭第一引风机的同时开启反吹风机构，进一步提高回收废气在衰变箱中的滞留时间，提高废气的处理效果；s6：为提高核废气的热能利用效率，在装置使用前，首先关闭第一电控阀门、开启第二电控阀门与第三电控阀门，核废气接入进气管中，通过导流管进入干燥箱的箱体内的蛇形烘干管中，对吸湿板进行烘干，实现对废气中热能的再利用，同时提高了干燥箱的使用寿命。
18.与现有技术相比，本发明提供了一种基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统，具备以下有益效果：1、该基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统，通过设置的热能烘干组件，核废气接入进气管中，通过导流管进入干燥箱的箱体内的蛇形烘干管中，对吸湿板进行烘干，实现对废气中热能的再利用，同时提高了干燥箱的使用寿命，解决了现有技术中高温废气的
热能利用效率低下的问题。
19.2、该基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统，通过设置的冷凝器、汽水分离器与干燥箱的配合，提高了废气的干燥效果，解决了现有技术中废气干燥处理效果不良的问题。
20.3、该基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统，通过设置的回流组件，实现了不符合排放标准的废气的二次回收处理的功能，解决了现有技术中缺乏放射性监测控制装置中检出未达到排放标准的废气的再处理装置，导致未达到排放标准的废气滞留监测控制装置中，影响该系统的运行的问题。
21.4、该基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统，通过设置的反吹风机构，回收废气在衰变箱中的滞留时间，提高废气的处理效果。
附图说明
22.图1为本发明的立体结构示意图之一。
23.图2为本发明的立体结构示意图之二。
24.图3为本发明的立体结构示意图之三。
25.图4为本发明的图3中a部分的放大结构示意图。
26.图5为本发明的主视结构示意图。
27.图6为本发明的热能烘干组件的结构示意图。
28.图7为本发明的废气导流组件的结构示意图。
29.图8为本发明的衰变箱的结构示意图。
30.图中：10、冷凝器；110、进气管；111、第一电控阀门；20、汽水分离器；210、蓄水箱；30、干燥箱；310、箱体；320、第一分流管；330、吸湿板；40、热能烘干组件；410、导流管；420、第二电控阀门；430、回流管；440、第三电控阀门；450、蛇形烘干管；50、废气导流组件；510、连接管；520、第一引风机；530、引风管；540、反吹风机构；60、衰变箱；610、第二分流管；620、延滞箱主体；630、活性炭延迟床；640、连通管；70、核素监测单元；80、废气排放组件；810、排放管；820、第四电控阀门；830、回流组件；831、第一回收管；832、第五电控阀门；833、第二引风机；834、第二回收管。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
33.实施例1：参照图1-8，一种基于活性炭延迟床的核电站废气处理系统，包括包括冷凝器10，
还包括：进气管110，连接在冷凝器10的进气端，进气管110的中段设置有第一电控阀门111；汽水分离器20，连接在冷凝器10的出气端；干燥箱30，连接在汽水分离器20的出气端；热能烘干组件40，连接在进气管110与干燥箱30之间；废气导流组件50，连接在干燥箱30的出气端；衰变箱60，连接在废气导流组件50远离干燥箱30的一端，衰变箱60的出气端连接有连通管640；核素监测单元70，连接在连通管640远离衰变箱60的一端；废气排放组件80，连接在核素监测单元70与连通管640的交接处。
34.参照图5，汽水分离器20的底部排水口固定连接有蓄水箱210。
35.参照图1、图2和图3，干燥箱30包括箱体310、安装在箱体310顶部且与汽水分离器20出气端连通的第一分流管320以及交错安装在箱体310内侧壁的吸湿板330。
36.参照图6，热能烘干组件40包括连接在进气管110前段的导流管410、安装在导流管410上的第二电控阀门420、连接在冷凝器10进气端的回流管430、安装在回流管430上的第三电控阀门440以及安装在回流管430与导流管410之间且置于箱体310内腔的蛇形烘干管450，且蛇形烘干管450与吸湿板330抵接，在装置使用前，首先关闭第一电控阀门111、开启第二电控阀门420与第三电控阀门440，核废气接入进气管110中，通过导流管410进入干燥箱30的箱体310内的蛇形烘干管450中，对吸湿板330进行烘干，实现对废气中热能的再利用，同时提高了干燥箱30的使用寿命。
37.参照图7，废气导流组件50包括连接在箱体310出气端的连接管510、连接在连接管510远离箱体310一端的第一引风机520以及连接在第一引风机520与衰变箱60之间的引风管530，通过干燥箱30的废气通过废气导流组件50中的负压的连接管510引入与第一引风机520连通的衰变箱60中。
38.第一引风机520上还开设有与连接管510连通的出风口，且出风口处连接有反吹风机构540，在关闭第一引风机520的同时开启反吹风机构540，进一步提高回收废气在衰变箱60中的滞留时间，提高废气的处理效果。
39.参照图8，衰变箱60包括连接在引风管530远离第一引风机520一端的第二分流管610、连接在第二分流管610远离引风管530一端的延滞箱主体620以及安装在延滞箱主体620内腔的活性炭延迟床630，通过干燥箱30的废气通过废气导流组件50中的负压的连接管510引入与第一引风机520连通的衰变箱60中，通过第二分流管610的分流，使得废气导流组件50引导的废气均匀的分散在衰变箱60中的延滞箱主体620与活性炭延迟床630形成的空腔中，并逐渐通过活性炭延迟床630，实现废气中核废气的吸附处理功能。
40.参照图3、图4和图6，废气排放组件80包括连接在连通管640与核素监测单元70交接处的排放管810、安装在排放管810上的第四电控阀门820以及安装在连通管640与核素监测单元70交接处与进气管110前段之间的回流组件830。
41.参照图3、图4和图6，回流组件830包括连接在连通管640与核素监测单元70交接处的第一回收管831、安装在第一回收管831远离连通管640一端的第二引风机833、连接在第
二引风机833远离第一回收管831一端与进气管110前段之间的第二回收管834以及安装在第二回收管834上的第五电控阀门832，若不符合排放标准，此时保持第四电控阀门820的关闭状态，开启第五电控阀门832，同时关闭第一引风机520，降低废气导流组件50将废气导入衰变箱60的速率，进而降低衰变箱60中活性炭延迟床630的处理压力，同时开启第二引风机833，第二引风机833将滞留在延滞箱主体620以及连通管640内不符合排放标准的废气通过第一回收管831的吸引流经第二引风机833，并通过第二回收管834重新送入进气管110中，进而二次处理。
42.首先关闭第二电控阀门420、第三电控阀门440、第四电控阀门820以及第五电控阀门832，打开第一电控阀门111，同时开启废气导流组件50的上的第一引风机520，然后将核电站废气排管接入进气管110，废气通过进气管110通入冷凝器10中，对废气进行降温的同时，将废气中水汽冷凝为液体除去，冷凝器10下游的汽水分离器20除去废气中悬浮的水滴，并将液滴收集在蓄水箱210中，避免了废气泄露；汽水分离后的废气通过第一分流管320进入箱体310中，通过吸湿板330的导流，进一步降低进入箱体310中废气中的水汽含量，从而提高了后续衰变箱60稳定的核素吸收处理效果；通过干燥箱30的废气通过废气导流组件50中的负压的连接管510引入与第一引风机520连通的衰变箱60中，通过第二分流管610的分流，使得废气导流组件50引导的废气均匀的分散在衰变箱60中的延滞箱主体620与活性炭延迟床630形成的空腔中，并逐渐通过活性炭延迟床630，实现废气中核废气的吸附处理功能；经由衰变箱60处理后的核废气，通过连通管640进入核素监测单元70，经由核素监测单元70检测衰变箱60衰变后的核废气是否符合排放标准，若符合排放标准，此时开启第四电控阀门820，处理后符合标注的废气通过排放管810排出；若不符合排放标准，此时保持第四电控阀门820的关闭状态，开启第五电控阀门832，同时关闭第一引风机520，降低废气导流组件50将废气导入衰变箱60的速率，进而降低衰变箱60中活性炭延迟床630的处理压力，同时开启第二引风机833，第二引风机833将滞留在延滞箱主体620以及连通管640内不符合排放标准的废气通过第一回收管831的吸引流经第二引风机833，并通过第二回收管834重新送入进气管110中，进而二次处理；经由第二回收管834回收的不符合排放标准的废气，经由冷凝器10、汽水分离器20、干燥箱30、废气导流组件50与衰变箱60进行二次处理，使其最终符合排放标准排出，在此过程中为保证回收的废气的处理效果，在关闭第一引风机520的同时开启反吹风机构540，进一步提高回收废气在衰变箱60中的滞留时间，提高废气的处理效果；为提高核废气的热能利用效率，在装置使用前，首先关闭第一电控阀门111、开启第二电控阀门420与第三电控阀门440，核废气接入进气管110中，通过导流管410进入干燥箱30的箱体310内的蛇形烘干管450中，对吸湿板330进行烘干，实现对废气中热能的再利用，同时提高了干燥箱30的使用寿命。
43.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。