核电厂含氢废气处理系统与方法与流程

本技术涉及核电厂尾气处理，特别是涉及一种核电厂含氢废气处理系统与方法。

背景技术：

1、碳-14(14c)具有弱的β放射性，β射线的能量为49kev，有内照射风险，其半衰期为5730年，核核实运行过程中产生的碳-14，对环境的影响不容忽视。

2、以核电厂为例，核电厂中产生的含氢废气主要通过teg含氢子系统排放。teg含氢子系统的废气组分中，n2含量约为80％，h2含量约为20％，其中含碳-14气体浓度在2.9-7.4ppmv之间，含碳-14气体中烃类有机物占75％～95％，co2的含量为5％～25％。含碳-14气体含量极小，为ppm级别，很难有效地去除，进而难以避免放射性废气排放至核电厂及其周边的环境中，影响了环境健康稳定。

3、相关技术中，有提出将含氢废气与氧气进行混合，在氢氧复合器的作用下除掉废气中的氢气，使得含氚氢气进行催化氧化以生成水；然后，在催化氧化炉中将含有碳-14的有机物进行催化氧化后生成含碳-14的二氧化碳和水。在实际实施时，通常将空气与含氢废气进行混合，然而空气中的氧气含量一般为21%，在废气中的氢气的含量大于1%的情况下，氢气与氧气进行混合时容易引发爆炸现象，安全性极低。

技术实现思路

1、基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种核电厂含氢废气处理系统与方法，它能够提高尾气处理的安全性，避免发生爆炸，同时能降低成本。

2、一种核电厂含氢废气处理系统，所述核电厂含氢废气处理系统包括：

3、空气提供单元，所述空气提供单元用于提供空气；

4、稀释气体组件，所述稀释气体组件用于提供稀释气体；

5、第一混合机构，所述第一混合机构分别与所述空气提供单元、含氢废气排放装置、所述稀释气体组件相连，使所述空气、含氢废气及所述稀释气体相互混合得到混合气体；

6、消氢单元，所述消氢单元分别与所述第一混合机构、所述稀释气体组件相连，所述消氢单元用于接收所述第一混合机构的混合气体，并用于去除混合气体中的氢气，所述稀释气体组件用于接收其中一部分经所述消氢单元去除所述氢气的混合气体；

7、催化氧化单元，所述催化氧化单元与所述消氢单元相连，所述催化氧化单元用于接收另一部分经所述消氢单元去除所述氢气的混合气体，并用于将所述混合气体中的含碳-14有机物转化成二氧化碳；及

8、吸收单元，所述吸收单元与所述催化氧化单元相连，所述吸收单元用于接收所述催化氧化单元催化氧化后的混合气体，并用于去除所述混合气体中的二氧化碳。

9、在其中一个实施例中，所述核电厂含氢废气处理系统还包括第一调控组件和/或第二调控组件；所述第一调控组件分别与所述含氢废气排放装置、所述第一混合机构相连，所述第一调控组件用于调整含氢废气进入到所述第一混合机构中的量；所述第二调控组件分别与所述空气提供单元、所述第一混合机构相连，所述第二调控组件用于调整所述空气进入到所述第一混合机构中的量。

10、在其中一个实施例中，所述核电厂含氢废气处理系统还包括控制器、第一氢气浓度检测器、第二氢气浓度检测器与氧气浓度检测器；所述第一氢气浓度检测器用于检测所述含氢废气排放装置排放的废气中的氢气浓度，所述第二氢气浓度检测器用于检测所述第一混合机构输出的混合气体中的氢气浓度，所述氧气浓度检测器用于检测所述第一混合机构输出的混合气体中的氧气浓度，所述控制器分别与所述第一氢气浓度检测器、所述第二氢气浓度检测器、所述氧气浓度检测器、所述第一调控组件及所述第二调控组件电性连接。

11、在其中一个实施例中，所述稀释气体组件包括第一泵、输送管路与第一调整阀；所述输送管路分别与所述消氢单元、所述第一混合机构相连，所述第一泵与所述第一调整阀均设置于所述输送管路上。

12、在其中一个实施例中，所述核电厂含氢废气处理系统还包括第二混合机构；所述第二混合机构设置于所述消氢单元与所述催化氧化单元之间，所述第二混合机构还与所述空气提供单元相连，所述第二混合机构用于将经所述消氢单元去除氢气的混合气体与所述空气提供单元提供的空气进行混合并输送至所述催化氧化单元。

13、在其中一个实施例中，所述核电厂含氢废气处理系统还包括第三调控组件和/或第四调控组件；所述第三调控组件分别与所述空气提供单元、所述第二混合机构相连，所述第三调控组件用于调整所述空气进入到所述第二混合机构中的量；所述第四调控组件分别与所述消氢单元、所述第二混合机构相连，所述第四调控组件用于调整经所述消氢单元去除氢气的混合气体进入到所述第二混合机构中的量。

14、在其中一个实施例中，所述空气提供单元包括第二泵、空气进气管路与脱碳罐；所述第二泵与所述脱碳罐均设置于所述空气进气管路上，所述第二泵用于提供动力使得环境空气进入到所述空气进气管路中，所述脱碳罐用于去除所述空气中的二氧化碳，所述空气进气管路与所述第一混合机构相连。

15、在其中一个实施例中，所述消氢单元包括沿气体输送方向依次相连的第一加热器、氢氧复合器、第一冷凝器与气液分离器。

16、在其中一个实施例中，所述催化氧化单元包括沿气体输送方向依次相连的第二加热器、催化氧化炉与第二冷凝器。

17、在其中一个实施例中，所述核电厂含氢废气处理系统还包括设置于所述吸收单元的出气口处的氚碳取样装置。

18、一种核电厂含氢废气处理方法，所述核电厂含氢废气处理方法包括如下步骤：

19、步骤s100、将稀释气体、空气与含氢废气进行混合得到混合气体，使所述混合气体中的氧气浓度和/或氢气浓度减小至安全范围；

20、步骤s200、通过催化氧化的方式去除混合气体中的氢气，将去除氢气的其中一部分混合气体用于所述步骤s100中的稀释气体；

21、步骤s300、将去除氢气的另一部分混合气体通过催化氧化的方式去除含碳-14有机物；

22、步骤s400、吸收去除含碳-14有机物的所述混合气体中的二氧化碳。

23、在其中一个实施例中，所述步骤s100包括：

24、在初始阶段，调整含氢废气的混合量，以使所述混合气体中的氢气浓度低于1%；

25、在稳定阶段，当检测到混合气体中的氧气浓度低于第一设定值时，增大含氢废气的混合量，以使所述混合气体中的氢气浓度高于1%；

26、当检测到混合气体中的氧气浓度低于第二设定值时，增大空气的混合量。

27、在其中一个实施例中，在步骤s200之前包括步骤s180、对混合气体进行加热处理；和/或，

28、在步骤s200之后包括步骤s220、对去除氢气后的混合气体进行冷凝处理；

29、步骤s240、对冷凝处理后的混合气体进行气液分离处理。

30、在其中一个实施例中，在步骤s300之前包括步骤s280、对混合气体进行加热处理；和/或，

31、在步骤s300之后包括步骤s320、对去除含碳-14有机物的所述混合气体进行冷凝处理。

32、在其中一个实施例中，在步骤s300之前还包括步骤s250、将空气与去除氢气的混合气体进行混合处理。

33、上述的核电厂含氢废气处理系统与方法，稀释气体组件提供的稀释气体与空气提供单元的空气、含氢废气进行混合后，能稀释空气的氧气和/或氢气，降低混合气体中的氧气浓度和/或氢气浓度至安全范围，从而能有效防止氧气与氢气进行复合过程中发生爆炸事故，能有效提高安全性。此外，通过将消氢单元处理后的混合气体（主要成分是氮气与氧气）作为稀释气体进行重复利用，不仅可以控制供氧的浓度，使进入到消氢单元中混合气体的氧气浓度快速降低至6%以下，在提升系统的处理能力的情况下，使系统使用更加安全，还由于能被循环利用，能大大降低成本，解决一次性利用的稀释气体处理量大的缺陷。此外，能够提升废气处理系统的处理能力、减少脱碳空气的使用量。另外，通过控制废气中的含氧量来避免爆炸的发生，具体将氧气的浓度控制在6%以下，在这种情况下，即使增加氢气的浓度也不会引起爆炸事故，能够适合不同含氢浓度的废气的高效处理，具有较好的普遍适用性。