《处理与处置》(5)焚烧和压实

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1、放射性废物处理与处置李全伟西南科技大学国防科技学院核废物与环境安全国防重点学科实验室放射性废物处理与处置内容提要5、废物的减容处理——焚烧和压实（p80~102）5.1焚烧工艺过程和设备5.2焚烧炉的类型5.3湿法氧化5.4焚烧处理的安全问题5.5废物的压实减容5.6超级压实机减容放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实焚烧或压实：减少固体废物体积和降低废物包装、贮存、运输和处置费用的主要处理方法。可燃性废物常用焚烧法减容，多达40～80％的废物是可燃和可压缩的。焚烧是将可燃性废物氧化处理成灰烬或残渣。主要优点：高

2、度的减容（20～100倍）和减重（10～80倍）。废物向无机化转变（更安全）。可回收239Pu和235U。放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实5.1焚烧工艺过程和设备焚烧：化学过程，图5-1焚烧工艺流程示意图去污因子：废物原始放射性活度与排入环境烟气放射性活度之比减容比：废物的初始体积与焚烧灰和二次废物总体积之比焚烧工艺：分拣、破碎、进料、焚烧、排灰、烟气冷却、烟气净化等过程。典型的焚烧炉及其废气净化系统放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实分拣：挑出有害的物质，使物料具有尽可能均匀的组成和相近

3、的热值。手工分拣一般在手套箱中进行。破碎：方便进料和充分燃烧。一般在手套箱中，加保护气氛（N2）。进料：批式和连续进料。进料口设置双重门联锁装置、水冷装置、清扫装置和CO2灭火装置。液体废物设喷料进口。放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实焚烧：燃烧室——钢体外壳，内衬绝热和耐火陶瓷材料。空气加热器——助燃气体：空气和氧气助燃器——助燃燃料：丙烷、天然气、柴油焚烧炉需要保持一定负压焚烧炉设计的基本要求：完全燃烧燃烧不完全的问题：①堵塞炉排或尾气净化系统；②产生含碳量较高的灰渣，降低减容效果。放射性废物处理与处置第

4、五章废物的减容处理——焚烧和压实排灰：70%～90%放射性物质在灰中。在手套箱中进行，防止气溶胶逸出。焚烧α废物：临界安全，回收钚和铀。焚烧灰是弥散性物质，不允许直接处置，必须固化处理后装入密封容器作最终处置。固化方法：水泥固化，熔融或超级压实卸灰的主要问题：炉排堵塞放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实烟气冷却：冷空气稀释、喷水急冷、热交换烟气净化：组分复杂。含有CO2、水蒸气、烟灰、焦油、酸性气体、二恶英和放射性核素等。烟气中放射性核素的存在方式：气态、气溶胶、粉尘（飞灰）和高温挥发物。尾气净化系统通常采用多

5、种设备串联使用。监测控制：①异常排放、火灾和爆炸；②装备事故电源；③对烟气净化要求很高。放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实5.2焚烧炉的类型过量空气焚烧炉一个燃烧室，过量空气30%～100%，炉温800～1100℃。优点：结构和操作简单。缺点：燃烧不完全，烟气净化难。德国卡尔斯鲁厄研究中心：处理能力50～60kg/h；系统去污因子＞1×105放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实控制空气焚烧炉两个或多个燃烧室美国洛斯阿拉莫斯实验室：上、下两个水平的燃烧室。下室供理论空气量，温度650～870℃

6、；上室供过量空气，温度870～1100℃；处理能力45kg/h。烟气净化用湿法除尘放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实热解焚烧炉第一燃烧室热解：在不足氧，中温600～800℃下，将可燃物裂解成低碳链物质，生成甲烷、乙烷、丙烷、CO和CO2。第二燃烧室燃烧：在过量空气和高温1000～1500℃下转化为气态成分完全燃烧。优点：①可烧塑料、橡胶物含量高的废物；②释热速度不随废物热值不同而有较大的波动，易于控制；③一次空气流量小，带出的飞灰量低，烟气净化负担减少。放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实旋

7、风炉悬浮燃烧：高速气流载带废物碎块切向送入炉中，在高速旋转气流的强烈湍动中燃烧，强化了传质和传热过程，燃烧在较短时间和较小空间内完成。燃烧温度900～1000℃，燃烧炉上方设后燃烧室温度1000℃。优点：炉体结构简单，操作方便、适用性强，允许烧含较多塑料和橡胶的废物。放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实高温熔渣炉炉温1400～1600℃，产生岩状物，可直接处置。莫斯科RADON：等离子体加热，熔融区温度超过1600℃，可燃废物与不可燃废物之比为3∶2，处理能力200～250kg/h。设置旋风后燃烧室。流化床炉熔

8、盐炉焚烧炉研究：原子能院、中辐院焚烧炉使用：上海放射性三废处理站、812厂、404厂、821厂等。放射性废物处理与处置第五章废物的减容处理——焚烧和压实5.3湿法氧化湿燃烧法：酸煮解、过氧化氢催化氧化酸煮解机理：用热浓硫酸和硝酸（250℃）浸煮可燃固体废物，将有