含氚废水大气载带排放过程中湿度与温度的控制

2019-11-29赵青

商品与质量 2019年28期

赵青

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氚是氢的最重同位素，也是它唯一的放射性同位素。它以99%的氚化水（HTO）和1%的氚化氢气体（HT）形式存在。而氚化水又和普通水的物化性质极为相似。因此，把它和水进行分离是十分困难的[1]。现行的含氚废水处理方法主要有分离回收氚、氧化挥发、高温化学处理、大气载带排放等[2]，综合考虑西北地区的气候条件、地理环境、环境稀释等因素，采用大气载带排放对含氚废水进行处理[3]。

含氚废水处理系统在4-10月运行，考虑到对环境的影响，运行的重点是要控制出口湿度和温度。为确保含氚废水排放环境的安全性，对出口湿度、出口温度的控制研究是很有必要的。

1 高压微雾大气载带工艺原理及工艺过程

高压微雾是将含氚废水加压至一定压力，然后通过特制的微雾喷嘴，在微雾室将废液以微米级的云雾状喷射到空气中，热空气在微雾室与水雾充分混合，水雾在空气中吸收热量，从液态变成汽态，空气被吸热后降温，控制增湿后的空气相对湿度最大不超过70%，出口温度比室外空气低2℃左右。然后将其送往排风塔进行高架排放。

高压微雾处理过程为由输送泵从废水接收槽输送含氚废水至高压微雾机组，在高压微雾机组经过高压柱塞泵加压，再通过喷嘴将含氚废水以8-16μm的雾滴喷出，喷嘴开启数量与主控室显示排放湿度高限连锁。

加热空气过程为先通过板式换热器用蒸汽对翅片式换热器的生产上水回路进行加热，蒸汽回路为板换的一回路，生产升水为二回路。生产上水温度与蒸汽量连锁，达到所需温度的生产上水对进风进行加热。

含氚废水处理系统工艺流程图如图1所示。

2 温度的控制

在本工艺流程中涉及到三种温度，一是环境的温度，二是经过翅片式换热器后空气的温度即加热温度，三是离心风机后排风的温度即出口温度为了满足排放的含氚废水的温度比环境温度低2℃左右的要求，首先要满足含氚废水充分载带汽化的要求，加热需满足将废水汽化的温度，再实现加热温度的控制和出口温度的控制。

2.1 加热温度的控制

（1）加热温度的确定。在运行过程中，若不开加热系统，载带量比处理量（微雾喷嘴喷出的氚水量）小50-200Kg/h，其中排风中载带的氚水量=风量×干空气密度（排风绝对湿度-进风绝对湿度），处理量为喷嘴喷出的废水量。载带的不完全，会导致大量的含氚废水冷凝下来，污染厂房环境，为此我们进行加热，加热得到的效果如下。

加热开启后，含氚废水的处理量和载带量只相差10-30Kg/h。虽然载带量和处理量匹配，从上表可以看出都将加热温度调至比环境温度高8-10℃的方式，会使出口温度高于环境温度，此情况仍会造成喷出微雾的冷凝，由以上结果可说明要根据不同情况探索不同的加热温度，汽化的同时满足出口温度的要求。

要得到加热的温度，就要知道风加热的状态所对应的焓和绝对湿度，再通过焓湿图得出对应的加热温度。由于从外部环境的状态到加热的状态，这个过程中虽然相对湿度变小了，但绝对湿度没变，所以可根据环境状态得到的绝对湿度作为加热状态的绝对湿度。从加热的状态到排风的状态，过程中是等焓加湿的过程，可以将排风状态的焓作为加热状态的焓，排风的温度可由环境温度低于2℃来得出，排风的湿度可由载带量和处理量匹配而得出，温度、湿度确定即可获得焓值即加热状态的焓值。确定的方法主要如下：

①通过进风参数，先确定绝对湿含量

含湿量是指湿空气中与一千克干空气同时并存的水蒸气的质量（克），常用d来表示，单位：g/kg干空气。含湿量d几乎同水蒸气分压力Ps成正比，而同空气总压力P成反比。

式中：P表示空气压力（Pa）；

Ps表示水蒸气分压力（Pa）；

②再通过排风参数，确定焓值

空气中的焓值是指空气中所含有的绝热量，通常以干空气的单位质量作为基准，称作比焓。符号用i表示，单位为kj/kg干空气。湿空气焓值等于1kg干空气的焓值与dkg水蒸气焓值之和。

式中：t-空气温度℃；

d-空气中的含湿量kg/kg干空气。

③通过绝对湿含量和焓值，通过湿焓图（如下图2），确定对应的加热温度，根据确定的加热温度的运行，得到结果如下表2：

在此种情况下即保证了处理量和载带量只相差10-30Kg/h，保证载带量和处理量匹配，而且控制了出口温度比环境温度低2℃左右。

（2）加热温度的自动控制。在100000-140000m3/h的风量下，风要达到一定加热温度，板换供热水的温度一般比此加热温度大20-24℃，由此可倒退出板换供热水的温度。以此确定出热水温度，在板换一回路的蒸汽回路上设调节阀，与二回路热水的温度联锁，设定好已确定的热水温度，会自动调节蒸汽流量已热水的温度稳定。