乏燃料后处理气体净化系统淋洗塔技术改进
2020-06-12梁琼彪
梁琼彪
中核四0四有限公司 甘肃嘉峪关 735100
气体净化系统是实现乏燃料后处理(以下简称后处理)工艺的重要环节,其运行的稳定与否直接影响工艺废气的排放水平,关系到空气的质量和人员的健康,是环境安全的重要保障。
后处理工艺排气系统在运行过程中,出现气体洗涤设备净化达不到设计指标,本文针对淋洗塔处理能力不足等问题,进行重新计算和设计,并在后处理工程中应用,取得了较好的效果。
1 系统简介
后处理工艺排气净化系统包括空气提升排气系统、贮(柱、槽)槽排气系统、剪切溶解排气系统等。主要任务是对工艺运行过程中产生的放射性气体进行净化处理,使其达到排放控制标准。
2 淋洗塔原理
淋洗塔是后处理净化放射性气体的关键设备之一,常选用筛板塔,主要由塔体、溢流装置、塔板及其构件等组成[1]。其结构特点是在塔板上开有许多均匀分布的筛孔,塔内上升气流通过筛孔被分散成细小的流股,从板上液层中鼓泡而出,在此过程中与液体密切接触。筛孔在塔板上按三角形排列,普通筛孔直径一般为3mm-8mm,孔中心距与孔径之比常在2.5-5.0范围内。降液管是塔板间液体的流动通道,也是溢流液中所夹带气体分离的场所。设置溢流堰,是为了维持塔板上一定高度的液层,保证气液两相在塔板上有充分的接触时间[2]。淋洗塔在正常操作条件下,放射性气体由塔下部进入,气流通过筛孔,阻止液体从筛孔漏下,淋洗酸全部从上层塔板的降液管流出,横向流过塔板,翻越溢流堰,进入该层塔板的降液管,流向下级塔板,气液两相在塔内错流接触,淋洗酸吸收气体中夹带的放射性液滴和固体粉末,从而降低气相中气溶胶的放射性水平。
3 运行问题与原因分析
原设计筛板塔的塔板上无溢流堰和降液管等结构的逆流塔,淋洗酸在塔板上不能维持足够的液层高度,放射性气体经过塔板上的筛孔时,两相在塔板上的停留时间较短,传质效果不明显,放射性气体净化系数达不到设计指标10的要求,运行不稳定。
4 设计计算及技术改进
对工艺排气系统实际运行的排气量及气体放射性进行核算,对淋洗塔的处理能力、塔径、雾沫夹带量、停留时间进行设计计算;依据塔径确定塔板上的流型、改变设计塔板结构,增加溢流堰、降液管及喷淋除雾器等结构;计算确定孔径及孔间距以及筛孔数;计算漏液点、塔板压降等参数;核算淋洗塔的负荷上限和下限[3]。根据不同的工艺排气系统对淋洗塔分别进行了设计计算,具体结构尺寸见表1。
5 淋洗塔整改后系统运行验证情况
空气提升排气系统淋洗塔整改后工艺排气系统运行稳定,塔内负压分别稳定在-0.40kPa至-0.67kPa,压差分别稳定在4.0kPa-5.5kPa,洗涤净化系数满足设计指标10的要求,
贮槽排气系统淋洗塔整改后工艺排气系统运行稳定,压差稳定在3.0kPa-4.0kPa,塔内负压稳定在-0.5kPa至-0.7kPa,洗涤净化系数满足设计指标10的要求。
6 结语
(1)重新设计的淋洗塔操作弹性大,雾沫夹带控制的负荷上限可分别提高至205%、159%,液泛控制的负荷上限分别提高至148%、109%,漏液控制的负荷下限分别为41%、30%,处理能力满足工艺气体运行要求;
表1 重新设计计算的淋洗塔结构尺寸
(2)淋洗塔增加溢流堰及降液管等溢流装置后,操作运行稳定,塔内负压和压差均在工艺控制限值内,满足工艺稳定运行要求;
(3)整改后的淋洗塔对放射性气体的净化系数大于设计指标10的要求。