放射性廢液霧沫夾帶淨化裝置的製作方法
2023-09-23 00:56:30
本發明涉及一種淨化裝置，具體涉及放射性廢液霧沫夾帶淨化裝置。
背景技術：
近年來，放射性廢液的處理一直是核能技術應用和研究中的熱點，蒸發處理方法在核電站、研究堆等產生的中放廢液和低放廢液的處理過程仍佔據重要地位，蒸發器產生的二次蒸汽中霧沫去除率是決定蒸發器淨化效果的關鍵因素，目前處理放射性廢液的蒸發器霧沫主要採用傳統的分離方法，如慣性式除霧、折流板式除霧、旋流板式氣液分離、旋風式分離等。這些技術雖然應用廣泛，但也存在明顯的不足與弊端。
如：慣性式除霧器所能分離的液滴直徑比較大,不適合一些要求很高的場合；折流板式除霧器、旋流板式氣液分離器的技術分離精度和分離效率不高，且不便於去汙；旋風式除霧器的阻力往往較大，且需要佔用一定的空間，設備費用也較高，且不便於去汙。
技術實現要素：
本發明所要解決了傳統放射性霧沫分離技術的分離精度和分離效率不高的問題，提供一種解決上述問題的放射性廢液霧沫夾帶淨化裝置。
本發明通過下述技術方案實現：
放射性廢液霧沫夾帶淨化裝置，包括殼體組件，設置在殼體組件頂端的放射性霧沫入口，設置在殼體組件底端的排液組件，設置在殼體組件內部並將殼體組件內部分隔成上腔體和下腔體的託盤組件，設置在下腔體內且頂端安裝在託盤組件上的複合膜組件，以及設置在下腔體上部側壁上的出氣口。
所述複合膜組件包括由密集纖維床組成的濾芯，以及設置在濾芯上用於安裝固定的安裝組件。該安裝組件包括頂端和底端均設置有開口的筒體，將筒體頂端固定在託盤組件上的固定裝置，該筒體頂端的開口與上腔體連通，該濾芯設置在筒體內。
放射性霧沫從放射性霧沫入口進入上腔體，然後通過複合膜組件分離後進入到下腔體，該放射性霧沫通過多次碰撞後，潤溼複合膜組件中的纖維，或破壞纖維上的微細電荷，進而導致潤溼形成的連續液膜將增厚成為完全包圍纖維的蛋形液滴，微小的液滴在密集纖維的直接攔截、慣性碰撞與布朗運動等機理的綜合作用下，被收集在一根根超細纖維絲上，並趨於集結、凝聚。當凝集長大的液滴能抗衡流速夾帶力和本身表面張力之和時才能通過重力沉降到殼體組件底部，乾燥的氣體在低速下脫離複合膜組件由出氣口出去進入下道工序。
本發明中液霧的分離不同於飄塵之類固態顆粒，液霧的表面張力能夠使密集纖維床上的細纖維彼此靠近，而使濾層的均一分散性被破壞，這有利於顆粒的穿透。因而，通過本發明結構的優化能有效解決傳統放射性霧沫夾帶淨化裝置體積較大的問題，極大地減小體積，同時，能有效增加過濾效率。
並且，在放射性蒸汽中夾帶的液體顆粒中，直徑小於1微米的亞微米尺寸部分的捕集除淨最為困難，因為一般的分離作用力在該情況下都相當小，並且，微粒的布朗運動逐漸顯著，他們與纖維的接觸效率可能小於100％，因而增加了微粒從纖維層穿透逃逸的機會。上述一般的分離作用力包括：重力、離心力、纖維絲的直接攔截力(當顆粒與纖維的距離小於其自身的半徑時)、纖維與顆粒的分子間吸力、顆粒對纖維表面的慣性撞擊力以及纖維的篩選作用力(相鄰纖維之間間距小於微粒自身的直徑時)等。
基於上述原理和問題，本發明對密集纖維床的結構進行了優化設置，即，密集纖維床採用不規則排列的纖維構成，濾芯的高度為40～150cm。密集纖維床的密度為0.2～0.4t/m3，纖維的規格為2.0～2.5D。
通過上述密集纖維床結構的優化設置，能有效提高分離效率和分離精度。通過檢測可知，通過本發明上述密集纖維床結構和組成的優化設置，能有效將分離效率提高到99％，分離精度提高到0.1μm。
進一步，本發明中複合膜組件中的濾芯優選由聚苯硫醚和聚乙烯複合材料組成，即該濾芯中的纖維優選採用聚苯硫醚和聚乙烯複合材料組成。
由於本發明中的纖維採用聚苯硫醚和聚乙烯複合後製成，通過上述複合材料製成的纖維具有超高光潔度、萬物不粘性、優良的抗輻照性、抗腐蝕性、高溫穩定性等性能。因而採用本發明所述纖維製成的密集纖維床進行過濾時，其能夠有效解決傳統複合纖維膜在去除放射性霧沫時不耐輻照的問題，同時取得極好的耐汙性，延長濾芯使用壽命，效果顯著。
並且，本發明的複合材料能夠有效優化與放射性廢液的蒸發器霧沫顆粒之間的分子間吸力，通過與密集纖維床的結合設置，能有效保證放射性霧沫在分離過程中高效、低阻力連續運行，保證過濾效果，即有效提高分離效率、分離精度，通過檢測可知，通過本發明上述密集纖維床結構和組成的優化設置，進一步提高分離效率和分離精度。
因而，本發明通過上述複合材料的優化設置，在不影響處理能力的前提下，不僅僅能達到自身超高光潔度、萬物不粘性、優良的抗輻照性、抗腐蝕性、高溫穩定性等性能，還能極大地提高分離效率和分離精度，效果十分顯著。
更為優選地，聚苯硫醚和聚乙烯的配比為6～12：1。
進一步，所述上腔體內設置有噴淋組件。通過該噴淋組件的設置，能有效實現複合膜組件自清洗效果，並且能提高去汙便捷性，並可實現複合膜組件的清洗再生。
更進一步地，所述上腔體上設置有溫度遠程組件。所述下腔體上設置有另一個溫度遠程組件。所述放射性霧沫入口上設置有壓力遠程組件。所述出氣口上設置有另一個壓力遠程組件。
通過溫度遠程組件和壓力遠程組件的設置，能監測進、出口的壓力和溫度變化，從而可以遠傳得出本發明淨化裝置的實時運行狀況和分離效率。
優選地，所述殼體組件頂端還設置有安全控制組件。當殼體內壓力及溫度過高時，該安全控制組件可有效釋放殼體內部壓力，達到避免裝置爆炸的情況發生，保證放射性廢液霧沫夾帶淨化裝置在設計範圍內正常運行，進而有效提高安全性能。
本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：
1、本發明在不影響處理能力的前提下，能有效將分離效率提高到99％，通過雷射散射法檢測，蒸汽中的水粒徑≥0.1μm，分離精度提高到0.1μm；
2、本發明通過複合纖維膜材料的設置，能有效解決傳統複合纖維膜在去除放射性霧沫時不耐輻照的問題，取得較好耐輻照效果和耐汙性，延長濾芯使用壽命；
3、本發明安全控制組件保證放射性廢液霧沫夾帶淨化裝置在設計範圍內正常運行，進而有效提高安全性能。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：
圖1為本發明結構示意圖。
附圖中標記及對應的零部件名稱：
1-殼體組件，2-放射性霧沫入口，3-排液組件，4-託盤組件，5-複合膜組件，6-出氣口，7-噴淋組件，8-溫度遠程組件，9-壓力遠程組件，10-安全控制組件。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。
實施例1
放射性廢液霧沫夾帶淨化裝置，如圖1所示，包括殼體組件1、放射性霧沫入口2、排液組件3、託盤組件4、複合膜組件5和出氣口6。具體設置如下：
該殼體組件1包括上殼體和下殼體，該託盤組件4安裝在上殼體和下殼體之間並將殼體組件1的內腔體分隔成上腔體和下腔體。該放射性霧沫入口2設置在上殼體上，該排液組件3設置在下殼體上，該排液組件3位於下殼體底端的中間位置處，該出氣口6位於下殼體上部。
該複合膜組件5頂端安裝在託盤組件4上，且該複合膜組件5位於下腔體中。該複合膜組件5包括濾芯，以及設置在濾芯上用於安裝固定的安裝組件；該濾芯由密集纖維床組成，而該密集纖維床由不規則排列的纖維構成，密集纖維床採用不規則排列的纖維構成，密集纖維床的密度為0.2～0.4t/m3，纖維的規格為2.0～2.5D，濾芯的高度為40～150cm。且本實施例中該纖維採用聚苯硫醚和聚乙烯複合材料組成，聚苯硫醚和聚乙烯的配比為6～12：1。本實施例中密集纖維床的密度為0.3T/m3，纖維的規格為2.5D，濾芯的高度為100cm。且本實施例中該纖維採用聚苯硫醚和聚乙烯複合材料組成，聚苯硫醚和聚乙烯的質量配比為9：1。
安裝組件安裝在託盤組件4上，其連接方式有多種，如：本實施例中該託盤組件4上設置有通孔，該安裝組件呈倒置的「T」型結構，該安裝組件頂端穿過該通孔，然後通過螺帽結構固定在託盤組件4上，如圖1所示。同時，為了達到最佳的過濾效果，該安裝組件與託盤組件4之間設置有密封結構。
通過上述結構的設置，本發明能有效將分離效率提高到99％，分離精度提高到0.1μm，效果十分顯著。
實施例2
本實施例與實施例1的區別在於，本實施例還增加了噴淋組件7，通過該設置有效實現複合膜組件的自清洗效果，提高去汙便捷性。本實施例中該噴淋組件7設置在上腔體中，如圖1所示。
在本發明的結構使用一段時間後，可能有塵或結晶物堵塞複合膜組件，導致壓差增加，因而，可以通過該噴淋組件7的設置有效實現複合膜組件的反洗再生，效果顯著。
實施例3
本實施例與實施例1和實施例2的區別在於：本實施例中增加了溫度遠程組件8和壓力遠程組件9，如圖1所示，具體設置如下：
該上腔體上設置有溫度遠程組件8，該下腔體上設置有另一個溫度遠程組件8。該放射性霧沫入口2上設置有壓力遠程組件9，該出氣口6上設置有另一個壓力遠程組件9。
通過上述溫度遠程組件8和壓力遠程組件9的設置，從而可以遠傳得出本發明的實時運行狀況。
實施例4
本實施例與實施例1和實施例2的區別在於：本實施例中設置有安全控制組件10，該安全控制組件10設置在上殼體頂端。通過上述安全控制組件10的設置，能保證本發明的裝置在設計範圍內正常運行，如果工作時出現異常超出了設計範圍，它將保證本發明的裝置不出現事故。
實施例5
本實施例為實施例1的對比實施例，本實施例的區別在於：本實施例中密集纖維床的參數不同，本實施例中的參數在實施例1中的優選範圍值之外，具體設置如下：
密集纖維床採用不規則排列的纖維構成，密集纖維床的密度為0.2t/m3，纖維的規格為3D，濾芯的高度為80cm。
通過上述設置，本實施例的分離效率為：90％，分離精度為0.1μm。
實施例6
本實施例為實施例1的對比實施例，本實施例的區別在於：本實施例中密集纖維床的參數不同，本實施例中的參數在實施例1中的優選範圍值之外，具體設置如下：
密集纖維床採用不規則排列的纖維構成，密集纖維床的密度為0.5t/m3，纖維的規格為1.5D，濾芯的高度為40cm。
通過上述設置，本實施例的分離效率為：95％，分離精度為0.1μm。
實施例7
本實施例為實施例1的對比實施例，本實施例的區別在於：本實施例中纖維材料組成不同，本實施例中該纖維採用聚乙烯材料組成。
通過上述設置，本實施例的分離效率為：95％，分離精度為0.1μm。
以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。