郭建文

(山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030024)

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含霧滴放射性氣溶膠的凈化裝置設(shè)計(jì)

郭建文

(山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030024)

根據(jù)實(shí)際使用要求，設(shè)計(jì)了符合高濕度、有霧滴存在條件下的放射性氣溶膠的凈化裝置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用發(fā)現(xiàn)，絲網(wǎng)過濾器對(duì)霧滴去除效果好，過濾箱體及濾芯壓緊密封可靠，排放的氣體符合標(biāo)準(zhǔn)。

氣溶膠；凈化裝置；放射性；設(shè)計(jì)

引 言

固定放射性氣溶膠與超聲霧化法捕集是一種采用超聲波的原理將不同組分的固定劑霧化的方法。在霧化過程中的霧滴粒徑很小。霧化后的霧滴在被處理區(qū)域通過超聲設(shè)備捕集懸浮于空氣中的大顆粒放射性氣溶膠粒子，同時(shí)，使這些氣溶膠離子進(jìn)行結(jié)合使之粒徑變大從而沉降。這些沉降的離子會(huì)附著于墻體或者地面等表面，最終使大量松散型的氣態(tài)污染固定，最大程度地削減了懸浮顆粒。這些技術(shù)已在許多實(shí)踐中得到成功應(yīng)用[1-2]。目前，對(duì)放射性氣溶膠的去除工藝主要為單純的濾紙、濾布等[3]，這些工藝裝置的去除效率均不是很高。

該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是：1) 裝置區(qū)為密閉區(qū)域，固定劑霧滴在霧化后通過風(fēng)機(jī)載入裝置區(qū)，同時(shí)，在裝置區(qū)設(shè)置出風(fēng)口，使區(qū)域內(nèi)形成一定的氣體流動(dòng)。2) 出口設(shè)置的尾氣凈化裝置將放射性氣溶膠的氣體實(shí)現(xiàn)凈化。需要注意的是，由于在固定劑通入裝置區(qū)后，在裝置區(qū)的氣相組織中會(huì)含有由于霧化而形成的固定劑霧狀物，因此，凈化裝置的設(shè)計(jì)必須服從于具體的處理目標(biāo)和要求。

1 凈化裝置設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)基本要求

1) 必須保證凈化裝置的密封性能，在凈化過程中確保無放射性氣溶膠溢出，并且該裝置能穩(wěn)定、高效地過濾空氣中的霧滴。

2) 監(jiān)測(cè)尾氣排放達(dá)標(biāo)，放射性氣溶膠的監(jiān)測(cè)應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)的監(jiān)測(cè)方法要求，同時(shí)，尾氣中放射性氣溶膠的濃度應(yīng)當(dāng)滿足放射性衛(wèi)生防護(hù)基本標(biāo)準(zhǔn)(GB 4792-84)。

3) 操作方便，適合于不同的工作場(chǎng)合。

1.2 設(shè)計(jì)思路

1) 為了方便操作，使其可達(dá)性增強(qiáng)，同時(shí)，為了減小裝置的體積，節(jié)省空間，應(yīng)將各個(gè)單元集中布設(shè)，并且將其整體安裝在方便移動(dòng)的裝置上。

2) 為了保證能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，放射性氣體在裝置出口前需經(jīng)過安裝在出口的高效氣體過濾器。本裝置過濾介質(zhì)選用風(fēng)量適當(dāng)?shù)暮思?jí)高效過濾器。

3) 由于進(jìn)入凈化裝置霧滴濕度大，對(duì)核級(jí)高效過濾器的紙質(zhì)濾材腐蝕嚴(yán)重，需選擇一種既具有除霧能力，又可以對(duì)放射性污染進(jìn)行去污的過濾介質(zhì)。經(jīng)過對(duì)不銹鋼絲與碳纖維絲的調(diào)研，本實(shí)驗(yàn)采用φ=0.25 μm的碳纖維絲作填充材料的絲網(wǎng)除霧器，碳纖維絲對(duì)液滴具有良好的阻隔性，并且受放射性污染后便于清洗和去污。

4) 引風(fēng)機(jī)風(fēng)量應(yīng)略大于霧化通入風(fēng)量，這樣可以在裝置區(qū)內(nèi)產(chǎn)生一定的負(fù)壓，可以最大限度地防止被處理區(qū)域的放射性氣體溢出。本實(shí)驗(yàn)采用真空風(fēng)泵作為引風(fēng)動(dòng)力。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，凈化裝置工作流程如圖1所示。

圖1 凈化裝置工作流程

1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.3.1 驅(qū)動(dòng)裝置

前端載帶氣體的流量為40 m3/h～50 m3/h，選擇風(fēng)泵的流量為大于50 m3/h。同時(shí)，需要保持容器內(nèi)有一定的真空度。根據(jù)上述條件選擇最大負(fù)壓為15 kPa、氣體流量為65 m3/h的真空泵。

1.3.2 主體凈化裝置

主體凈化裝置是本裝置的核心內(nèi)容，本箱體在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了采用除霧(濕)過濾和高效凈化過濾共兩級(jí)凈化。在設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)將這兩級(jí)凈化裝置放置在同一個(gè)過濾箱體內(nèi)，既可以節(jié)約成本，又最大限度地減小了裝置體積。

具體的凈化流程為：需凈化尾氣經(jīng)過除霧過濾器，除霧過濾器可以除去大部分氣相中的霧滴。為了避免霧滴在除霧過程中凝聚后影響過濾器的紙質(zhì)濾材，同時(shí)也為了使氣體的流動(dòng)順暢，本除霧過濾器安裝在箱體下部。經(jīng)過除霧過濾的氣流向上移動(dòng)，通過折流板折流進(jìn)入下一級(jí)除霧裝置——核級(jí)高效過濾器，折流的過程可以降低氣體的流速，從而使部分未被過濾液滴通過重力沉降在過濾箱壁面上。氣流經(jīng)過核級(jí)高效過濾器凈化后，最終的氣體可以滿足放射性氣體排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)后的氣體通過管道經(jīng)真空泵排出環(huán)境。

本過濾裝置的除霧過濾器和高效過濾器各有獨(dú)立倉體，更換方便，不會(huì)互相影響。2個(gè)倉體之間各配套1套緊壓裝置，緊壓裝置包括固定框體和活動(dòng)框體，2個(gè)框體之間用活動(dòng)螺栓連接。凈化箱體如圖2、圖3所示，壓緊機(jī)構(gòu)如圖4所示。

圖2 過濾箱體正面視圖

圖3 過濾箱體后視圖(去掉背面板)

圖4 壓緊機(jī)構(gòu)

1.3.3 風(fēng)阻測(cè)量

箱體內(nèi)的阻力變化可以反映各過濾器的工作情況。同時(shí)，在進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口設(shè)置的測(cè)壓儀器可以同時(shí)掌握濾芯工作狀態(tài)以及阻力變化情況。根據(jù)阻力的變化可以判斷過濾芯體內(nèi)的塵體吸收情況，當(dāng)阻力在逐漸增加到一個(gè)限度后增加緩慢，并且出現(xiàn)風(fēng)機(jī)負(fù)荷突然增大的情況時(shí)，就可以判斷為過濾芯內(nèi)的塵體已經(jīng)充滿，應(yīng)當(dāng)及時(shí)清理塵體，及時(shí)更換過濾裝置后將塵體清除。由于這些塵體為含放射性的塵體，因此應(yīng)當(dāng)視這些塵體為放射性危險(xiǎn)廢物，塵體的貯存及處置應(yīng)當(dāng)滿足放射性廢物管理規(guī)定(GB 14500-93)。當(dāng)箱體內(nèi)的阻力突然變小時(shí)，考慮漏風(fēng)以及芯體破損等因素，及時(shí)進(jìn)行斷電并且檢修以及更換芯體等工作。

1.3.4 移動(dòng)小車的作用

小車的作用為載重及方便移動(dòng)，因此在小車選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)以體積適宜、稱重合適以及方便移動(dòng)為原則。

2 凈化裝置驗(yàn)證

本裝置應(yīng)當(dāng)在安裝完畢后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)驗(yàn)證，一般選擇的驗(yàn)證時(shí)間為48 h不間斷操作。

驗(yàn)證結(jié)果表明，本裝置運(yùn)行期間可以達(dá)到平穩(wěn)、連續(xù)的要求，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中沒有發(fā)生霧狀氣溶膠體破壞過濾器紙質(zhì)濾材等情況，并且本實(shí)驗(yàn)采用的碳纖維絲網(wǎng)可以有效地?cái)r截霧滴。根據(jù)對(duì)裝置入口及出口氣流的放射性活度及活度進(jìn)行測(cè)量可知，本凈化裝置對(duì)放射性霧狀氣體中放射性氣溶膠的綜合凈化效率為大于99.85%，出口氣流的放射性活度為0.029 Bq/m3，達(dá)到放射性氣體排放標(biāo)準(zhǔn)。說明本裝置可以滿足含霧滴放射性氣體的有效去除，保證了放射性氣體的放射性活度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)語

通過本次含霧滴放射性氣溶膠的凈化裝置設(shè)計(jì)可以得出如下結(jié)論：

1) 本次實(shí)驗(yàn)的主體裝置采用了碳纖維絲作為載體，可以高效攔截氣溶膠霧滴；

2) 箱體風(fēng)阻的變化可以判斷過濾芯體內(nèi)放射性塵的充滿程度，從而可以及時(shí)清理或更換過濾裝置；

3) 本凈化裝置對(duì)放射性氣溶膠的綜合凈化效率大于99.85%，氣體排放可以滿足放射性氣體排放標(biāo)準(zhǔn)，從而保證了放射性氣體活度的要求。

[1] 馬鵬勛.美國羅基弗拉茨環(huán)境技術(shù)基地退役技術(shù)[J].輻射防護(hù)通訊,2010,30(5):38-41.

[2] Robert O Berg,William F Rigby,John P Albers.Method and apparatus for encapsulating particulates：US,5878355[P].1999-03-02.

[3] 徐金其，侯價(jià)禮，王建森.密封型阻性氣溶膠口罩防護(hù)效果評(píng)價(jià)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,1990(3)：15-17.

《石化技術(shù)與應(yīng)用》2017年征訂啟事

《石化技術(shù)與應(yīng)用》是經(jīng)中國科學(xué)技術(shù)部和新聞出版署批準(zhǔn)，由中國石油蘭州石化公司主管，石油化工研究院編輯出版的石油化工領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)性刊物，為中國科技核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊，被美國《化學(xué)文摘》，俄羅斯《文摘雜志》，美國《劍橋科學(xué)文摘》，中國學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫等檢索機(jī)構(gòu)收錄。雙月刊，逢單月10日出版，國內(nèi)刊號(hào)CN 62-1138/TQ，國際刊號(hào)ISSN 1009-0045，廣告經(jīng)營許可證號(hào)6201004000005，郵發(fā)代號(hào)54-102，國內(nèi)外公開發(fā)行。郵箱：izhm@chinajournal.net.cn

《聚氨酯工業(yè)》2017年征訂啟事

《聚氨酯工業(yè)》創(chuàng)刊于1986年，由中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)和江蘇省化工研究所有限公司主辦，國內(nèi)唯一公開發(fā)行的聚氨酯行業(yè)專業(yè)性科技刊物，現(xiàn)為中文核心期刊、中國科技核心期刊和武大RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊。被中國學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)刊源期刊、萬方數(shù)據(jù)-數(shù)字化期刊群全文上網(wǎng)被中國科技核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫、科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(SCD)源期刊、重慶維普數(shù)據(jù)庫等收錄。國際標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)出版物刊號(hào)：ISSN l005-1902；國內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物刊號(hào)：CN32-1275/TQ。電話：025-83755190，85664648

The design of the equipment for filtering the radioactive aerosol with fogdrop

GUO Jianwen

(Shanxi Jinhuan Keyuan Environmental Resource Science and Technology Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030024, China)

According to the actual requirement, the equipment is designed for filter the radiation aerosol with liquid drop. The result indicated that the steel net filter had obvious effect in removing the liquid drop. The filtering boxing and the fasten mechanism of the filter had good sealing capability. The exhaust is up to the standard.

aerosol; filter equipment; radioactive; design

2016-08-16

郭建文，男，1977年出生，2000年畢業(yè)于太原理工大學(xué)化工工藝專業(yè)，從事環(huán)評(píng)、驗(yàn)收、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急等環(huán)保工作。

專題討論

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2016.05.17

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7050(2016)05-0062-03