含霧滴放射性氣溶膠的凈化裝置設計

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計

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)

根據實際使用要求，設計了符合高濕度、有霧滴存在條件下的放射性氣溶膠的凈化裝置，根據現場使用發(fā)現，絲網過濾器對霧滴去除效果好，過濾箱體及濾芯壓緊密封可靠，排放的氣體符合標準。

氣溶膠；凈化裝置；放射性；設計

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)域通過超聲設備捕集懸浮于空氣中的大顆粒放射性氣溶膠粒子，同時，使這些氣溶膠離子進行結合使之粒徑變大從而沉降。這些沉降的離子會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。這些技術已在許多實踐中得到成功應用[1-2]。目前，對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)點是：1) 裝置區(qū)為密閉區(qū)域，固定劑霧滴在霧化后通過風機載入裝置區(qū)，同時，在裝置區(qū)設置出風口，使區(qū)域內形成一定的氣體流動。2) 出口設置的尾氣凈化裝置將放射性氣溶膠的氣體實現凈化。需要注意的是，由于在固定劑通入裝置區(qū)后，在裝置區(qū)的氣相組織中會含有由于霧化而形成的固定劑霧狀物，因此，凈化裝置的設計必須服從于具體的處理目標和要求。

1 凈化裝置設計

1.1 設計基本要求

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)測尾氣排放達標，放射性氣溶膠的監(jiān)測應當滿足相關的監(jiān)測方法要求，同時，尾氣中放射性氣溶膠的濃度應當滿足放射性衛(wèi)生防護基本標準(GB 4792-84)。

3) 操作方便，適合于不同的工作場合。

1.2 設計思路

1) 為了方便操作，使其可達性增強，同時，為了減小裝置的體積，節(jié)省空間，應將各個單元集中布設，并且將其整體安裝在方便移動的裝置上。

2) 為了保證能夠實現達標排放，放射性氣體在裝置出口前需經過安裝在出口的高效氣體過濾器。本裝置過濾介質選用風量適當的核級高效過濾器。

3) 由于進入凈化裝置霧滴濕度大，對核級高效過濾器的紙質濾材腐蝕嚴重，需選擇一種既具有除霧能力，又可以對放射性污染進行去污的過濾介質。經過對不銹鋼絲與碳纖維絲的調研，本實驗采用φ=0.25 μm的碳纖維絲作填充材料的絲網除霧器，碳纖維絲對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) 引風機風量應略大于霧化通入風量，這樣可以在裝置區(qū)內產生一定的負壓，可以最大限度地防止被處理區(qū)域的放射性氣體溢出。本實驗采用真空風泵作為引風動力。

根據以上設計思路，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 設計內容

1.3.1 驅動裝置

前端載帶氣體的流量為40 m3/h～50 m3/h，選擇風泵的流量為大于50 m3/h。同時，需要保持容器內有一定的真空度。根據上述條件選擇最大負壓為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容，本箱體在設計時考慮了采用除霧(濕)過濾和高效凈化過濾共兩級凈化。在設備設計時將這兩級凈化裝置放置在同一個過濾箱體內，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濾材，同時也為了使氣體的流動順暢，本除霧過濾器安裝在箱體下部。經過除霧過濾的氣流向上移動，通過折流板折流進入下一級除霧裝置——核級高效過濾器，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。氣流經過核級高效過濾器凈化后，最終的氣體可以滿足放射性氣體排放標準，達標后的氣體通過管道經真空泵排出環(huán)境。

本過濾裝置的除霧過濾器和高效過濾器各有獨立倉體，更換方便，不會互相影響。2個倉體之間各配套1套緊壓裝置，緊壓裝置包括固定框體和活動框體，2個框體之間用活動螺栓連接。凈化箱體如圖2、圖3所示，壓緊機構如圖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 壓緊機構

1.3.3 風阻測量

箱體內的阻力變化可以反映各過濾器的工作情況。同時，在進風口和出風口設置的測壓儀器可以同時掌握濾芯工作狀態(tài)以及阻力變化情況。根據阻力的變化可以判斷過濾芯體內的塵體吸收情況，當阻力在逐漸增加到一個限度后增加緩慢，并且出現風機負荷突然增大的情況時，就可以判斷為過濾芯內的塵體已經充滿，應當及時清理塵體，及時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，因此應當視這些塵體為放射性危險廢物，塵體的貯存及處置應當滿足放射性廢物管理規(guī)定(GB 14500-93)。當箱體內的阻力突然變小時，考慮漏風以及芯體破損等因素，及時進行斷電并且檢修以及更換芯體等工作。

1.3.4 移動小車的作用

小車的作用為載重及方便移動，因此在小車選擇時應當以體積適宜、稱重合適以及方便移動為原則。

2 凈化裝置驗證

本裝置應當在安裝完畢后進行現場連續(xù)驗證，一般選擇的驗證時間為48 h不間斷操作。

驗證結果表明，本裝置運行期間可以達到平穩(wěn)、連續(xù)的要求，同時在實驗過程中沒有發(fā)生霧狀氣溶膠體破壞過濾器紙質濾材等情況，并且本實驗采用的碳纖維絲網可以有效地攔截霧滴。根據對裝置入口及出口氣流的放射性活度及活度進行測量可知，本凈化裝置對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，達到放射性氣體排放標準。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準要求。

3 結語

通過本次含霧滴放射性氣溶膠的凈化裝置設計可以得出如下結論：

1) 本次實驗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) 箱體風阻的變化可以判斷過濾芯體內放射性塵的充滿程度，從而可以及時清理或更換過濾裝置；

3) 本凈化裝置對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準，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)境技術基地退役技術[J].輻射防護通訊,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，侯價禮，王建森.密封型阻性氣溶膠口罩防護效果評價[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,1990(3)：15-17.

《石化技術與應用》2017年征訂啟事

《石化技術與應用》是經中國科學技術部和新聞出版署批準，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域內的技術性刊物，為中國科技核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計源期刊，被美國《化學文摘》，俄羅斯《文摘雜志》，美國《劍橋科學文摘》，中國學術期刊綜合評價數據庫等檢索機構收錄。雙月刊，逢單月10日出版，國內刊號CN 62-1138/TQ，國際刊號ISSN 1009-0045，廣告經營許可證號6201004000005，郵發(fā)代號54-102，國內外公開發(fā)行。郵箱：izhm@chinajournal.net.cn

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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)于太原理工大學化工工藝專業(yè)，從事環(huán)評、驗收、風險應急等環(huán)保工作。

專題討論

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

文獻標識碼：A 文章編號：1004-7050(2016)05-0062-03