含雾滴放射性气溶胶的净化装置设计

郭建文

(山西晋环科源环境资源科技有限公司，山西 太原 030024)



含雾滴放射性气溶胶的净化装置设计

郭建文

(山西晋环科源环境资源科技有限公司，山西 太原 030024)

根据实际使用要求，设计了符合高湿度、有雾滴存在条件下的放射性气溶胶的净化装置，根据现场使用发现，丝网过滤器对雾滴去除效果好，过滤箱体及滤芯压紧密封可靠，排放的气体符合标准。

气溶胶；净化装置；放射性；设计

引 言

固定放射性气溶胶与超声雾化法捕集是一种采用超声波的原理将不同组分的固定剂雾化的方法。在雾化过程中的雾滴粒径很小。雾化后的雾滴在被处理区域通过超声设备捕集悬浮于空气中的大颗粒放射性气溶胶粒子，同时，使这些气溶胶离子进行结合使之粒径变大从而沉降。这些沉降的离子会附着于墙体或者地面等表面，最终使大量松散型的气态污染固定，最大程度地削减了悬浮颗粒。这些技术已在许多实践中得到成功应用[1-2]。目前，对放射性气溶胶的去除工艺主要为单纯的滤纸、滤布等[3]，这些工艺装置的去除效率均不是很高。

该方法的主要优点是：1) 装置区为密闭区域，固定剂雾滴在雾化后通过风机载入装置区，同时，在装置区设置出风口，使区域内形成一定的气体流动。2) 出口设置的尾气净化装置将放射性气溶胶的气体实现净化。需要注意的是，由于在固定剂通入装置区后，在装置区的气相组织中会含有由于雾化而形成的固定剂雾状物，因此，净化装置的设计必须服从于具体的处理目标和要求。

1 净化装置设计

1.1 设计基本要求

1) 必须保证净化装置的密封性能，在净化过程中确保无放射性气溶胶溢出，并且该装置能稳定、高效地过滤空气中的雾滴。

2) 监测尾气排放达标，放射性气溶胶的监测应当满足相关的监测方法要求，同时，尾气中放射性气溶胶的浓度应当满足放射性卫生防护基本标准(GB 4792-84)。

3) 操作方便，适合于不同的工作场合。

1.2 设计思路

1) 为了方便操作，使其可达性增强，同时，为了减小装置的体积，节省空间，应将各个单元集中布设，并且将其整体安装在方便移动的装置上。

2) 为了保证能够实现达标排放，放射性气体在装置出口前需经过安装在出口的高效气体过滤器。本装置过滤介质选用风量适当的核级高效过滤器。

3) 由于进入净化装置雾滴湿度大，对核级高效过滤器的纸质滤材腐蚀严重，需选择一种既具有除雾能力，又可以对放射性污染进行去污的过滤介质。经过对不锈钢丝与碳纤维丝的调研，本实验采用φ=0.25 μm的碳纤维丝作填充材料的丝网除雾器，碳纤维丝对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) 引风机风量应略大于雾化通入风量，这样可以在装置区内产生一定的负压，可以最大限度地防止被处理区域的放射性气体溢出。本实验采用真空风泵作为引风动力。

根据以上设计思路，净化装置工作流程如图1所示。

图1 净化装置工作流程

1.3 设计内容

1.3.1 驱动装置

前端载带气体的流量为40 m3/h～50 m3/h，选择风泵的流量为大于50 m3/h。同时，需要保持容器内有一定的真空度。根据上述条件选择最大负压为15 kPa、气体流量为65 m3/h的真空泵。

1.3.2 主体净化装置

主体净化装置是本装置的核心内容，本箱体在设计时考虑了采用除雾(湿)过滤和高效净化过滤共两级净化。在设备设计时将这两级净化装置放置在同一个过滤箱体内，既可以节约成本，又最大限度地减小了装置体积。

具体的净化流程为：需净化尾气经过除雾过滤器，除雾过滤器可以除去大部分气相中的雾滴。为了避免雾滴在除雾过程中凝聚后影响过滤器的纸质滤材，同时也为了使气体的流动顺畅，本除雾过滤器安装在箱体下部。经过除雾过滤的气流向上移动，通过折流板折流进入下一级除雾装置——核级高效过滤器，折流的过程可以降低气体的流速，从而使部分未被过滤液滴通过重力沉降在过滤箱壁面上。气流经过核级高效过滤器净化后，最终的气体可以满足放射性气体排放标准，达标后的气体通过管道经真空泵排出环境。

本过滤装置的除雾过滤器和高效过滤器各有独立仓体，更换方便，不会互相影响。2个仓体之间各配套1套紧压装置，紧压装置包括固定框体和活动框体，2个框体之间用活动螺栓连接。净化箱体如图2、图3所示，压紧机构如图4所示。

图2 过滤箱体正面视图

图3 过滤箱体后视图(去掉背面板)

图4 压紧机构

1.3.3 风阻测量

箱体内的阻力变化可以反映各过滤器的工作情况。同时，在进风口和出风口设置的测压仪器可以同时掌握滤芯工作状态以及阻力变化情况。根据阻力的变化可以判断过滤芯体内的尘体吸收情况，当阻力在逐渐增加到一个限度后增加缓慢，并且出现风机负荷突然增大的情况时，就可以判断为过滤芯内的尘体已经充满，应当及时清理尘体，及时更换过滤装置后将尘体清除。由于这些尘体为含放射性的尘体，因此应当视这些尘体为放射性危险废物，尘体的贮存及处置应当满足放射性废物管理规定(GB 14500-93)。当箱体内的阻力突然变小时，考虑漏风以及芯体破损等因素，及时进行断电并且检修以及更换芯体等工作。

1.3.4 移动小车的作用

小车的作用为载重及方便移动，因此在小车选择时应当以体积适宜、称重合适以及方便移动为原则。

2 净化装置验证

本装置应当在安装完毕后进行现场连续验证，一般选择的验证时间为48 h不间断操作。

验证结果表明，本装置运行期间可以达到平稳、连续的要求，同时在实验过程中没有发生雾状气溶胶体破坏过滤器纸质滤材等情况，并且本实验采用的碳纤维丝网可以有效地拦截雾滴。根据对装置入口及出口气流的放射性活度及活度进行测量可知，本净化装置对放射性雾状气体中放射性气溶胶的综合净化效率为大于99.85%，出口气流的放射性活度为0.029 Bq/m3，达到放射性气体排放标准。说明本装置可以满足含雾滴放射性气体的有效去除，保证了放射性气体的放射性活度满足标准要求。

3 结语

通过本次含雾滴放射性气溶胶的净化装置设计可以得出如下结论：

1) 本次实验的主体装置采用了碳纤维丝作为载体，可以高效拦截气溶胶雾滴；

2) 箱体风阻的变化可以判断过滤芯体内放射性尘的充满程度，从而可以及时清理或更换过滤装置；

3) 本净化装置对放射性气溶胶的综合净化效率大于99.85%，气体排放可以满足放射性气体排放标准，从而保证了放射性气体活度的要求。

[1] 马鹏勋.美国罗基弗拉茨环境技术基地退役技术[J].辐射防护通讯,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，侯价礼，王建森.密封型阻性气溶胶口罩防护效果评价[J].医疗卫生装备,1990(3)：15-17.

《石化技术与应用》2017年征订启事

《石化技术与应用》是经中国科学技术部和新闻出版署批准，由中国石油兰州石化公司主管，石油化工研究院编辑出版的石油化工领域内的技术性刊物，为中国科技核心期刊、中国科技论文统计源期刊，被美国《化学文摘》，俄罗斯《文摘杂志》，美国《剑桥科学文摘》，中国学术期刊综合评价数据库等检索机构收录。双月刊，逢单月10日出版，国内刊号CN 62-1138/TQ，国际刊号ISSN 1009-0045，广告经营许可证号6201004000005，邮发代号54-102，国内外公开发行。邮箱：izhm@chinajournal.net.cn

《聚氨酯工业》2017年征订启事

《聚氨酯工业》创刊于1986年，由中国聚氨酯工业协会和江苏省化工研究所有限公司主办，国内唯一公开发行的聚氨酯行业专业性科技刊物，现为中文核心期刊、中国科技核心期刊和武大RCCSE中国核心学术期刊。被中国学术期刊综合评价刊源期刊、万方数据-数字化期刊群全文上网被中国科技核心期刊(遴选)数据库、科学引文数据库(SCD)源期刊、重庆维普数据库等收录。国际标准连续出版物刊号：ISSN l005-1902；国内统一连续出版物刊号：CN32-1275/TQ。电话：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年毕业于太原理工大学化工工艺专业，从事环评、验收、风险应急等环保工作。

专题讨论

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

文献标识码：A 文章编号：1004-7050(2016)05-0062-03