放射性废物焚烧技术发展历程及趋势讲座课件

放S性废物焚烧技术发展历程及趋势放S性废物焚烧技术发展历程及趋势1主要内容一、放S性废物焚烧技术的特点及需求二、发展历程三、我国放S性废物焚烧的应用与发展四、未来发展趋势主要内容一、放S性废物焚烧技术的特点及需求二、发展历程三、我2一、放S性焚烧技术的特点及需求一、放S性焚烧技术的特点及需求3焚烧是处理放S性废物的主要手段废物最终处置：需要尽可能减少废物的体积原因：处置库选址难，容量有限，费用昂贵韩国：34万/m3西北：5万/m3+甘肃环境补偿费10万/m3环保部：正在测算焚烧：最小化、无机化对象：纸、布、包装物、塑料制品、工作服、手套鞋帽废油、废树脂、废有机溶剂、活性炭减容最大化，减容比50-120有机废物无机化焚烧作为主要处理手段，国际上广泛应用日本、法国、美国。。。焚烧焚烧是处理放S性废物的主要手段废物最终处置：需要尽可能减少废4放S性废物焚烧技术的特点与普通工业民用废物焚烧有什么区别？技术关注点不同：工业废物焚烧：处理能力、经济性、资源化、环保要求放S性废物焚烧：辐S安全、减容工业危险可燃废物放S性可燃废物产生量大于10,000,000吨/年约2,000吨/年设施规模单台：2000kg/h(5000吨/年)上海市：35万吨/年长三角、珠三角单台：30kg/h（168吨/年）8个反应堆产生160吨/年每机组20吨/年焚烧灰处置资源化、工业原料直接填埋，200-1800元/吨固化后填埋，150000元/吨技术侧重点有毒化学物质分解余热利用-发电非放污染物净化产物资源化核素固定辐S安全放S性净化减容效果放S性废物焚烧技术的特点与普通工业民用废物焚烧有什么区别？技5放S性废物焚烧技术的特点放S性废物焚烧设施首先是一座放S性工作场所辐S安全是重点放S性物质的包容辐S屏蔽操作方式：自动化、远程操作、隔离操作事故应急停水、停电意外工况设备故障外部事件放S性废物焚烧技术的特点放S性废物焚烧设施首先是一座放S性工6二、发展历程二、发展历程7驱动力对高分子聚合物适应性：塑料、橡胶、树脂整体减容效果：提高核素在焚烧灰中的富集，减少二次废物量降低运行成本焚烧技术的发展历程2022/12/18过氧焚烧技术源自燃煤850-1000℃直接焚烧过量助燃空气控氧焚烧改良过氧焚烧850-1000℃与理论反应量空气混合焚烧，850-1000℃二次焚烧裂解+焚烧源自石油裂解固体先分解成可燃气体+焦炭850-1000℃可燃气体焚烧。分为三类：热解+焚烧蒸汽重整+焚烧等离子体焚烧。驱动力焚烧技术的发展历程2022/11/308过氧焚烧技术源第一代：过氧焚烧（德国HDB过氧焚烧）直接高温焚烧全湿法尾气净化工艺，烟尘含量太高，二次废液量大且活度高塑料橡胶<30%,PVC塑料<5%第一代：过氧焚烧（德国HDB过氧焚烧）直接高温焚烧9第三代焚烧技术：裂解+焚烧热分解裂解焦：C热解气：CO、H2、CnH2n+2、CnH2n、HCl、SOX等，400-700℃燃气混合热解气与预热空气充分混合200℃焚烧充分燃烧850～1000℃2022/12/110塑料橡胶

：60%，pvc塑料：15%半干法净化工艺：干法过滤+湿法吸收第三代焚烧技术：裂解+焚烧热分解裂解焦：C热解气：CO、H焚烧工艺全流程2022/12/111预处理裂解焚烧排渣尾气冷却及净化第三代焚烧技术：差异在于裂解原理高温裂解高温：直接融化不可燃物等离子：缺氧热分解（1500℃）中温裂解中温：降低核素的挥发热解：缺氧热分解（400-700℃）蒸汽重整：蒸汽热分解（400-700℃）焚烧工艺全流程2022/11/3011预处理裂解焚烧排渣尾气第三代焚烧技术：热解热解气200-400℃灰层烧焦层500-750℃热解层300-500℃新废物，预热层反应机理：废物在缺氧的环境下实现热分解成小分子反应器：固定床热解气温度200-400℃优点：核素不易气化，烟尘自过滤，尾气易净化能耗低，无需外加热源金属热解炉，寿命20年以上缺点：无法处理不可燃物和低热值废物减容比50-120助燃空气炉排第三代焚烧技术：热解灰层烧焦层500-750℃热解层300-12第三代焚烧技术-蒸汽重整反应原理：过热蒸汽与废物发生反应实现裂解反应器：流化床反应温度400-700优点：处理低热值废物核素不易气化，尾气易净化核素矿化，稳定性好缺点：流化床对废物的均一性要求很高树脂、废液、污泥能耗高：吸热反应，需外加热源减容比6-10第三代焚烧技术-蒸汽重整反应原理：13第三代焚烧技术-等离子体裂解反应原理5000℃高温等离子直接加热使废物裂解反应器：熔融坩埚反应温度1300℃优点：产物玻璃化，核素稳定性好可处理不可燃物缺点：核素易气化，尾气难处理建造成本高、能耗大减容比10-15核素玻璃体中比例Cs15.6%Sr95.4%Co64.0%第三代焚烧技术-等离子体裂解反应原理核素玻璃体中比例Cs1514三种技术上存在互补性2022/12/115处理对象各有侧重点热解：高热值可燃废物（工作服、包装袋、塑像制品）蒸汽重整：成分和形态均匀的低热值有机物（树脂、废液、硝酸盐废物）等离子体：不可燃物（石棉，保温材料，焚烧灰）配合使用国外废物处理中心往往同时配备两种技术手段三种技术上存在互补性2022/11/3015处理对象各有侧三、我国放S性焚烧的应用与发展2022/12/116三、我国放S性焚烧的应用与发展2022/11/30161974年成立我国首个放S性废物焚烧实验室开发：多用途放S性废物热解焚烧技术固体废物、废油、树脂小试验、台架试验、中间试验、工程规模试验国防一等奖集团公司三废治理领域标志性成果工程应用：技术不断完善和改进国内：3座焚烧站国外：恰西马核电站紧凑式焚烧装置移动式焚烧装置中辐院2017年7月15日签定合同，目前设备验收我国核环保工程技术“走出去”的第一单集团公司的重要突破1974年成立我国首个放S性废物焚烧实验室开发：多用途放S性17四〇四厂焚烧站运行情况2022/12/118404厂焚烧站：2017年：100吨2018年：100吨2019年：112吨2020年：144吨废物组成塑料橡胶>50%wt二次废物尾气净化废液：低于10Bq/L运行状况满足设计处理能力，运行平稳、可靠尾气排放满足环保要求四〇四厂焚烧站运行情况2022/11/3018404厂焚烧站821焚烧站检测结果GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》2022/12/119序号项目GB18484检测结果1二噁英0.50.022672烟尘1006～123CO10016～504SO2400＜55HCl10010～216HF9.02.63～5.37NOX500未检出8Hg0.1未检出9Cd0.1未检出10Pb1.0未检出11热灼减5%3.09%821焚烧站检测结果GB18484-2001《危险废物焚烧污2022/12/120九院焚烧炉：科研成果首次应用，缺乏经验根本原因是腐蚀821厂焚烧站根据九院进行改进404焚烧站根据821进行改进巴基斯坦焚烧站根据404改进持续改进2022/11/3020九院焚烧炉：科研成果首次应用，缺乏经2022/12/121改进1：耐腐蚀性能有质的提高九院焚烧站：采用普通不锈钢821厂和404厂：特种合金制造改进2：燃烧炉的结构优化九院、821厂：一体式结构404厂：分瓣拼接结构改进3：优化烟气净化工艺增设了活性碳吸附床和中效过滤器改直接冷却为间接冷却，降低二次废液量改进4：自动化程度9院、821厂、404厂：人工打包巴基斯坦：全自动打包工艺，半自动排灰工艺仪表自控系统持续改进2022/11/3021改进1：耐腐蚀性能有质的提高九院焚在热解焚烧工艺基础上进行工艺优化、设备精简特点：占地面积小、建设周期短、建造成本低可间歇运行，操作运行简便不产生废水满足核电站、核技术应用等废物产生量少的单位需求成熟度已实现应用，技术成熟主要参数：处理对象：低放可燃废物处理能力：单套10~50kg/h减容比：40~100尾气排放：满足GB18484排放标准紧凑式焚烧装置（小型化）在热解焚烧工艺基础上进行工艺优化、设备精简紧凑式焚烧装置（小22项目404焚烧站榆次库焚烧站比较结果废物接受要求（Bq/kg）β/γ≤4×106α≤2.0×105β/γ≤1×105降低一个量级处理能力

（kg/h）20-2522基本相当运行方式24h/d24h/d，8h/d运行更灵活劳动定员

（人）7081/9水消耗量

（m3/d）300.11/300厂房排风量

（m3/h）2700021881/10用电安装容量

（kW）250301/8放S性废液

（m3/d）300占地面积

（m2）1300871/15建筑面积

（m2）2400871/30投资（按现价）（万元）紧凑式焚烧装置（小型化）项目404焚烧站榆次库焚烧站比较结果废物接受要求（Bq/k23技术指标处理对象：低放可燃废物、活性炭、

废油，退役过程废物；运输方式：单集装箱车载，40m2处理能力：15~35kg/h（60~168t/年）减容比：50~120，减重比：15~20非放污染物排放满足GB18484-2001《危险废物焚烧污染物排放标准》。烟气中非挥发性核素净化系数≥106。移动/车载式焚烧装置技术指标处理对象：低放可燃废物、活性炭、移动/车载式焚烧装置242018年8月：对放S性废物焚烧技术的研发、应用进行总结参会单位：18家单位研发单位、设计单位、运行单位九院、军方、环保部、集团公司、中广核专家学者：所有应用单位均介绍使用情况潘自强院士等60多位专家会议结论：设施运行稳定，技术不断完善。技术上能够满足我国低放废物处理需要放S性废物焚烧技术专题研讨会2018年8月：对放S性废物焚烧技术的研发、应用进行总结放25四、未来发展趋势四、未来发展趋势26提高对塑料橡胶的适应性塑料橡胶的使用越来越多大亚湾核电:可燃废物中塑料橡胶含量：60%以上提高对塑料橡胶的适应性塑料橡胶的使用越来越多27一炉多用提高废物设施的利用率。可燃固体废物废油废树脂废有机溶剂闪烁液废活性炭一炉多用提高废物设施的利用率。28特种废物的处理针对特殊废物的开发专用焚烧技术PVC塑料（含PVC）：裂解炉树脂：裂解炉石墨：循环流化床焚烧炉a废物：双层密封焚烧炉生物放S性废物：灰化炉特种废物的处理针对特殊废物的开发专用焚烧技术29小型化、移动化降低立项难度，降低监管要求作为设备采购并管理，安装于现有厂房。排放烟气并入现有排放口，回避或降低对焚烧的环保监管要求。减低建造和运行成本、提高运行灵活性简化给排水、电气、通排风、采暖等配套条件要求减少设备占地面的，减少厂房要求8h/d运行模式：建设人员配备小型化、移动化降低立项难度，降低监管要求30结语放S性废物焚烧更关注核素固定、辐S安全和整体减容效果以热解、蒸汽重整和热等离子为代表的第三代焚烧技术已成为主流，分别适用于不同的废物类型和场合，互为补充提高对废物的适应能力、多种废物的兼容处理是发展方向我国热解焚烧技术经过多年研究和应用，能够满足我国低放废物处理需求结语放S性废物焚烧更关注核素固定、辐S安全和整体减容效果31谢谢！2022/12/132谢谢！2022/11/3032放S性废物焚烧技术发展历程及趋势放S性废物焚烧技术发展历程及趋势33主要内容一、放S性废物焚烧技术的特点及需求二、发展历程三、我国放S性废物焚烧的应用与发展四、未来发展趋势主要内容一、放S性废物焚烧技术的特点及需求二、发展历程三、我34一、放S性焚烧技术的特点及需求一、放S性焚烧技术的特点及需求35焚烧是处理放S性废物的主要手段废物最终处置：需要尽可能减少废物的体积原因：处置库选址难，容量有限，费用昂贵韩国：34万/m3西北：5万/m3+甘肃环境补偿费10万/m3环保部：正在测算焚烧：最小化、无机化对象：纸、布、包装物、塑料制品、工作服、手套鞋帽废油、废树脂、废有机溶剂、活性炭减容最大化，减容比50-120有机废物无机化焚烧作为主要处理手段，国际上广泛应用日本、法国、美国。。。焚烧焚烧是处理放S性废物的主要手段废物最终处置：需要尽可能减少废36放S性废物焚烧技术的特点与普通工业民用废物焚烧有什么区别？技术关注点不同：工业废物焚烧：处理能力、经济性、资源化、环保要求放S性废物焚烧：辐S安全、减容工业危险可燃废物放S性可燃废物产生量大于10,000,000吨/年约2,000吨/年设施规模单台：2000kg/h(5000吨/年)上海市：35万吨/年长三角、珠三角单台：30kg/h（168吨/年）8个反应堆产生160吨/年每机组20吨/年焚烧灰处置资源化、工业原料直接填埋，200-1800元/吨固化后填埋，150000元/吨技术侧重点有毒化学物质分解余热利用-发电非放污染物净化产物资源化核素固定辐S安全放S性净化减容效果放S性废物焚烧技术的特点与普通工业民用废物焚烧有什么区别？技37放S性废物焚烧技术的特点放S性废物焚烧设施首先是一座放S性工作场所辐S安全是重点放S性物质的包容辐S屏蔽操作方式：自动化、远程操作、隔离操作事故应急停水、停电意外工况设备故障外部事件放S性废物焚烧技术的特点放S性废物焚烧设施首先是一座放S性工38二、发展历程二、发展历程39驱动力对高分子聚合物适应性：塑料、橡胶、树脂整体减容效果：提高核素在焚烧灰中的富集，减少二次废物量降低运行成本焚烧技术的发展历程2022/12/140过氧焚烧技术源自燃煤850-1000℃直接焚烧过量助燃空气控氧焚烧改良过氧焚烧850-1000℃与理论反应量空气混合焚烧，850-1000℃二次焚烧裂解+焚烧源自石油裂解固体先分解成可燃气体+焦炭850-1000℃可燃气体焚烧。分为三类：热解+焚烧蒸汽重整+焚烧等离子体焚烧。驱动力焚烧技术的发展历程2022/11/308过氧焚烧技术源第一代：过氧焚烧（德国HDB过氧焚烧）直接高温焚烧全湿法尾气净化工艺，烟尘含量太高，二次废液量大且活度高塑料橡胶<30%,PVC塑料<5%第一代：过氧焚烧（德国HDB过氧焚烧）直接高温焚烧41第三代焚烧技术：裂解+焚烧热分解裂解焦：C热解气：CO、H2、CnH2n+2、CnH2n、HCl、SOX等，400-700℃燃气混合热解气与预热空气充分混合200℃焚烧充分燃烧850～1000℃2022/12/142塑料橡胶

：60%，pvc塑料：15%半干法净化工艺：干法过滤+湿法吸收第三代焚烧技术：裂解+焚烧热分解裂解焦：C热解气：CO、H焚烧工艺全流程2022/12/143预处理裂解焚烧排渣尾气冷却及净化第三代焚烧技术：差异在于裂解原理高温裂解高温：直接融化不可燃物等离子：缺氧热分解（1500℃）中温裂解中温：降低核素的挥发热解：缺氧热分解（400-700℃）蒸汽重整：蒸汽热分解（400-700℃）焚烧工艺全流程2022/11/3011预处理裂解焚烧排渣尾气第三代焚烧技术：热解热解气200-400℃灰层烧焦层500-750℃热解层300-500℃新废物，预热层反应机理：废物在缺氧的环境下实现热分解成小分子反应器：固定床热解气温度200-400℃优点：核素不易气化，烟尘自过滤，尾气易净化能耗低，无需外加热源金属热解炉，寿命20年以上缺点：无法处理不可燃物和低热值废物减容比50-120助燃空气炉排第三代焚烧技术：热解灰层烧焦层500-750℃热解层300-44第三代焚烧技术-蒸汽重整反应原理：过热蒸汽与废物发生反应实现裂解反应器：流化床反应温度400-700优点：处理低热值废物核素不易气化，尾气易净化核素矿化，稳定性好缺点：流化床对废物的均一性要求很高树脂、废液、污泥能耗高：吸热反应，需外加热源减容比6-10第三代焚烧技术-蒸汽重整反应原理：45第三代焚烧技术-等离子体裂解反应原理5000℃高温等离子直接加热使废物裂解反应器：熔融坩埚反应温度1300℃优点：产物玻璃化，核素稳定性好可处理不可燃物缺点：核素易气化，尾气难处理建造成本高、能耗大减容比10-15核素玻璃体中比例Cs15.6%Sr95.4%Co64.0%第三代焚烧技术-等离子体裂解反应原理核素玻璃体中比例Cs1546三种技术上存在互补性2022/12/147处理对象各有侧重点热解：高热值可燃废物（工作服、包装袋、塑像制品）蒸汽重整：成分和形态均匀的低热值有机物（树脂、废液、硝酸盐废物）等离子体：不可燃物（石棉，保温材料，焚烧灰）配合使用国外废物处理中心往往同时配备两种技术手段三种技术上存在互补性2022/11/3015处理对象各有侧三、我国放S性焚烧的应用与发展2022/12/148三、我国放S性焚烧的应用与发展2022/11/30161974年成立我国首个放S性废物焚烧实验室开发：多用途放S性废物热解焚烧技术固体废物、废油、树脂小试验、台架试验、中间试验、工程规模试验国防一等奖集团公司三废治理领域标志性成果工程应用：技术不断完善和改进国内：3座焚烧站国外：恰西马核电站紧凑式焚烧装置移动式焚烧装置中辐院2017年7月15日签定合同，目前设备验收我国核环保工程技术“走出去”的第一单集团公司的重要突破1974年成立我国首个放S性废物焚烧实验室开发：多用途放S性49四〇四厂焚烧站运行情况2022/12/150404厂焚烧站：2017年：100吨2018年：100吨2019年：112吨2020年：144吨废物组成塑料橡胶>50%wt二次废物尾气净化废液：低于10Bq/L运行状况满足设计处理能力，运行平稳、可靠尾气排放满足环保要求四〇四厂焚烧站运行情况2022/11/3018404厂焚烧站821焚烧站检测结果GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》2022/12/151序号项目GB18484检测结果1二噁英0.50.022672烟尘1006～123CO10016～504SO2400＜55HCl10010～216HF9.02.63～5.37NOX500未检出8Hg0.1未检出9Cd0.1未检出10Pb1.0未检出11热灼减5%3.09%821焚烧站检测结果GB18484-2001《危险废物焚烧污2022/12/152九院焚烧炉：科研成果首次应用，缺乏经验根本原因是腐蚀821厂焚烧站根据九院进行改进404焚烧站根据821进行改进巴基斯坦焚烧站根据404改进持续改进2022/11/3020九院焚烧炉：科研成果首次应用，缺乏经2022/12/153改进1：耐腐蚀性能有质的提高九院焚烧站：采用普通不锈钢821厂和404厂：特种合金制造改进2：燃烧炉的结构优化九院、821厂：一体式结构404厂：分瓣拼接结构改进3：优化烟气净化工艺增设了活性碳吸附床和中效过滤器改直接冷却为间接冷却，降低二次废液量改进4：自动化程度9院、821厂、404厂：人工打包巴基斯坦：全自动打包工艺，半自动排灰工艺仪表自控系统持续改进2022/11/3021改进1：耐腐蚀性能有质的提高九院焚在热解焚烧工艺基础上进行工艺优化、设备精简特点：占地面积小、建设周期短、建造成本低可间歇运行，操作运行简便不产生废水满足核电站、核技术应用等废物产生量少的单位需求成熟度已实现应用，技术成熟主要参数：处理对象：低放可燃废物处理能力：单套10~50kg/h减容比：40~100尾气排放：满足GB18484排放标准紧凑式焚烧装置（小型化）在热解焚烧工艺基础上进行工艺优化、设备精简紧凑式焚烧装置（小54项目404焚烧站榆次库焚烧站比较结果废物接受要求（Bq/kg）β/γ≤4×106α≤2.0×105β/γ≤1×105降低一个量级处理能力

（kg/h）20-2522基本相当运行方式24h/d24h/d，8h/d运行更灵活劳动定员

（人）7081/9水消耗量

（m3/d）300.11/300厂房排风量

（m3/h）2700021881/10用电安装容量

（kW）250301/8放S性废液

（m3/d）300占地面积

（m2）1300871/15建筑面积

（m2）2400871/30投资（按现价）（万元）紧凑式焚烧装置（小型化）项目404焚烧站榆次库焚烧站比较结果废物接受要求（Bq/k55技术指标处理对象：低放可燃废物、活性炭、