乏燃料后處理氣體凈化系統淋洗塔技術改進

梁瓊彪

中核四0四有限公司 甘肅嘉峪關 735100

氣體凈化系統是實現乏燃料后處理（以下簡稱后處理）工藝的重要環節，其運行的穩定與否直接影響工藝廢氣的排放水平，關系到空氣的質量和人員的健康，是環境安全的重要保障。

后處理工藝排氣系統在運行過程中，出現氣體洗滌設備凈化達不到設計指標，本文針對淋洗塔處理能力不足等問題，進行重新計算和設計，并在后處理工程中應用，取得了較好的效果。

1 系統簡介

后處理工藝排氣凈化系統包括空氣提升排氣系統、貯（柱、槽）槽排氣系統、剪切溶解排氣系統等。主要任務是對工藝運行過程中產生的放射性氣體進行凈化處理，使其達到排放控制標準。

2 淋洗塔原理

淋洗塔是后處理凈化放射性氣體的關鍵設備之一，常選用篩板塔，主要由塔體、溢流裝置、塔板及其構件等組成[1]。其結構特點是在塔板上開有許多均勻分布的篩孔，塔內上升氣流通過篩孔被分散成細小的流股，從板上液層中鼓泡而出，在此過程中與液體密切接觸。篩孔在塔板上按三角形排列，普通篩孔直徑一般為3mm-8mm，孔中心距與孔徑之比常在2.5-5.0范圍內。降液管是塔板間液體的流動通道，也是溢流液中所夾帶氣體分離的場所。設置溢流堰，是為了維持塔板上一定高度的液層，保證氣液兩相在塔板上有充分的接觸時間[2]。淋洗塔在正常操作條件下，放射性氣體由塔下部進入，氣流通過篩孔，阻止液體從篩孔漏下，淋洗酸全部從上層塔板的降液管流出，橫向流過塔板，翻越溢流堰，進入該層塔板的降液管，流向下級塔板，氣液兩相在塔內錯流接觸，淋洗酸吸收氣體中夾帶的放射性液滴和固體粉末，從而降低氣相中氣溶膠的放射性水平。

3 運行問題與原因分析

原設計篩板塔的塔板上無溢流堰和降液管等結構的逆流塔，淋洗酸在塔板上不能維持足夠的液層高度，放射性氣體經過塔板上的篩孔時，兩相在塔板上的停留時間較短，傳質效果不明顯，放射性氣體凈化系數達不到設計指標10的要求，運行不穩定。

4 設計計算及技術改進

對工藝排氣系統實際運行的排氣量及氣體放射性進行核算，對淋洗塔的處理能力、塔徑、霧沫夾帶量、停留時間進行設計計算；依據塔徑確定塔板上的流型、改變設計塔板結構，增加溢流堰、降液管及噴淋除霧器等結構；計算確定孔徑及孔間距以及篩孔數；計算漏液點、塔板壓降等參數；核算淋洗塔的負荷上限和下限[3]。根據不同的工藝排氣系統對淋洗塔分別進行了設計計算，具體結構尺寸見表1。

5 淋洗塔整改后系統運行驗證情況

空氣提升排氣系統淋洗塔整改后工藝排氣系統運行穩定，塔內負壓分別穩定在-0.40kPa至-0.67kPa，壓差分別穩定在4.0kPa-5.5kPa，洗滌凈化系數滿足設計指標10的要求，

貯槽排氣系統淋洗塔整改后工藝排氣系統運行穩定，壓差穩定在3.0kPa-4.0kPa，塔內負壓穩定在-0.5kPa至-0.7kPa，洗滌凈化系數滿足設計指標10的要求。

6 結語

（1）重新設計的淋洗塔操作彈性大，霧沫夾帶控制的負荷上限可分別提高至205%、159%，液泛控制的負荷上限分別提高至148%、109%，漏液控制的負荷下限分別為41%、30%，處理能力滿足工藝氣體運行要求；

表1 重新設計計算的淋洗塔結構尺寸

（2）淋洗塔增加溢流堰及降液管等溢流裝置后，操作運行穩定，塔內負壓和壓差均在工藝控制限值內，滿足工藝穩定運行要求；

（3）整改后的淋洗塔對放射性氣體的凈化系數大于設計指標10的要求。