放射性废物处理装置及方法与流程

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1.本发明涉及放射性废物处理技术领域，特别是涉及一种放射性废物处理装置及方法。

背景技术：

2.当前，高温熔融技术已广泛应用于医疗废物以及危险废物(如飞灰、焚烧底渣、污泥等)等领域，并已有单位正在开发推广应用于中低放废物处理领域的相关装置。研究认为，采用高温熔融技术将中低放射性固体废物与配方加热至高温(可达1300℃～1400℃)后，可形成类玻璃si-o网格结构，将放射性重金属元素等包裹在网格中，实现有效固化，冷却后形成的玻璃固化体具有结构稳定，保存时间长，无放射性元素外溢风险等优点。
3.其中，等离子体高温熔融技术因其加热所用的等离子体高温焰流具有超高温、高活化性等而倍受研究者的关注。但是，当前工程开发示范的等离子体高温熔融放废处理装置中，仅简单的在原有燃气加热窑炉的基础上替换增加等离子体炬作为热源，缺少适应性的改进，因此导致等离子体炬产生的高温焰流会将放射性废物中的微粒粉尘和易挥发组分(如放射性核素)裹挟进入烟气，并沉积在后端的烟气处理系统的除灰装置和和高效过滤器中，导致烟气处理系统该部分设备中的放射性核素增加，并由此导致频繁更换该类设备的滤芯、填料等耗材，减少了放射性二次废物产量，在增加人员工作量和工作难度的同时，也导致成本升高、运行风险增大。

技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种能够有效降低后端的烟气处理系统除灰装置和高效过滤器耗材更换频率的放射性废物处理装置。
5.另，还有必要提供一种采用所述放射性废物处理装置处理放射性废物的方法。
6.本发明一方面提供了一种放射性废物处理装置，包括：
7.熔融炉，所述熔融炉中设有炉膛，所述熔融炉上设有与所述炉膛相通的进料口、等离子体炬接口以及熔融炉烟气出口，所述等离子体炬接口用于与等离子体炬连接；以及
8.冷顶装置，包括烟气冷却管道和存储仓，所述存储仓和所述进料口连通，所述存储仓上设有存储仓烟气出口，所述烟气冷却管道连通于所述熔融炉烟气出口和所述存储仓，所述烟气冷却管道用于冷却在所述放射性废物处理装置运行期间由等离子体焰流和位于所述炉膛内的放射性废料产生的烟气，以使所述烟气中的易挥发组分冷凝析出成灰分，所述存储仓内装有填料固化剂，截留有所述灰分的所述填料固化剂被从所述存储仓内投入到所述炉膛内。
9.在其中一些实施例中，所述熔融炉具有炉墙，所述炉墙包括由内至外依次设置的耐火层、保温层以及水冷外壳。
10.在其中一些实施例中，所述冷顶装置还包括送料组件，所述送料组件设置在所述存储仓与所述炉膛之间，所述送料组件与所述进料口连接，所述送料组件包括进料推杆，所
述进料推杆用于驱动截留有所述灰分的所述填料固化剂从所述存储仓内投入到所述炉膛内。
11.在其中一些实施例中，所述放射性废物处理装置还包括出料装置，所述出料装置包括固化体收集容器以及顶升旋转辊道，所述固化体收集容器位于所述顶升旋转辊道上，所述熔融炉还包括出料料道，所述炉体上还设有出料口，所述出料料道连通所述炉膛和出料口，以实现由所述放射性废料加热形成的固化体熔液通过所述出料料道经所述出料口垂直向下落入所述固化体收集容器内，所述出料口的轴心相对于所述固化体收集容器的轴心偏移，以实现所述固化体熔液在所述固化体收集容器内的落点相对于所述固化体收集容器的轴心偏移，所述顶升旋转辊道水平旋转，以带动所述固化体收集容器绕自身轴线旋转。
12.在其中一些实施例中，所述放射性废物处理装置还包括倾倒装置，所述倾倒装置位于所述熔融炉的底部，所述倾倒装置包括支撑框架以及液压机构，所述支撑框架和所述液压机构连接，所述支撑框架用于支撑和固定所述熔融炉，所述液压机构用于驱动所述支撑框架转动以使所述熔融炉倾斜。
13.在其中一些实施例中，所述存储仓中设有隔板，所述隔板使得所述存储仓内的烟气流动路径呈迂回状。
14.在其中一些实施例中，所述放射性废物处理装置不仅包括炉顶测温系统，所述放射性废物处理装置还包括炉底温度监测系统，所述炉顶测温系统位于所述熔融炉顶部，所述炉底温度监测系统位于所述熔融炉底部，所述炉底温度监测系统用于监测所述熔融炉底部的温度。
15.在其中一些实施例中，所述炉底温度监测系统包括多个贴片传感器，多个所述贴片传感器成阵列排列。
16.在其中一些实施例中，所述放射性废物处理装置还包括密封仓，所述熔融炉和所述冷顶装置均位于所述密封仓内，所述密封仓内填充有氮气。
17.在其中一些实施例中，所述放射性废物处理装置还包括循环风机、氮气循环进口管道以及氮气循环出口管道，所述循环风机、所述氮气循环进口管道以及所述氮气循环出口管道均位于所述密封仓外侧，且所述循环风机位于所述氮气循环进口管道与所述氮气循环出口管道之间，所述氮气循环进口管道以及所述氮气循环出口管道均连通于所述密封仓，以使所述密封仓内的所述氮气通过所述氮气循环进口管道以及所述氮气循环出口管道进行内循环。
18.在其中一些实施例中，所述放射性废物处理装置还包括过滤器，所述过滤器安装于所述氮气循环出口管道上，所述过滤器用于对所述氮气中可能的放射性核素进行过滤。
19.在其中一些实施例中，所述放射性废物处理装置还包括辐射监测器，所述辐射监测器安装于所述氮气循环出口管道上，所述辐射监测器用于对所述氮气的放射性进行检测和报警。
20.本发明另一方面提供了一种采用上述放射性废物处理装置处理放射性废物的方法，所述方法包括如下步骤：
21.将放射性废物通过进料口投入熔融炉的炉膛内；
22.控制等离子体炬以加热所述炉膛内的放射性废物和固化剂形成固化体熔液；
23.所述固化体熔液经出料口流至固化体收集容器内；
24.由等离子体焰流和位于所述炉膛内的所述放射性废物产生的烟气在熔融炉烟气出口和存储仓之间的烟气冷却管道内冷却，所述烟气中的易挥发组分在所述烟气冷却管道内冷凝析出成灰分；
25.所述存储仓内的填料固化剂截留所述灰分；以及
26.截留有所述灰分的所述填料固化剂被从所述存储仓内投入到所述炉膛内。
27.在其中一些实施例中，将所述放射性废物投入所述炉膛内具体包括如下步骤：
28.将所述放射性废物在预处理系统中装入由填料固化剂制作而成的容器中；以及
29.将装有所述放射性废物的所述容器投入所述炉膛内。
30.本发明采用熔融炉+冷顶装置设计，在所述存储仓中填充有填料固化剂，由所述等离子体焰流以及所述放射性废物在所述熔融炉中加热后产生的高温烟气在所述烟气冷却管道内快速降温冷却，使得高温烟气中易挥发组分冷凝析出成为烟气中的灰分，冷凝析出后的烟气随后进入所述存储仓并经所述填料固化剂截留，由易挥发组分生成的灰分和烟气中的微粒粉尘被截留在所述填料固化剂表面，截留后的烟气则进入后端的烟气处理系统中，截留有所述灰分和所述微粒粉尘的填料固化剂则被投入到所述熔融炉内。本发明能够有效压制所述等离子体焰流中的易挥发组分(如放射性核素)以及放射性废物中的易挥发组分(如放射性核素)和粉尘微粒，提高了放射性核素的固化效率，减轻了后端烟气处理系统的负担，从而降低了烟气处理系统除灰装置和高效过滤器耗材的更换频率，减少了放射性二次废物产量，在减少人员工作量和工作难度的同时，也降低了生产成本以及运行风险。
附图说明
31.图1为本发明提供的放射性废物处理装置的结构示意图。
32.图2为图1所示的放射性废物处理装置中的熔融炉的剖视图。
33.图3为图2所示的炉底温度监测系统中的贴片传感器的排列示意图。
34.图标：100-放射性废物处理装置；10-熔融炉；101-炉盖；102-炉体；103-炉膛；104-出料料道；105-炉墙；1051-耐火层；1052-保温层；1053-水冷外壳；11-进料口；12-等离子体炬接口；13-熔融炉烟气出口；14-出料口；20-倾倒装置；21-支撑框架；22-液压机构；30-冷顶装置；31-烟气冷却管道；32-存储仓；321-隔板；322-存储仓烟气出口；33-送料组件；34-烟气处理系统；40-出料装置；41-固化体收集容器；42-顶升旋转辊道；43-水平辊道；50-炉底温度监测系统；51-贴片传感器；60-密封结构；61-密封壳；62-密封仓；70-循环风机；71-过滤器；72-辐射监测器；73-氮气循环进口管道；74-氮气循环出口管道；75-烟气处理系统接口。
具体实施方式
35.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
37.请参阅图1和图2，本发明提供一种放射性废物处理装置100，所述放射性废物处理装置100包括熔融炉10、倾倒装置20、冷顶装置30、出料装置40、炉底温度监测系统50、密封结构60、循环风机70、过滤器71以及辐射监测器72。
38.在一实施例中，所述熔融炉10包括炉盖101和炉体102。其中，所述炉盖101和所述炉体102围设形成炉膛103。所述炉盖101上设有与所述炉膛103相通的进料口11。其中，所述进料口11用于将放射性废物投入所述炉膛103内。所述炉体102上设有与所述炉膛103相通的等离子体炬接口12以及熔融炉烟气出口13。其中，所述等离子体炬接口12用于与等离子体炬(图未示)连接，以使所述等离子体炬产生的等离子体高温焰流射入到所述炉膛103，以使放射性废物被加热形成固化体熔液。
39.在一实施例中，所述熔融炉10还包括出料料道104，所述炉体102上还设有出料口14。所述出料料道104连通于所述炉膛103和所述出料口14。在一实施例中，所述等离子体炬与所述出料料道104呈水平面180
°
相对设置。
40.其中，所述熔融炉10具有炉墙105。具体地，所述炉盖101和所述炉体102均具有所述炉墙105。在一实施例中，所述炉墙105包括由内至外依次设置的耐火层1051、保温层1052以及水冷外壳1053。其中，所述水冷外壳1053的上部采用椭圆封头，所述水冷外壳1053的下部采用平盖封头或椭圆封头。本发明中的所述炉墙105采用“耐火层+保温层+水冷外壳”的结构设计，保证了所述熔融炉10一旦出现固化体熔液沿贯穿裂纹向外流动，在所述水冷外壳1053的强制冷却作用下，固化体熔液会凝固在裂缝中，避免固化体熔液穿过所述熔融炉10。因此，本发明中的所述炉墙105避免了传统炉体结构无法应对固化体熔液穿炉风险的缺点，提高了所述熔融炉10的可靠性，降低了异常工况下的放射性固化体熔液外溢的风险，从而有助于熔融技术的推广应用。
41.请参阅图1，所述倾倒装置20位于所述熔融炉10的底部。在一实施例中，所述倾倒装置20包括支撑框架21以及液压机构22。其中，所述支撑框架21和所述液压机构22连接。所述支撑框架21用于支撑和固定所述熔融炉10及其附属部件，所述液压机构22用于驱动所述支撑框架21转动以使所述熔融炉10倾斜。根据需要，在一实施例中，所述熔融炉10倾斜的角度可为5-45
°
。在一实施例中，所述倾倒装置20可配套设置有就地控制系统(图未示)和远传控制系统(图未示)，以控制所述熔融炉10倾斜以及所述熔融炉10倾斜的角度。
42.在每次停炉检修前，所述倾倒装置20可将所述熔融炉10整体倾斜5～45
°
，进而将所述炉膛103内的所述固化体熔液部分排出，当所述熔融炉10恢复水平后可完全露出所述熔融炉10运行时的熔渣线耐材，该部分耐材由于面临高温、冲刷磨损、熔渣侵蚀和交替气液双相接触，服役环境最为恶劣，也最易损坏。本发明中的所述倾倒装置20可确保停炉检修时对该部分耐材进行有效检查和维修，确保所述熔融炉10的安全可靠性，同时避免另外开排液口而导致所述熔融炉10开孔较多，安全性较差以及热效率较低等不利影响。
43.在一实施例中，所述冷顶装置30包括烟气冷却管道31、存储仓32以及送料组件33。
44.所述烟气冷却管道31连通于所述熔融炉烟气出口13和所述存储仓32。在一实施例中，所述烟气冷却管道31为混风烟气冷却管道。其中，所述烟气冷却管道31内鼓入有常温氮气。由所述等离子体焰流和所述放射性放废物形成所述固化体熔液过程中产生的烟气经过
所述熔融炉烟气出口13进入到所述烟气冷却管道31内，并在所述烟气冷却管道31内与常温氮气混合冷却至200℃-500℃，从而使烟气中90％以上的易挥发组分冷凝析出成为烟气中的灰分，随后冷却的烟气进入所述存储仓32。其中，所述存储仓32内装有填料固化剂，所述填料固化剂用于截留烟气中的由易挥发组分冷凝生成的灰分和烟气中的微粒粉尘。
45.在一实施例中，所述存储仓32中设有隔板321。所述隔板321使得所述存储仓32内的烟气流动路径呈迂回状，以增加烟气流过所述填料固化剂时的距离，从而提高所述填料固化剂的截留效果。具体地，烟气在所述存储仓32内沿u型通道流过填满所述存储仓32的所述填料固化剂。冷却后的烟气在流经所述填料固化剂时进一步冷却，且由易挥发组分冷凝生成的灰分和烟气中的微粒粉尘被截留在所述填料固化剂表面。所述存储仓32上设有存储仓烟气出口322，经截留后的烟气通过所述存储仓烟气出口322进入后端的烟气处理系统34中处理。其中，所述存储仓32和所述进料口11连通。
46.在一实施例中，所述送料组件33设置在所述存储仓32与所述炉膛103之间。其中，所述送料组件33与所述进料口11连接。在一实施例中，所述送料组件33包括进料推杆和阀门。所述进料推杆和所述阀门用于控制将截留有所述灰分和所述微粒粉尘的所述填料固化剂从所述存储仓32内以一定的频率投入到所述炉膛103内。即位于所述存储仓32内的截留有所述灰分和所述微粒粉尘的所述填料固化剂以一定的频率通过所述进料推杆和所述阀门投入到所述炉膛103内，随着易挥发组分在所述熔融炉10内的富集，所述易挥发组分最终被压制固化在玻璃固化体中。
47.本发明采用熔融炉+冷顶装置设计，在所述存储仓32中填充有填料固化剂，由所述等离子体焰流以及所述放射性废物在所述熔融炉10中熔融后产生的高温烟气在所述烟气冷却管道31内快速降温冷却，使得高温烟气中易挥发组分冷凝析出成为烟气中的灰分，冷凝析出后的烟气随后进入所述存储仓32并经所述填料固化剂截留，由易挥发组分冷凝生成的灰分和烟气中的微粒粉尘被截留在所述填料固化剂表面，经截留后的烟气则进入后端的烟气处理系统中，截留有所述灰分和所述微粒粉尘的填料固化剂则通过所述进料推杆和所述阀门进入到所述熔融炉10内。因此，本发明能够有效压制所述等离子体焰流中的易挥发组分(如放射性核素)以及所述放射性废物中的易挥发组分(如放射性核素)和粉尘微粒，提高了放射性核素的固化效率，减轻了后端烟气处理系统的负担，从而降低了烟气处理系统除灰装置和高效过滤器耗材的更换频率，减少了放射性二次废物产量，在减少人员工作量和工作难度的同时，也降低了生产成本以及运行风险。
48.在一实施例中，所述出料装置40包括固化体收集容器41、顶升旋转辊道42以及水平辊道43。其中，所述固化体收集容器41位于所述顶升旋转辊道42上。由所述放射性废物形成的所述固化体熔液通过所述出料料道104经所述出料口14垂直向下落入所述固化体收集容器41内，所述出料口14的轴心相对于所述固化体收集容器41的轴心偏移以实现所述固化体熔液在所述固化体收集容器41内的落点相对于所述固化体收集容器41的轴心偏移。在一实施例中，所述固化体熔液在所述固化体收集容器41内的落点相对于所述固化体收集容器41的轴心偏移的距离为所述固化体收集容器41直径的1/4-1/6。在废渣下落期间，所述顶升旋转辊道42水平旋转以带动所述固化体收集容器41绕自身轴线旋转，以确保所述固化体熔液在所述固化体收集容器41内均匀分布。其中，通过所述顶升旋转辊道42和所述水平辊道43将装满由所述固化体熔液凝固为玻璃固化体的所述固化体收集容器41运出。在一实施例
中，接渣位置设有密封室(图未示)，以确保无放射性气体外泄。在一实施例中，所述固化体收集容器41可为带有内衬的标准桶。
49.本发明中的所述出料装置40不同于传统固化体收集容器与出料口同心的接料工艺，而是采用偏心旋转设计，在所述熔融炉10出料时，所述固化体收集容器41在底部所述顶升旋转辊道42的控制下以缓慢转速绕自己的轴线旋转，所述固化体熔液均匀落在所述固化体收集容器41内，改善了传统同心设计中固化体熔液在固化体收集容器内因温降过快，流动性差而形成锥形导致的固化体收集容器装料实际容积过低的问题。本发明中的所述出料装置40增加了单个所述固化体收集容器41的有效装料容积，在同处理规模下，所用固化体收集容器的个数大大减少，有效降低了运行、储存和二次转运等的成本。
50.请参阅图2和图3，在一实施例中，所述炉底温度监测系统50位于所述熔融炉10底部。在一实施例中，所述炉底温度监测系统50包括多个贴片传感器51，多个所述贴片传感器51为阵列排列。具体地，将七个所述贴片传感器51置于所述熔融炉10底部，其中一个所述贴片传感器51布置于中心，剩余六个所述贴片传感器51每三个布置成一圈(中圈+大圈)，两圈成60
°
相错，以实现对所述熔融炉10底部温度的均匀监测。其中，所述贴片传感器51监测的数据远传显示在总控操作系统(图未示)中，当某点温度超温、温升速率过高或两点间温度差异过大时均会报警，所述炉底温度监测系统50解决了因结构原因所述熔融炉10底部无法设计成水冷外壳1053而面临贯穿裂纹固化体熔液穿炉产生放射性外溢的风险，提高了所述放射性废物处理装置100的安全性。在一实施例中，所述放射性废物处理装置100还包括炉顶测温系统(图未示)。其中，所述炉顶测温系统位于所述熔融炉10顶部，所述炉顶测温系统用于测量所述熔融炉10的所述炉膛103内的温度。
51.本发明在所述熔融炉10底部设置多点矩阵所述炉底温度监测系统50，能够有效监测发现所述熔融炉10底部中心区域附近由高温固化体熔液沿大裂纹外溢导致的局部异常升温，从而确保了所述熔融炉10底部不会出现固化体熔液突然外溢导致的异常放射性失控，从而提高了所述放射性废物处理装置100的安全性。
52.请再次参阅图1，在一实施例中，所述密封结构60包括密封壳61以及由所述密封壳61围设形成的密封仓62。所述密封结构60对整个所述熔融炉10及配套结构进行箱式密封。具体地，所述熔融炉10、所述倾倒装置20、所述冷顶装置30、所述出料装置40和所述炉底温度监测系统50均位于所述密封仓62内。
53.本发明采用所述密封结构60能够使所述放射性废物处理装置100作为熔融模块，并采用集装箱布置，可用于搭建模块化处理装置，提高处理灵活性、减少现场建造施工周期，可大大降低施工成本，满足多种条件(如核电厂就地处理)的应用需求。即所述密封结构60使包括所述熔融炉10、所述倾倒装置20、所述冷顶装置30、所述出料装置40和所述炉底温度监测系统50等在内的整个所述放射性废物处理装置100成为独立模块，便于安装，亦可集成为可移动式熔融处理系统，完成在核电厂等放射性废物产生地点的就地处理。
54.其中，所述密封仓62内填充有氮气。本发明在所述密封仓62填充氮气进行保护，进一步加强外界空气与所述熔融炉10高温区的隔离，有效降低所述熔融炉10内含氧量。测试证明采用在所述密封仓62填充氮气的方法能够将所述熔融炉10内产生的no
x
浓度进一步降低至原有的10％～30％，大大减轻了后端烟气处理系统的担负，降低投资运行成本，使所述放射性废物处理装置100能够摆脱对气化或其他混合稀释系统的依赖而独立运行。
55.所述循环风机70、所述过滤器71以及所述辐射监测器72均设置在所述密封结构60上，且均位于所述密封仓62外侧。所述密封结构60上还安装有氮气循环进口管道73、氮气循环出口管道74以及烟气处理系统接口75，且所述氮气循环进口管道73、所述氮气循环出口管道74以及所述烟气处理系统接口75均位于所述密封仓62外侧。其中，所述氮气循环进口管道73和所述氮气循环出口管道74均连通于所述密封仓62。其中，所述循环风机70位于所述氮气循环进口管道73与所述氮气循环出口管道74之间。所述循环风机70为氮气的循环提供动力，以使所述密封仓62内的所述氮气通过所述氮气循环进口管道73以及所述氮气循环出口管道74进行内循环。在一实施例中，所述过滤器71安装于所述氮气循环出口管道74上。其中，所述过滤器71用于对氮气进行过滤，以确保所述密封仓62内无放射性核素。在一实施例中，所述辐射监测器72安装于所述氮气循环出口管道74上。其中，所述辐射监测器73用于对所述氮气的放射性进行检测和报警。在正常运行时，氮气经所述氮气循环出口管道74在所述循环风机70作用下被抽至所述过滤器71内，随后再经所述氮气循环进口管道73被排至所述密封仓62内，并以此循环。当所述辐射监测器72监测到所述氮气具有放射性时，所述烟气处理系统接口75用于将所述密封仓62内的氮气排放到所述烟气处理系统34中。
56.本发明还提供一种采用上述放射性废物处理装置处理放射性废物的方法，该方法包括如下步骤：
57.步骤s11，待熔融放射性废物在预处理系统中装入由固化剂制作而成的容器中，随后从熔融炉10顶部的进料口11位置被投入熔融炉10的炉膛103中，放射性废物在熔融炉10内被迅速加热熔融，形成高温固化体熔液。
58.本发明采用将待熔融放射性废物装容器后再投入熔融炉10的工艺，所述容器采用固化剂制造而成，可避免放射性废物中的微粒粉尘和易挥发组分刚入熔融炉10尚未熔融时直接被高温焰流直接裹挟进入烟气，同时容器包裹放射性废物入熔融炉10可保证容器优先熔融，从而有利于固化剂对放射性废物的包裹固化。
59.步骤s12，炉膛103内的高温所述固化体熔液积累到一定高度后，经熔融炉10侧面的出料口14垂直向下落入固化体收集容器41内。
60.步骤s13，将填料固化剂装于冷顶装置30中的存储仓32内，熔融炉10内的高温烟气在熔融炉烟气出口13和存储仓32之间的烟气冷却管道31内冷却，以使包含大量放射性核素的易挥发组分在烟气冷却管道31内冷凝析出形成烟气中的灰分。
61.步骤s14，经冷却后的烟气从存储仓32的一侧上部进入存储仓32内，存储仓32中间设有隔板321，烟气在存储仓32内沿u型通道流过填满其中的填料固化剂(为球形或多孔颗粒)，此时会将烟气中的绝大多数由易挥发组分形成的灰分以及微粒粉尘截留在填料固化剂表面。
62.步骤s15，填料固化剂按照固化工艺要求，以一定速率通过送料组件33以加入到熔融炉10内，填料固化剂表面附着的易挥发组分以及微粒粉尘也被再次加入到熔融炉10内。
63.步骤s16，随着易挥发组分的多次回炉，其被有效压制在熔融炉10内，伴随其含量的不断增多，最终被有效固化在所述固化体熔液中，起到了很好的核素固化作用。
64.步骤s17，所述固化体熔液经出料口向下垂直落入固化体收集容器41内，落点位置偏离固化体收集容器41中心轴线一定距离，接渣时固化体收集容器41在下部顶升旋转辊道42的作用下做缓慢的旋转，以使所述固化体熔液均匀的落在固化体收集容器41内，以提高
固化体收集容器41的有效接渣容积，所述固化体熔液在所述固化体收集容器41内固化为玻璃固化体。
65.步骤s18，固化体收集容器41接满后，通过顶升旋转辊道42和水平辊道43被运出封盖后暂存，随后进行最终处置。
66.步骤s19，熔融炉10及附属结构被密封在密封结构60内组成一个整体模块，密封仓62内通入氮气，正常运行时，氮气经氮气循环出口管道74在循环风机70的作用下被抽至过滤器71内，随后再经氮气循环进口管道73被排至密封仓内，以此循环。
67.步骤s20，在氮气循环出口管道74上安装辐射监测器72，正常运行下应无放射性检出，一旦发现有放射性检出，应立即打开密封仓62与后端烟气处理系统74之间管道的阀门，将密封仓62内压力抽至负压(但应小于熔融炉10内负压)，并引入新的氮气进行置换，以此防止放射性物质外逸。
68.步骤s21，停炉检修时，应首先停止进料，待炉内放射性废物完全熔融后，利用倾倒装置20将熔融炉10倾斜一定角度，使熔融炉10中炉膛103内的熔液部分倒出，确保停炉后熔液渣线位置露出，便于检修。
69.步骤s22，熔融炉10的结构在耐火层1051和保温层1052外设有水冷外壳1053，可有效避免放射性固化体熔液通过贯穿裂纹外溢导致的放射性物质外泄，熔融炉10底部还设有炉底温度监测系统50，可通过温度变化及时发现熔融炉10底部异常，避免固化体熔液穿炉危害。
70.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
71.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种放射性废物处理装置，其特征在于，包括：熔融炉，所述熔融炉中设有炉膛，所述熔融炉上设有与所述炉膛相通的进料口、等离子体炬接口以及熔融炉烟气出口，所述等离子体炬接口用于与等离子体炬连接；以及冷顶装置，包括烟气冷却管道和存储仓，所述存储仓和所述进料口连通，所述存储仓上设有存储仓烟气出口，所述烟气冷却管道连通于所述熔融炉烟气出口和所述存储仓，所述烟气冷却管道用于冷却在所述放射性废物处理装置运行期间由等离子体焰流和位于所述炉膛内的放射性废料产生的烟气，以使所述烟气中的易挥发组分冷凝析出成灰分，所述存储仓内装有填料固化剂，截留有所述灰分的所述填料固化剂被从所述存储仓内投入到所述炉膛内。2.如权利要求1所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述熔融炉具有炉墙，所述炉墙包括由内至外依次设置的耐火层、保温层以及水冷外壳。3.如权利要求1所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述冷顶装置还包括送料组件，所述送料组件设置在所述存储仓与所述炉膛之间，所述送料组件与所述进料口连接，所述送料组件包括进料推杆，所述进料推杆用于驱动截留有所述灰分的所述填料固化剂从所述存储仓内投入到所述炉膛内。4.如权利要求1所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述放射性废物处理装置还包括出料装置，所述出料装置包括固化体收集容器以及顶升旋转辊道，所述固化体收集容器位于所述顶升旋转辊道上，所述熔融炉还包括出料料道，所述炉体上还设有出料口，所述出料料道连通所述炉膛和出料口，以实现由所述放射性废料加热形成的固化体熔液通过所述出料料道经所述出料口垂直向下落入所述固化体收集容器内，所述出料口的轴心相对于所述固化体收集容器的轴心偏移，以实现所述固化体熔液在所述固化体收集容器内的落点相对于所述固化体收集容器的轴心偏移，所述顶升旋转辊道水平旋转，以带动所述固化体收集容器绕自身轴线旋转。5.如权利要求1所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述放射性废物处理装置还包括倾倒装置，所述倾倒装置位于所述熔融炉的底部，所述倾倒装置包括支撑框架以及液压机构，所述支撑框架和所述液压机构连接，所述支撑框架用于支撑和固定所述熔融炉，所述液压机构用于驱动所述支撑框架转动以使所述熔融炉倾斜。6.如权利要求1所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述存储仓中设有隔板，所述隔板使得所述存储仓内的烟气流动路径呈迂回状。7.如权利要求1至6中任一项所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述放射性废物处理装置不仅包括炉顶测温系统，所述放射性废物处理装置还包括炉底温度监测系统，所述炉顶测温系统位于所述熔融炉顶部，所述炉底温度监测系统位于所述熔融炉底部，所述炉底温度监测系统用于监测所述熔融炉底部的温度。8.如权利要求7所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述炉底温度监测系统包括多个贴片传感器，多个所述贴片传感器成阵列排列。9.如权利要求1至6中任一项所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述放射性废物处理装置还包括密封仓，所述熔融炉和所述冷顶装置均位于所述密封仓内，所述密封仓内填充有氮气。10.如权利要求9所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述放射性废物处理装置
还包括循环风机、氮气循环进口管道以及氮气循环出口管道，所述循环风机、所述氮气循环进口管道以及所述氮气循环出口管道均位于所述密封仓外侧，且所述循环风机位于所述氮气循环进口管道与所述氮气循环出口管道之间，所述氮气循环进口管道以及所述氮气循环出口管道均连通于所述密封仓，以使所述密封仓内的所述氮气通过所述氮气循环进口管道以及所述氮气循环出口管道进行内循环。11.如权利要求10所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述放射性废物处理装置还包括过滤器，所述过滤器安装于所述氮气循环出口管道上，所述过滤器用于对所述氮气进行过滤。12.如权利要求10所述的放射性废物处理装置，其特征在于，所述放射性废物处理装置还包括辐射监测器，所述辐射监测器安装于所述氮气循环出口管道上，所述辐射监测器用于对所述氮气的放射性进行检测和报警。13.一种采用如权利要求1至12中任一项所述的放射性废物处理装置处理放射性废物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将放射性废物通过进料口投入熔融炉的炉膛内；控制等离子体炬以加热所述炉膛内的放射性废物和固化剂形成固化体熔液；所述固化体熔液经出料口流至固化体收集容器内；由等离子体焰流和位于所述炉膛内的所述放射性废物产生的烟气在熔融炉烟气出口和存储仓之间的烟气冷却管道内冷却，所述烟气中的易挥发组分在所述烟气冷却管道内冷凝析出成灰分；所述存储仓内的填料固化剂截留所述灰分；以及截留有所述灰分的所述填料固化剂被从所述存储仓内投入到所述炉膛内。14.如权利要求13所述的处理放射性废物的方法，其特征在于，将所述放射性废物投入所述炉膛内具体包括如下步骤：将所述放射性废物在预处理系统中装入由填料固化剂制作而成的容器中；以及将装有所述放射性废物的所述容器投入所述炉膛内。

技术总结

本发明提供了一种放射性废物处理装置，包括熔融炉和冷顶装置。所述熔融炉中设有炉膛，所述熔融炉上设有与所述炉膛相通的进料口、等离子体炬接口以及熔融炉烟气出口。所述冷顶装置包括烟气冷却管道和存储仓，所述存储仓和所述进料口连通，所述烟气冷却管道连通于所述熔融炉烟气出口和所述存储仓，所述烟气冷却管道用于冷却由等离子体焰流和位于所述炉膛内的放射性废料产生的烟气，以使所述烟气中的易挥发组分冷凝析出成灰分，所述存储仓内装有填料固化剂。本发明能够有效降低后端的烟气处理系统除灰装置和高效过滤器耗材的更换频率，并提供了一种模块化安装建设和应用方式。本发明还提供了一种采用所述放射性废物处理装置处理放射性废物的方法。放射性废物的方法。放射性废物的方法。