核工业塔内件除沫器在放射性废气处理中的安全保障作用

核工业装置在运行过程中会产生携带气溶胶、酸雾和少量放射性颗粒物的废气，这些气体若不经充分净化排放，将对环境和运行人员健康构成严重威胁。为了实现稳定达标排放，常压或加压工况下广泛采用填料塔、板式塔等气液接触设备，而布置在塔体内部的除沫器则是控制夹带、减少气溶胶排放的关键环节。除沫器通过对气液两相进行高效分离，降低废气中的液滴和细小雾沫含量，确保下游过滤、吸附和排风系统在安全负荷下长期运行。特别是在处理含有放射性核素的废气时，除沫器性能决定了放射性物质向外环境扩散的风险水平，其结构设计、材质选型和安装方式直接关系到整个放废系统的安全裕度。随着核设施向高参数、大通量方向发展，塔内件整体布局与除沫器协同优化已成为放射性废气治理工程中的重要技术方向。

核工业废气处理工艺与除沫器的功能定位

核工业放射性废气处理通常包括预冷却与调温、喷淋洗涤或填料吸收、精细除雾以及末端过滤与监测等环节，其中塔内件除沫器多设置在气液接触段上部或塔顶位置，用于截留上升气流夹带的液滴和雾沫。在放废处理塔内，液相往往含有硝酸、硫酸、硼酸、碱液以及溶解或悬浮的放射性核素，若这些液滴随废气一同排出，将形成难以捕集的细小气溶胶，不仅增加烟囱排放放射性水平，也会引起管道和引风机腐蚀甚至失效。除沫器通过改变气流流线、增强惯性碰撞、扩散碰撞与聚并效应，使微小液滴在丝网、波纹板、栅格或叶片表面聚集成大液滴，再依靠重力或剪切力回流至塔内液相区域，达到高效分离目的。在某些高活度工况下，还会在主除沫级上方增设二级或三级除沫装置，形成多级拦截结构，以兼顾大通量工况下的低压降和极低夹带率。除沫器的功能不仅局限于除雾除沫，其对塔内气液分布均匀性也具有一定整流作用，可减小偏流与沟流，提高吸收或洗涤段的有效利用率，从而在整体工艺效率和安全排放之间取得良好平衡。

结构形式与材质选择对除沫性能和安全性的影响

核工业塔内件除沫器常见的结构形式包括丝网除沫器、波纹板除沫器、栅格叶片式除沫器以及组合式多级除沫组件。丝网除沫器结构紧凑、制造方便，适用于中小气速、夹带液滴粒径分布较宽的场合，能够在较低压降下获得较高的除沫效率。波纹板和叶片式除沫器则在较高操作气速下仍可保持稳定的分离性能，具备良好的抗堵塞能力和机械强度，适合布置在高通量放废系统或操作条件波动较大的塔器中。针对放射性废气处理，对除沫器材质的要求更为严格，需要兼顾耐腐蚀性、耐辐照性、结构强度与使用寿命。常用材质包括耐腐蚀不锈钢、耐高温合金、工程塑料和氟塑料衬里结构等。对于含强酸、强氧化性介质的工况，多采用高合金不锈钢或衬氟方案，以降低长周期运行中局部腐蚀和应力腐蚀开裂风险。对辐照剂量较高的区域，则需要谨慎评估材料在辐照条件下的强度保持率、脆化倾向和老化特性，避免因材料性能退化导致除沫器结构变形或失效。合理的结构形式与材质搭配，可在满足分离效率的同时，显著降低维护频次和更换成本，为核设施提供可靠的安全保障。

除沫器在放射性废气安全排放中的性能指标与设计要点

在放射性废气治理工程中，塔内件除沫器的性能评价重点包括夹带率、分离效率、允许气速、单位压降、抗堵塞能力和可维护性等指标。其中，夹带率直接关系排放通道中放射性气溶胶的浓度，是与排放标准最为密切的参数。设计阶段通常要求除沫器在最大操作负荷下仍能保持极低的夹带量，并通过安全系数控制防止因负荷波动造成瞬时超标。分离效率不仅取决于除沫器自身结构尺寸和布置方式，也与塔内气流分布、入口整流条件以及上游喷淋系统的液滴粒径特性密切相关，因此需要结合工艺流程进行整体优化。对于核工业装置，除沫器的设计还必须充分考虑事故工况，例如冷却失效、瞬时流量冲击或非正常启停等情形，在此类极端条件下仍需保持基本的分离功能，避免大量放射性液滴被携带排出。为此，有必要在设计中综合利用流体力学模拟、试验数据和工程经验，对塔径、床层高度、支承结构、排液方式以及检修空间进行系统规划，形成结构稳定、操作窗口宽裕的塔内件配置方案。通过对性能指标的严谨控制，可以显著提升放废系统的固有安全性和工艺可靠性。

典型应用场景与工程实践中的运行管理

核工业塔内件除沫器广泛应用于乏燃料后处理设施、放射性废液蒸发浓缩装置、放化实验排风系统、燃料元件制造生产线以及核电厂辅助系统废气处理装置中。在乏燃料后处理或高放废液蒸发环节，废气中常含有酸雾和多种挥发性或夹带型放射性核素，对除沫器的高效分离能力和耐腐蚀性能要求极高，需要在塔内设置多级除雾组件并配合耐高温材料，以保证长期稳定运行。在中低放活度废气排放场景中，除沫器主要承担减少酸雾与碱雾逸散、保护后续高效过滤器和引风机的任务，通过提高除沫效率可以延长末端过滤介质的使用寿命，并减少设备检修频率。工程实践表明，稳定的运行不仅依赖于合理设计，更与日常管理密切相关。运行方应重视操作参数监控，通过压降、风量、出口含雾浓度等数据变化评估除沫器工况，必要时进行在线冲洗或计划停机检查，防止因结晶沉积、颗粒堵塞导致分离效率下降。对高辐射区域的塔内件，则需在设计阶段预留远程检查和拆装条件，结合屏蔽、工具延伸和模块化结构，降低人员接近剂量并提高检修效率。通过制度化运行管理和预防性维护，可以保持除沫器长周期稳定工作，为放射性废气安全排放构筑可靠屏障。

常见问题简答

1、核工业除沫器与普通化工除沫器的差别是什么

回答

核工业除沫器在使用介质、辐照环境、排放标准和安全冗余方面要求更高，需要在极低夹带率、长期辐照和腐蚀工况下保持稳定性能，并满足更严格的放射性排放限值，因此在结构设计、材质选择和多级布置上比普通化工场合更为严谨。

2、如何判断塔内除沫器运行是否异常

回答

在运行中若出现塔顶压降突然升高或波动加剧、烟囱或排气口含雾明显增大、下游过滤器更换周期明显缩短等现象，通常表明除沫器可能出现堵塞、变形或效率下降，需要根据监测数据安排检查和必要的清洗或更换。

3、放射性废气处理塔改造时是否必须更换除沫器

回答

是否更换除沫器要结合改造后的气量、介质性质、温度和达标要求综合评估。当工况变化导致现有除沫器气速超限、材质耐腐蚀性不足或难以满足新的排放控制目标时，应同步进行结构升级或材质更换，以确保改造后的系统具备充足的安全裕度。