CN106337136B - 一种铅及铅基合金在线净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铅及铅基合金在线净化装置，包括顶盖、导流板、孔板、省热器、滤芯、底盖和罐体，罐体的内中部水平设有孔板，罐体位于孔板以下部分为冷却区，罐体位于孔板以上部分为过滤区，过滤区包括导流板和滤芯，导流板设置在滤芯的外侧，滤芯由滤芯外筒体、滤芯中筒体和滤芯内筒体组成，滤芯内筒体的下端开设有圆孔，滤芯出口通过管道与省热器的一端连接，省热器的另一端与液态金属输出管的一端连接，罐体的冷却区的外侧设有冷却夹层，冷却剂入口设于冷却夹层侧壁的上部，冷却剂出口设于冷却夹层侧壁的下部，罐体底部设有液态金属输入管。本发明所述的净化装置，将冷却区和净化区分开，净化区采用多级净化，提升了净化装置的净化效果。

Description

一种铅及铅基合金在线净化装置

技术领域

本发明属于液态重金属及合金净化设备技术领域，具体涉及一种铅及铅基合金在线净化用净化装置。

背景技术

铅及铅基合金因其熔点低、沸点高、中子学性能优异、化学隋性和导热性好成为液态重金属反应堆散裂靶材和冷却剂的首选，已经在世界范围内开展广泛研究。在液态重金属反应堆中，面临的一个重要问题是铅及铅基合金对结构材料的腐蚀所产生的杂质，以及检修，装卸料和原料中引入的杂质等，这些杂质容易堵塞换热器流道和回路管道，降低传热效率等。

为保证回路和反应堆的安全运行，必须对冷却剂进行冷却、过滤、净化，这种冷却过滤净化设备称为冷阱。冷阱所采用的技术原理为通过降低液态重金属或合金的温度，使溶解在其中的金属杂质元素析出，经过滤芯过滤使铅及铅基合金的纯度达到使用要求，例如，中国专利200710198421.X提供了一种放射性钠在线净化用的冷阱，它包括外筒体，外筒体内部设置金属丝网，上部设置钠进口和钠出口，其内部设置中心回流管，中心回流管通过内省热器盘管与钠出口相通。这种结构的钠冷阱充分利用了钠进出口的温差进行热交换，可以在不停堆的情况下，对高温液态钠实现冷却-析出-过滤-加热等过程。但上述文献公开的钠冷阱目的是为了除去轻金属钠中的杂质，因为钠中杂质一般都比钠重，而液态金属中的杂质一般都比液态金属轻，故其不适宜用于液态重金属及其合金的净化。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种铅及铅基合金在线净化用净化装置，将冷却区和净化区分开，净化区采用多级净化，提升了净化装置的净化效果，冷却区采用省热器，极大的降低了运行成本，出口方式为下进下出，杂质停留于净化装置顶部空间，增加了净化装置容留的杂质的总量，延长了净化装置使用寿命。

本发明采用的技术方案是：

一种铅及铅基合金净化装置，包括顶盖、导流板、孔板、省热器、滤芯、底盖和罐体，所述顶盖和所述罐体的上端通过法兰密封连接，所述顶盖上装设有热电偶，所述罐体的下端与所述底盖固定连接，所述罐体的内中部水平设有孔板，所述孔板的中心设有滤芯出口，所述孔板的中部为圆环，所述孔板的外边缘与所述圆环的外边缘之间开设有均匀分布的若干导流孔，所述罐体位于所述孔板以下部分为冷却区，所述罐体位于所述孔板以上部分为过滤区，所述过滤区包括导流板和滤芯，所述导流板设置在滤芯的外侧，所述导流板和所述滤芯的下端均固定设置在所述孔板的中部的圆环上，所述滤芯的上端采用盖板密封，所述滤芯由滤芯外筒体、滤芯中筒体和滤芯内筒体组成，所述滤芯外筒体、所述滤芯中筒体和所述滤芯内筒体的侧壁均设有若干开孔，所述滤芯内筒体的下端开设有圆孔，所述圆孔的位置与所述滤芯出口的位置一致，所述滤芯出口通过管道与所述省热器的一端连接，所述省热器的另一端与液态金属输出管的一端连接，所述液态金属输出管的另一端穿过底盖与回路连接所述，罐体的冷却区的外侧设有冷却夹层，冷却剂入口设于所述冷却夹层的侧壁的上部，冷却剂出口设于所述冷却夹层的侧壁的下部，所述罐体底部设有液态金属输入管，所述液态金属输入管和液态金属输出管之间设有压差计。

本发明所述的铅及铅基合金净化装置，其中，所述滤芯外筒体和所述滤芯中筒体之间设有大孔径滤芯，所述滤芯中筒体和所述滤芯内筒体之间设有小孔径滤芯。

本发明所述的铅及铅基合金净化装置，其中，所述滤芯过滤材料可以为耐高温陶瓷或金属材料。

本发明所述的铅及铅基合金净化装置，其中，所述省热器为螺旋状。

本发明所述的铅及铅基合金净化装置，其中，所述冷却夹层冷却方式为油冷。

本发明所述的铅及铅基合金净化装置，其中，所述罐体、顶盖孔板、导流板、省热器、滤芯外筒体、滤芯中筒体和滤芯内筒体的材料均为316L钢或T91钢。

本发明有益效果：

（1）本发明将净化装置的冷却区和净化区分开，避免杂质在滤芯的不均匀沉积，增加了滤芯的使用寿命。

（2）本发明滤芯采用双层滤芯，外层为孔隙比较大的滤芯，内层为孔隙小的滤芯，两者结合，可有效减轻滤芯的堵塞，极大的提升了净化装置的净化效果。

（3）本发明液态铅及铅基合金，下进下出，滤芯外进内出，极大的增加了净化装置中杂质容留的总量，同时增加了净化装置的使用寿命。

（4）本发明省热器在净化装置下部，流出的为净化后的液态金属，避免了杂质在身热器管道内壁沉积导致的堵塞情况。

（5）冷却夹层和省热器均为逆流冷却，提升了冷却效率。

附图说明

图1为本发明所述的液态金属净化实验装置的结构示意图；

图2为本发明所述的液态金属净化实验装置的孔板的结构示意图。

图中：热电偶1；顶盖2；滤芯盖板3；法兰4；罐体5；滤芯外筒体6；滤芯中筒体7；滤芯内筒体8；导流板9；孔板10；滤芯出口11；省热器12；液态金属输出管13；液态金属输入管14；压差计15；导流孔 16；滤芯17；冷却剂出口18；冷却剂入口19；冷却夹层20，圆环21，底盖22。

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

如图1和2所示，一种铅及铅基合金净化装置，包括顶盖2、导流板9、孔板10、省热器12、滤芯17、底盖22和罐体5，罐体5为圆筒形，顶盖2和底盖22为圆弧形，顶盖2和罐体5的上端通过法兰4密封连接，顶盖2上装设有热电偶1，罐体5的下端通过焊接与底盖22固定连接，罐体5的中部设有水平放置的孔板10，孔板10为圆形，孔板10的中心设有滤芯出口11，孔板10的中部为圆环21，孔板10的外边缘与圆环21的外边缘之间开设有均匀分布的若干导流孔16，导流孔16贯通孔板10的两侧，罐体5位于孔板10以下部分为冷却区，罐体5位于孔板10以上部分为过滤区，所述过滤区包括导流板9和滤芯17，导流板9为圆筒形，导流板9设置在滤芯17的外侧，滤芯17由滤芯外筒体6、滤芯中筒体7和滤芯内筒体8组成，滤芯外筒体6和滤芯中筒体7之间设有大孔径滤芯，滤芯中筒体7和滤芯内筒体8之间设有小孔径滤芯，滤芯外筒体6、滤芯中筒体7和滤芯内筒体8的侧壁均设有若干开孔，滤芯外筒体6、滤芯中筒体7和滤芯内筒体8的上端采用盖板3密封，导流板9和滤芯17的下端均通过焊接固定设置在孔板10中部的圆环21上，圆环21的外径与导流板9的直径相等，滤芯内筒体8的下端开设有圆孔，所述圆孔的位置与滤芯出口11的位置一致，滤芯出口11通过管道与省热器12的一端连接，省热器12的另一端与液态金属输出管13的一端连接，液态金属输出管13的另一端穿过底盖22与回路连接，省热器12为螺旋状，罐体5的冷却区的外侧设有冷却夹层20，冷却剂入口19设于冷却夹层20的侧壁的上部，冷却剂出口18设于冷却夹层20的侧壁的下部，罐体5底部设有液态金属输入管14，液态金属输入管14和液态金属输出管13之间设有压差计15，冷却夹层20的冷却方式为油冷；滤芯17的材料为耐高温陶瓷或金属材料；罐体5、顶盖2、孔板10、导流板9、省热器12、底盖22、滤芯外筒体6、滤芯中筒体7和滤芯内筒体8的材料均为316L钢或T91钢。

本发明所述的铅及铅基合金净化装置的工作过程如下：冷却剂由液态金属输入管14进入净化装置的冷却区，经由省热器12和冷却夹层12冷却后，经由孔板10的导流孔16，向上进入导流板9和罐体5之间，期间杂质析出，然后进入导流板9和滤芯外筒体6之间，由外筒体6上的开孔进入所述大孔径滤芯，粗过滤后，经过滤芯中筒体7，进入所述小孔径滤芯，经细过滤后，从滤芯内筒体8上的开孔流出，经由液态金属滤芯出口11进入省热器12，对进入净化装置冷却区的冷却剂进行冷却，自身被加热，从液态金属输出管13流出，冷却区的温度由热电偶1测得，压差计15测定净化装置的压差和滤芯吸附杂质情况。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种铅及铅基合金净化装置，其特征在于：包括顶盖(2)、导流板(9)、孔板(10)、省热器(12)、滤芯(17)、底盖(22)和罐体(5)，所述顶盖(2)和所述罐体(5)的上端通过法兰(4)密封连接，所述顶盖(2)上装设有热电偶(1)，所述罐体(5)的下端与所述底盖(22)固定连接，所述罐体(5)的内中部水平设有孔板(10)，所述孔板(10)的中心设有滤芯出口(11)，所述孔板(10)的中部为圆环(21)，所述孔板(10)的外边缘与所述圆环(21)的外边缘之间开设有均匀分布的若干导流孔(16)，所述罐体(5)位于所述孔板(10)以下部分为冷却区，所述罐体(5)位于所述孔板(10)以上部分为过滤区，所述过滤区包括导流板(9)和滤芯(17)，所述导流板(9)设置在滤芯(17)的外侧，所述导流板(9)和所述滤芯(17)的下端均固定设置在所述孔板(10)的中部的圆环(21)上，所述滤芯(17)的上端密封，所述滤芯(17)由滤芯外筒体(6)、滤芯中筒体(7)和滤芯内筒体(8)组成，所述滤芯外筒体(6)、所述滤芯中筒体(7)和所述滤芯内筒体(8)的侧壁均设有若干开孔，所述滤芯内筒体(8)的下端开设有圆孔，所述圆孔的位置与所述滤芯出口(11)的位置一致，所述滤芯出口(11)通过管道与所述省热器(12)的一端连接，所述省热器(12)的另一端与液态金属输出管(13)的一端连接，所述液态金属输出管(13)的另一端穿过底盖(22)与回路连接，罐体(5)的冷却区的外侧设有冷却夹层(20)，冷却剂入口(19)设于所述冷却夹层(20)的侧壁的上部，冷却剂出口(18)设于所述冷却夹层(20)的侧壁的下部，所述罐体(5)底部设有液态金属输入管(14)，所述液态金属输入管(14)和液态金属输出管(13)之间设有压差计(15)；所述滤芯外筒体(6)和所述滤芯中筒体(7)之间设有大孔径滤芯，所述滤芯中筒体(7)和所述滤芯内筒体(8)之间设有小孔径滤芯。

2.根据权利要求1所述的铅及铅基合金净化装置，其特征在于：所述滤芯过滤材料可以为耐高温陶瓷或金属材料。

3.根据权利要求1所述的铅及铅基合金净化装置，其特征在于：所述省热器(12)为螺旋状。

4.根据权利要求1所述的铅及铅基合金净化装置，其特征在于：所述冷却夹层(20)冷却方式为油冷。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的铅及铅基合金净化装置，其特征在于：所述罐体(5)、顶盖(2)孔板(10)、导流板(9)、省热器(12)、滤芯外筒体(6)、滤芯中筒体(7)和滤芯内筒体(8)的材料均为316L钢或T91钢。