CN106582474A - 半连续自动化微波脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半连续自动化微波脱硝装置，包括料液输送机构、微波机构、脱销容器控制机构和废气处理机构；料液输送机构包括料液罐，料液罐内的料液由计量泵抽取，并通过导料管输送，导料管上设置有流量计；微波机构包括微波电源，微波电源产生的微波通过波导传输至谐振腔，波导上设置有水负载和环流器；谐振腔下端开口通过双密闭门机构密封。本发明实现半连续生产，自动化具备远程操作功能，几乎无尾气排放；脱硝容器垂直进出谐振腔，平移结构和升降结构运行平稳；谐振腔气密性好，蒸汽排出正常，谐振腔内无蒸汽冷凝；脱硝产物成分及粒径均匀，硝酸根含量低。

Description

半连续自动化微波脱硝装置
技术领域
本发明属于一种脱硝装置，具体涉及一种半连续自动化微波脱硝装置。
背景技术
微波是一种清洁、高效的新型能源，微波加热具有加热均匀、效率高等特点，在食品干燥、有机合成、样品处理、材料烧结等方面得到不同应用，微波加热设备也得到开发和推广。
微波加热脱硝装置是用于加热硝酸盐溶液使之蒸发、浓缩，最后脱硝生成氧化物的装置。目前，一些研究用的微波装置是通过改造家用微波炉或实验室用微波炉而成，没有考虑连续运行、尾气处理、人员防护等问题。连续性生产装置需要连续加料，为减少加料过程液滴飞溅，常采用导料管插入容器的办法，广泛使用的微波设备皆采用侧开门的结构，脱硝容器进出存在问题。另外，侧开门密闭常采用锁扣、螺钉等手动方式固定，频繁开关后会导致气体、微波泄漏。硝酸盐脱硝过程中会产生大量氮氧化物气体，硝酸铀酰加热脱硝还会产生放射性气溶胶，设备密闭性要求高，由于密闭腔内缺乏空气对流，蒸汽会在腔内冷凝无法排出，导致设备无法正常运行。由于上述问题，微波设备在微波脱硝生产中难以有效应用。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种用于含硝酸铀酰、硝酸钆等物质的硝酸盐溶液的半连续自动化微波脱硝装置。
本发明的技术方案是：
一种半连续自动化微波脱硝装置，包括料液输送机构、微波机构、脱销容器控制机构和废气处理机构；
所述料液输送机构包括料液罐，料液罐内的料液由计量泵抽取，并通过导料管输送，导料管上设置有流量计；
所述微波机构包括微波电源，微波电源产生的微波通过波导传输至谐振腔，波导上设置有水负载和环流器；
所述谐振腔下端面中间形成上小下大的阶梯孔，阶梯孔的阶梯平面上形成多个凸台；阶梯孔通过双密闭门机构密封；谐振腔腔壁内设置有加热保温装置；
所述脱销容器控制机构包括伺服电机，平移机构由伺服电机控制，升降机构与平移机构垂直连接；旋转电机固定于双密闭门机构的轴承座罩的外壁上，旋转电机通过皮带和安装于双密闭门机构的旋转轴下端外部的皮带轮与旋转轴传动；红外测温仪通过轴套设置于旋转轴的下孔中，且红外测温仪下端与升降机构连接；托盘设置于旋转轴的轴肩上方，脱销容器设置于托盘上方；
所述废气处理机构包括泠凝水储罐，泠凝水储罐通过排气管与谐振腔连通，通过尾气管与酸洗塔连通；排气管与泠凝水储罐之间设置有泠凝器。
所述双密闭门机构包括纵截面呈凸字形且形成中心孔的腔门，旋转轴通过设置于其外部的氟胶油封圈动密封固定于腔门的中心孔内，旋转轴外部设置有调心轴承，调心轴承安装于卧式轴承座内，卧式轴承座与腔门下端面固定，且两者接触面设置有一级石墨密封圈；卧式轴承座外部罩设轴承座罩，轴承座罩与腔门下端面固定，且两者接触面设置有二级石墨密封圈；所述腔门的肩部上端面形成与凸台一一对应且形状尺寸相配合的梯形槽；位于最内侧的梯形槽与凸台之间设置有石墨密封圈，位于最外侧的梯形槽与凸台之间设置有氟橡胶O型圈。
所述排气管由谐振腔顶部伸入谐振腔，且接近谐振腔内顶面；排气管位于谐振腔内的管口的水平位置高于导料管位于谐振腔内的管口的水平位置。
所述泠凝器与泠凝水储罐的接口位于泠凝水储罐顶部。
所述尾气管与酸洗塔接口的水平位置略低于与设置于酸洗塔内的雾化喷头的水平位置。
所述导料管由谐振腔上顶面伸入谐振腔内，且伸入脱销容器内。
所述轴承座罩下端面中间形成通孔，旋转轴穿过通孔伸出轴承座罩；旋转轴与轴承座罩间隙配合。
所述旋转轴上端形成轴肩，中间形成两段互不相通的上孔和下孔。
本发明的有益效果是：
本发明实现半连续生产，自动化具备远程操作功能，几乎无尾气排放；脱硝容器垂直进出谐振腔，平移结构和升降结构运行平稳；谐振腔气密性好，蒸汽排出正常，谐振腔内无蒸汽冷凝；脱硝产物成分及粒径均匀，硝酸根含量低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A部分的放大结构示意图；
图3是图2中B部分的放大结构示意图。
其中：
1 微波电源 2 波导
3 水负载 4 环流器
5 谐振腔 6 料液罐
7 计量泵 8 导料管
9 流量计 10 伺服电机
11 平移机构 12 升降机构
13 托盘 14 凸台
15 脱销容器 16 旋转电机
17 皮带 18 皮带轮
19 红外测温仪 20 轴套
21 排气管 22 泠凝器
23 尾气管 24 酸洗塔
25 雾化喷头 26 加热保温装置
27 泠凝水储罐 01 腔门
02 旋转轴 03 氟胶油封圈
04 调心轴承 05 卧式轴承座
06 轴承座罩 07 一级石墨密封圈
08 二级石墨密封圈 09 肩部
010 梯形槽 011 石墨密封圈
012 氟橡胶O型圈 013 轴肩。
具体实施方式
下面结合说明书附图及实施例对本发明半连续自动化微波脱硝装置进行详细说明：
如图1~3所示，一种半连续自动化微波脱硝装置，包括料液输送机构、微波机构、脱销容器控制机构和废气处理机构；
所述料液输送机构包括料液罐6，料液罐6内的料液由计量泵7抽取，并通过导料管8输送，导料管8上设置有流量计9；
所述微波机构包括微波电源1，微波电源1产生的微波通过波导2传输至谐振腔5，波导2上设置有水负载3和环流器4；
所述谐振腔5下端面中间形成上小下大的阶梯孔，阶梯孔的阶梯平面上形成多个凸台14；阶梯孔通过双密闭门机构密封；谐振腔5腔壁内设置有加热保温装置26；
所述脱销容器控制机构包括伺服电机10，平移机构11由伺服电机10控制，升降机构12与平移机构11垂直连接；旋转电机16固定于双密闭门机构的轴承座罩06的外壁上，旋转电机16通过皮带17和安装于双密闭门机构的旋转轴02下端外部的皮带轮18与旋转轴02传动；红外测温仪19通过轴套20设置于旋转轴02的下孔014中，且红外测温仪19下端与升降机构12连接；托盘13设置于旋转轴02的轴肩013上方，脱销容器15设置于托盘13上方；
所述废气处理机构包括泠凝水储罐27，泠凝水储罐27通过排气管21与谐振腔5连通，通过尾气管23与酸洗塔24连通；排气管21与泠凝水储罐27之间设置有泠凝器22。
所述双密闭门机构包括纵截面呈凸字形且形成中心孔的腔门01，旋转轴02通过设置于其外部的氟胶油封圈03动密封固定于腔门01的中心孔内，旋转轴02外部设置有调心轴承04，调心轴承04安装于卧式轴承座05内，卧式轴承座05与腔门01下端面固定，且两者接触面设置有一级石墨密封圈07；卧式轴承座05外部罩设轴承座罩06，轴承座罩06与腔门01下端面固定，且两者接触面设置有二级石墨密封圈08；所述腔门01的肩部09上端面形成与凸台14一一对应且形状尺寸相配合的梯形槽010；位于最内侧的梯形槽010与凸台14之间设置有石墨密封圈011，位于最外侧的梯形槽010与凸台14之间设置有氟橡胶O型圈012。
所述排气管21由谐振腔5顶部伸入谐振腔5，且接近谐振腔5内顶面；排气管21位于谐振腔5内的管口的水平位置高于导料管8位于谐振腔5内的管口的水平位置。
所述泠凝器22与泠凝水储罐27的接口位于泠凝水储罐27顶部。
所述尾气管23与酸洗塔24接口的水平位置略低于与设置于酸洗塔24内的雾化喷头25的水平位置。
所述导料管8由谐振腔5上顶面伸入谐振腔5内，且伸入脱销容器15内。
所述轴承座罩06下端面中间形成通孔，旋转轴02穿过通孔伸出轴承座罩06；旋转轴02与轴承座罩06间隙配合。
所述旋转轴02上端形成轴肩013，中间形成两段互不相通的上孔和下孔。
所述平移机构11包括涡轮丝杆、微动开关或者位置传感器。
所述升降机构12包括电动推杆、压力传感器和接近开关。
本发明的使用方法：
在操作区，将脱硝容器15放入到托盘13中，伺服电机10带动平移机构11工作左移，升降机构12随之左移，待双密闭门机构移至谐振腔5正下方，伺服电机10停止工作；升降机构12带动双密闭门机构上升，直至腔门01与谐振腔5接触，停止工作。旋转电机16通过皮带17和皮带轮18带动旋转轴02旋转，旋转轴02通过调心轴承04与外部静止部件连接，载带托盘13旋转。3 kW微波电源1功率连续线性可调，通过波导2经环流器4、水负载3传输至谐振腔5中。计量泵7抽取料液，经流量计9通过导料管8加入到脱硝容器15中，红外测温仪19在线测量物料温度。蒸汽经排气管21导入到冷凝器22中冷凝回收水蒸气，泠凝水储罐27接收冷凝水，不凝蒸汽进入酸洗塔24，雾化喷头25喷洒酸液回收氮氧化物气体。出料时，升降机构12带动托盘13下降，下降至最低点时，升降机构12停止工作，伺服电机10开始带动平移机构11右移，步数控制将脱硝容器15传送至操作区。
实施例一：在操作区将脱硝容器15放入托盘13中，设置进料速度、微波功率等参数，设备自动运行。传动机构将脱硝容器15传送至谐振腔5，通过计量泵7连续将硝酸铀酰溶液加入脱硝容器15中，自动加热150 min。进料完成后，继续加热，自动控制温度250℃加热脱硝10 min，停止加热。冷却30 min后，物料通过传动机构将物料输送至操作区，得到脱硝产物为三氧化铀，氧铀比3.02:1。
实施例二：在操作区将脱硝容器15放入托盘13中，向脱硝容器15中加入体积约500mL含钆150 g的硝酸钆溶液。设置进料速度、微波功率等参数，设备自动运行，传动机构将脱硝容器15传送至谐振腔5，开始加热，加热60min后，停止加热。冷却30 min，物料通过传动机构将物料输送至操作区，得到脱硝产物为三氧化二钆，氧钆比为1.5:1。
本发明实现半连续生产，自动化具备远程操作功能，几乎无尾气排放；脱硝容器垂直进出谐振腔，平移结构和升降结构运行平稳；谐振腔气密性好，蒸汽排出正常，谐振腔内无蒸汽冷凝；脱硝产物成分及粒径均匀，硝酸根含量低。

Claims (8)

1.一种半连续自动化微波脱硝装置，包括料液输送机构、微波机构、脱销容器控制机构和废气处理机构；
所述料液输送机构包括料液罐（6），料液罐（6）内的料液由计量泵（7）抽取，并通过导料管（8）输送，导料管（8）上设置有流量计（9）；
所述微波机构包括微波电源（1），微波电源（1）产生的微波通过波导（2）传输至谐振腔（5），波导（2）上设置有水负载（3）和环流器（4）；
其特征在于：所述谐振腔（5）下端面中间形成上小下大的阶梯孔，阶梯孔的阶梯平面上形成多个凸台（14）；阶梯孔通过双密闭门机构密封；谐振腔（5）腔壁内设置有加热保温装置（26）；
所述脱销容器控制机构包括伺服电机（10），平移机构（11）由伺服电机（10）控制，升降机构（12）与平移机构（11）垂直连接；旋转电机（16）固定于双密闭门机构的轴承座罩（06）的外壁上，旋转电机（16）通过皮带（17）和安装于双密闭门机构的旋转轴（02）下端外部的皮带轮（18）与旋转轴（02）传动；红外测温仪（19）通过轴套（20）设置于旋转轴（02）的下孔（014）中，且红外测温仪（19）下端与升降机构（12）连接；托盘（13）设置于旋转轴（02）的轴肩（013）上方，脱销容器（15）设置于托盘（13）上方；
所述废气处理机构包括泠凝水储罐（27），泠凝水储罐（27）通过排气管（21）与谐振腔（5）连通，通过尾气管（23）与酸洗塔（24）连通；排气管（21）与泠凝水储罐（27）之间设置有泠凝器（22）。
2.根据权利要求1所述的一种半连续自动化微波脱硝装置，其特征在于：所述双密闭门机构包括纵截面呈凸字形且形成中心孔的腔门（01），旋转轴（02）通过设置于其外部的氟胶油封圈（03）动密封固定于腔门（01）的中心孔内，旋转轴（02）外部设置有调心轴承（04），调心轴承（04）安装于卧式轴承座（05）内，卧式轴承座（05）与腔门（01）下端面固定，且两者接触面设置有一级石墨密封圈（07）；卧式轴承座（05）外部罩设轴承座罩（06），轴承座罩（06）与腔门（01）下端面固定，且两者接触面设置有二级石墨密封圈（08）；所述腔门（01）的肩部（09）上端面形成与凸台（14）一一对应且形状尺寸相配合的梯形槽（010）；位于最内侧的梯形槽（010）与凸台（14）之间设置有石墨密封圈（011），位于最外侧的梯形槽（010）与凸台（14）之间设置有氟橡胶O型圈（012）。
3.根据权利要求1所述的一种半连续自动化微波脱硝装置，其特征在于：所述排气管（21）由谐振腔（5）顶部伸入谐振腔（5），且接近谐振腔（5）内顶面；排气管（21）位于谐振腔（5）内的管口的水平位置高于导料管（8）位于谐振腔（5）内的管口的水平位置。
4.根据权利要求1所述的一种半连续自动化微波脱硝装置，其特征在于：所述泠凝器（22）与泠凝水储罐（27）的接口位于泠凝水储罐（27）顶部。
5.根据权利要求1所述的一种半连续自动化微波脱硝装置，其特征在于：所述尾气管（23）与酸洗塔（24）接口的水平位置略低于与设置于酸洗塔（24）内的雾化喷头（25）的水平位置。
6.根据权利要求1所述的一种半连续自动化微波脱硝装置，其特征在于：所述导料管（8）由谐振腔（5）上顶面伸入谐振腔（5）内，且伸入脱销容器（15）内。
7.根据权利要求2所述的一种半连续自动化微波脱硝装置，其特征在于：所述轴承座罩（06）下端面中间形成通孔，旋转轴（02）穿过通孔伸出轴承座罩（06）；旋转轴（02）与轴承座罩（06）间隙配合。
8.根据权利要求2所述的一种半连续自动化微波脱硝装置，其特征在于：所述旋转轴（02）上端形成轴肩（013），中间形成两段互不相通的上孔和下孔。
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