CN110006249A - 高放废液煅烧炉及转运系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高放废液煅烧炉及转运系统，该高放废液煅烧炉包括：旋转炉管；传动装置；驱动装置；进料单元；出料单元；加热单元，设置旋转炉管外，加热单元用于对旋转炉管加热，加热单元包括：蒸发区、煅烧区，蒸发区靠近进料单元，蒸发区用于蒸发浓缩物料，煅烧区靠近出料单元，煅烧区用于煅烧物料为固体；支撑单元。本发明中的高放废液煅烧炉能够将高放废液进行蒸发、煅烧，实现了高放废液从浓缩液体到固体氧化物的转变，为玻璃固化下一阶段做准备，满足冷坩埚玻璃固化技术需求；高放废液煅烧炉传动平稳，结构可靠；同时，本发明的设计考虑了在热室中的远距离检修，检修方便。

Description

高放废液煅烧炉及转运系统

技术领域

本发明属于核燃料后处理领域中的冷坩埚玻璃固化技术领域，具体涉及一种高放废液煅烧炉及转运系统。

背景技术

在核化工领域中，冷坩埚玻璃固化工程已成为高放废液处理技术的发展方向，而其中的高放废液转形系统则是一个重要方面，该系统将浓缩后的高放废液送入旋转的高温回转煅烧炉中，将浓缩后的高放废液中的盐分转变为干粉煅烧物，煅烧物直接进入下一系统与玻璃珠熔融混合形成玻璃固化体进行暂存。现有技术中，高放废液的蒸发与煅烧在不同的装置中进行，操作复杂，检修困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种高放废液煅烧炉及转运系统，能够将高放废液进行蒸发、煅烧，实现了高放废液从浓缩液体到固体氧化物的转变，为玻璃固化下一阶段做准备。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种高放废液煅烧炉，包括：

旋转炉管，用于对高放废液进行旋转；

传动装置，用于传动；

驱动装置，通过传动装置与旋转炉管连接，驱动装置用于驱动旋转炉管转动；

进料单元，设置于旋转炉管上，进料单元用于高放废液进料；

出料单元，设置于旋转炉管上，出料单元用于出料；

加热单元，设置旋转炉管外，加热单元用于对旋转炉管加热，加热单元包括：蒸发区、煅烧区，蒸发区靠近进料单元，蒸发区用于蒸发浓缩物料，煅烧区靠近出料单元，煅烧区用于煅烧物料为固体；

支撑单元，与旋转炉管连接，支撑单元用于支撑旋转炉管。

优选的是，驱动装置包括：主驱动单元、副驱动单元，高放废液煅烧炉还包括：切换机构，切换机构用于切换主驱动单元或副驱动单元与传动装置连接。

优选的是，旋转炉管与基准面具有预设的倾角，进料单元设置于旋转炉管倾角较高的一端，出料单元设置于旋转炉管倾角较低的一端。

优选的是，所述的高放废液煅烧炉还包括：设置于进料单元上的尾气排气管，尾气排气管上设置有冷却夹套，冷却夹套用于冷却从尾气排气管排出的尾气。

尾气为煅烧尾气和/或冷坩埚熔炉产生的尾气。

优选的是，所述的高放废液煅烧炉还包括：设置于出料单元上的玻璃珠供料管，出料单元的出料口与冷坩埚熔炉连接，旋转炉管内的煅烧物与玻璃珠由出料单元的出料口进入到冷坩埚熔炉内。

优选的是，所述的高放废液煅烧炉还包括：设置于出料单元上的备用尾气排气管，备用尾气排气管用于排出冷坩埚熔炉的尾气。

优选的是，进料单元、出料单元分别与旋转炉管通过压缩空气动态密封机构密封连接。

优选的是，动态密封机构为迷宫式结构。

优选的是，支撑单元至少为三个，支撑单元之间为一点定位、多点浮动的结构形式。

优选的是，支撑单元包括：支撑单元本体、支撑轴承，支撑单元本体通过支撑轴承与旋转炉管连接，靠近驱动机构的支撑单元的支撑轴承为剖分式轴承，其余支撑单元的支撑轴承为多点离散分布的滚轮式轴承。

优选的是，加热单元包括：至少两个加热模块，加热模块内设置有加热件，加热模块包括：第一加热模块、第二加热模块，第一加热模块、第二加热模块均为半圆壳体，第一加热模块与第二加热模块可拆卸对接。

优选的是，所述高放废液煅烧炉还包括：设置于加热单元上的保温层。

优选的是，所述高放废液煅烧炉还包括：刮料装置，设置于旋转炉管内，刮料装置用于对旋转炉管内的物料进行刮料。

本发明还提供一种高放废液煅烧炉转运系统，包括：位于热室内的所述的高放废液煅烧炉、用于支撑转运高放废液煅烧炉的转运小车、与转运小车配合连接的导轨。

优选的是，所述的高放废液煅烧炉转运系统，还包括：机架，导轨设置于机架上，机架上设置有预埋板，导轨通过预埋板与机架连接。

本发明中的高放废液煅烧炉能够将高放废液进行蒸发、煅烧，实现了高放废液从浓缩液体到固体氧化物的转变，为玻璃固化下一阶段做准备，满足冷坩埚玻璃固化技术需求；高放废液煅烧炉传动平稳，结构可靠；同时，本发明的设计考虑了在热室中的远距离检修，检修方便。

附图说明

图1是本发明实施例2中的高放废液煅烧炉的结构示意图；

图2是本发明实施例2中的高放废液煅烧炉的剖面图；

图3是本发明实施例2中的旋转炉管及刮料装置的结构示意图；

图4是本发明实施例2中的刮料装置的结构示意图；

图5是本发明实施例2中的驱动装置的结构示意图；

图6是本发明实施例2中的进料单元的结构示意图；

图7是本发明实施例2中的出料单元的结构示意图；

图8是本发明实施例2中的支撑单元的浮动点轴承；

图9是本发明实施例2中的支撑单元的剖分式轴承；

图10是本发明实施例2中的加热保温单元的结构示意图；

图11是本发明实施例2中的高放废液煅烧炉转运系统的结构示意图。

图中：1——旋转炉管，2——刮料装置，3——驱动装置，4——进料单元，5——出料单元，6、7——支撑单元，8——机架，9——第一加热模块，10——第二加热模块，11——转运小车，12——导轨，31——主减速电机，32——副减速电机，33——双向超越离合器，34——支架，35——主动齿轮，36——轨道导向和压紧机构，41——高放废液进料管，42——尾气排气管，43——动态密封气管，44——迷宫密封，51——备用尾气排气管，52——玻璃珠供料管，53——落料斗，54——动态密封气管，55——迷宫密封，61——滚轮，62——滚轮架，11-1——小车车身，11-2——丝杠，11-3——螺母，11-4——换向器，11-5——转轴，11-6——手轮，11-7——左侧行走驱动轮，11-8——右侧定位驱动轮，11-9——支板，11-10——螺母，11-11——丝杠，11-12——手轮；13——尾气处理系统；14——冷坩埚熔炉；15——热室前墙。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

实施例1

本实施例提供一种高放废液煅烧炉，包括：

旋转炉管，用于对高放废液进行旋转；

传动装置，用于传动；

驱动装置，通过传动装置与旋转炉管连接，驱动装置用于驱动旋转炉管转动；

进料单元，设置于旋转炉管上，进料单元用于高放废液进料；

出料单元，设置于旋转炉管上，出料单元用于出料；

加热单元，设置旋转炉管外，加热单元用于对旋转炉管加热，加热单元包括：蒸发区、煅烧区，蒸发区靠近进料单元，蒸发区用于蒸发浓缩物料，煅烧区靠近出料单元，煅烧区用于煅烧物料为固体；

支撑单元，与旋转炉管连接，支撑单元用于支撑旋转炉管。

本实施例中的高放废液煅烧炉能够将高放废液进行蒸发、煅烧，实现了高放废液从浓缩液体到固体氧化物的转变，为玻璃固化下一阶段做准备，满足冷坩埚玻璃固化技术需求；高放废液煅烧炉传动平稳，结构可靠；同时，本实施例的设计考虑了在热室中的远距离检修，检修方便。

实施例2

如图1～11所示，本实施例提供一种高放废液煅烧炉，包括：

旋转炉管1，用于对高放废液进行旋转；

传动装置，用于传动；

驱动装置3，通过传动装置与旋转炉管1连接，驱动装置3用于驱动旋转炉管1转动；

进料单元4，设置于旋转炉管1上，进料单元4用于高放废液进料；

出料单元55，设置于旋转炉管1上，出料单元55用于出料；

加热单元，设置旋转炉管1外，加热单元用于对旋转炉管1加热，加热单元包括：蒸发区、煅烧区，蒸发区靠近进料单元4，蒸发区用于蒸发浓缩物料，煅烧区靠近出料单元55，煅烧区用于煅烧物料为固体；

支撑单元6、7，与旋转炉管1连接，支撑单元6、7用于支撑旋转炉管1。

如图5所示，需要说明的是，本实施例中的驱动装置3包括：主驱动单元、副驱动单元，高放废液煅烧炉还包括：切换机构，切换机构用于切换主驱动单元或副驱动单元与传动装置连接。主驱动单元、副驱动单元分别安装在两个活动支架34上，主驱动单元、副驱动单元分布在两条互不干预的平行线上，二者运行起来状态相同。具体的，本实施例中的两套传动装置中均配置双向超越离合器33，支持动力在线自动切换。主驱动单元为主减速电机31，副驱动单元为副减速电机32。传动装置包括主动齿轮35。

传动装置、驱动装置3安装于驱动端支架34上成为一个整体，通过轨道导向和压紧机构36通过传动齿轮啮合实现动力输出。主驱动单元、副驱动单元的设计可保障旋转炉管1一直处于旋转的状态，防止热变形和物料板结。

需要说明的是，本实施例中的旋转炉管1与基准面具有预设的倾角，进料单元4设置于旋转炉管1倾角较高的一端，出料单元55设置于旋转炉管1倾角较低的一端。

具体的，本实施例中的旋转炉管1的材质为耐蚀耐热合金钢，旋转炉管1是高放废液蒸发、煅烧发生的场所，也是冷坩埚熔炉14尾气排放通道的一部分。

本实施例中的高放废液煅烧炉以一个微倾斜的旋转炉管1作为主要部分，高放废液从位于倾角较高的一端的进料单元4送入到煅烧炉的旋转炉管1内，旋转炉管1整体在驱动装置3的动力驱动下围绕轴线旋转，并依靠支撑单元6、7保持旋转的稳定性，物料在重力及旋转的炉壁带动下沿轴向缓慢向倾角较低的一端移动，并与逆流烟气发生传热、传质完成能量交换。物料在旋转炉管1内移动时中先后发生两个过程：首先，由于炉壁有加热元件供热，会有蒸发现象，将物料中的一部分水分与硝酸蒸发掉；随后物料继续向下移动，水分与硝酸越来越少，物料被高温煅烧，转化为固态的氧化物进入下一个阶段。并且考虑到高放废液煅烧炉在热室内运行，本实施例中的高放废液煅烧炉能够实现在热室内的远距离拆装。

如图6所示，需要说明的是，本实施例中的高放废液煅烧炉还包括：设置于进料单元4上的尾气排气管42，尾气排气管42上设置有冷却夹套，冷却夹套用于冷却从尾气排气管42排出的尾气。尾气为煅烧尾气和/或冷坩埚熔炉14产生的尾气。本实施例中的煅烧尾气和冷坩埚熔炉14产生的尾气通过尾气排气管42进入尾气处理系统13。进料单元4上设置有高放废液进料管41，高放废液进料管41以液流的方式加入到旋转炉管1中。

如图7所示，需要说明的是，本实施例中的高放废液煅烧炉还包括：设置于出料单元55上的玻璃珠供料管52，出料单元55的出料口与冷坩埚熔炉14连接，旋转炉管1内的煅烧物与玻璃珠由出料单元55的出料口进入到冷坩埚熔炉14内。旋转炉管1也是冷坩埚熔炉14尾气排放通道的一部分。旋转炉管1尾部的筛分装置伸入出料单元55中，出料单元55的下方设有落料斗53，煅烧物与玻璃珠落入到落料斗53中，落料斗53与下一个工艺段的冷坩埚熔炉14连接。

如图7所示，需要说明的是，本实施例中的高放废液煅烧炉还包括：设置于出料单元55上的备用尾气排气管51，备用尾气排气管51用于排出冷坩埚熔炉14的尾气。冷坩埚熔炉14尾气也通过出料单元55进入旋转炉管1内，最终由备用尾气排气管51排往尾气处理系统13。

如图6、7所示，需要说明的是，本实施例中的进料单元4、出料单元5分别与旋转炉管1通过压缩空气动态密封机构密封连接，有效的防止了放射性气体外泄。

如图6、7所示，优选的是，动态密封机构为迷宫式结构。需要说明的是，本实施例中动态密封机构为动态密封气管54，进料单元4上的动态密封气管43形成迷宫密封44，出料单元5上的动态密封气管54形成迷宫密封55，利用迷宫式结构建立动态负压梯度，实现动态密封，避免机械式密封的密封材料磨损及耐高温问题。

优选的是，支撑单元6、7至少为三个，支撑单元6、7之间为一点定位、多点浮动的结构形式。具体的，本实施例中的支撑单元6、7为5个。

如图8、9所示，需要说明的是，本实施例中的支撑单元6、7包括：支撑单元本体、支撑轴承，支撑单元本体通过支撑轴承与旋转炉管1连接，靠近驱动机构的支撑单元7的支撑轴承为剖分式轴承，其轴肩可以承受旋转炉管1的轴向分力，其余支撑单元6的支撑轴承为多点离散分布的滚轮式轴承，滚轮式轴承包括：四组浮动点轴承，四组浮动点轴承采用多点离散分布的滚轮式，浮点式轴承包括：滚轮61，滚轮61安装在开合式滚轮架62上，可释放旋转炉管1的轴向自由度，防止过约束内应力的产生。

如图10所示，优选的是，加热单元包括：至少两个加热模块，加热模块内设置有加热件，加热模块包括：第一加热模块9、第二加热模块10，第一加热模块9、第二加热模块10均为半圆壳体，第一加热模块9与第二加热模块10可拆卸对接。具体的，本实施例中的加热单元为模块化设计，加热单元包括：两个蒸发区、两个煅烧区，每个蒸发区均包括：第一加热模块9、第二加热模块10，第一加热模块9与第二加热模块10可拆卸对接；第二煅烧区均包括：第一加热模块9、第二加热模块10，第一加热模块9与第二加热模块10可拆卸对接。具体的，加热件为电阻加热元件，电阻加热元件通过电气连接成对布置(上、下)，形成独立的加热区域。加热件根据加热区域的控温要求来布置，在加热单元上安装了若干热电偶，可对加热区温度进行控制与检测，热电偶可单独进行更换。加热件为铁铬铝电阻丝材质，通过氮化硅陶瓷支撑结构固定在第一加热模块9、第二加热模块10的半圆壳体内表面；加热件表面温度可达900℃。

需要说明的是，本实施例中的高放废液煅烧炉还包括：设置在加热单元上的保温部，保温部用于保温隔热，减少旋转炉管1运行过程中的热辐射。加热单元的外壳为不锈钢制外壳。保温部主要采用预制成型的氧化锆纤维，依靠石墨固化毡与不锈钢制外壳固定，并用定位销固定防止轴向和径向蹿动。

如图3、4所示，本实施例中的高放废液煅烧炉还包括：刮料装置2，设置于旋转炉管1内，刮料装置2用于对旋转炉管1内的物料进行刮料。刮料装置2不仅对附着在旋转炉管1内壁的物料进行刮落，防止煅烧物料板结，也对粒径过大的煅烧物进行碾压、粉碎。刮料装置2为棒状结构，刮料装置2的两端部为半球头连接圆柱体，棒体为刮刀机构，其工作时，利用非能动原理，在旋转炉管1旋转时，刮料装置2随旋转炉管1上升到一定高度后开始下滑，在滑动过程中，刮料装置2的棒体刀刃对旋转炉管1内壁的煅烧物进行刮削，防止煅烧物板结，同时下滑过程中，刮料装置2的棒体依靠惯性对大粒径煅烧物进行粉碎和碾压。

本实施例还提供一种高放废液煅烧炉转运系统，包括：位于热室内的所述的高放废液煅烧炉、用于支撑转运高放废液煅烧炉的转运小车11、与转运小车11配合连接的导轨12。

优选的是，所述的高放废液煅烧炉转运系统，还包括：机架8，导轨12设置于机架8上，机架8上设置有预埋板，导轨12通过预埋板与机架8连接。

机架8是焊接的框架式机械机构，具有一定的强度和刚度，用于正常工况和地震工况下整个煅烧炉的支撑。

加热单元检修时，位于旋转炉管1上方的半圆壳体的加热模块由热室内的吊车转运，位于旋转炉管1下方的半圆壳体的加热模块由热室内的转运小车11支撑和转运。

热室内的转运小车11可在机架8预埋板上的导轨12上移动，转运小车11包括：小车车身11-1、丝杠11-2、丝杠11-11、螺母11-3、螺母11-10、换向器11-4、转轴11-5、手轮11-12、手轮11-6、左侧行走驱动轮11-7、右侧定位驱动轮11-8、支板11-9。煅烧炉工作时，转运小车11起支撑作用，首先，旋转手轮11-12将动力通过包括丝杠11-11、螺母11-10的传动装置推动小车车身11-1沿导轨12移动至水平方向工作位置，末端制动保持小车车身11-1在水平位置不变，在小车车身11-1移动过程中右侧定位驱动轮11-8起定位、导向、驱动作用；左侧行走驱动轮11-7仅起驱动作用，再利用热室机械手(图中未示出)转动手轮11-6将动力传给转轴11-5，转轴11-5的动力通过换向器11-4传给包括丝杠11-2、螺母11-3的顶升装置，进而利用小车车身11-1将加热保温单元顶升至竖直方向工作位置。

检修时操作方案如下：

1)旋转炉管1两端分别有吊装点，将进料单元4、出料单元5、上部支撑单元6、7、上部半圆壳体的加热模块拆除后，旋转炉管1及刮料装置2通过专用检修工具从上方吊出；

2)当驱动装置3内原件需要检修时，利用热室内机械手、吊车等操作手段及专用工具将驱动装置3整体进行拆卸和安装；

3)进料单元4安装在旋转炉管1上，可沿轴向抽出进行更换，其与高放废液进料管41、尾气排气管42的连接均为快拆结构，可远距离拆装；

4)出料单元5安装在旋转炉管1上，可沿轴向抽出进行远距离更换，与玻璃珠供料管52、冷坩埚熔炉14的连接均为快拆结构，可远距离拆装；

5)支撑单元6、7可远距离拆装，借助专用工具，可实现对单个轴承的检修更换；

6)可利用机架8实现煅烧炉的整体吊装，机架8是一种焊接的机械结构。当操作人员需要移动煅烧器时，可以通过机架8整体移动煅烧炉；

7)第一加热模块9、第二加热模块10均为可远距离拆装设计，借助专用工具和热室辅助手段，可实现加热单元的远距离更换。加热单元的上半圆壳体由热室内的吊车吊出，而热室内的转运小车11则实现加热单元的下半圆壳体的转运。首先通过机械手转动手轮11-6来控制包括丝杠11-2、螺母11-3的顶升装置的下降从而将加热单元沿竖直方向降至指定位置，再转动热室墙外的手轮11-12控制包括丝杠11-11、螺母11-10的传动装置，丝杠11-11穿过热室前墙15，将动力传输给转运小车11上的支板11-9进而带动热室转运小车11沿水平方向的导轨12将加热单元的下半圆壳体转运至检修区进行检修。

本实施例中的高放废液煅烧炉能够将高放废液进行蒸发、煅烧，实现了高放废液从浓缩液体到固体氧化物的转变，为玻璃固化下一阶段做准备，满足冷坩埚玻璃固化技术需求；高放废液煅烧炉传动平稳，结构可靠；同时，本实施例的设计考虑了在热室中的远距离检修，检修方便。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种高放废液煅烧炉，其特征在于，包括：

旋转炉管，用于对高放废液进行旋转；

传动装置，用于传动；

驱动装置，通过传动装置与旋转炉管连接，驱动装置用于驱动旋转炉管转动；

进料单元，设置于旋转炉管上，进料单元用于高放废液进料；

出料单元，设置于旋转炉管上，出料单元用于出料；

加热单元，设置旋转炉管外，加热单元用于对旋转炉管加热，加热单元包括：蒸发区、煅烧区，蒸发区靠近进料单元，蒸发区用于蒸发浓缩物料，煅烧区靠近出料单元，煅烧区用于煅烧物料为固体；

支撑单元，与旋转炉管连接，支撑单元用于支撑旋转炉管。

2.根据权利要求1所述的高放废液煅烧炉，其特征在于，驱动装置包括：主驱动单元、副驱动单元，高放废液煅烧炉还包括：切换机构，切换机构用于切换主驱动单元或副驱动单元与传动装置连接。

3.根据权利要求1所述的高放废液煅烧炉，其特征在于，旋转炉管与基准面具有预设的倾角，进料单元设置于旋转炉管倾角较高的一端，出料单元设置于旋转炉管倾角较低的一端。

4.根据权利要求1所述的高放废液煅烧炉，其特征在于，还包括：设置于进料单元上的尾气排气管，尾气排气管上设置有冷却夹套，冷却夹套用于冷却从尾气排气管排出的尾气。

5.根据权利要求1所述的高放废液煅烧炉，其特征在于，还包括：设置于出料单元上的玻璃珠供料管，出料单元的出料口与冷坩埚熔炉连接，旋转炉管内的煅烧物与玻璃珠由出料单元的出料口进入到冷坩埚熔炉内。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的高放废液煅烧炉，其特征在于，进料单元、出料单元分别与旋转炉管通过压缩空气动态密封机构密封连接。

7.根据权利要求6所述的高放废液煅烧炉，其特征在于，动态密封机构为迷宫式结构。

8.根据权利要求1～5、7任意一项所述的高放废液煅烧炉，其特征在于，支撑单元至少为三个，支撑单元之间为一点定位、多点浮动的结构形式。

9.根据权利要求8所述的高放废液煅烧炉，其特征在于，支撑单元包括：支撑单元本体、支撑轴承，支撑单元本体通过支撑轴承与旋转炉管连接，靠近驱动机构的支撑单元的支撑轴承为剖分式轴承，其余支撑单元的支撑轴承为多点离散分布的滚轮式轴承。

10.根据权利要求1～5、7、9任意一项所述的高放废液煅烧炉，其特征在于，加热单元包括：至少两个加热模块，加热模块内设置有加热件，加热模块包括：第一加热模块、第二加热模块，第一加热模块、第二加热模块均为半圆壳体，第一加热模块与第二加热模块可拆卸对接。

11.根据权利要求1～5、7、9任意一项所述的高放废液煅烧炉，其特征在于，还包括：刮料装置，设置于旋转炉管内，刮料装置用于对旋转炉管内的物料进行刮料。

12.一种高放废液煅烧炉转运系统，其特征在于，包括：位于热室内的权利要求1～11任意一项所述的高放废液煅烧炉、用于支撑转运高放废液煅烧炉的转运小车、与转运小车配合连接的导轨。

13.根据权利要求12所述的高放废液煅烧炉转运系统，其特征在于，还包括：机架，导轨设置于机架上。