CN112808680B - 一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统，包括流化装置、溶剂供给装置和洗液回收装置，所述流化装置包括流化罐和供气装置，供气装置和洗液回收装置分别与流化罐的底部连接，溶剂供给装置与流化罐的顶部连接，流化罐的顶部还设有进料口和流化罐出气管路，所述流化罐内的底部设有过滤网。采用气体对穿衣颗粒不合格品进行搅拌，可以减少穿衣颗粒不合格品的机械损伤，减少溶剂的用量，且溶剂在系统内循环使用，有效降低能耗。清洗及烘干过程都在流化罐中进行，减少了放射性物料的转移。流化罐可以采用多路并联方式，满足多批次穿衣颗粒不合格品外层基体的清洗，能满足规模生产的需求。

Description

一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统

技术领域

本发明涉及核燃料制备技术领域，尤其涉及一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统。

背景技术

现有技术中，我国球床式高温气冷堆所使用的陶瓷型燃料元件直径为 60mm，结构为球形包覆颗粒(TRISO)弥散在燃料区的石墨基体中，采用高压成型。由于压制过程中压力较高，压制前需要在0.9mm的包覆颗粒外包裹一层厚0.25mm左右的石墨基体粉(俗称“穿衣层”)作为压制时球与球之间的缓冲，以保护包覆层，该工艺俗称“穿衣”。穿衣过程中产生的不合格颗粒，包括粒径不合格颗粒(过大或过小)、球形度不合格颗粒(连体、形状不规则)等统称为畸形颗粒。

穿衣颗粒不合格品中的包覆颗粒需要回收利用。通常的方法是用有机溶剂浸泡将基体粉中树脂溶解使石墨粉从包覆颗粒表面脱离，然后过网分离并用有机溶剂冲洗后烘干。中国专利ZL201220629562.9公开了一种穿衣颗粒中包覆颗粒的清洗及洗液回收系统，可以批量清洗畸形穿衣颗粒和洗液回收。洗液所用有机溶剂一般为乙醇或甲醇，可以回收重新利用，但是该回收系统存在仅适用于单批次不合格品、溶剂耗用量大、干燥后固形物结块回用不便等问题。

因此，需要提供一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统，能有效克服现有设备在生产时存在的干燥后固形物难以回收处理、不同批次的穿衣颗粒不合格品回收效率低等问题，同时减少溶剂消耗量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统，解决了干燥后固形物难以回收处理、不利于扩大规模化等问题，同时该系统可以实现清洗过程的机械化自动运行，提高了生产效率。

为解决以上技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统，包括流化装置、溶剂供给装置和洗液回收装置，所述流化装置包括流化罐和供气装置，所述供气装置和洗液回收装置分别与流化罐的底部连接，所述溶剂供给装置与流化罐的顶部连接，所述流化罐的顶部还设有进料口和流化罐出气管路，所述流化罐内的底部设有过滤网。所述流化罐用于清洗和干燥穿衣颗粒不合格品，所述进料口是穿衣颗粒不合格品进出流化罐的通道。所述流化罐内穿衣颗粒不合格品通过供气装置提供气动搅拌和气体流化烘干。流化罐内的过滤网便于分离清洗得到的包覆颗粒和洗液，可保证良好的流化效果及避免排液时包覆颗粒排出。

所述溶剂供给装置包括依次连接的溶剂收集罐、溶剂传输泵和流化罐进液阀门。工作时，溶剂收集罐内的溶剂可通过溶剂传输泵泵入至流化罐内。穿衣颗粒不合格品通过流化罐底部的供气装置提供气体搅拌在溶剂中流化，与溶剂充分接触，溶剂通过渗透、溶胀、溶解与穿衣颗粒不合格品表面穿衣层作用，使得穿衣层中树脂溶解，成为粉体分散在溶剂中。

所述洗液回收装置包括依次连接的流化罐出液阀门、洗液传输泵、刮板式旋转蒸发器、冷凝器和溶剂收集罐，所述刮板式旋转蒸发器的底部连接有粉体阀门和粉体收集罐。流化罐内对穿衣颗粒不合格品进行清洗后的洗液可以通过洗液传输泵泵入至刮板式旋转蒸发器内蒸发干燥，干燥后的穿衣层固形物通过粉体阀门和粉体收集罐收集，经蒸发后的溶剂通过冷凝器冷凝进入溶剂收集罐，这样溶剂可以在该系统内回收以备循环利用。

优选地，所述流化罐为圆筒状且底部为圆锥形，所述流化罐内的上部设有喷淋装置，所述喷淋装置与溶剂供给装置连接。溶剂通过喷淋装置喷入流化罐内，使溶剂与穿衣颗粒不合格品的接触更加均匀，圆锥形的底部能够使清洗后的洗液充分流至洗液回收装置内。

优选地，所述流化罐的内壁设有缓冲层，所述缓冲层的材质为硅胶、橡胶或塑料。缓冲层优选为硅胶，用于缓冲颗粒与流化罐的罐体之间的直接撞击。

优选地，所述供气装置包括依次连接的进气阀门、气体加热器和流化罐进气阀门。气体加热器作为加热气体的热源，用于流化和干燥包覆颗粒。

优选地，所述流化罐出气管路包括依次连接的流化罐出气阀门和冷凝器。流化罐出气管路可以将流化罐内清洗和烘干过程中，溶剂蒸发产生的溶剂蒸气进行冷凝回收，与洗液回收后的溶剂一起进入溶剂收集罐内以备循环使用。

优选地，所述刮板式旋转蒸发器包括不加热区和加热区，所述加热区设有刮板。所述刮板式旋转蒸发器采用筒体自加热导热油或电热直接加热或循环介质加热方式。

优选地，所述刮板的上方设有锥形分布器，所述锥形分布器的中心设有蒸汽孔道。洗液由锥形分布器旋转均匀分布在刮板式旋转蒸发器的内壁上，锥形分布器中心的蒸汽孔道便于溶剂蒸汽至冷凝器内冷凝。

优选地，所述洗液回收装置中的流化罐出液阀门与洗液传输泵之间设有洗液暂存罐，所述洗液暂存罐为圆筒状且底部为圆锥形，所述洗液暂存罐内的上部设有洗液喷淋装置，便于及时流化洗液暂存罐的内壁。流化罐内对穿衣颗粒不合格品进行清洗后的洗液排入洗液暂存罐，洗液暂存罐用于洗液的暂存，然后通过洗液传输泵泵入至刮板式旋转蒸发器内完成蒸发干燥。

优选地，所述溶剂传输泵与流化罐进液阀门之间设有溶剂传输阀门，所述溶剂传输阀门为单向阀；所述洗液回收装置中的洗液传输泵与刮板式旋转蒸发器之间设有洗液传输阀门；所述刮板式旋转蒸发器与冷凝器之间设有溶剂蒸汽阀门。

优选地，所述流化罐为一个或多个并联连接。多路的气体管路、排液管路形成汇流排，能满足不同批次穿衣颗粒不合格品的回收。

本发明一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统的操作步骤如下：

(1)打开流化罐上部的进料口，从流化罐顶端加入穿衣颗粒不合格品；

(2)依次开启溶剂传输阀门、流化罐进液阀门和溶剂传输泵，将溶剂收集罐内的溶剂泵入流化罐中静置；

(3)穿衣颗粒不合格品在溶剂内浸泡分钟后，依次关闭溶剂传输阀门、流化罐进液阀门和溶剂传输泵，开启进气阀门、流化罐进气阀门、流化罐出气阀门及冷凝器，通过供气装置通入气体(如氮气)对流化罐内的液体进行搅拌，使穿衣颗粒不合格品表面的穿衣层溶解溃散；

(4)依次开启流化罐出液阀门、洗液传输阀门、粉体阀门、溶剂蒸气阀门、洗液传输泵和刮板式旋转蒸发器，将洗液泵入加热状态的刮板式旋转蒸发器中蒸发干燥，溶剂蒸汽在冷凝器中冷凝回收，干燥后的穿衣层固形物由刮板刮至粉体收集罐；

(5)重复上述步骤(2)(3)(4)的清洗过程2-3次，然后关闭流化罐出液阀门，开启气体加热器，通过供气装置通入加热气体(如氮气)对流化罐内清洗后的穿衣颗粒不合格品进行干燥；

(6)依次关闭进气阀门、流化罐进气阀门和流化罐出气阀门，打开流化罐上部的进料口，将清洗后的穿衣颗粒不合格品从流化罐顶端吸出。

本发明的有益效果如下：

本发明由于采用了以上技术方案，采用气体对穿衣颗粒不合格品进行搅拌代替传统的机械搅拌，可以减少穿衣颗粒不合格品的机械损伤，而且能减少溶剂的用量，且溶剂在系统内循环使用，减少废液处理的压力，有效降低能耗。清洗及烘干过程都在流化罐中进行，减少了放射性物料的转移。流化罐可以采用多路并联方式，满足多批次穿衣颗粒不合格品外层基体的清洗，且设备紧凑，能满足规模生产的需求。采用刮板式旋转蒸发器，经过连续干燥，所形成的收集物为粉体粒状，便于收集和回收续用，便于实现连续生产。

上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1示出本发明的一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-进气阀门，2-气体加热器，3-流化罐，4-流化罐出液阀门，5-洗液暂存罐，6-洗液传输泵，7-洗液传输阀门，8-刮板式旋转蒸发器，9-粉体阀门，10-粉体收集罐，11-溶剂蒸气阀门，12-冷凝器，13-溶剂收集罐， 14-溶剂传输泵，15-溶剂传输阀门，16-流化罐出气阀门，17-流化罐进液阀门，18-流化罐进气阀门。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

如图1所示，一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统，包括流化罐3，所述流化罐3为圆筒状，所述流化罐3的底部为圆锥形，所述流化罐3的顶部连接有进料口、溶剂供给装置和流化罐出气管路，所述流化罐3 的底部连接有供气装置和洗液回收装置。所述流化罐3用于清洗和干燥穿衣颗粒不合格品，所述进料口是穿衣颗粒不合格品进出流化罐3的通道，圆锥形的底部能够使清洗后的洗液充分流至洗液回收装置内。

所述流化罐3内的上部设有溶剂喷淋装置，所述溶剂喷淋装置与溶剂供给装置连接。溶剂通过喷淋装置喷入流化罐3内，使溶剂与穿衣颗粒不合格品的接触更加均匀。

所述流化罐3内的底部设有过滤网，过滤网在穿衣颗粒不合格品的清洗工艺中主要有两个作用：(1)排液通道。清洗穿衣颗粒不合格品后的洗液排放通道。(2)气体通道。穿衣颗粒不合格品清洗过程中通入气体对溶剂进行流化搅拌，清洗完成后通入热气体对包覆颗粒进行干燥。流化罐3 内的过滤网便于分离清洗得到的包覆颗粒和洗液，可保证良好的流化效果及避免排液时包覆颗粒排出。

所述流化罐3的内壁设有缓冲层。所述缓冲层的材质为硅胶、橡胶或塑料。缓冲层优选为硅胶，用于缓冲穿衣颗粒不合格品与流化罐3的罐体之间的直接撞击。

所述流化罐3内穿衣颗粒不合格品通过供气装置提供气动搅拌和气体流化烘干。工作时，溶剂通过溶剂供给装置以及喷淋装置喷入流化罐3内。穿衣颗粒不合格品通过流化罐3底部的供气装置提供气体搅拌在溶剂中流化，与溶剂充分接触，溶剂通过渗透、溶胀、溶解与穿衣颗粒不合格品表面穿衣层作用，使得穿衣层中树脂溶解，成为粉体分散在溶剂中。

所述溶剂供给装置包括依次连接的溶剂收集罐13、溶剂传输泵14、溶剂传输阀门15和流化罐进液阀门17。所述溶剂传输阀门15为单向阀。工作时，溶剂收集罐13内的溶剂可通过溶剂传输泵14泵入至流化罐3内。穿衣颗粒不合格品通过流化罐3底部的供气装置提供气体搅拌在溶剂中流化，与溶剂充分接触，溶剂通过渗透、溶胀、溶解与穿衣颗粒不合格品表面穿衣层作用，使得穿衣层中树脂溶解，成为粉体分散在溶剂中。

所述洗液回收装置包括依次连接的流化罐出液阀门4、洗液暂存罐5、洗液传输泵6、洗液传输阀门7和刮板式旋转蒸发器8，所述刮板式旋转蒸发器8的底部连接有粉体阀门9和粉体收集罐10，所述刮板式旋转蒸发器8的顶部连接有溶剂蒸气阀门11、冷凝器12和溶剂收集罐13。流化罐3内对穿衣颗粒不合格品进行清洗后的洗液排入洗液暂存罐5，洗液暂存罐5用于洗液的暂存，洗液暂存罐5内的洗液可以通过洗液传输泵6泵入至刮板式旋转蒸发器8内蒸发干燥，干燥后的穿衣层固形物通过粉体阀门9和粉体收集罐10收集，经蒸发后的溶剂通过冷凝器12冷凝进入溶剂收集罐13，这样溶剂可以在该系统内回收以备循环利用。

所述洗液暂存罐5为圆筒状且底部为圆锥形，所述洗液暂存罐5内设有洗液喷淋装置，便于及时流化洗液暂存罐5的内壁。

所述刮板式旋转蒸发器8包括不加热区和加热区，所述加热区设有刮板。所述刮板式旋转蒸发器8采用筒体自加热导热油或电热直接加热或循环介质加热方式。

所述刮板的上方设有锥形分布器，所述锥形分布器的中心设有蒸汽孔道。洗液由锥形分布器旋转均匀分布在刮板式旋转蒸发器8的内壁上，锥形分布器中心的蒸汽孔道便于溶剂蒸汽至冷凝器12内冷凝。

所述供气装置包括依次连接的进气阀门1、气体加热器2和流化罐进气阀门18。气体加热器2作为加热气体的热源，用于流化和干燥包覆颗粒。

所述流化罐出气管路包括依次连接的流化罐出气阀门16和冷凝器12。流化罐出气管路可以将流化罐3内清洗和烘干过程中，溶剂蒸发产生的溶剂蒸气进行冷凝回收，与洗液回收后的溶剂一起进入溶剂收集罐13内以备循环使用。

所述流化罐3底部的洗液回收装置低于供气装置。以便气体搅拌的同时排放洗液至流化清洗完成，随后供气装置通入加热气体对穿衣颗粒不合格品进行流化干燥，干燥完成后穿衣颗粒不合格品经进料口由吸料管真空吸出。

所述流化罐3为三个并联连接。多路的气体管路、排液管路形成汇流排，能满足不同批次穿衣颗粒不合格品的回收。

本发明一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统的操作步骤如下：

(1)打开流化罐3上部的进料口，从流化罐3顶端加入穿衣颗粒不合格品；

(2)依次开启溶剂传输阀门15、流化罐进液阀门17和溶剂传输泵14，将溶剂收集罐13内的溶剂泵入流化罐3中静置；

(3)穿衣颗粒不合格品在溶剂内浸泡5分钟后，依次关闭溶剂传输阀门15、流化罐进液阀门17和溶剂传输泵14，开启进气阀门1、流化罐进气阀门18、流化罐出气阀门16及冷凝器12，通过供气装置通入气体对流化罐3内的液体进行搅拌，使穿衣颗粒不合格品表面的穿衣层溶解溃散；

(4)依次开启流化罐出液阀门4、洗液传输阀门7、粉体阀门9、溶剂蒸气阀门11、洗液传输泵6和刮板式旋转蒸发器8，将洗液泵入加热状态的刮板式旋转蒸发器8中蒸发干燥，溶剂蒸汽在冷凝器12中冷凝回收，干燥后的穿衣层固形物由刮板刮至粉体收集罐10；

(5)重复上述步骤(2)(3)(4)的清洗过程2-3次，然后关闭流化罐出液阀门4，开启气体加热器2，通过供气装置通入加热气体对流化罐3内清洗后的穿衣颗粒不合格品进行干燥；

(6)依次关闭进气阀门1、流化罐进气阀门18和流化罐出气阀门16，打开流化罐3上部的进料口，将清洗后的穿衣颗粒不合格品从流化罐3顶端吸出。

本发明的回收系统单次处理量可根据穿衣产量和产率进行调整，成比例扩大或缩小各个容器和装置的大小。

本发明的回收系统也适合于其他固体颗粒料的清洗以及洗液中溶剂的回收和循环利用。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统的使用方法，其特征在于，所述回收系统包括流化装置、溶剂供给装置和洗液回收装置，所述流化装置包括流化罐（3）和供气装置，所述流化罐（3）为一个或多个并联连接，所述供气装置和洗液回收装置分别与流化罐（3）的底部连接，所述溶剂供给装置与流化罐（3）的顶部连接，所述流化罐（3）的顶部还设有进料口和流化罐出气管路，所述流化罐（3）内的底部设有过滤网；

所述溶剂供给装置包括依次连接的溶剂收集罐（13）、溶剂传输泵（14）和流化罐进液阀门（17），所述供气装置包括依次连接的进气阀门（1）、气体加热器（2）和流化罐进气阀门（18），所述流化罐出气管路包括依次连接的流化罐出气阀门（16）和冷凝器（12）；

所述洗液回收装置包括依次连接的流化罐出液阀门（4）、洗液传输泵（6）、刮板式旋转蒸发器（8）、冷凝器（12）和溶剂收集罐（13），所述刮板式旋转蒸发器（8）的底部连接有粉体阀门（9）和粉体收集罐（10）；

所述溶剂传输泵（14）与流化罐进液阀门（17）之间设有溶剂传输阀门（15），所述溶剂传输阀门（15）为单向阀；所述洗液回收装置中的洗液传输泵（6）与刮板式旋转蒸发器（8）之间设有洗液传输阀门（7）；所述刮板式旋转蒸发器（8）与冷凝器（12）之间设有溶剂蒸汽阀门（11）；

所述流化罐（3）为圆筒状且底部为圆锥形，所述流化罐（3）内的上部设有喷淋装置，所述喷淋装置与溶剂供给装置连接；

所述使用方法包括操作步骤如下：

（1）打开流化罐（3）上部的进料口，从流化罐（3）顶端加入穿衣颗粒不合格品；

（2）依次开启溶剂传输阀门（15）、流化罐进液阀门（17）和溶剂传输泵（14），将溶剂收集罐（13）内的溶剂泵入流化罐（3）中静置；

（3）穿衣颗粒不合格品在溶剂内浸泡5分钟后，依次关闭溶剂传输阀门（15）、流化罐进液阀门（17）和溶剂传输泵（14），开启进气阀门（1）、流化罐进气阀门（18）、流化罐出气阀门（16）及冷凝器（12），通过供气装置通入气体对流化罐（3）内的液体进行搅拌，使穿衣颗粒不合格品表面的穿衣层溶解溃散；

（4）依次开启流化罐出液阀门（4）、洗液传输阀门（7）、粉体阀门（9）、溶剂蒸气阀门（11）、洗液传输泵（6）和刮板式旋转蒸发器（8），将洗液泵入加热状态的刮板式旋转蒸发器（8）中蒸发干燥，溶剂蒸汽在冷凝器（12）中冷凝回收，干燥后的穿衣层固形物由刮板刮至粉体收集罐（10）；

（5）重复上述步骤（2）（3）（4）的清洗过程2-3次，然后关闭流化罐出液阀门（4），开启气体加热器（2），通过供气装置通入加热气体对流化罐（3）内清洗后的穿衣颗粒不合格品进行干燥；

（6）依次关闭进气阀门（1）、流化罐进气阀门（18）和流化罐出气阀门（16），打开流化罐（3）上部的进料口，将清洗后的穿衣颗粒不合格品从流化罐（3）顶端吸出。

2.根据权利要求1所述的一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统的使用方法，其特征在于，所述流化罐（3）的内壁设有缓冲层，所述缓冲层的材质为硅胶、橡胶或塑料。

3.根据权利要求1所述的一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统的使用方法，其特征在于，所述刮板式旋转蒸发器（8）包括不加热区和加热区，所述加热区设有刮板。

4.根据权利要求3所述的一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统的使用方法，其特征在于，所述刮板的上方设有锥形分布器，所述锥形分布器的中心设有蒸汽孔道。

5.根据权利要求1所述的一种基于流化床的穿衣颗粒不合格品回收系统的使用方法，其特征在于，所述洗液回收装置中的流化罐出液阀门（4）与洗液传输泵（6）之间设有洗液暂存罐（5），所述洗液暂存罐（5）为圆筒状且底部为圆锥形，所述洗液暂存罐（5）内的上部设有洗液喷淋装置。

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