CN113336416A - 卸料装置、冷坩埚熔融装置以及卸料方法 - Google Patents

Abstract

一种卸料装置，其包括：卸料部件，包括物料进口、通道部和物料出口，所述卸料部件用于使待卸出物料从所述物料进口流入、沿所述通道部流动并从所述物料出口流出；第一加热部件，设置在所述通道部，用于对所述卸料部件加热；冷却部件，设置在所述通道部，用于对所述卸料部件冷却；以及第二加热部件，设置在所述物料进口，用于对所述物料进口加热。上述卸料装置，通过对物料进口进一步加热，加快了物料进口的受热速率，从而加快了物料开始卸料，提高了卸料的效率。

Description

卸料装置、冷坩埚熔融装置以及卸料方法

技术领域

本申请实施例涉及熔炉卸料装置和工艺技术领域，具体涉及一种卸料装置、冷坩埚熔融装置以及卸料方法。

背景技术

乏燃料后处理产生的放射性废液具有比活度高、释热率高、含核素半衰期长和化学成分复杂等特点，如何安全有效地处理放射性废液是影响核事业可持续发展的重要因素之一。近年来，玻璃固化工艺已用于处理放射性废液。玻璃固化工艺先通过煅烧对放射性废液进行预处理，使其转化为氧化物(称之为煅烧产物)，再将其与玻璃基材按一定配比在熔炉中混合、熔融、浇注，经退火后使放射性核素固定在玻璃网络中形成稳定的玻璃固化体。

冷坩埚玻璃固化是利用电源产生高频(10⁵～10⁶Hz)电流，再通过感应线圈转换成电磁流透入待加热物料内部形成涡流产生热量，实现待处理物料的加热熔融。冷坩埚主要由高频感应电源、冷坩埚炉体和其他辅助装置组成，其中冷坩埚炉体是由通冷却水的金属弧形块或管组成的容器，工作时金属管内连续通入冷却水，坩埚内熔融物的温度极高，但坩埚仍保持较低温度(一般小于200℃)，使其在运行过程中炉体近管低温区形成一层0.3～3cm厚的固态玻璃壳(冷壁)，因此称为冷坩埚。冷坩埚不需耐火材料，不用电极加热，由于熔融的玻璃包容在冷壁之内，减少了对熔炉的腐蚀作用。冷坩埚玻璃固化适用于高、中、低放废液及有机废液处理，具有熔制温度高、处理废物范围广、体积小但处理能力大、退役容易且退役废物少、炉体寿命长等优点。

冷坩埚玻璃固化工艺涉及进料、出料、尾气处理等流程。例如当冷坩埚运行到需要出料时，通常可加热出料管使其达到一定温度，然后坩埚熔炉内的熔融玻璃可从出料管流出，当出料结束时，对出料管进行冷却，使得管内的熔融玻璃冷却成固体玻璃堵住出口，即可停止出料。

然而，目前的卸料装置或卸料方法，从需要卸料到冷坩埚熔炉开始卸料这一过程，需要等待较长时间，降低了卸料的效率，降低了冷坩埚的生产能力，不利于玻璃固化工艺流程的连续进行。

发明内容

根据本申请的第一方面，提出一种卸料装置，其包括：卸料部件，包括物料进口、通道部和物料出口，所述卸料部件用于使待卸出物料从所述物料进口流入、沿所述通道部流动并从所述物料出口流出；第一加热部件，设置在所述通道部，用于对所述卸料部件加热；冷却部件，设置在所述通道部，用于对所述卸料部件冷却；以及第二加热部件，设置在所述物料进口，用于对所述物料进口加热。

根据本申请的第二方面，提出一种冷坩埚熔融装置，其包括冷坩埚装置和本申请实施例的卸料装置，其中，卸料装置设置在冷坩埚装置的下方，与冷坩埚装置的出料口连接。

根据本申请的第三方面，提出一种卸料方法，包括以下步骤：当需要卸料时，加热卸料部件，使受热后的所述卸料部件将部分热量传递至物料进口；加热所述物料进口，使所述物料进口处的物料以及所述卸料部件中的物料流动；当需要停止卸料时，冷却所述卸料部件，直至所述卸料部件中的物料停止流动并封堵住物料出口。

附图说明

图1是本申请一个实施例的卸料装置的场景图；

图2是本申请实施例的卸料装置的原理图；

图3是本申请一个实施例的卸料装置的结构示意图；

图4是本申请另一个实施例的卸料装置的局部结构示意图；

图5是本申请一个实施例的卸料方法的流程示意图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

图1示出了本申请实施例的卸料装置的场景图。物料制备装置200用于制备物料，在物料连续制备过程中，为保证物料制备装置200具有足够的剩余空间，需对物料进行卸料，如利用卸料装置100实施卸料。进一步还可利用收集装置300对卸出的物料收集，以便进行物料存储或运输。

本申请实施例提供的装置/方法可用于玻璃固化工艺，以下结合玻璃固化工艺对本申请实施例的卸料装置/方法进行描述。

物料制备装置200例如是用于制备玻璃熔体的冷坩埚装置。冷坩埚装置包括冷坩埚主体、第一盖部和第二盖部(或将这三部分合称为冷坩埚熔炉)，冷坩埚主体包括壳体，其具有中空腔，为制备玻璃熔体提供反应空间；第一盖部和第二盖部分别设置在壳体的两端，对壳体进行封闭。

第一盖部上可设有进料口，进料口与用于进料的管路连接，从而提供反应物料、试剂等。第二盖部上可设有出料口，该出料口能够与卸料装置100连接，以实施卸料。

进一步，冷坩埚装置还包括感应电源，以提供加热能量；冷坩埚主体、第一盖部和第二盖部上均设有冷却部，以用于在冷坩埚运行期间对其冷却，防止高温熔融产物对装置腐蚀。

冷坩埚玻璃固化的原理为：利用电源产生电流，通过感应线圈转换为电磁流透入待加热物料中，形成涡流产生热量，从而使待加热物料加热熔融。由于冷却作用，在冷坩埚熔炉的内壁上会形成一层凝固态冷玻璃，将熔融玻璃包容在其中，从而对冷坩埚熔炉形成保护。

本申请实施例的卸料装置可应用于对冷坩埚装置制备的玻璃熔体进行卸料。

如图2-3所示，本申请实施例的卸料装置包括：卸料部件10，其包括物料进口101、通道部102和物料出口103，卸料部件10用于使待卸出物料从物料进口101流入、沿通道部102流动并从物料出口103流出；第一加热部件20，设置在通道部102，用于对卸料部件10加热；冷却部件30，设置在通道部102，用于对卸料部件10冷却；以及第二加热部件40，设置在物料进口101，用于对物料进口101加热。

传统的卸料装置仅通过第一加热部件20对卸料部件10进行加热，然而，当需要卸料时，卸料部件10的物料进口101处的温度上升较慢，需要等待较长的时间才能开始卸料，降低了卸料的效率。

本申请实施例的卸料装置，通过增加第二加热部件40，能够加快物料进口101处的温度上升，从而缩短卸料等待时间。

卸料部件10可设置在冷坩埚装置200的下方，该冷坩埚装置200的第二盖部上设有出料口202，卸料部件10设有物料进口101的一端与出料口202连接。卸料涉及的物料流动过程为：待卸出物料从出料口202流出、流入物料进口101、沿通道部102流动最后从物料出口103流出。在一些实施例中，可在物料出口103下方设置收集装置300，以接收卸出的物料。

在一些实施例中，待卸出物料为玻璃熔体。如图3所示，在冷坩埚装置200的内壁上形成有凝固态玻璃层203，不卸料时，该凝固态玻璃层203封堵住出料口202，以阻止物料从出料口202流出。当需要卸料时，需要对该凝固态玻璃层203熔化，以便熔融玻璃能够流动，从出料口202流出、再流入卸料装置。

当仅利用第一加热部件20加热卸料装置时，受热后的卸料部件10将热量不断传递至物料进口101处、进而传递至出料口202处，由于凝固态玻璃层203导热慢，该凝固态玻璃层203受热较慢，从其熔化到开始卸料需要等待较长时间。而通过设置第二加热部件40，对物料进口101加热，能够加快出料口202处的凝固态玻璃层203熔化，从而可缩短卸料等待时间，提高了卸料的效率。

在一些实施例中，物料进口101与一物料制备装置200连接，物料制备装置200例如是上述的冷坩埚装置200，物料进口101与冷坩埚装置200的出料口202连接。第二加热部件40设置在物料进口101与物料制备装置200的连接处。

通过将第二加热部件40靠近物料进口101/出料口202设置，利用额外的热源对物料进口101/出料口202加热，从而加快凝固态玻璃层203的熔化，熔化后的玻璃导热加快，使得凝固态玻璃层203自下向上依次熔化，直至出料口202与卸料部件10连通，此时熔融玻璃不断从冷坩埚装置200中流出实现卸料。

如图3所示，冷坩埚装置200包括第二盖部201，其设置在冷坩埚装置200的底部，第二盖部201上设有出料口202。第二加热部件40可设置在第二盖部201上，进一步，沿出料口202的周向设置。

第二盖部201上还设有冷却部，以确保冷坩埚运行期间底部的冷却效果。第二加热部件40可仅设置在出料口202附近，以避免影响冷却部的分布。同时，第二加热部件40的加热作用不影响冷却部的冷却效果，以避免熔融玻璃对冷坩埚底部腐蚀。

在一些实施例中，第二加热部件40为感应线圈。加热原理同冷坩埚的加热原理，在此不再赘述。感应线圈的设置不必要求改变原有冷坩埚装置的结构，并且不会占用较大空间，使用起来十分方便。

在可替换的实施例中，第二加热部件40可设置在卸料部件10上。如图4所示，卸料部件10例如为金属卸料管，围成该卸料管的管壁具有一定厚度，第二加热部件40可设置在物料进口101的圆周管壁上，并且第二加热部件40沿卸料管的轴向延伸。第二加热部件40的至少一部分例如可通过出料口202伸入到冷坩埚装置200中，该第二加热部件40可以是位于凝固态玻璃层203中，或者也可以穿过凝固态玻璃层203伸入至熔融玻璃中，当第二加热部件40通电后产生热量，能够加快凝固态玻璃层203的熔化，从而使卸料很快开始。

第二加热部件40例如为电极。图4示出了设置两个电极的例子，在其他实施例中，电极的数量可以为比两个更多。电极围绕物料进口101的圆周设置，不占用其他空间。

如图2-3所示，第一加热部件20可围绕通道部102设置，以确保卸料期间卸料部件10的温度，使物料顺利流动。当需要停止卸料时，冷却部件30用于快速冷却卸料部件10，使熔融玻璃转换为凝固态玻璃，阻止其流动。

在一些实施例中，冷却部件30包括套设在通道部外侧的管部301以及可输入管部301的冷却介质。当需要停止卸料时，可关闭第一加热部件20的电源，并向管部301持续通入冷却介质直至满足冷却需求。

可选地，第一加热部件20可分布于管部301的外壁。第一加热部件20例如为感应线圈。

在上述卸料装置的基础上，本申请实施例提供一种冷坩埚熔融装置，该冷坩埚熔融装置可包括如前所述的冷坩埚装置200以及图2或3中的卸料装置。卸料装置设置在冷坩埚装置200的下方，进一步与冷坩埚装置200的出料口连接。一旦待卸出物料从出料口沿卸料部件10开始流动，待卸出物料可依靠自身重力连续流动，实现卸料。

需要说明的是，冷坩埚熔融装置还可以是在现有冷坩埚的基础上进行改进，如冷坩埚包括坩埚主体、坩埚冷却水进出的集水结构以及尾气罩等。其中，坩埚主体例如为圆柱形或圆筒形结构，集水环设置于冷坩埚锅体上部，锅体下部与锅体为等径设计，并使用固定结构保持锅体形状和机械强度。

冷坩埚底部设置出料口，用于物料流至卸料部/卸料管。可通过在冷坩埚底部设置第二加热部件，来促进冷坩埚底部受热，从而使出料口和卸料部/卸料管流体连通，缩短卸料等待时间。

可以理解的是，第二加热部件例如是中频/低频感应线圈。

在上述冷坩埚熔融装置的基础上，本申请实施例还提供一种放射性废液处理装置/系统，例如还包括高频电源、进料装置、尾气处理装置、辅助装置/系统。

进料装置例如可包括供料槽、进料槽、螺旋输送器和进料管。将混合均匀的化学试剂送至供料槽中，经螺旋输送器送至进料槽中、并在此称重，计量后的物料经螺旋输送器的推送依靠重力滑送至主进料管中，主进料管末端设有物料均分器，将送入的物料均匀加入到玻璃熔体表面。

尾气处理装置例如可包括湿法除尘器、冷凝器、氮氧吸收塔、再加热器、高效过滤器、风机。熔炉尾气出口与湿法除尘器直接相连，经湿法除尘后的尾气再进入冷凝器并冷凝，冷凝液收集在一专用的罐内。尾气流过氮氧吸收塔，在吸收塔内尾气与碱液作用除去酸气(NOx和其他)。从氮氧吸收塔出来的气体接着通过一个再加热器后再进入高效过滤器，最后排入空气中。

辅助装置/系统例如可包括冷却系统和控制系统，可根据冷却需求选择不同的冷却方式，例如高频电源、中频电源及其附件和中高频感应器等可使用一具有预设制冷量的自动温度控制水冷机进行冷却。为有效减少冷却水的损失，冷却系统采用的是闭路循环，冷却水系统使用软化水，如去离子水。

可以理解的是，放射性废液处理装置/系统还可以是在现有装置/系统的基础上进行改进，通过使用本申请实施例的卸料装置，来提高卸料效率。

图5示出了一种卸料方法的流程示意图。

本申请实施例的卸料方法，包括以下步骤：

501、当需要卸料时，加热卸料部件，使受热后的卸料部件将部分热量传递至物料进口。

可参考上述实施例的卸料装置理解卸料流程。卸料部件10为待卸出物料提供流动通道。当需要卸料时，打开第一加热部件20的电源加热卸料部件10。卸料部件10受热后，利用温度差将热量传递至物料进口101，进而将热量传递至出料口202处。

503、加热物料进口，使物料进口处的物料以及卸料部件中的物料流动。

通过进一步加热物料进口101，以加快物料进口101/出料口202受热，当出料口202附近的凝固态玻璃不断熔化，使得熔融玻璃沿物料进口101以及卸料部件10流动时，即开始卸料。可选地，可通过第二加热部件40加热物料进口101。

505、当需要停止卸料时，冷却卸料部件，直至卸料部件中的物料停止流动并封堵住物料出口。

可选地，向通道部外侧的管部301通入冷却介质，加快卸料部件10冷却，以满足停止卸料的需求。

在一些实施例中，步骤501和步骤503包括：

当需要卸料时，可先利用第一加热部件20对卸料部件10加热，直至卸料部件10的温度达到第一温度时，对物料进口101进行加热；可选地，可通过第二加热部件40加热物料进口101。

当物料进口101的温度达到第二温度时，停止加热物料进口101。

其中，第一温度可以根据用户需求设置，在第一温度时，卸料部件还没有开始卸料。第二温度可以是卸料部件开始卸料时所达到的温度。当然也可以是低于或略高于该温度。

在一些实施例中，步骤501和步骤503包括：

可先利用第一加热部件20对卸料部件10加热，加热预设时间之后，开始加热物料进口101，并且当物料进口101处的物料以及卸料部件10中的物料开始流动之后，停止加热物料进口101。

可选地，可通过第二加热部件40加热物料进口101。

其中，预设时间可以根据用户需求设置，对卸料部件10加热预设时间时，卸料部件10还没开始卸料。

在可替换的实施例中，步骤501和步骤503包括：

同时加热卸料部件10和物料进口101，直至物料进口101处的物料以及卸料部件10中的物料开始流动之后，停止加热物料进口101。

可选地，可通过第一加热部件20加热卸料部件10，可通过第二加热部件40加热物料进口101。

在一些实施例中，在第一功率下加热卸料部件10；或者/以及在第二功率下加热物料进口101；其中，第二功率小于第一功率。

通过辅助加热物料进口，有助于加快物料进口处的受热速率，从而加快开始卸料，缩短卸料等待时间。在第二功率下加热物料进口，既能够满足上述卸料需求，还可确保与物料进口相连的冷坩埚装置底部的冷却效果。

根据本申请实施例的卸料装置和方法，具有如下有益效果：

通过辅助加热卸料部件的物料进口，加快物料进口及冷坩埚的出料口的受热，可加快物料开始卸料，从而提高卸料效率。

在冷坩埚底部设置加热线圈，无需改变冷坩埚原有结构及部件分布，操作方便，有助于节省安装空间并且不增加冷坩埚整体体积。

对于本申请的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种卸料装置，其特征在于，包括：

卸料部件(10)，包括物料进口(101)、通道部(102)和物料出口(103)，所述卸料部件(10)用于使待卸出物料从所述物料进口(101)流入、沿所述通道部(102)流动并从所述物料出口(103)流出；

第一加热部件(20)，设置在所述通道部(102)，用于对所述卸料部件(10)加热；

冷却部件(30)，设置在所述通道部(102)，用于对所述卸料部件(10)冷却；以及

第二加热部件(40)，设置在所述物料进口(101)，用于对所述物料进口(101)加热。

2.根据权利要求1所述的卸料装置，其特征在于，

所述物料进口(101)与一物料制备装置(200)连接，所述第二加热部件(40)设置在所述物料进口(101)与所述物料制备装置(200)的连接处。

3.根据权利要求2所述的卸料装置，其特征在于，

所述第二加热部件(40)沿所述连接处周向设置；或者/以及

所述第二加热部件(40)为感应线圈。

4.根据权利要求1所述的卸料装置，其特征在于，

所述第二加热部件(40)沿所述物料进口(101)周向分布，并且所述第二加热部件(40)沿所述卸料部件(10)的轴向延伸；或者/以及

所述第二加热部件(40)为电极。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的卸料装置，其特征在于，

所述冷却部件(30)包括套设在所述通道部外侧的管部(301)以及可输入所述管部(301)的冷却介质；

所述第一加热部件(20)分布于所述管部(301)的外壁。

6.一种冷坩埚熔融装置，其特征在于，包括：

冷坩埚装置，用于制备玻璃熔体；以及

如权利要求1-5中任一项所述的卸料装置，其中，所述卸料装置设置在所述冷坩埚装置的下方，与所述冷坩埚装置的出料口连接。

7.一种卸料方法，其特征在于，包括以下步骤：

当需要卸料时，加热卸料部件，使受热后的所述卸料部件将部分热量传递至物料进口；

加热所述物料进口，使所述物料进口处的物料以及所述卸料部件中的物料流动；

当需要停止卸料时，冷却所述卸料部件，直至所述卸料部件中的物料停止流动并封堵住物料出口。

8.根据权利要求7所述的卸料方法，其特征在于，

加热所述卸料部件，当所述卸料部件的温度达到第一温度时，开始加热所述物料进口；

当所述物料进口的温度达到第二温度时，停止加热所述物料进口。

9.根据权利要求7所述的卸料方法，其特征在于，

对所述卸料部件加热预设时间之后，开始加热所述物料进口，并且当所述物料进口处的物料以及所述卸料部件中的物料开始流动之后，停止加热所述物料进口；或者

同时加热所述卸料部件和所述物料进口，直至所述物料进口处的物料以及所述卸料部件中的物料开始流动之后，停止加热所述物料进口。

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