CN113461307A - 容器及物料处理设备 - Google Patents

Abstract

一种容器及物料处理设备。容器包括：本体，其限定出用于对物料加热的加热腔；多个第一冷却管；多个第二冷却管，所述多个第二冷却管与所述多个第一冷却管一一对应，每个所述第二冷却管与对应的所述第一冷却管连通；所述多个第二冷却管以及所述多个第一冷却管沿所述加热腔的周向布置于所述加热腔外，每个所述第一冷却管以及每个所述第二冷却管内流通有用于吸收所述加热腔内热量的冷却剂；至少一个所述第一冷却管及对应的所述第二冷却管之间布置有所述多个第一冷却管中的其他所述第一冷却管或所述多个第二冷却管中其他所述第二冷却管。这种容器及具有该容器的物料处理设备可以保证容器的安全性。

Description

容器及物料处理设备

技术领域

本申请涉及容器技术领域，具体涉及一种容器及物料处理设备。

背景技术

用于对物料加热的容器在对物料加热的过程中，可能会由于温度过高而对容器造成损坏，进而影响操作人员的生命财产安全。

为了避免这种现象的产生，相关技术中可以采用流通有冷却剂的冷却管来对容器进行保护。例如，这种容器可以为冷坩埚玻璃固化技术中使用的冷坩埚。冷坩埚玻璃固化技术具有工作温度高、处理范围广、使用寿命长、熔体均一、设备体积小、退役容易等特点。冷坩埚玻璃固化技术不仅可用于核电站产生的固体废物、树脂、浓缩物等低、中水平放射性废物；还可用于高水平放射性废液及其它一些腐蚀性较强的难处理废物。因此，该技术的研究进展受到广泛关注。在核电运行中，势必产生大量放射性废物。其中，乏燃料后处理及其产生的高水平放射性废液，由于具有放射性比活度高、释热率高、并含有一些半衰期长、生物毒性高的核素等特点，其处理处置成为制约核电及核燃料循环工业可持续发展的关键问题之一。冷坩埚玻璃固化技术作为一种新的核废物处理技术，在核电废物和高水平放射性废液处理方面，有其独特的优势。

冷坩埚是由数个弧形块或管组成的圆形或椭圆形容器，弧形块或管内通入冷却水以保持冷壁，各个弧形块或管间缝隙充填绝缘物质，通过电磁场对其内部物料进行加热，冷坩埚外有由铜管绕制而成的水冷线圈。由于冷坩埚采用水冷结构，因而在靠近冷却管温度低的区域会形成一层固态玻璃壳层，避免了熔融物对冷坩埚的腐蚀。冷坩埚玻璃固化系统主要包括：冷坩埚、进料子系统、玻璃出料子系统、烟气净化子系统及仪表控制系统等。冷坩埚玻璃固化工艺主要有三种形式，分别为：两步法玻璃固化工艺、一步法玻璃固化工艺和一步法焚烧玻璃固化工艺。两步法玻璃固化工艺是先将废液在锻烧炉内煅烧后与玻璃基料混合，送人冷坩埚；一步法玻璃固化工艺是废液与玻璃基料直接送入冷坩埚；一步法焚烧玻璃固化工艺是将可燃固体废物与玻璃基料混合后，送入冷坩埚。前两种工艺主要用于处理废液，后一种工艺主要用于处理固体废物。

冷坩埚主要由水冷坩埚、电源和其它辅助设施组成。坩埚外绕有螺旋式感应线圈，感应线圈与电源相连，以产生交变电磁场。当线圈通入交变电流时，在线圈内部和周围产生1个交变电磁场。由于冷坩埚的每根金属管之间彼此绝缘，所以每根管内都产生感应电流。当感应线圈的瞬问电流为逆时针方向时，则在每根管的截面内同时产生顺时针方向的感生电流，相邻两管的截面上电流方向则相反，彼此在管问建立的磁场方向相同，向外表现为磁场增强效应。因此冷坩埚的每一缝隙处都是1个强磁场，冷坩埚如同强流器一样，将磁力线聚集到坩埚内的物料上，坩埚内的物料就被这个交变磁场的磁力线所切割。根据电磁场理论，坩埚内的物料中就产生感应电动势，由于感应电动势的存在，物料的熔体表面薄层内将形成封闭的电流回路。通常把这种电流称为涡流，冷坩埚技术正是依靠涡流对物料进行加热、处理。

然而，相关技术中冷却管的布置不能很好地保证容器的安全性。

发明内容

根据本申请的第一个方面，提供了一种容器，其中，包括：本体，其限定出用于对物料加热的加热腔；多个第一冷却管；多个第二冷却管，所述多个第二冷却管与所述多个第一冷却管一一对应，每个所述第二冷却管与对应的所述第一冷却管连通；所述多个第二冷却管以及所述多个第一冷却管沿所述加热腔的周向布置于所述加热腔外，每个所述第一冷却管以及每个所述第二冷却管内流通有用于吸收所述加热腔内热量的冷却剂；至少一个所述第一冷却管及对应的所述第二冷却管之间布置有所述多个第一冷却管中的其他所述第一冷却管或所述多个第二冷却管中其他所述第二冷却管。

可选地，每个所述第一冷却管开设有第一开口以及第二开口，每个所述第二冷却管开设有第三开口以及第四开口；每个所述第一冷却管开设的所述第一开口以及所述第二开口中的一个，与，对应的所述第二冷却管开设的所述第三开口以及所述第四开口中的一个连通；所述冷却剂由每个所述第一冷却管开设的所述第一开口以及所述第二开口中的另一个流入对应的所述第一冷却管内，并经过对应的所述第二冷却管后由对应的所述第二冷却管开设的所述第三开口以及所述第四开口中的另一个流出对应的所述第二冷却管外。

可选地，容器还包括：冷却剂流进管，与每个所述第一冷却管开设的所述第一开口以及所述第二开口中的另一个连通，以向每个所述第一冷却管提供所述冷却剂。

可选地，容器还包括：冷却剂流出管，与每个所述第二冷却管开设的所述第三开口以及所述第四开口中的另一个连通，以使所述冷却剂流出每个所述第二冷却管外。

可选地，容器还包括：至少一个连通管，所述至少一个连通管与所述至少一个第一冷却管一一对应，每个所述连通管用于实现对应的所述第一冷却管与对应的所述第二冷却管连通。

可选地，所述本体包括限定出所述加热腔的内壁以及位于所述内壁远离所述加热腔的一侧的外壁；所述内壁与所述外壁之间限定出容纳空间，所述容纳空间用于容纳所述至少一个第一冷却管以及所述至少一个第二冷却管。

可选地，容器还包括：感应线圈，设置于所述外壁远离所述内壁的一侧，所述感应线圈配置成在通电时产生供给所述加热腔的热量，以使所述加热腔对所述物料加热。

可选地，任一个所述第一冷却管与所述内壁的距离，与，对应的所述第二冷却管与所述外壁的距离相等。

可选地，任一个所述第一冷却管与所述内壁的距离，与，对应的所述第二冷却管与所述内壁的距离相等。

可选地，任一个所述第一冷却管的长度以及内径，与，对应的所述第二冷却管的长度以及内径相等。

可选地，所述多个第二冷却管以及所述多个第一冷却管沿所述加热腔的周向等间隔均匀布置。

根据本申请的第一个方面，提供了一种物料处理设备，其中，包括：炉具，所述炉具将放射性物料加热成浆状或粉末状；上述任一所述的容器，所述容器用于接收并加热玻璃基料以及浆状或粉末状的所述放射性物料，以获得固化玻璃。

附图说明

通过下文中参照附图对本申请所作的描述，本申请的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本申请有全面的理解。

图1是根据本申请一些实施例的容器的结构示意图；

图2是根据本申请一些实施例的容器的第一冷却管及对应的第二冷却管、连通管的装配图；

图3是根据本申请另一些实施例的容器的结构示意图；

图4是根据本申请一些实施例的物料处理设备的结构示意图。

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。

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。

本申请的实施例首先提供了一种容器10，图1是根据本申请一些实施例的容器10的结构示意图。容器10包括本体100，本体100限定出用于对物料加热的加热腔111。

可以理解地，容器10可以为冷坩埚，冷坩埚是利用电源产生高频电流，再通过感应线圈(可以为高频感应线圈)转换成电磁流透入待加热物料内部形成涡流产生热量，实现物料的直接加热熔融。冷坩埚的加热件是由通冷却水的金属弧形块或管组成的容器，容器形状主要有圆形或椭圆形，冷坩埚工作时金属管内连续通冷却水，冷坩埚内熔融物的温度可高达2000℃以上，但加热件的壁面仍保持较低温度(一般小于200℃)，使其在运行过程中物料在其内壁面形成低温区域形成一层固态的壳。冷坩埚不需要耐火材料，不用电极加热，形成的固态的壳可以减少物料对冷坩埚的腐蚀作用，延长冷坩埚的使用寿命，使得冷坩埚可以对腐蚀性物料进行处理，其中，冷坩埚的卸料口可以位于加热腔的底部。

冷坩埚工作时，感应线圈通入交变电流，在感应线圈内部和周围产生一个交变电磁场。由于冷坩埚的每根金属管之间彼此绝缘，所以每根管内都产生感应电流，相邻两管的截面上电流方向则相反，彼此在管间建立的磁场方向相同，向外表现为磁场增强效应。因此冷坩埚的每一缝隙处都是一个强磁场，冷坩埚如同强流器一样，将磁力线聚集到冷坩埚内的物料上，冷坩埚内的物料就被这个交变的磁场的磁力线所切割，冷坩埚内的物料中就产生感应电动势，由于感应电动势的存在，物料的熔体表面薄层内将形成封闭的电流回路，由于涡流回路产生大量的热，从而使物料熔化。

其中，冷坩埚可以用于两步法玻璃固化工艺，两步法玻璃固化工艺中，先使放射性待处理物料在回转煅烧炉中经过预处理，由液态转化为泥浆或者固体粉末状态，然后将预处理后物料与玻璃基料一起加入冷坩埚，并在冷坩埚内熔融成玻璃，由此，可以避免放射性物质对环境的危害。

容器10还包括多个第一冷却管200以及多个第二冷却管300。

所述多个第二冷却管300与所述多个第一冷却管200一一对应，每个所述第二冷却管300与对应的所述第一冷却管200连通；所述多个第二冷却管300以及所述多个第一冷却管200沿所述加热腔111的周向布置于所述加热腔111外，每个所述第一冷却管200以及每个所述第二冷却管300内流通有用于吸收所述加热腔111内热量的冷却剂；至少一个所述第一冷却管200及对应的所述第二冷却管300之间布置有所述多个第一冷却管200中的其他所述第一冷却管200或所述多个第二冷却管300中其他所述第二冷却管300。

可以理解地，其他所述第一冷却管200指的是所述多个第一冷却管200中除该至少一个所述第一冷却管200外的第一冷却管200，其他所述第二冷却管200指的是所述多个第二冷却管200中除该对应的所述第二冷却管300外的第二冷却管300，对应的所述第二冷却管300指的是与该至少一个所述第一冷却管200连通的第二冷却管300。

本申请的实施例提供的这种容器10在该至少一个所述第一冷却管200及对应的所述第二冷却管300中任一个损坏从而影响换热时，由于该至少一个所述第一冷却管200及对应的所述第二冷却管300之间布置有所述多个第一冷却管200中的其他所述第一冷却管200或所述多个第二冷却管300中其他所述第二冷却管300，其他所述第一冷却管200或其他所述第二冷却管300可以换热，从而避免该至少一个所述第一冷却管200及对应的所述第二冷却管300之间的区域无法换热，保证这种情况下换热效果相对均匀，从而保证容器10的安全性。

其中，物料可以为具有放射性的物质，也可以不为具有放射性的物质。当物料可以具有放射性的物质时，物料既可以为具有放射性的固体，又可以为具有放射性的液体，或者可以为具有放射性的固液混合物等。本体100可以由透磁、耐高温的材料制成，以作为容器10的结构件，以使得容器10具有高强度、易于安装、不易于腐蚀的优点。

其中，在一些实施例中，冷却剂可以为冷却水，在另一些实施例中，冷却剂可以为冷却水以外的其他可以用于冷却的物质。

每个所述第一冷却管200开设有第一开口以及第二开口，每个所述第二冷却管300开设有第三开口以及第四开口；每个所述第一冷却管200开设的所述第一开口以及所述第二开口中的一个，与，对应的所述第二冷却管300开设的所述第三开口以及所述第四开口中的一个连通；所述冷却剂由每个所述第一冷却管200开设的所述第一开口以及所述第二开口中的另一个流入对应的所述第一冷却管200内，并经过对应的所述第二冷却管300后由对应的所述第二冷却管300开设的所述第三开口以及所述第四开口中的另一个流出对应的所述第二冷却管300外。也就是说，第一冷却管200可以为进液管，第二冷却管300可以为出液管，由此，便于冷却剂的更换及流动，提高换热效果。

容器10还可以包括冷却剂流进管，冷却剂流进管与每个所述第一冷却管200开设的所述第一开口以及所述第二开口中的另一个连通，以向每个所述第一冷却管200提供所述冷却剂。也就是说，所有第一冷却管200由同一个冷却剂流进管提供冷却剂，从而使得整体结构简单，便于布置，减少了加工成本。

容器10还可以包括冷却剂流出管，冷却剂流出管与每个所述第二冷却管300开设的所述第三开口以及所述第四开口中的另一个连通，以使所述冷却剂流出每个所述第二冷却管300外。也就是说，所有第二冷却管300由同一个冷却剂流进管提供冷却剂，从而使得整体结构简单，便于布置，减少了加工成本。

容器10还可以包括至少一个连通管400，所述至少一个连通管400与所述至少一个第一冷却管200一一对应，每个所述连通管400用于实现对应的所述第一冷却管200与对应的所述第二冷却管300连通。图2是根据本申请一些实施例的容器10的第一冷却管200及对应的第二冷却管300、连通管400的装配图。通过连通管400实现第一冷却管200与对应的第二冷却管300连通可以保证冷却剂流动的稳定。

所述本体100包括限定出所述加热腔111的内壁以及位于所述内壁110远离所述加热腔111的一侧的外壁120；其中，内壁110和外壁120是结构件，具有透磁、防腐的作用，以使得容器10具有高强度、易于安装、不易于腐蚀的优点。

所述内壁110与所述外壁120之间限定出容纳空间，所述容纳空间用于容纳所述至少一个第一冷却管200以及所述至少一个第二冷却管300，由此，提高了容器10的空间利用率。

图3是根据本申请另一些实施例的容器10的结构示意图，如图3所示，容器10还包括感应线圈500，感应线圈500设置于所述外壁120远离所述内壁110的一侧，所述感应线圈500配置成在通电时产生供给所述加热腔111的热量，以使所述加热腔111对所述物料加热。

感应线圈500本身不发热，从而感应线圈500的寿命长，且无需检修，无维护更换成本，且具有易于控制温度及加热时间的优点，同时节能效果显著，大大降低了成本，并且预热时间短，大大提高了效率。

在本申请的一些实施例中，任一个所述第一冷却管200与所述内壁110的距离，与，对应的所述第二冷却管300与所述外壁120的距离相等。从而保证本体100各部分的结构强度较为均匀，避免本体100某一部分的结构强度较差，从而保证本体100的稳定性，提升用户体验。

在本申请的一些实施例中，任一个所述第一冷却管200与所述内壁110的距离，与，对应的所述第二冷却管300与所述内壁110的距离相等。从而保证本体100各部分的结构强度较为均匀，避免本体100某一部分的结构强度较差，从而保证本体100的稳定性，提升用户体验。

在本申请的一些实施例中，任一个所述第一冷却管200的长度以及内径，与，对应的所述第二冷却管300的长度以及内径相等。从而使得冷却剂的流入以及流出容易达到动态平衡，避免已经换热的冷却剂过长时间不排出，且避免未完全换热的冷却剂过早排出，因此，本申请实施例的这种设置不仅可以保证换热效果，还可以避免资源浪费的现象产生。

在本申请的一些实施例中，所述多个第二冷却管300以及所述多个第一冷却管200沿所述加热腔111的周向等间隔均匀布置。由此，不仅保证换热的效果，还能保证加热腔111内温度的均匀，提升用户体验。

本申请的实施例还提供了一种物料处理设备，图4是根据本申请一些实施例的物料处理设备的结构示意图。物料处理设备包括炉具20以及上述任一容器10。

所述炉具20将放射性物料加热成浆状或粉末状；容器10用于接收并加热玻璃基料以及浆状或粉末状的所述放射性物料，以获得固化玻璃。

其中，炉具20可以为回转煅烧炉，回转煅烧炉传热过程主要包括炉内、炉壁和炉外三部分。回转炉内的温度依次分几个不同温度逐渐升高的区域，物料在炉内高温状态下持续时间长，炉内气体湍流程度高，搅拌效果好，且气、固体接触良好，物料在回转炉高温状态下持续时间长，有利于物料煅烧处理，炉内无移动的机械组件，操作稳定，控制方便，能实现连续出料，产生的二次废物较少，同时煅烧后的氧化物比表面积大，易于后续固化处理。

本申请的实施例提供的这种物料处理设备在该至少一个所述第一冷却管200及对应的所述第二冷却管300中任一个损坏从而影响换热时，由于该至少一个所述第一冷却管200及对应的所述第二冷却管300之间布置有所述多个第一冷却管200中的其他所述第一冷却管200或所述多个第二冷却管300中其他所述第二冷却管300，其他所述第一冷却管200或其他所述第二冷却管300可以换热，从而避免该至少一个所述第一冷却管200及对应的所述第二冷却管300之间的区域无法换热，保证这种情况下换热效果相对均匀，从而保证容器10的安全性。

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 (12)

1.一种容器(10)，其中，包括：

本体(100)，其限定出用于对物料加热的加热腔(111)；

多个第一冷却管(200)；

多个第二冷却管(300)，所述多个第二冷却管(300)与所述多个第一冷却管(200)一一对应，每个所述第二冷却管(300)与对应的所述第一冷却管(200)连通；

所述多个第二冷却管(300)以及所述多个第一冷却管(200)沿所述加热腔(111)的周向布置于所述加热腔(111)外，每个所述第一冷却管(200)以及每个所述第二冷却管(300)内流通有用于吸收所述加热腔(111)内热量的冷却剂；

至少一个所述第一冷却管(200)及对应的所述第二冷却管(300)之间布置有所述多个第一冷却管(200)中的其他所述第一冷却管(200)或所述多个第二冷却管(300)中其他所述第二冷却管(300)。

2.根据权利要求1所述的容器(10)，其中，

每个所述第一冷却管(200)开设有第一开口以及第二开口，每个所述第二冷却管(300)开设有第三开口以及第四开口；

每个所述第一冷却管(200)开设的所述第一开口以及所述第二开口中的一个，与，对应的所述第二冷却管(300)开设的所述第三开口以及所述第四开口中的一个连通；

所述冷却剂由每个所述第一冷却管(200)开设的所述第一开口以及所述第二开口中的另一个流入对应的所述第一冷却管(200)内，并经过对应的所述第二冷却管(300)后由对应的所述第二冷却管(300)开设的所述第三开口以及所述第四开口中的另一个流出对应的所述第二冷却管(300)外。

3.根据权利要求2所述的容器(10)，其中，还包括：

冷却剂流进管，与每个所述第一冷却管(200)开设的所述第一开口以及所述第二开口中的另一个连通，以向每个所述第一冷却管(200)提供所述冷却剂。

4.根据权利要求2所述的容器(10)，其中，还包括：

冷却剂流出管，与每个所述第二冷却管(300)开设的所述第三开口以及所述第四开口中的另一个连通，以使所述冷却剂流出每个所述第二冷却管(300)外。

5.根据权利要求2所述的容器(10)，其中，还包括：

至少一个连通管(400)，所述至少一个连通管(400)与所述至少一个第一冷却管(200)一一对应，每个所述连通管(400)用于实现对应的所述第一冷却管(200)与对应的所述第二冷却管(300)连通。

6.根据权利要求1所述的容器(10)，其中，所述本体(100)包括限定出所述加热腔(111)的内壁以及位于所述内壁(110)远离所述加热腔(111)的一侧的外壁(120)；

所述内壁(110)与所述外壁(120)之间限定出容纳空间，所述容纳空间用于容纳所述至少一个第一冷却管(200)以及所述至少一个第二冷却管(300)。

7.根据权利要求6所述的容器(10)，其中，还包括：

感应线圈(500)，设置于所述外壁(120)远离所述内壁(110)的一侧，所述感应线圈(500)配置成在通电时产生供给所述加热腔(111)的热量，以使所述加热腔(111)对所述物料加热。

8.根据权利要求6所述的容器(10)，其中，

任一个所述第一冷却管(200)与所述内壁(110)的距离，与，对应的所述第二冷却管(300)与所述外壁(120)的距离相等。

9.根据权利要求6所述的容器(10)，其中，

任一个所述第一冷却管(200)与所述内壁(110)的距离，与，对应的所述第二冷却管(300)与所述内壁(110)的距离相等。

10.根据权利要求1所述的容器(10)，其中，

任一个所述第一冷却管(200)的长度以及内径，与，对应的所述第二冷却管(300)的长度以及内径相等。

11.根据权利要求1所述的容器(10)，其中，

所述多个第二冷却管(300)以及所述多个第一冷却管(200)沿所述加热腔(111)的周向等间隔均匀布置。

12.一种物料处理设备，其中，包括：

炉具(20)，所述炉具(20)将放射性物料加热成浆状或粉末状；

根据权利要求1至11中任一项所述的容器(10)，所述容器(10)用于接收并加热玻璃基料以及浆状或粉末状的所述放射性物料，以获得固化玻璃。

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