CN115925226A - 一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法，包括如下步骤：S1，在焦耳加热陶瓷电熔炉上部安装多根加热元件，并对加热元件接通电源；S2，在加热元件的控制柜设置加热元件的电流、功率限值，启动加热程序，将焦耳加热陶瓷电熔炉加热至设定温度；S3，断开加热元件电源并拆除加热元件，安装玻璃珠进料管，分批次加入启动玻璃；S4，设置焦耳加热陶瓷电熔炉电极的电流、功率，启动电极启动对玻璃加热；S5，调整焦耳加热陶瓷电熔炉电极的电流、功率，直至启动玻璃完全熔融。通过上述方法，本发明可适用于空间狭小且需要远距离操作的高水平放射性环境，该方法安全可靠、无放射性泄漏且对固化产品质量无影响。因此，适宜推广应用。
Description
技术领域
本发明属于高放废液处理技术领域，具体地说，是涉及一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法。
背景技术
焦耳加热陶瓷电熔炉玻璃固化基于液体进料焦耳加热陶瓷电熔炉技术，废液和玻璃珠从熔炉顶部加入，在熔炉内进行废液的干燥、煅烧并转化为废物玻璃。焦耳加热陶瓷电熔炉为立方体形状，熔炉内壁由极耐腐蚀的电熔铸耐火陶瓷砖构成，以包容温度约为1100℃的玻璃熔池。耐火砖外层是多层的绝热材料，以减少熔炉的热损失，同时起到多重屏障的作用，防止玻璃熔融体从耐火砖缝中渗出。熔炉的最外层是不锈钢外壳，一方面可减少熔炉与热室之间的空气交换，另一方面可方便熔炉的搬运和吊装。
焦耳加热陶瓷电熔炉实现焦耳加热的前提是要加热的物质必须具有导电性，而玻璃在常温下是不导电的，只有在高温熔融状态下才具有导电性。将玻璃从室温加热到熔融状态这一过程就是焦耳加热陶瓷电熔炉的启动过程。玻璃固化电熔炉炉盖上部安装有进料管、尾气管、鼓泡器、测温组件及液位测量组件等，没有过多空间进行比较复杂的远距离操作，因此，在运用焦耳加热陶瓷电熔炉玻璃固化技术处理放射性废液时，建立一种简单、高效、无放射性泄漏且对固化产品质量无影响的电熔炉启动方法是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法，适用于空间狭小且需要远距离操作的高水平放射性环境，该方法安全可靠、无放射性泄漏且对固化产品质量无影响。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法，包括如下步骤：
S1，在焦耳加热陶瓷电熔炉上部安装多根加热元件，并对加热元件接通电源；
S2，在加热元件的控制柜设置加热元件的电流、功率限值，启动加热程序，将焦耳加热陶瓷电熔炉加热至设定温度；
S3，断开加热元件电源并拆除加热元件，安装玻璃珠进料管，分批次加入启动玻璃；
S4，设置焦耳加热陶瓷电熔炉电极的电流、功率，启动电极启动对玻璃加热；
S5，调整焦耳加热陶瓷电熔炉电极的电流、功率，直至启动玻璃完全熔融。
进一步地，在本发明中，所述加热元件为4根短硅碳棒和1根长硅碳棒，短硅碳棒的高度介于电熔炉总高度的2/5-21/50之间，长硅碳棒的高度介于电熔炉1总高度的3/5-31/50之间，短硅碳棒和长硅碳棒的直径大小均介于焦耳加热陶瓷电熔炉总高度的1/33-1/35之间。
进一步地，在本发明中，所述长硅碳棒安装于焦耳加热陶瓷电熔炉的熔炉中心，4根短硅碳棒位于长硅碳棒的周围。
进一步地，在本发明中，加入的启动玻璃4为在950-1150℃下的电阻率为4-33Ω·cm的启动玻璃。
进一步地，在本发明中，所述启动玻璃加入炉内的高度是电熔炉高度的3/5位置。
进一步地，在本发明中，在步骤S2中，焦耳加热陶瓷电熔炉加热的设定温度为1050℃；启动加热程序后，将焦耳加热陶瓷电熔炉加热至1050℃包括3个加热阶段：
阶段1：使熔炉温度以1.5℃/h的速率从室温升至100℃；
阶段2：使熔炉温度以2.5℃/h的速率升至600℃；
阶段3：使熔炉温度以2.5℃/h的速率升至1050℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的方法适用于空间狭小且需要远距离操作的高水平放射性环境，该方法安全可靠、无放射性泄漏且对固化产品质量无影响。
(2)本发明中对焦耳加热陶瓷电熔炉分3个阶段进行启动加热：阶段1使熔炉温度以1.5℃/h的速率从室温升至100℃，阶段2使熔炉温度以2.5℃/h的速率升至600℃，阶段3使熔炉温度以2.5℃/h的速率升至1050℃左右，整个启动过程稳定进行，避免了温差过大对熔炉造成热冲击，同时降低了熔炉内部材料的腐蚀风险。
(3)本发明在安装好硅碳棒并通电后，只需设置加热阶段温度、电流及功率的限值，加热程序自动进行，无需再进行调节，启动过程简单、高效、易操作。且通过分批次加入启动玻璃，可使玻璃搅拌均匀且充分熔融，保证了玻璃产品的质量。
(4)本发明方法中加热元件为不锈钢外壳包裹的硅碳棒，避免了对玻璃组分的影响，对固化产品质量无影响。同时该方法的整个启动过程在投入热料前进行，不涉及放射性泄漏，确保了热室内操作的安全性。
附图说明
图1为本发明方法中焦耳加热陶瓷电熔炉启动加热元件安装位置图。
图2为本发明-实施例中启动加热完成后熔炉内玻璃液位示意图。
图3为本发明中焦耳加热陶瓷电熔炉启动加热阶段升温曲线图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-焦耳加热陶瓷电熔炉，2-加热元件，3-玻璃珠进料管，4-启动玻璃，5-电极。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图1～3所示，本发明公开的一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法，包括如下步骤：
S1，在焦耳加热陶瓷电熔炉上部安装多根加热元件，并对加热元件接通电源；
S2，在加热元件的控制柜设置加热元件的电流、功率限值，启动加热程序，将焦耳加热陶瓷电熔炉加热至设定温度；
S3，断开加热元件电源并拆除加热元件，安装玻璃珠进料管，分批次加入启动玻璃；
S4，设置焦耳加热陶瓷电熔炉电极的电流、功率，启动电极启动对玻璃加热；
S5，调整焦耳加热陶瓷电熔炉电极的电流、功率，直至启动玻璃完全熔融。
具体地，首先在焦耳加热陶瓷电熔炉1上部安装5根加热元件2，5根加热元件2包括1根长硅碳棒和4根端硅碳棒，短硅碳棒的高度介于焦耳加热陶瓷电熔炉1总高度的2/5-21/50之间，长硅碳棒的高度介于焦耳加热陶瓷电熔炉1总高度的3/5-31/50之间，短硅碳棒两两串联后再与另外串联的短硅碳棒进行并联。
然后在控制柜上分别设置长、短硅碳棒的加热限值，第1阶段，长硅碳棒温度阈值为20～150℃，电流阈值0～30A，功率阈值0～8KW；短硅碳棒温度阈值为20～150℃，电流阈值0～30A，功率阈值0～4KW。当熔炉温度到达100℃时设置第2阶段限值，长硅碳棒温度阈值为70～630℃，电流阈值15～50A，功率阈值4～8KW；短硅碳棒温度阈值为70～630℃，电流阈值15～50A，功率阈值2～4KW。当熔炉温度到达600℃时设置第3阶段限值，长硅碳棒温度阈值为560～1090℃，电流阈值15～80A，功率阈值4～18KW；短硅碳棒温度阈值为560～1090℃，电流阈值15～80A，功率阈值2～12KW。
紧接着当熔炉温度到达1050℃左右时，熔炉保温48小时，拆除加热元件2并安装玻璃珠进料管3，分4批加入启动玻璃4，第2次加入启动玻璃的质量为第1次的2.2倍，第3次加入玻璃的质量为第1次的2.7倍，第4次加入玻璃的质量为第1次的3.2倍。加入的启动玻璃4为在950-1150℃下的电阻率为4-33Ω·cm的启动玻璃4，加入的启动玻璃4高度是电熔炉1高度的3/5位置。
最后设置焦耳加热陶瓷电熔炉电极的电流、功率最大限值分别为150A、45kw，启动电极焦耳加热，调整电极5的电流直至将熔炉温度加热至1150℃且启动玻璃4完全熔融，电熔炉启动完成，整个过程共耗时630小时。
通过上述方法，本发明可适用于空间狭小且需要远距离操作的高水平放射性环境，该方法安全可靠、无放射性泄漏且对固化产品质量无影响。因此，具有很高的使用价值和推广价值。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，在焦耳加热陶瓷电熔炉上部安装多根加热元件，并对加热元件接通电源；
S2，在加热元件的控制柜设置加热元件的电流、功率限值，启动加热程序，将焦耳加热陶瓷电熔炉加热至设定温度；
S3，断开加热元件电源并拆除加热元件，安装玻璃珠进料管，分批次加入启动玻璃；
S4，设置焦耳加热陶瓷电熔炉电极的电流、功率，启动电极启动对玻璃加热；
S5，调整焦耳加热陶瓷电熔炉电极的电流、功率，直至启动玻璃完全熔融。
2.根据权利要求1所述的一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法，其特征在于，所述加热元件为4根短硅碳棒和1根长硅碳棒，短硅碳棒的高度介于电熔炉总高度的2/5-21/50之间，长硅碳棒的高度介于电熔炉1总高度的3/5-31/50之间，短硅碳棒和长硅碳棒的直径大小均介于焦耳加热陶瓷电熔炉总高度的1/33-1/35之间。
3.根据权利要求2所述的一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法，其特征在于，所述长硅碳棒安装于焦耳加热陶瓷电熔炉的熔炉中心，4根短硅碳棒位于长硅碳棒的周围。
4.根据权利要求3所述的一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法，其特征在于，加入的启动玻璃4为在950-1150℃下的电阻率为4-33Ω·cm的启动玻璃。
5.根据权利要求4所述的一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法，其特征在于，所述启动玻璃加入炉内的高度是电熔炉高度的3/5位置。
6.根据权利要求5所述的一种用于高水平放射性废液玻璃固化的电熔炉启动方法，其特征在于，在步骤S2中，焦耳加热陶瓷电熔炉加热的设定温度为1050℃；启动加热程序后，将焦耳加热陶瓷电熔炉加热至1050℃包括3个加热阶段：
阶段1：使熔炉温度以1.5℃/h的速率从室温升至100℃；
阶段2：使熔炉温度以2.5℃/h的速率升至600℃；
阶段3：使熔炉温度以2.5℃/h的速率升至1050℃。
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