CN116983787A - 一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铀浓缩工艺技术领域，具体涉及一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置及方法，该装置包括：收料电阀、30B容器、冷风箱、30B容器进出口手阀、净化电阀和净化手阀；级联精料流经增压装置进入收料管线，收料管线与30B容器通过连接管连接，净化管线与30B容器通过连接管连接；收料管线上安装有收料电阀；净化管线上安装有净化电阀和净化手阀，净化手阀位于净化电阀下游；所述装置包括至少四台30B容器，30B容器安装在冷风箱内部，连接管上安装有30B容器进出口手阀。本发明能够有效的增大收料容积，增加冷凝面积，提高收料效率，降低轻杂质的积累导致频繁净化问题，减轻大规模生产下增压设备的负载。
Description
技术领域
本发明属于铀浓缩工艺技术领域，具体涉及一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置及方法。
背景技术
在国内铀浓缩行业中，通常采用3m3容器收取级联精料，再将其液化均质分装至30B容器中进入下一道生产工序。目前正在开展的采用30B容器直接收取级联精料产品的工艺技术研究，是利用六氟化铀在低温下由气态凝华为固态的物理特性，已在现役生产线上实现了用两台30B容器并联收取级联精料产品的工艺技术。但两台30B容器并联收料的方式存在一定的局限性，根据已开展的30B容器直接收料研究及试验，现阶段两台30B容器并联收料的方法只适合500tSWU/a规模及以下的生产线。工艺系统中轻杂质含量对30B容器冷凝生产能力影响较大，当生产低丰度产品或分离功规模大于500tSWU/a时，由于流量大、轻杂质含量高，两台30B容器并联收料的冷凝生产能力明显存在不足，容器内压力增长快，需要频繁净化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置及方法，该装置及方法有效解决500tSWU/a规模以上生产线上30B容器收取级联精料时冷凝生产能力不足，容器内压力增长快，增压泵负载高，需频繁净化的问题，能够有效的增大收料容积，增加冷凝面积，提高收料效率，降低轻杂质的积累导致频繁净化问题，减轻大规模生产下增压设备的负载。
实现本发明目的的技术方案：
一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，所述装置包括：收料电阀、30B容器、冷风箱、30B容器进出口手阀、净化电阀和净化手阀；级联精料流经增压装置进入收料管线，收料管线与30B容器通过连接管连接，净化管线与30B容器通过连接管连接；收料管线上安装有收料电阀；净化管线上安装有净化电阀和净化手阀，净化手阀位于净化电阀下游；所述装置包括至少四台30B容器，30B容器安装在冷风箱内部，连接管上安装有30B容器进出口手阀。
所述装置还包括30B容器入口压力仪表，30B容器入口压力仪表安装在收料电阀与30B容器进出口手阀之间。
所述装置还包括地上衡，30B容器底部安装有地上衡。
所述30B容器上安装有30B容器本身阀，连接管与30B容器本身阀连接。
所述装置还包括电伴加热，电伴加热包括连接管和本身阀电伴加热和收料管线电伴加热，连接管和30B容器本身阀上安装有连接管和本身阀电伴加热，收料管线上安装有收料管线电伴加热。
所述装置包括多组并联连接的30B容器，每组30B容器包括多台30B容器。
所述装置包括三组并联连接的30B容器，每组30B容器包括两台30B容器。
每组30B容器安装在一台冷风箱内，每组30B容器设置有一个收料电阀和一个净化电阀，每组30B容器收料管线连接处安装有收料电阀；净化管线的连接处安装有净化电阀；每台30B容器连接一条连接管，连接管上安装有30B容器进出口手阀，每台30B容器的30B容器进出口手阀分别与收料电阀和净化电阀连接；收料电阀与净化电阀通过管线连接形成连通管线，该连通管线位于收料电阀游、净化电阀上游，且连通管线与每台30B容器的30B容器进出口手阀连接，每台30B容器的30B容器进出口手阀通过连接管与30B容器本身阀连接；每组30B容器的收料电阀与30B容器进出口手阀之间安装有30B容器入口压力仪表；每台30B容器底部安装有地上衡。
一种铀浓缩厂多并联产品容器取料方法，所述方法包括：
步骤1、连接取料装置，打开30B容器进出口手阀、容器本身阀，检查30B容器内压力、电伴加热温度和冷风箱制冷温度；
步骤2、打开收料电阀，多台30B容器同时进行收料；
步骤3、30B容器达到收料量后，关闭收料电阀，30B容器退出收料。
所述步骤1包括：
步骤1.1、将30B容器分别装入冷风箱内，安装好连接管；
步骤1.2、对连接管真空测量合格后，依次打开30B容器入口手阀、容器本身阀，通过压力仪表检查30B容器内压力；
步骤1.3、检查收料管线上电伴加热温度正常，30B容器连接管和本身阀电伴加热的电气参数正常且保温良好，控制连接管和本身阀电伴加热的升温速度并升温至规定值；
步骤1.4、设定冷风箱制冷温度，检查参数设置正确，启动冷风箱运行，检查温度下降正常；
步骤1.5、冷风箱制冷温度达到规定值，通过压力仪表检查30B容器内压力，查关净化电阀，打开净化手阀；
步骤1.6、依次将30B容器的地上衡进行去皮操作。
所述步骤2包括：
步骤2.1、打开收料电阀，检查30B容器的入口压力应上升，地上衡增重正常，确认30B容器收料正常；
步骤2.2、收料过程中通过调整30B容器入口手阀的开度，控制容器台差在规定范围内；
步骤2.3、收料期间，定期对30B容器进行净化，去除容器中累积的轻杂质，保证30B容器的冷凝收料能力。
所述步骤3包括：
步骤3.1、当30B容器达到收料量后，将处于备用状态的下一组收料单元的多台30B容器并入收料，关闭当前处于收料状态的多台30B容器收料电阀，将其退出收料，关闭净化手阀；
步骤3.2、停止当前收料单元的冷风箱运行，解冻当前收料单元的多台30B容器；
步骤3.3、依次关闭当前收料单元的多台30B容器的30B容器入口阀门、30B容器本身阀；
步骤3.4、停止30B容器连接管和本身阀电伴加热，吹洗容器连接管，进行容器拆装，拆下当前已装额定量的30B容器，装入空的待装料的30B容器。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置在每台30B容器的支架上均设置地上衡，实现单独称重，确保每台容器的装料量在规定范围内；
2、本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置在每台30B容器的连接管上设置容器进出口手阀，工艺人员可随时通过调整容器进出口手阀的开度来调节每台容器的收料流量，控制并联收料的多台容器收料台差在要求范围内；
3、本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置通过加权平均法控制每台容器的丰度；
4、本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置通过设置电伴加热及保温，使收料管道维持规定温度，确保六氟化铀不在收料管道或阀门中凝华为固态，影响收料；
5、本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置在每组30B容器(安装于同一冷风箱内的两台30B容器为一组)的收料管线及净化管线上设置电阀，实现远控转换及净化等操作。
6、本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置在取料管线设计上，为保证每一台30B容器收料阻力一致，管路上均采用了相同的管径、弯头及阀门，确保不因管阻不同导致出现较大台差。
7、本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置及方法有效解决了在500tSWU/a规模以上生产线上两台30B容器并联收料时容器内压力增长快，增压泵负载高，需要频繁净化的问题。
8、本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置能够确保在大流量、高轻杂质工况下使30B容器的净化频次与3m3C容器收料的净化频次相当甚至少于3m3C容器收料的净化频次。
附图说明
图1为本发明所提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置取料工艺流程图；
图2为本发明所提供的取料装置中30B容器结构及UF6凝华示意图；
图3为本发明所提供的六台30B容器并联收料时容器内部压力变化情况图；
图4为本发明提供的四台30B容器并联收取级联精料的工艺流程示意图；
图5为本发明提供的六台30B容器并联收取级联精料的工艺流程示意图；
图6为本发明提供的四台30B容器并联收料期间容器内压力变化情况图；
图7为单台3m3C容器收料期间容器内压力变化情况图。
图中：1-级联精料流；2-增压装置；3-收料电阀；4-30B容器进出口手阀；5-30B容器；6-冷风箱；7-地上衡；8-30B容器本身阀；9-30B容器入口压力仪表；10-连接管；11-连接管和本身阀电伴加热；12-收料管线；13-净化电阀；14-净化手阀；15-净化管线；16-收料管线电伴加热。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，包括30B容器5、冷风箱6、收料电阀3、30B容器进出口手阀4、净化电阀13、净化手阀14、30B容器入口压力仪表9、地上衡7和电伴加热。
级联精料流1经增压装置2进入收料管线12，收料管线12与30B容器5通过连接管10连接，净化管线15与30B容器5通过连接管10连接；收料管线12上安装有收料电阀3；净化管线15上安装有净化电阀13和净化手阀14，净化电阀13位于净化手阀14上游；所述装置包括至少四台30B容器5，30B容器5安装在冷风箱6内部，连接管10上安装有30B容器进出口手阀4。收料电阀3与30B容器进出口手阀4之间安装有30B容器入口压力仪表9。30B容器5底部安装有地上衡7。
30B容器5上安装有30B容器本身阀8，连接管10与30B容器本身阀8连接。
电伴加热包括连接管和本身阀电伴加热11和收料管线电伴加热16，连接管10和30B容器本身阀8上安装有连接管和本身阀电伴加热11，收料管线12上安装有收料管线电伴加热16。
优选地，本发明装置包括多组并联连接的30B容器，每组30B容器包括多台30B容器。
以六台30B容器(两两为一组)的六并联产品容器为例，本发明装置包括三组并联连接的30B容器，每组30B容器包括两台30B容器。
每组30B容器安装在一台冷风箱内，每组30B容器设置有一个收料电阀3和一个净化电阀13，每组30B容器收料管线12连接处安装有收料电阀3；净化管线15的连接处安装有净化电阀13。
每台30B容器5连接一条连接管10，连接管10上安装有30B容器进出口手阀4，每台30B容器5的30B容器进出口手阀4分别与收料电阀3和净化电阀13连接。
收料电阀3与净化电阀13通过管线连接形成连通管线，该连通管线位于收料电阀3游、净化电阀13上游，且连通管线与每台30B容器5的30B容器进出口手阀4连接，每台30B容器5的30B容器进出口手阀4通过连接管10与30B容器本身阀8连接。
收料电阀3与净化电阀13是连接在一起的，收料时净化电阀13为关，收料电阀3为开；净化时收料电阀3为关，净化电阀13为开；每台30B容器只有一个本身阀8和一条连接管10，收料和净化无法同时进行。
每组30B容器的收料电阀3与30B容器进出口手阀4之间安装有30B容器入口压力仪表9；每台30B容器5底部安装有地上衡7。
本发明装置中30B容器是内部中空容器，收料时UF6优先凝华在容器内壁上，中间为气态UF6，如图2所示。
根据30B容器结构及UF6凝华传热建立30B容器收料模型，在一定温度和压力下，根据理想气体状态方程P·V＝n·R·T，可以得到30B容器在收取级联精料时容器内部压力变化：
式中：P0为30B容器内部温度对应的UF6饱和蒸汽压，也是UF6的分压；m2、m3分别为单位时间HF含量及空气含量；M2、M3分别为HF及空气的摩尔质量；R为气体常数；T为容器内部温度；G为精料流量；ρ为固态UF6密度；t为收料时间；V为30B容器的容积。
由公式(1)可以看出：在精料流量一定的条件下，轻杂质m2、m3对容器内部压力的影响校大，轻杂质含量越高，容器内部压力升高越快；而随着内部温度T的升高，P0的值也随之增加。
而UF6有效传热面积也随着固态UF6层变厚而下降，收料过程中热阻S与固态UF6厚度d1及器壁厚度d2的关系为：
式中：S为收料过程中热阻；d1为固态UF6厚度；d2为器壁厚度；K1为UF6固体的导热系数；K2为30B容器器壁的导热系数；
在UF6凝华过程中放出的热量为：
气态UF6降温放热Q1为：
Q1＝G·C1·(T1-T) (3)
气态UF6凝华放热Q2为：
Q2＝G·C2 (4)
式中：G为精料流量；T1为气态UF6；T为容器内部温度；C1为UF6比热；C2为UF6凝华热；
因此UF6凝华传热公式为：
式中：A为传热面积；T3为容器表面温度。
根据公式(2)～(5)，可以得出30B容器收料时容器内部温度与各参数的关系式为：
将公式(6)带入公式(1)，即可得到30B容器收料时内部压力的计算模型，通过数学软件可计算出在一定精料流量下容器内部压力与收料量之间的关系。对30B容器收取级联精料时容器内压力变化情况进行模拟计算，如图3所示，在1500tSWU/a规模下，六台30B容器并联收料时容器内压力增长较为缓慢，且压力增长值在增压泵额定增压能力范围内。
因此当分离功规模达到1500tSWU/a时，可采用六台30B容器并联收取级联精料，有效的增大了收料容积，增加了冷凝面积，提高了收料效率，降低了轻杂质的积累导致频繁净化问题，减轻了大规模生产下增压设备的负载。
图4为在精料收料系统上采用六台30B容器并联收料的工艺流程示意图，级联精料流经增压装置增压后进入并联的六台30B容器中，利用六氟化铀在低温状态下可快速由气态凝华为固态的物理特性，将气态六氟化铀转变为固态滞留在30B容器中，而不凝性的轻杂质(HF和空气)则积聚在容器上半部。六台30B容器分别放置在三台冷风箱内，收料期间定期对30B容器进行净化，当30B容器达到规定装料量时，转备用收料容器收料。
图5为在精料收料系统上采用四台30B容器并联收料的工艺流程示意图，级联精料流经增压装置增压后进入并联的四台30B容器中，四台30B容器分别放置在两台冷风箱内。收料时，利用六氟化铀在低温下可快速由气态凝华为固态的物理特性，将气态六氟化铀凝华为固态收集在30B容器中，而不凝性轻杂质(HF和空气)则积聚在容器内部空间。收料期间定期对30B容器进行净化，去除容器中积聚的轻杂质气体，当30B容器达到额定装料量时，转备用收料容器收料。
图6和图7分别为四台30B容器并联收料和单台3m3C容器收料期间容器内压力变化情况，四台30B容器和单台3m3C容器相比体积及收料总量相当，但四台30B容器的冷凝收料面积较单台3m3C容器大，冷凝收料能力更大，容器内压力增长较为缓慢，因此当铀浓缩厂生产线分离功规模在500tSWU/a以上时，可使用四台30B容器并联收料。
本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置还可以是八并联产品容器、九并联产品容器等多并联产品容器进行取料。
以六台30B容器(两两为一组)的六并联产品容器为例，采用本发明提供的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置进行取料，具体包括以下步骤：
步骤1、连接取料装置，打开30B容器进出口手阀4、容器本身阀8，检查30B容器5内压力、电伴加热温度和冷风箱6制冷温度
步骤1.1、将六台30B容器5分别装入三台冷风箱6内，安装好连接管10。
步骤1.2、对连接管10真空测量合格后，依次打开30B容器进出口手阀4、容器本身阀8，通过压力仪表9检查30B容器5内压力≤1mmHg。
步骤1.3、检查收料管线上电伴加热16温度正常，30B容器5的连接管和本身阀电伴加热11的电气参数正常且保温良好，控制连接管和本身阀电伴加热11的升温速度不大于10℃/h，升温至规定值。
步骤1.4、设定三台冷风箱6制冷温度，检查除霜及超温保护等参数设置正确，启动冷风箱6运行，检查温度下降正常。
步骤1.5、冷风箱6制冷温度达到规定值，通过压力仪表9检查30B容器5内压力≤1mmHg，查关净化电阀13，打开净化手阀14。
步骤1.6、依次将六台30B容器5的地上衡7进行去皮操作，使其显示为净重。
步骤2、打开收料电阀3，六台30B容器5同时进行收料
步骤2.1、打开收料电阀3，检查30B容器5的入口压力9应上升，地上衡7增重正常，确认六台30B容器5收料正常。
步骤2.2、收料过程中通过调整30B容器进出口手阀4的开度来控制容器台差在规定范围内。
步骤2.3、收料期间，定期对30B容器5进行净化，去除容器中累积的轻杂质，保证30B容器5的冷凝收料能力。
步骤3、30B容器5达到收料量后，关闭收料电阀3，30B容器5退出收料
步骤3.1、当30B容器5达到收料量后，将处于备用状态的下一组收料单元六台30B容器并入收料，关闭当前处于收料状态的六台30B容器5收料电阀3，将其退出收料，关闭净化手阀14。
步骤3.2、停止当前收料单元的三台冷风箱6运行，解冻当前收料单元的六台30B容器5。
步骤3.3、依次关闭本收料单元的六台30B容器5的30B容器进出口手阀4、30B容器本身阀8。
步骤3.4、停止连接管和本身阀电伴加热11，吹洗连接管10，进行容器拆装，拆下当前已装额定量的30B容器，装入空的待装料的30B容器5。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (12)
1.一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，其特征在于，所述装置包括：收料电阀(3)、30B容器(5)、冷风箱(6)、30B容器进出口手阀(4)、净化电阀(13)和净化手阀(14)；级联精料流(1)经增压装置(2)进入收料管线(12)，收料管线(12)与30B容器(5)通过连接管(10)连接，净化管线(15)与30B容器(5)通过连接管(10)连接；收料管线(12)上安装有收料电阀(3)；净化管线(15)上安装有净化电阀(13)和净化手阀(14)，净化手阀(14)位于净化电阀(13)下游；所述装置包括至少四台30B容器(5)，30B容器(5)安装在冷风箱(6)内部，连接管(10)上安装有30B容器进出口手阀(4)。
2.根据权利要求1所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，其特征在于，所述装置还包括30B容器入口压力仪表(9)，30B容器入口压力仪表(9)安装在收料电阀(3)与30B容器进出口手阀(4)之间。
3.根据权利要求1所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，其特征在于，所述装置还包括地上衡(7)，30B容器(5)底部安装有地上衡(7)。
4.根据权利要求1所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，其特征在于，所述30B容器(5)上安装有30B容器本身阀(8)，连接管(10)与30B容器本身阀(8)连接。
5.根据权利要求1所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，其特征在于，所述装置还包括电伴加热，电伴加热包括连接管和本身阀电伴加热(11)和收料管线电伴加热(16)，连接管(10)和30B容器本身阀(8)上安装有连接管和本身阀电伴加热(11)，收料管线(12)上安装有收料管线电伴加热(16)。
6.根据权利要求1所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，其特征在于，所述装置包括多组并联连接的30B容器，每组30B容器包括多台30B容器(5)。
7.根据权利要求6所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，其特征在于，所述装置包括三组并联连接的30B容器，每组30B容器包括两台30B容器(5)。
8.根据权利要求7所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，其特征在于，每组30B容器安装在一台冷风箱内，每组30B容器设置有一个收料电阀(3)和一个净化电阀(13)，每组30B容器收料管线(12)连接处安装有收料电阀(3)；净化管线(15)的连接处安装有净化电阀(13)；每台30B容器(5)连接一条连接管(10)，连接管(10)上安装有30B容器进出口手阀(4)，每台30B容器(5)的30B容器进出口手阀(4)分别与收料电阀(3)和净化电阀(13)连接；收料电阀(3)与净化电阀(13)通过管线连接形成连通管线，该连通管线位于收料电阀(3)游、净化电阀(13)上游，且连通管线与每台30B容器(5)的30B容器进出口手阀(4)连接，每台30B容器(5)的30B容器进出口手阀(4)通过连接管(10)与30B容器本身阀(8)连接；每组30B容器的收料电阀(3)与30B容器进出口手阀(4)之间安装有30B容器入口压力仪表(9)；每台30B容器(5)底部安装有地上衡(7)。
9.一种铀浓缩厂多并联产品容器取料方法，采用根据权利要求8所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料装置，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、连接取料装置，打开30B容器进出口手阀(4)、容器本身阀(8)，检查30B容器(5)内压力、电伴加热温度和冷风箱(6)制冷温度；
步骤2、打开收料电阀(3)，多台30B容器(5)同时进行收料；
步骤3、30B容器(5)达到收料量后，关闭收料电阀(3)，30B容器(5)退出收料。
10.根据权利要求9所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤1.1、将30B容器(5)分别装入冷风箱(6)内，安装好连接管(10)；
步骤1.2、对连接管(10)真空测量合格后，依次打开30B容器进出口手阀(4)、容器本身阀(8)，通过压力仪表(9)检查30B容器(5)内压力；
步骤1.3、检查收料管线上电伴加热(16)温度正常，30B容器(5)的连接管和本身阀电伴加热(11)的电气参数正常且保温良好，控制连接管和本身阀电伴加热(11)的升温速度并升温至规定值；
步骤1.4、设定冷风箱(6)制冷温度，检查参数设置正确，启动冷风箱(6)运行，检查温度下降正常；
步骤1.5、冷风箱(6)制冷温度达到规定值，通过压力仪表(9)检查30B容器(5)内压力，查关净化电阀(13)，打开净化手阀(14)；
步骤1.6、依次将30B容器(5)的地上衡(7)进行去皮操作。
11.根据权利要求10所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤2.1、打开收料电阀(3)，检查30B容器(5)的入口压力(9)应上升，地上衡(7)增重正常，确认30B容器(5)收料正常；
步骤2.2、收料过程中通过调整30B容器进出口手阀(4)的开度，控制容器台差在规定范围内；
步骤2.3、收料期间，定期对30B容器(5)进行净化，去除容器中累积的轻杂质，保证30B容器(5)的冷凝收料能力。
12.根据权利要求11所述的一种铀浓缩厂多并联产品容器取料方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3.1、当30B容器(5)达到收料量后，将处于备用状态的下一组收料单元的多台30B容器并入收料，关闭当前处于收料状态的多台30B容器(5)收料电阀(3)，将其退出收料，关闭净化手阀(14)；
步骤3.2、停止当前收料单元的冷风箱(6)运行，解冻当前收料单元的多台30B容器(5)；
步骤3.3、依次关闭当前收料单元的多台30B容器(5)的30B容器进出口手阀(4)、30B容器本身阀(8)；
步骤3.4、停止连接管和本身阀电伴加热(11)，吹洗连接管(10)，进行容器拆装，拆下当前已装额定量的30B容器，装入空的待装料的30B容器(5)。
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