CN203794648U - 乏燃料后处理过程中的脱硝流化床 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种乏燃料后处理过程中脱硝流化床，该流化床包括床体（2）、流化加热小室（1）、尾气排放小室（3）、反吹组件（4）以及气液双流体雾化喷嘴（5）；所述床体（2）下端与流化加热小室（1）上端连接，床体（2）上端与尾气排放小室（3）下端连接，床体（2）上表面设有中空区域，所述反吹组件（4）安放在床体（2）上表面的中空区域上，所述气液双流体雾化喷嘴（5）出液端与床体（2）下部的侧壁相连通。采用该流化床能够将乏燃料后处理中的硝酸铀酰溶液脱硝制备三氧化铀；结构简单，性能可靠。
Description
技术领域
本实用新型属于流化床领域，具体涉及一种乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，该流化床用于在乏燃料后处理中将UO2(NO3)2溶液脱硝制备UO3。
背景技术
流化床是两步法制备UO2流程的关键设备，在国内外普遍采用。但将乏燃料后处理中的UO2(NO3)2溶液脱硝制备UO3，未得到广泛应用，由于UO3运行费用低，废水废气处理简单，以及UO3性质较稳定，适合贮存，所以上世纪七十年代，我国开展了硝酸有限流态化脱硝制备三氧化铀的中间工厂规模的研究工作。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，通过内部加热能够将UO2(NO3)2溶液加热脱硝制备三氧化铀。
为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，所述流化床包括床体、流化加热小室、尾气排放小室、反吹组件以及气液双流体雾化喷嘴；所述床体下端与流化加热小室上端连接，床体上端与尾气排放小室下端连接，床体上表面设有中空区域，所述反吹组件安放在床体上表面的中空区域上，所述气液双流体雾化喷嘴的出液端与所述床体下部的侧壁相连通。
进一步，所述流化加热小室包括气体分布机构以及连接在气体分布机构上的加热器，气体分布机构包括外筒和设在外筒顶部的气体分布板，外筒的侧壁上设有流化气进口，外筒的底部连接有法兰，法兰的下端设有与其连接的法兰盖；加热器自上而下贯穿气体分布板与法兰盖，并分别与气体分布板和法兰盖连接。
进一步，所述气体分布板上设有风帽，风帽的头部伸出气体分布板外，风帽伸出气体分布板外的部分设有流化气出口。
进一步，所述外筒内流化气进口上方设有横截面为圆形预分布板，所述预分布板外周与外筒内壁连接，预分布板上设有进气孔。
进一步，所述加热器包括加热棒和套装在加热棒下部外围的套座；套座上部连接在气体分布板上且其上端伸出气体分布板外；套座下部连接法兰盖且伸出法兰盖外；套座上、下部的内表面与加热棒外表面固接，加热棒设在套座内的部分与套座内壁形成加热器环腔；套座中部沿周向设有液化气入口，套座上部伸出气体分布板外的部分设有流化气出口。
进一步，所述床体包括壳体、设在壳体上端的法兰盖以及设在壳体下端的法兰；所述壳体包括下部为筒状的反应段、中部为椎体形状的过渡段以及上部为筒状的扩大段；壳体扩大段的侧壁上以及壳体反应段的侧壁上均设有卸料口。
进一步，所述反吹组件包括腔室、与所述床体上表面中空区域相适配的基座、文丘里管以及过滤管；所述文丘里管固定在基座上，文丘里管下端与所述过滤管连接，文丘里管上端与所述腔室连接。
进一步，所述气液双流体雾化喷嘴包括料液进入管、接头、料液出液管、喷头、喷头座以及雾化气进入管；所述料液进入管、接头及料液出液管依次首尾相连通；所述喷头安装在料液出液管的出液端；在所述料液出液管外套设有外管，所述外管穿设并固定在喷头座上；外管与料液出液管的进液端之间、喷头座与料液出液管的出液端之间，依次形成大直径的环隙空腔和小直径的环隙空腔；雾化气进入管的出口与所述大直径的环隙空腔相连通。
进一步，所述喷头座包括前支撑板和后支撑板，所述前支撑板与后支撑板由多根螺杆连接，所述喷头容置在前支撑板的中心锥孔内。
进一步，所述尾气排放小屋的侧壁上设有尾气排放管。
本实用新型的有益技术效果在于：
（1）采用本实用新型的流化床，通过在床体下方设有流化加热小室，能够对床体的内部进行加热，提高了供热温度和供热效率，保证了床体的内部温度；在床体上方设有反吹组件，能够对床体内产生的尾气进行过滤且能够将附着在过滤管上的固体粉末吹落；在床体的下部设有气液双流体雾化喷嘴，能够将来自料液贮槽的物料，雾化后形成均匀的小液滴送进床体；
（2）结构简单，性能可靠。
附图说明
图1是本实用新型乏燃料后处理过程中的脱硝流化床的结构示意图；
图2是图1中流化加热小室的结构示意图；
图2a是图2中I处的放大图；
图2b是图2中II处的放大图；
图2c是图2中III处的放大图；
图2d是图2中加热器的放大图；
图2e是图2d中IV处的放大图；
图2f是图2d中V处的放大图；
图2g是图2d中VI处的放大图；
图2h是图2中风帽的结构示意图；
图3是图1中床体的结构示意图；
图3a是图3中法兰盖的结构示意图；
图4是图1中反吹组件的结构示意图；
图4a是图4的剖视图；
图4b是图4a中文丘里管的放大图；
图5是图1中气液双流体雾化喷嘴的结构示意图；
图6是图5的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，是本实用新型提供的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，该流化床包括流化加热小室1、床体2、尾气排放小室3、反吹组件4及气液双流体雾化喷嘴5；床体2的下端与流化加热小室1上端连接，床体2上端与尾气排放小室3下端连接；床体2的上表面设有中空区域21-1，反吹组件4安放在中空区域上，气液双流体雾化喷嘴5的出液端与床体2侧壁相连通。
如图2所示，是流化加热小室的结构示意图；
该流化加热小室1包括气体分布机构以及连接在气体分布机构上的加热器11，气体分布机构包括外筒12和设在外筒12顶部的气体分布板13，外筒12的侧壁上设有流化气进口14，外筒12的底部连接有法兰15，法兰15的下端设有与其连接的法兰盖16；加热器11自上而下贯穿气体分布板13与法兰盖16，并分别与气体分布板13和法兰盖16连接。该流化加热小室1主要功能是为床体内部脱硝反应加热。为了保证内腔与外部大气之间的密封，在法兰15与法兰盖16之间的连接处设有密封衬垫101、102，如图2a、2b所示。气体分布板13的底面边缘处设有环槽A，外筒12的顶部与环槽A配合，如图2c所示。
为了防止流化气经流化气进气口14进入外筒12内布气不均匀，在外筒内流化气进气口14上方设有横截面为圆形预分布板19，预分布板19外周与外筒12内壁连接，预分布板19上设有若干进气孔，开孔率为5%。
如图2d所示，是加热器的结构示意图；
加热器11包括加热棒11-1和套装在加热棒11-1下部外围的套座11-2；套座11-2上部连接在气体分布板13上且其上端伸出气体分布板13外；套座11-2下部连接法兰盖16且伸出法兰盖16外；套座11-2上、下部的内表面与加热棒11-1外表面固接，如图2g所示，加热棒11-1设在套座11-2内的部分与套座11-2内壁形成加热器环腔11-3；套座11-2中部沿周向设有若干直圆孔11-4，为流化气的进口，如图2f所示，套座11-2上部伸出气体分布板13外的部分设有斜孔11-5，为流化气的出口，如图2e所示。其中，套座11-2下端设有外螺纹，法兰盖16上设有圆孔，加热器穿过法兰盖上的圆孔后，通过锁紧螺母紧固。
在气体分布板13上设有风帽17，如图2、2h所示，它是实现流态化的关键部件；风帽17的头部伸出气体分布板13外，风帽17伸出气体分布板13外的部分设有斜孔18，作为流化气出口；由于风帽17与气体分布板13加工精度较高，配合间隙较小，流化气通过时气量损失可以忽略不计。
如图3所示，是床体的结构示意图；
床体2包括壳体、设在壳体顶端的法兰盖21以及设在壳体底端的法兰22；壳体包括下部为筒状的反应段23、中部为椎体形状的过渡段24以及上部为筒状的扩大段25；上部扩大段25侧壁上以及下部反应段23的侧壁上均设有卸料管26、27。床体2是容纳物料、反应后容纳尾气及脱硝反应的场所。其中，底端的法兰22与上述流化加热小室1上的气体分布板13紧固连接，通过密封衬垫进行密封，隔绝内外气氛；法兰盖21上表面设有多个中空区域21-1，中空区域优选六个，如图3a所示。
尾气排放小室3为下端具有法兰、上端具有上盖的筒状结构，该尾气排放小室3能够存放及排放反应后的尾气，其下端法兰通过螺栓与床体顶端的法兰盖21连接。尾气排放小室3的侧壁上设有尾气排放管，床体2内产生的尾气通过尾气排放管排出。
如图4、4a所示，是反吹组件的结构示意图；
反吹组件4包括腔室41、与床体上表面中空区域相适配的基座42、文丘里管44以及过滤管43；文丘里管44固定在基座42上，文丘里管44下端与过滤管43连接，文丘里管44上端与腔室41相连通。腔室41的顶端设有通孔，通孔上安装反吹管，该反吹管通过尾气排放小室伸出室外。反吹组件4安装在床体2上表面的法兰盖21中空区域21-1上，反吹时每两个对角区域为一组，轮次进行反吹，反吹间隔2分钟，每次反吹时间为1秒。
文丘里管44包括接头44-1、喷嘴44-2、喉管44-3、压盖44-4以及套座44-5；套座44-5与基座42下表面通过螺钉固定在一起，套座44-5与基座42之间设有衬垫，实现对内外气氛进行密封；喉管44-3安放在套座44-5内，喉管44-3底部与套座连接，压盖44-4与基座的上表面通过螺钉固定在一起，压盖44-4与基座之间设有衬垫，实现内外气氛的密封。压盖内部为中空结构，压盖顶端和底端均具有通孔，压盖顶端的通孔通过接头44-1安装喷嘴44-2，喷嘴44-2与喉管44-3设置在同一中心线上。
其中，过滤管43是高温下由金属多孔材料烧结而成的管材，排气管向外抽气时，过滤管内形成负压，床体内的气体进入过滤管，由于过滤管滤孔与丝网纵横交错，固体粉末被截留，附着在过滤管外壁上，形成滤饼。
反吹组件利用气体动压原理脉动式进行反吹。腔室与接头通过接管焊接在一起，来自储气罐的反吹气进入腔室后，通过接管进入过滤管。气体进入过滤管时由于速度突然增大，过滤管内气体压力增大，将过滤管外壁的滤饼吹落。反吹组件的另一个功能是通过过滤管43对尾气进行过滤。
如图5、6所示，是气液双流体雾化喷嘴的结构示意图；
气液双流体雾化喷嘴5包括料液进入管51、接头52、料液出液管53、喷头54、喷头座55以及雾化气进入管56；料液进入管51、接头52及料液出液管53依次首尾相连通；喷头54安装在料液出液管53的出液端；在料液出液管53外套设有外管57，外管57穿设并固定在喷头座55上；外管57与料液出液管53的进液端之间、喷头座55与料液出液管53的出液端之间，依次形成大直径的环隙空腔58和小直径的环隙空腔59；雾化气进入管56的出口与大直径的环隙空腔58相连通。
喷头座55包括前支撑板和后支撑板，前支撑板55-1与后支撑板55-2由多根螺杆55-3连接，喷头54容置在前支撑板55-1的中心锥孔内。喷头座55通过调节螺杆55-3实现轴向和周向的固定，通过旋拧螺母，可以调节喷头座的轴向位置。
接头52外周设有第一螺母61和第二螺母62，第一螺母61设有周向凹槽，通过螺纹连接方式与接头连接，定位螺钉60拧入第二螺母62的螺纹孔，头部插入第一螺母61的凹槽，通过轴向调节第二螺母62的位置来调节喷头的轴向位置。接头与第二螺母之间填充密封物料63，该密封物料63将进气腔一端密封，使得雾化气通过雾化气进气管进入大直径的环隙空腔后只能向喷头的方向流动，当雾化气进入腔室流动到喷头处时，由于气体通道横截面的突然收缩变小，气速将增大很多，气体通过喷头之后在喷头座内形成旋转的气涡，料液在高速气流的冲击下，破碎成小液滴，形成雾化料液。
喷嘴核心部件是喷头座55与喷头54，对同心度要求较高。若同心度不佳，则气体出口环隙不均，溶液雾化后产生的雾滴大小就不均匀，加热脱硝后产生的三氧化铀颗粒粒径分布不均，所以安装时要保证喷头座55与喷头54的同心度。
来自料液贮槽的硝酸铀酰溶液，经喷嘴雾化后送入床体，料液涂覆在流化了的“种子”上不断长大，直至它们作为产品离开设备为止。喷嘴质量的好坏，不仅影响产品粒度的大小和分布，在一定程度还影响着床层的流化质量。
流化床是两步法制备UO2流程的关键设备，其主要功能是将UO2(NO3)2溶液加热脱硝，生成UO3。其基本工作原理是UO3粉末预先充床作为底料，通入流化气后将底料流化。流化了的“沸腾”颗粒作为种子，料液经过一个气动双流体雾化喷嘴雾化后喷入流化床。料液涂覆在这些种子上不断长大，直至它们作为产品离开设备为止。
起始时，按照气密性试验要求检查完流化床气密性后开启流化加热小室，之后开启尾气排放小室，将床体内抽至负压。流化床开始通入少许流化气，气液双流体雾化喷嘴开始通入少许雾化气，防止充床时物料堵塞气孔，此时打开进料阀，利用负压冲床。将流化气、雾化气、反吹气调节至规定值，调节加热电压至满功率时的50%，加热10分钟后调节为满功率时90%～95%继续升温。当床温超过规定值20℃～30℃后，以流量的50%～70%向床内进热水，2～3分钟后通过气液双流体雾化喷嘴向床体内供料；生成的物料根据床层压力从上、下卸料管26、27卸出。
本实用新型的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。
Claims (10)
1.乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，其特征是：所述流化床包括床体（2）、流化加热小室（1）、尾气排放小室（3）、反吹组件（4）及气液双流体雾化喷嘴（5）；所述床体（2）下端与流化加热小室（1）上端连接，床体（2）上端与尾气排放小室（3）下端连接；床体（2）上表面设有中空区域，所述反吹组件（4）安放在床体（2）上表面的中空区域上；所述气液双流体雾化喷嘴（5）的出液端与所述床体（2）下部的侧壁相连通。
2.如权利要求1所述的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，其特征是：所述流化加热小室（1）包括气体分布机构以及连接在气体分布机构上的加热器（11），气体分布机构包括外筒（12）和设在外筒（12）顶部的气体分布板（13），外筒（12）的侧壁上设有流化气进口（14），外筒（12）的底部连接有法兰（15），法兰（15）的下端设有与其连接的法兰盖（16）；加热器（11）自上而下贯穿气体分布板（13）与法兰盖（16），并分别与气体分布板（13）和法兰盖（16）连接。
3.如权利要求2所述的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，其特征是：所述气体分布板（13）上设有风帽（17），风帽（17）的头部伸出气体分布板（13）外，风帽（17）伸出气体分布板（13）外的部分设有流化气出口（18）。
4.如权利要求3所述的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，其特征是：所述外筒（12）内流化气进口（14）上方设有横截面为圆形的预分布板（19），所述预分布板（19）外周与外筒（12）内壁连接，预分布板（19）上设有进气孔。
5.如权利要求4所述的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，其特征是：所述加热器（11）包括加热棒（11-1）和套装在加热棒（11-1）下部外围的套座（11-2）；套座（11-2）上部连接在气体分布板（13）上且其上端伸出气体分布板（13）外；套座（11-2）下部连接法兰盖（16）且伸出法兰盖（16）外；套座（11-2）上、下部的内表面与加热棒（11-1）外表面固接，加热棒（11-1）设在套座（11-2）内的部分与套座（11-2）内壁形成加热器环腔（11-3）；套座（11-2）中部沿周向设有液化气入口（11-4），套座（11-2）上部伸出气体分布板（13）外的部分设有流化气出口（11-5）。
6.如权利要求1所述的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，其特征是：所述床体（2）包括壳体、设在壳体上端的法兰盖（21）以及设在壳体下端的法兰（22）；所述壳体包括下部为筒状的反应段（23）、中部为椎体形状的过渡段（24）以及上部为筒状的扩大段（25）；壳体扩大段（25）的侧壁上以及壳体反应段（23）的侧壁上均设有卸料口（26、27）。
7.如权利要求1所述的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，其特征是：所述反吹组件（4）包括腔室（41）、与所述床体（2）上表面中空区域相适配的基座（42）、文丘里管（44）以及过滤管（43）；所述文丘里管（44）固定在基座（42）上，文丘里管（44）下端与所述过滤管（43）连接，文丘里管（44）上端与所述腔室（41）连接。
8.如权利要求1所述的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，其特征是：所述气液双流体雾化喷嘴（5）包括料液进入管（51）、接头（52）、料液出液管（53）、喷头（54）、喷头座（55）以及雾化气进入管（56）；所述料液进入管（51）、接头（52）及料液出液管（53）依次首尾相连通；所述喷头（54）安装在料液出液管（53）的出液端；所述料液出液管（53）外套设有外管（57），所述外管（57）穿设并固定在喷头座（55）上；外管（57）与料液出液管（53）的进液端之间、喷头座（55）与料液出液管（53）的出液端之间，依次形成大直径的环隙空腔（58）和小直径的环隙空腔（59）；雾化气进入管（56）的出口与所述大直径的环隙空腔（58）相连通。
9.如权利要求8所述的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，其特征是：所述喷头座（55）包括前支撑板（55-1）和后支撑板（55-2），所述前支撑板（55-1）与后支撑板（55-2）由多根螺杆（55-3）连接，所述喷头（54）容置在前支撑板（55-1）的中心锥孔内。
10.如权利要求1所述的乏燃料后处理过程中的脱硝流化床，其特征是：所述尾气排放小屋（3）的侧壁上设有尾气排放管。
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| CN201420068417.7U CN203794648U (zh) | 2014-02-17 | 2014-02-17 | 乏燃料后处理过程中的脱硝流化床 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203794648U true CN203794648U (zh) | 2014-08-27 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109925872A (zh) * | 2017-12-18 | 2019-06-25 | 中核四0四有限公司 | 一种脱硝流化床用电加热棒分布装置 |
-
2014
- 2014-02-17 CN CN201420068417.7U patent/CN203794648U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109925872A (zh) * | 2017-12-18 | 2019-06-25 | 中核四0四有限公司 | 一种脱硝流化床用电加热棒分布装置 |
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