CN214634694U - 一种液态重金属离线净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液态重金属离线净化装置，包括储藏罐、U型沉降罐和熔化净化罐；主回路通过管道一与储藏罐连接；U型沉降罐的底部与管道二的上端连接，储藏罐的顶部设有进口管，进口管的上端与管道五的一端连接，管道五的另一端与管道二侧壁的上部相连通；U型沉降罐一侧壁的上部与管道三的一端连接，管道三另一端与熔化净化罐底部连接，熔化净化罐的侧壁的上部通过管道四与主回路连接；储藏罐的顶部还通过气体管道二与高压气瓶连接。本实用新型液态重金属离线净化装置，既可以在熔化净化罐作为熔化罐装料时通过自由沉降净化铸锭表面大尺寸氧化杂质，也可以在熔化净化罐作为净化罐时通过吹气净化液态重金属中小尺寸杂质，可以提升沉降效率。

Description

一种液态重金属离线净化装置

技术领域

本实用新型涉及液态金属净化技术领域，具体涉及一种液态重金属离线净化装置。

背景技术

液态重金属因熔点低、沸点高、热导率高、安全性好而成为新一代核反应堆冷却剂的首选，目前反应堆中使用的液态重金属主要有铅（Pb）和铅铋合金（PbBi）等，如加速器驱动次临界系统（ADS）选用铅铋共晶体（LBE）作为反应堆冷却剂，铅基快堆中选用铅作为冷却剂。

液态Pb或PbBi冷却剂在使用过程会严重腐蚀结构材料，产生杂质，腐蚀的方式主要有氧化腐蚀、冲刷腐蚀、溶解腐蚀等，检修、装卸料和原料中也会有杂质的引入，这些杂质在回路中积累到一定程度，会改变液态重金属的热导率，降低传热效率等，甚至堵塞换热器流道和回路管道，所以需要净化，净化装置主要有磁阱、冷阱和过滤器等，磁阱主要吸附液态重金属中的铁磁性杂质，过滤器主要用于过滤比滤孔尺寸小的杂质，冷阱可以通过冷却析出部分杂质，并通过滤网过滤掉。目前液态Pb和PbBi系统中可以采用氧控的方式减少溶解腐蚀，即将液态重金属中的原子氧控制在一定的浓度，使得结构材料表面实时生成氧化膜，而液态重金属不被氧化，以减缓腐蚀的速率，在控氧条件下，液态重金属腐蚀结构材料主要以冲刷腐蚀和氧化腐蚀为主，主要腐蚀产物即杂质为氧化物，所以在线净化方式主要为磁阱和过滤器。目前磁阱、冷阱和过滤器主要用于在回路运行的同时进行在线净化，在线净化会受到回路运行参数的制约，另外对细小杂质的取出效果不理想，且冷阱和过滤器的滤芯更换过程复杂。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种液态重金属离线净化装置，以提高净化效率。

本实用新型采用的技术方案是：

一种液态重金属离线净化装置，包括储藏罐、U型沉降罐和熔化净化罐；主回路通过管道一与所述储藏罐连接，所述管道一上设有阀门一；所述U型沉降罐的底部与管道二的上端连接，所述储藏罐的顶部设有进口管，所述进口管的上端与管道五的一端连接，所述管道五的另一端与所述管道二侧壁的上部相连通；

所述U型沉降罐一侧壁的上部与管道三的一端连接，所述管道三另一端与所述熔化净化罐底部连接，所述管道三上设有阀门三，所述熔化净化罐的侧壁的上部通过管道四与主回路连接，所述管道四上设有阀门四；

所述储藏罐的顶部还通过气体管道二与高压气瓶连接，气体管道二上设有气阀二。

本实用新型所述的液态重金属离线净化装置，其中，所述U型沉降罐的顶端由两个法兰二密封，吹气管道的一端伸入到所述U型沉降罐的底部，另一端穿过远离熔化净化罐的法兰二通过气体管道一与高压气瓶连接，所述气体管道一上设有气体阀门一；所述吹气管道的位于U型沉降罐底部的一端设有气体喷嘴。

本实用新型所述的液态重金属离线净化装置，其中，还包括除杂罐，所述管道二的下端通过法兰一与除杂罐连通；所述管道二和管道五的接口与所述法兰一之间设有阀门二。

本实用新型所述的液态重金属离线净化装置，其中，所述管道五为一水平从左到右向上倾斜的管道，所述管道五与所述管道二所夹锐角的范围为5°到85°。

本实用新型所述的液态重金属离线净化装置，其中，所述熔化净化罐上设有液位计。

本实用新型所述的液态重金属离线净化装置，其中，所述法兰二上设有自动平衡阀，所述U型沉降罐的容积大于所述熔化净化罐的容积。

本实用新型所述的液态重金属离线净化装置，其中，除所述气体管道一、所述气体管道二和所述高压气瓶外，其余各部件均设有加热保温系统。

与现有技术相比，本实用新型所述的液态重金属离线净化装置有以下技术效果：

1. 通过在熔化净化罐和储藏罐之间设计一个U型沉降罐，既可以在熔化净化罐作为熔化罐装料时通过自由沉降净化去除铸锭表面大尺寸氧化杂质，也可以在熔化净化罐作为净化罐时通过吹气净化去除液态重金属中小尺寸杂质，同时U型沉降罐可以提升沉降效率。

2. 管道五水平向上倾斜设计不需要液位计进行检测，既可阻止U型沉降罐里的杂质进入储藏罐，又有利于含杂质液态金属的排空。

3. U型沉降罐的容积大于熔化净化罐的容积，可以提升自动平衡阀的安全性，防止液态重金属堵塞自动平衡阀导致其失效。

附图说明

图1为本实用新型所述的液态重金属离线净化装置的结构示意图。

图中，1-储藏罐、11-管道一、12-阀门一、13-管道五、14-阀门五、15-进口管、2-除杂灌、21-管道二、22-阀门二，23-法兰一、3-U型沉降罐、31-管道三、32-阀门三、33-法兰二、34-自动平衡阀、35-吹气管道、36-气体喷嘴、4-熔化净化罐、41-管道四、42-阀门四、43-液位计、5-主回路、6-高压气瓶、61-气体管道一、62-气体阀门一、63-气体管道二、64-气体阀门二。

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

如图1所示，一种液态重金属离线净化装置，包括储藏罐1、除杂罐2、U型沉降罐3、熔化净化罐4、主回路5和高压气瓶6。

主回路5通过管道一11与储藏罐1连接，管道一11上设有阀门一12，管道一11的下端伸入到储藏罐1的底部。

U型沉降罐3的底部与管道二21的上端连接，管道二21的下端通过法兰一23与除杂罐2连通。

储藏罐1的顶部设有进口管15，进口管15的上端与管道五13的一端连接，管道五13的另一端与管道二21侧壁的上部相连通；管道二21和管道五13的接口与法兰一23之间设有阀门二22。管道五13为一水平从左到右向上倾斜的管道，管道五13与管道二21所夹锐角的范围为5°到85°，优选30-45°。

U型沉降罐3一侧壁的上部与管道三31的一端连接，管道三31另一端与熔化净化罐4底部连接，管道三31上设有阀门三32，熔化净化罐4上设有液位计43，熔化净化罐4的侧壁的上部通过管道四41与管道一11上部的侧壁连接，从而使管道四41与主回路5连接，管道四41上设有阀门四42。

U型沉降罐3的顶端由两个法兰二33密封，吹气管道35的一端伸入到U型沉降罐3的底部，另一端穿过远离熔化净化罐4的法兰二33通过气体管道一61与高压气瓶6连接，气体管道一61上设有气体阀门一62。吹气管道35的位于U型沉降罐3底部的一端设有气体喷嘴36，气体喷嘴36为U形。法兰二33上设有自动平衡阀34，U型沉降罐3的容积大于熔化净化罐4的容积。

储藏罐1的顶部还通过气体管道二63与高压气瓶6连接，气体管道二63上设有气阀二64。

除气体管道一61、气体管道二63和高压气瓶6外，其余各部件均设有加热保温系统。

本实用新型所述的液态重金属离线净化装置的工作过程如下：

1. 开始时，阀门一12、阀门二22、阀门三32、阀门四42和阀门五14均处于关闭状态。将铸锭放置于熔化净化罐4，或者打开阀门四42，液态重金属由主回路5经管道四41流进熔化净化罐4进行净化，液位计43监测液面，熔化净化罐4充入一定量的液态重金属后，关闭阀门四42；

2. 然后打开阀门32，待液态重金属完全流入U型沉降罐3，关闭阀门三32，自由沉降一段时间，或者通过打开气体阀门一62，气体由高压气瓶6经气体管道一61进入吹气管道35，然后气体经由吹气管道35的气体喷嘴36吹出；

3. 吹气净化一段时间后，打开阀门五14，液态重金属经由管道二22、管道五13和进口管15流进储藏罐1，等待一段时间后，打开阀门二22，让U型沉降罐3底部含有杂质的液态重金属流入除杂罐2，关闭阀门二22；

4. 经数次净化，待除杂罐2装满后，可通过拆装法兰一23更换除杂罐2。

5. 关闭阀门五14，打开气体阀门二64，打开阀门一12，打开高压气瓶6，高压气体经由气体管道二63进入储藏罐1，高压气体可将液态金属经由管道一11压入主回路5。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种液态重金属离线净化装置，其特征在于：包括储藏罐（1）、U型沉降罐（3）和熔化净化罐（4）；主回路（5）通过管道一（11）与所述储藏罐（1）连接，所述管道一（11）上设有阀门一（12）；所述U型沉降罐（3）的底部与管道二（21）的上端连接，所述储藏罐（1）的顶部设有进口管（15），所述进口管（15）的上端与管道五（13）的一端连接，所述管道五（13）的另一端与所述管道二（21）侧壁的上部相连通；

所述U型沉降罐（3）一侧壁的上部与管道三（31）的一端连接，所述管道三（31）另一端与所述熔化净化罐（4）底部连接，所述管道三（31）上设有阀门三（32），所述熔化净化罐（4）的侧壁的上部通过管道四（41）与主回路（5）连接，所述管道四（41）上设有阀门四（42）；

所述储藏罐（1）的顶部还通过气体管道二（63）与高压气瓶（6）连接，气体管道二（63）上设有气阀二（64）。

2.根据权利要求1所述的液态重金属离线净化装置，其特征在于：所述U型沉降罐（3）的顶端由两个法兰二（33）密封，吹气管道（35）的一端伸入到所述U型沉降罐（3）的底部，另一端穿过远离熔化净化罐（4）的法兰二（33）通过气体管道一（61）与高压气瓶（6）连接，所述气体管道一（61）上设有气体阀门一（62）；所述吹气管道（35）的位于U型沉降罐（3）底部的一端设有气体喷嘴（36）。

3.根据权利要求2所述的液态重金属离线净化装置，其特征在于：还包括除杂罐（2），所述管道二（21）的下端通过法兰一（23）与除杂罐（2）连通；所述管道二（21）和管道五（13）的接口与所述法兰一（23）之间设有阀门二（22）。

4.根据权利要求2所述的液态重金属离线净化装置，其特征在于：所述管道五（13）为一水平从左到右向上倾斜的管道，所述管道五（13）与所述管道二（21）所夹锐角的范围为5°到85°。

5.根据权利要求2所述的液态重金属离线净化装置，其特征在于：所述熔化净化罐（4）上设有液位计（43）。

6.根据权利要求2所述的液态重金属离线净化装置，其特征在于：所述法兰二（33）上设有自动平衡阀（34），所述U型沉降罐（3）的容积大于所述熔化净化罐（4）的容积。

7.根据权利要求2-6任意一项所述的液态重金属离线净化装置，其特征在于：除所述气体管道一（61）、所述气体管道二（63）和所述高压气瓶（6）外，其余各部件均设有加热保温系统。

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