本發(fā)明屬于放射性廢物處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于實(shí)現(xiàn)冷坩堝連續(xù)玻璃固化處理高放廢液的高溫熔體卸料裝置。

背景技術(shù)：

冷坩堝玻璃固化技術(shù)是一種利用電源產(chǎn)生高頻(10⁵～10⁶Hz)電流，通過(guò)感應(yīng)線圈轉(zhuǎn)換成電磁流透入待加熱物料內(nèi)部形成渦流產(chǎn)生熱量，實(shí)現(xiàn)待處理物料的直接加熱的熔融技術(shù)。冷坩堝爐體是由內(nèi)通冷卻水的金屬弧形塊或管組成的容器(容器形狀主要為圓形或橢圓形)，工作時(shí)金屬管內(nèi)通冷卻水，因此盡管坩堝內(nèi)熔融物的溫度可高達(dá)2000℃以上，坩堝壁仍保持較低溫度(一般小于200℃)，因此稱之為“冷”坩堝。由于坩堝壁內(nèi)通冷卻水，因此緊貼堝壁的物料形成固態(tài)的凝固層(1‐2cm)，也稱冷壁，從而使坩堝壁不與熔融物料直接接觸，防止了坩堝腐蝕，使熔爐壽命增加。冷坩堝玻璃固化技術(shù)目前已成為國(guó)際公認(rèn)的一種用于高放廢液處理的先進(jìn)固化技術(shù)，具有良好的應(yīng)用前景。

冷坩堝玻璃固化技術(shù)在處理高放廢液時(shí)，為保證固化處理過(guò)程能夠持續(xù)進(jìn)行，必須使高溫熔體定期從熔爐內(nèi)卸出。在高溫熔體卸料過(guò)程中，確保熔體處于高溫、易流動(dòng)的狀態(tài)是高溫熔體穩(wěn)定卸料的必要條件。目前，傳統(tǒng)的冷坩堝高溫熔體卸料主要有通過(guò)傾斜熔爐體使其從頂部溢出和通過(guò)熔爐內(nèi)部加壓使熔體從底部流出等兩種方法，前一種方法需要將爐體整體設(shè)計(jì)為可傾斜式結(jié)構(gòu)，對(duì)爐體的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行；后一種難以達(dá)到放射性操作的氣密要求，易于出現(xiàn)放射性氣體的外泄。故上述兩種方法均難以確保高放射性廢物的連續(xù)穩(wěn)定固化處理。為保證連續(xù)運(yùn)行，需要在底部進(jìn)行出料，但由于冷坩堝的堝底結(jié)構(gòu)為水冷結(jié)構(gòu)，堝底會(huì)存在一層幾厘米厚的冷殼，增加了卸料難度。因此，建立一種高效、安全的高溫熔體卸料裝置是確保實(shí)現(xiàn)冷坩堝玻璃固 化連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一。

由于冷坩堝結(jié)構(gòu)及工作原理的特殊性，冷坩堝的堝底結(jié)構(gòu)為水冷結(jié)構(gòu)，堝底會(huì)存在一層幾厘米厚的冷殼，阻礙了其卸料。傳統(tǒng)冷坩堝的卸料裝置無(wú)法滿足針對(duì)放射性廢物處理領(lǐng)域的要求，因此，針對(duì)放射性廢物處理領(lǐng)域的高放射性問(wèn)題，急需設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠，操作簡(jiǎn)單，并能夠穩(wěn)定運(yùn)行的卸料裝置是必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能實(shí)現(xiàn)冷坩堝連續(xù)玻璃固化處理高放廢液的高溫熔體卸料裝置。該裝置操作簡(jiǎn)單，過(guò)程可控，確保了在冷坩堝固化處理放射性廢物時(shí)能夠連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于冷坩堝的高溫熔體卸料裝置，關(guān)鍵在于，該裝置主要由堝底和凍融閥卸料裝置組成，凍融閥卸料裝置包括卸料管和中頻感應(yīng)線圈，卸料管連接在堝底下部，卸料管設(shè)計(jì)成套管形式，中頻感應(yīng)線圈纏繞在卸料管外。

進(jìn)一步，所述的堝底為分瓣式結(jié)構(gòu)，各瓣之間留有縫隙，分瓣方式以坩堝軸為中心呈輻射分瓣。

進(jìn)一步，所述的辨式結(jié)構(gòu)為瓣式結(jié)構(gòu)，瓣間間隙為4mm。

進(jìn)一步，所述的卸料管穿過(guò)堝底伸入到坩堝內(nèi)，并穿透坩堝底部的冷殼。

進(jìn)一步，所述的卸料管伸入冷坩堝內(nèi)部的高度為2cm。

進(jìn)一步，所述的卸料管為不銹鋼材質(zhì)。

進(jìn)一步，所述卸料管的套管內(nèi)插入熱電偶，卸料管下端留有冷卻介質(zhì)入口，上部留有冷卻介質(zhì)出口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本裝置的堝底采用分瓣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了現(xiàn)有坩堝底部電磁場(chǎng)微弱的缺陷，有利于提高底部的透磁效果，進(jìn)而有助于坩堝底部物料的熔融，減小底部冷殼的厚度，電磁場(chǎng)能在阻力較小的條件下通過(guò)坩堝底貫穿全部爐料，使底部物料也能被充分加熱和熔化。

(2)卸料管設(shè)計(jì)成套管結(jié)構(gòu)，套管內(nèi)可插入熱電偶，用來(lái)監(jiān)測(cè)出料溫度， 也可以在需要停止卸料時(shí)通入冷卻介質(zhì)，加速高溫玻璃的冷卻凝固，實(shí)現(xiàn)卸料過(guò)程快速停止，進(jìn)一步避免了放射性物質(zhì)的泄露。

(3)將卸料管設(shè)計(jì)成延伸穿透堝底冷殼的結(jié)構(gòu)，利用高溫熔體的熱傳導(dǎo)可以很快將冷殼的玻璃熔化，從而實(shí)現(xiàn)卸料。

附圖說(shuō)明

圖1卸料裝置安裝在坩堝上的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2堝底的分瓣結(jié)構(gòu)示意圖

圖3凍融閥卸料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

1冷坩堝、2冷殼、3堝底、4中頻感應(yīng)線圈、5套管、6卸料管、7冷卻介質(zhì)入口、8冷卻介質(zhì)出口、9熱電偶

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

如圖1所示，一種用于冷坩堝的高溫熔體卸料裝置，該裝置主要由堝底3和凍融閥卸料裝置組成。凍融閥卸料裝置如圖3所示，主要包括卸料管6、中頻感應(yīng)線圈4；卸料管6由不銹鋼材質(zhì)制成，卸料管6穿入堝底3，伸入冷坩堝1內(nèi)部的高度略高于冷殼2厚度即可，采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是考慮到冷坩堝1堝底3本身透磁效果沒(méi)有側(cè)壁好，冷殼2厚度相比側(cè)壁的要厚，若卸料管6設(shè)計(jì)成在堝底3齊平，當(dāng)卸料管6內(nèi)的冷玻璃熔化流出后，冷坩堝1內(nèi)的玻璃并不能立刻卸出，而是需要將卸料口上部的冷殼2熔化后才能卸出，這是非常困難的。采取將卸料管6延長(zhǎng)使之能夠穿透冷殼2并直接與高溫熔體接觸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用高溫熔體的熱傳導(dǎo)可以很快將冷殼2的玻璃熔化，從而實(shí)現(xiàn)卸料。

卸料管6為套管式結(jié)構(gòu)，外部包圍的套管5有兩個(gè)作用，一是用來(lái)通入冷卻介質(zhì)，使卸料能夠快速停止；二是插入熱電偶9，用來(lái)監(jiān)測(cè)出料溫度。

中頻感應(yīng)線圈4纏繞在卸料管6的套管5上，用于加熱卸料管6。卸料管6加熱采用的是中頻感應(yīng)線圈4加熱，當(dāng)需要卸料時(shí)，開(kāi)啟中頻電源，加熱卸料管6，在卸料管6溫度達(dá)到1100℃后,凝固在卸料管6內(nèi)的冷玻璃熔化并依靠重力從管內(nèi)流出，冷坩堝1內(nèi)的熔體開(kāi)始卸料，當(dāng)卸料結(jié)束時(shí)，向套管5內(nèi)通入冷卻 介質(zhì)(可以為壓縮空氣)，對(duì)卸料管6進(jìn)行冷卻，可以快速停止卸料。冷卻介質(zhì)從出料套管5底部冷卻介質(zhì)入口7進(jìn)入，在出料套管5上部冷卻介質(zhì)出口8排出，采用壓縮空氣冷卻的方式停止卸料，可在1‐2min內(nèi)實(shí)現(xiàn)卸料停止。

裝置中的堝底3設(shè)計(jì)成分瓣結(jié)構(gòu)，如圖2所示，分瓣的方式為以坩堝軸為中心輻射分瓣，各瓣之間有縫隙。這樣，電磁場(chǎng)能在阻力較小的條件下通過(guò)坩堝底3貫穿全部爐料，使底部物料也能被充分加熱和熔化，減小冷坩堝1底部冷殼2的厚度。

本實(shí)施例的堝底3為圓形平面，分8瓣，瓣間縫隙4mm，每一瓣與中心卸料管6焊接，該卸料管6從堝底3向上延伸進(jìn)入冷坩堝1內(nèi)部的高度為2cm。凍融閥卸料裝置直接對(duì)接在堝底3下部。

該裝置的使用過(guò)程如下：

當(dāng)需要卸料時(shí)，開(kāi)啟中頻電源，中頻電源加熱功率約20kW，中頻感應(yīng)線圈4開(kāi)始加熱卸料管6，約10min后卸料管6內(nèi)熱電偶9顯示溫度從300℃升高至1100℃，此時(shí)，卸料管6內(nèi)的冷玻璃開(kāi)始軟化，隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)，冷玻璃熔化并從卸料管6內(nèi)依靠重力流出進(jìn)入接收容器內(nèi)，隨后，冷坩堝1內(nèi)的熔融玻璃開(kāi)始卸料，開(kāi)始時(shí)，卸料速率較慢，約2min后卸料速率增大。對(duì)于直徑為20mm的卸料管6，卸料速率最大可達(dá)160kg/h。

當(dāng)需要停止卸料時(shí)，關(guān)閉中頻電源，打開(kāi)壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，向套管5內(nèi)吹入壓縮空氣，壓縮空氣從套管5底部冷卻介質(zhì)入口7吹入，從頂部冷卻介質(zhì)出口8吹出，1分鐘左右卸料管6內(nèi)的玻璃冷卻凝固，卸料停止。為提高冷卻效果，上部的壓縮空氣出口10可以設(shè)計(jì)成多個(gè)。