本發(fā)明涉及二氧化鈾芯塊燒結(jié)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種步進(jìn)梁式燒結(jié)爐。

背景技術(shù)：

UO₂芯塊燒結(jié)是芯塊制造的基本工序之一，芯塊生坯從旋轉(zhuǎn)壓機(jī)出來后裝入燒結(jié)舟，燒結(jié)舟進(jìn)燒結(jié)爐在氫氣氣氛下完成芯塊燒結(jié)過程。

工業(yè)生產(chǎn)二氧化鈾芯塊采用連續(xù)式高溫?zé)Y(jié)爐，目前，國(guó)際上流行兩種燒結(jié)爐：推舟式燒結(jié)爐和步進(jìn)梁燒結(jié)爐。

推舟式燒結(jié)爐燒結(jié)舟在爐頭由橫向推桿推入燒結(jié)爐，在主推桿的推動(dòng)下向爐尾移動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)前面的燒結(jié)舟沿著氧化鋁磚鋪成的軌道向爐尾移動(dòng)。

步進(jìn)梁燒結(jié)爐燒結(jié)舟進(jìn)爐后橫跨在爐膛兩側(cè)支撐磚上，步進(jìn)梁先向上運(yùn)動(dòng)將燒結(jié)舟托起來，后步進(jìn)梁向爐尾方向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)燒結(jié)舟前進(jìn)，運(yùn)動(dòng)一個(gè)舟位后步進(jìn)梁落下，燒結(jié)舟繼續(xù)橫跨在爐膛兩側(cè)支撐磚上，步進(jìn)梁返回，進(jìn)下一舟，步進(jìn)梁重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)全部舟再前進(jìn)一個(gè)舟位，依次循環(huán)，實(shí)現(xiàn)推舟。

如圖1所示，現(xiàn)有的步進(jìn)梁燒結(jié)爐高溫區(qū)頂蓋設(shè)計(jì)為采用五排“工”字型吊磚將高溫區(qū)頂部耐火材料全部懸掛固定在頂蓋上，使得高溫區(qū)爐膛上方所有耐火材料、隔熱材料及保溫材料同高溫區(qū)頂蓋成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，該設(shè)計(jì)便于設(shè)備的檢修，檢修時(shí)只需要將頂蓋提起即可，因此頂蓋“工”字型吊磚實(shí)際承受了爐膛上方所有耐火材料、隔熱材料及保溫材料的重量，導(dǎo)致運(yùn)行過程中易發(fā)生斷裂造成頂蓋耐火材料掉落或沉降到爐膛中出現(xiàn)卡舟故障。

同時(shí)，現(xiàn)有的步進(jìn)梁燒結(jié)爐當(dāng)頂蓋合攏后，頂蓋掛磚與固定發(fā)熱體的側(cè)墻磚間有約3厘米的縫隙，該縫隙采用可耐1600℃的高純氧化鋁纖維棉填充，起到隔熱保溫效果，但當(dāng)燒結(jié)爐升溫到1750℃時(shí)，頂蓋掛磚與固定發(fā)熱體的側(cè)墻磚縫隙實(shí)際溫度可能已超過1600℃，超過了該位置填充的高純氧化鋁纖維棉的耐溫上限，高溫下該纖維棉發(fā)生變化后與頂蓋掛磚及固定發(fā)熱體的側(cè)墻磚發(fā)生粘連，當(dāng)停爐提升頂蓋時(shí)，固定發(fā)熱體的側(cè)墻磚受粘連一起提起，加劇了“工”字型吊磚的斷裂及爐膛側(cè)磚的損毀，造成整個(gè)高溫區(qū)爐膛徹底破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要提供一種步進(jìn)梁燒結(jié)爐，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的卡舟事故以及因?yàn)椤肮ぁ弊中偷醮u的斷裂及爐膛側(cè)磚的損毀造成整個(gè)高溫區(qū)爐膛徹底破壞的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種步進(jìn)梁式燒結(jié)爐，該燒結(jié)爐包括：熱電偶，電極盒，隔熱砧板結(jié)構(gòu)，隔熱磚結(jié)構(gòu)，加熱體，耐火磚結(jié)構(gòu)，金屬爐殼，保溫磚結(jié)構(gòu)以及步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)；

所述金屬爐殼為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，分為上、下兩個(gè)腔室，上腔室為爐膛腔，下腔室為步進(jìn)梁腔，上、下腔室通過隔板隔開，隔板中間開有矩形步進(jìn)梁運(yùn)動(dòng)通道；

隔板上矩形步進(jìn)梁運(yùn)動(dòng)通道兩側(cè)設(shè)置多層保溫磚，形成保溫磚結(jié)構(gòu)，保溫磚結(jié)構(gòu)上設(shè)置多層隔熱磚形成正下部開口的“凹”型的隔熱磚結(jié)構(gòu)，隔熱磚結(jié)構(gòu)兩側(cè)設(shè)置隔熱砧板結(jié)構(gòu)，隔熱砧板結(jié)構(gòu)包括多層隔熱砧板，“凹”型的隔熱磚結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置多層耐火磚，形成耐火磚結(jié)構(gòu)，耐火磚結(jié)構(gòu)形成正下部開口的“凹”型爐膛；

步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)設(shè)置在下腔室內(nèi)，位于隔板通孔正下方，外部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)在下腔室內(nèi)沿金屬爐殼長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)；步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)上部設(shè)置多層隔熱磚并延伸入隔熱磚結(jié)構(gòu)，隔熱磚上設(shè)置多層耐火磚并延伸入“凹”型爐膛，耐火磚上再設(shè)置盛料裝置；

“凹”型爐膛內(nèi)部?jī)蓚?cè)設(shè)置加熱體，加熱體為電加熱結(jié)構(gòu)，加熱體引線橫穿“凹”型爐膛兩側(cè)的耐火磚結(jié)構(gòu)、隔熱磚結(jié)構(gòu)和隔熱砧板結(jié)構(gòu)，并與設(shè)置在金屬爐殼兩側(cè)的電極盒連接，電極盒再與外部電源連接；

該燒結(jié)爐還包括頂蓋，保溫棉和穹頂結(jié)構(gòu)，“凹”型爐膛上部設(shè)置穹頂結(jié)構(gòu)，穹頂結(jié)構(gòu)為拱形結(jié)構(gòu)，穹頂結(jié)構(gòu)上部設(shè)置頂蓋，頂蓋與穹頂結(jié)構(gòu)不接觸，兩者之間空隙填滿保溫棉；熱電偶結(jié)構(gòu)從穹頂結(jié)構(gòu)側(cè)上方斜插入“凹”型爐膛。

進(jìn)一步，所述頂蓋包括吊磚，頂蓋隔熱磚和頂蓋隔熱砧板；頂蓋隔熱磚結(jié)構(gòu)包括多層隔熱磚，頂蓋隔熱磚結(jié)構(gòu)通過吊磚吊在頂蓋格架下方，頂蓋隔熱磚結(jié)構(gòu)與頂蓋格架之間設(shè)置頂蓋隔熱砧板結(jié)構(gòu)，頂蓋隔熱砧板結(jié)構(gòu)包括多層頂蓋隔熱砧板。

進(jìn)一步，所述熱電偶結(jié)構(gòu)包括金屬套管，內(nèi)套管，中套管和外套管；熱電偶結(jié)構(gòu)左側(cè)為引出端，與外部裝置連接；熱電偶結(jié)構(gòu)中心為熱電偶芯，熱電偶芯外側(cè)設(shè)置內(nèi)套管，內(nèi)套管上加工有若干通孔，內(nèi)套管外側(cè)設(shè)置中套管，中套管外側(cè)設(shè)置外套管；內(nèi)套管，中套管和外套管之間存在間隙，外套管左段外側(cè)金屬套管。

進(jìn)一步，所述金屬套管和外套管之間填充耐高溫石棉繩，然后再填充AB膠和氧化鋁粉末的混合物，使金屬套管和外套管固定連接。

進(jìn)一步，所述中套管和外套管為高純氧化鋁陶瓷保護(hù)套管，所述內(nèi)套管為高純氧化鋁絕緣管。

進(jìn)一步，所述穹頂結(jié)構(gòu)包括支撐結(jié)構(gòu)，穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)，穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)和榫卯結(jié)構(gòu)；

所述穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)由耐火磚形成拱頂結(jié)構(gòu)，設(shè)置在“凹”型爐膛上表面上，所述拱頂結(jié)構(gòu)與“凹”型爐膛上表面的夾角大于12°；

所述穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)上部設(shè)置穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)，穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)包括多層隔熱磚，穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)包括2層隔熱磚；

所述穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)和穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)兩側(cè)設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)由3塊耐火磚形成，中間耐火磚的橫截面為倒梯形結(jié)構(gòu)；

所述穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)包括2層隔熱磚，每層隔熱磚由3塊隔熱磚形成，中間隔熱磚的橫截面為倒梯形結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)的3塊耐火磚通過榫卯結(jié)構(gòu)連接；所述穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)每層3塊隔熱磚通過榫卯結(jié)構(gòu)連接。

進(jìn)一步，所述耐火磚為耐1900℃的高純氧化鋁磚；所述隔熱磚為耐1800℃的高純氧化鋁磚；所述保溫棉為耐1600℃的高純氧化鋁纖維棉。

進(jìn)一步，所述加熱體的加工材料為鉬金屬材料。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

本發(fā)明一種步進(jìn)梁式燒結(jié)爐的穹頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案充分考慮了爐膛溫度分布、耐火磚純度及化學(xué)成分、耐火磚耐高溫強(qiáng)度、耐火磚膨脹收縮形變量、耐火磚在高溫下與氫氣氣氛反應(yīng)情況、耐火磚與燃料芯塊釋放雜質(zhì)反應(yīng)情況等各種因素，該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)完全能夠避免耐火磚變形收縮后掉落爐膛問題，同時(shí)將高溫區(qū)爐膛橫截面積在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了收縮，同時(shí)將高溫區(qū)爐膛橫截面積在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了收縮，減少了爐膛熱傳導(dǎo)損耗，更有利于爐膛截面各個(gè)點(diǎn)的溫度均衡，降低了高溫區(qū)爐殼溫度。

本發(fā)明一種步進(jìn)梁式燒結(jié)爐的頂蓋吊裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案充分考慮了吊裝“工”字磚強(qiáng)度、吊裝耐火材料重量，吊裝金屬結(jié)構(gòu)件與爐殼連接方式、吊裝位置分布、爐膛向外溫度梯度分布、吊裝隔熱材料熱傳導(dǎo)、高純氧化爐保溫棉填充位置、保溫棉填充數(shù)量、高溫區(qū)檢修頂蓋提升等各種因素，該設(shè)計(jì)即保留了檢修便利的特點(diǎn)，又消除了高溫區(qū)頂蓋吊裝結(jié)構(gòu)易損壞的風(fēng)險(xiǎn)，避免了高溫氧化鋁保溫棉在高溫下與耐火磚發(fā)生粘連的情況。

本發(fā)明一種步進(jìn)梁式燒結(jié)爐的熱電偶結(jié)構(gòu)及安裝設(shè)計(jì)方案充分考慮了熱電偶測(cè)溫準(zhǔn)確度、熱電偶裝配便捷性、熱電偶更換安全性，熱電偶使用壽命，熱電偶制作難度、熱電偶插入孔熱量傳導(dǎo)、熱電偶穿入爐膛氣體密封等各種因素，該設(shè)計(jì)避免了熱電偶外套管低共熔斷裂掉入爐膛的風(fēng)險(xiǎn)，提高了熱電偶使用壽命，增加了熱電偶使用及更換的安全系數(shù)，降低了設(shè)備運(yùn)行成本。

本發(fā)明一種步進(jìn)梁式燒結(jié)爐，考慮了榫卯起拱耐火磚的耐高溫強(qiáng)度、起拱磚膨脹收縮變形量、耐火磚高溫?zé)Y(jié)后表面疏松剝落情況等各種因素，該設(shè)計(jì)加強(qiáng)了拱型設(shè)計(jì)的可靠性，降低了該位置耐火磚收縮變形造成的爐膛坍塌或卡舟風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)一種步進(jìn)梁式燒結(jié)爐截面示意圖；

圖2為本發(fā)明一種步進(jìn)梁式燒結(jié)爐截面示意圖；

圖3為本發(fā)明高溫區(qū)穹頂結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明頂蓋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-頂蓋，2-保溫棉，3-熱電偶結(jié)構(gòu)，4-穹頂結(jié)構(gòu)，5-電極盒，6-隔熱砧板結(jié)構(gòu)，7-隔熱磚結(jié)構(gòu)，8-加熱體，9-耐火磚結(jié)構(gòu)，10-金屬爐殼，11-保溫磚結(jié)構(gòu)，12-步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)，101-吊磚，102-頂蓋隔熱磚結(jié)構(gòu)，103-頂蓋隔熱砧板結(jié)構(gòu)，301-金屬套管，302-內(nèi)套管，303-中套管，304-外套管，401-支撐結(jié)構(gòu)，402-穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)，403-穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)，404-榫卯結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

如圖2至圖5所示，本發(fā)明一種步進(jìn)梁式燒結(jié)爐包括：頂蓋1，保溫棉2，熱電偶3，穹頂結(jié)構(gòu)4，電極盒5，隔熱砧板結(jié)構(gòu)6，隔熱磚結(jié)構(gòu)7，加熱體8，耐火磚結(jié)構(gòu)9，金屬爐殼10，保溫磚結(jié)構(gòu)11以及步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)12；

所述金屬爐殼10為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，分為上下兩個(gè)腔室，上腔室為爐膛腔，下腔室為步進(jìn)梁腔，上下腔室通過隔板隔開，隔板中間開有矩形步進(jìn)梁運(yùn)動(dòng)通道；

隔板上矩形步進(jìn)梁運(yùn)動(dòng)通道兩側(cè)設(shè)置多層保溫磚，形成保溫磚結(jié)構(gòu)11，保溫磚結(jié)構(gòu)11上設(shè)置多層隔熱磚形成正下部開口的“凹”型的隔熱磚結(jié)構(gòu)7，隔熱磚結(jié)構(gòu)7兩側(cè)設(shè)置隔熱砧板結(jié)構(gòu)6，隔熱砧板結(jié)構(gòu)6包括多層隔熱砧板，“凹”型的隔熱磚結(jié)構(gòu)7內(nèi)部設(shè)置多層耐火磚，形成耐火磚結(jié)構(gòu)9，耐火磚結(jié)構(gòu)9形成正下部開口的“凹”型爐膛；

步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)12設(shè)置在下腔室內(nèi)，位于隔板通孔正下方，外部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)12在下腔室內(nèi)沿金屬爐殼10長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)；步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)12上部設(shè)置多層隔熱磚并延伸入隔熱磚結(jié)構(gòu)7，隔熱磚上設(shè)置多層耐火磚并延伸入“凹”型爐膛，耐火磚上再設(shè)置盛料裝置；

“凹”型爐膛內(nèi)部?jī)蓚?cè)設(shè)置加熱體8，加熱體8為電加熱結(jié)構(gòu)，加熱體8引線橫穿“凹”型爐膛兩側(cè)的耐火磚結(jié)構(gòu)9、隔熱磚結(jié)構(gòu)7和隔熱砧板結(jié)構(gòu)6，并與設(shè)置在金屬爐殼10兩側(cè)的電極盒5連接，電極盒5再與外部電源連接，為加熱體供電；

所述加熱體8由鉬金屬材料加工而成；

“凹”型爐膛上部設(shè)置穹頂結(jié)構(gòu)4，穹頂結(jié)構(gòu)4為拱形結(jié)構(gòu)，穹頂結(jié)構(gòu)4上部設(shè)置頂蓋1，頂蓋1與穹頂結(jié)構(gòu)4不接觸，兩者之間空隙填滿保溫棉2；

熱電偶結(jié)構(gòu)3從穹頂結(jié)構(gòu)4側(cè)上方斜插入“凹”型爐膛。

如圖3所示，所述頂蓋1包括吊磚101，頂蓋隔熱磚102和頂蓋隔熱砧板103；頂蓋隔熱磚結(jié)構(gòu)102包括多層隔熱磚，頂蓋隔熱磚結(jié)構(gòu)102通過吊磚101吊在頂蓋格架下方，頂蓋隔熱磚結(jié)構(gòu)102與頂蓋格架之間設(shè)置頂蓋隔熱砧板結(jié)構(gòu)103，頂蓋隔熱砧板結(jié)構(gòu)103包括多層頂蓋隔熱砧板；

本發(fā)明所述頂蓋1與現(xiàn)有技術(shù)相比，將原來懸掛在頂蓋上的較重的耐火磚，改為重量較輕的隔熱磚，同時(shí)再隔熱磚與頂蓋格架之間設(shè)置質(zhì)量較輕的多層頂蓋隔熱砧板，大為降低了頂蓋1的重量，使吊裝結(jié)構(gòu)承重更加安全可靠，同時(shí)還減少了爐膛向頂蓋爐殼的熱傳導(dǎo)，大幅降低了頂蓋爐殼表面溫度，本發(fā)明頂蓋表面原測(cè)量點(diǎn)測(cè)量的溫度均在200℃以下，局部降幅達(dá)到了100℃。

如圖4所示，所述熱電偶結(jié)構(gòu)3包括金屬套管301，內(nèi)套管302，中套管303和外套管304；熱電偶結(jié)構(gòu)3左側(cè)為引出端，與外部裝置連接；熱電偶結(jié)構(gòu)中心為熱電偶芯，熱電偶芯外側(cè)設(shè)置內(nèi)套管302，內(nèi)套管302上加工有若干通孔，內(nèi)套管302外側(cè)設(shè)置中套管303，中套管303外側(cè)設(shè)置外套管304；內(nèi)套管302，中套管303和外套管304之間存在間隙，外套管304左段外側(cè)金屬套管301；上述結(jié)構(gòu)設(shè)置解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的熱電偶結(jié)構(gòu)低共熔斷裂現(xiàn)象。

所述中套管303和外套管304為高純氧化鋁陶瓷保護(hù)套管，所述內(nèi)套管302為高純氧化鋁絕緣管。

所述金屬套管301和外套管304之間填充耐高溫石棉繩，然后再填充AB膠和氧化鋁粉末的混合物，使金屬套管301和外套管304固定連接。

如圖5所示，所述穹頂結(jié)構(gòu)4包括支撐結(jié)構(gòu)401，穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)402，穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)403和榫卯結(jié)構(gòu)404；

所述穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)403由耐火磚形成拱頂結(jié)構(gòu)，設(shè)置在，“凹”型爐膛上表面上，所述拱頂結(jié)構(gòu)與“凹”型爐膛上表面的夾角大于12°；

所述穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)403上部設(shè)置穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)402，穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)402包括多層隔熱磚，穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)402包括2層隔熱磚；

所述穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)402和穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)403兩側(cè)設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)401；

所述穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)403由3塊耐火磚形成，中間耐火磚的橫截面為倒梯形結(jié)構(gòu)；為了進(jìn)一步加強(qiáng)穹頂耐火磚結(jié)構(gòu)403的結(jié)構(gòu)性能，3塊耐火磚通過榫卯結(jié)構(gòu)404連接；

所述穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)402包括2層隔熱磚，每層隔熱磚由3塊隔熱磚形成，中間隔熱磚的橫截面為倒梯形結(jié)構(gòu)；為了進(jìn)一步加強(qiáng)穹頂隔熱磚結(jié)構(gòu)402的結(jié)構(gòu)性能，每層3塊隔熱磚通過榫卯結(jié)構(gòu)404連接。

所述耐火磚為采用可耐1900℃的高純氧化鋁磚；所述隔熱磚為可耐1800℃的高純氧化鋁磚；所述保溫棉2為可耐1600℃的高純氧化鋁纖維棉。