CN116906730A - 一种基于动态热补偿功能的出料管修复装置及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动态热补偿功能的出料管修复装置及修复方法，包括受损出料管、中频装置、续接管、密封结构及支承结构，所述续接管的上端通过所述密封结构与受损出料管连接，所述续接管的下端通过所述支承结构与所述中频装置连接，所述中频装置的加热端设置于所述续接管的外围。本发明可通过远距离操作设备进行修复安装，操作人员无需进入放射性环境即可完成安装及修复工作；续接管结构采用快拆设计，续接管故障后可更换；装置具有密封功能，防止放射性固化体从对接处泄漏；弹簧支承方式具有动态热补偿功能，有效适用于出料管不同热伸长情况下的支承；结构紧凑，装置拆除后可放入固化体容器，避免环境污染。

Description

一种基于动态热补偿功能的出料管修复装置及修复方法

技术领域

本发明涉及放射性废液处理领域，尤其涉及一种基于动态热补偿功能的出料管修复装置及修复方法。

背景技术

核电站产生的乏燃料主要有一次通过和再次利用两种路线。我国采用乏燃料闭合循环路线，乏燃料通过后处理以提取铀和钚,但在后处理过程中将产生高放废液,它含有乏燃料中绝大部分的放射性物质。由于具有放射性水平高、释热量大、毒性强的特点,呈流动性的高放废液对环境构成了很强的潜在危险性,必须将进行固化处理并深埋地下，从而保护人类和环境。

高放废液主要通过玻璃固化技术进行处理，工程上应用较多的是罐式玻璃固化技术、陶瓷电熔炉玻璃固化技术和冷坩埚玻璃固化技术。这些技术的共同特征是将玻璃基材与放射性废液加入固化炉内，经蒸发、搅拌、熔融形成玻璃固化体，固化体最终通过固化炉底部的出料管流入固化体容器内。

出料管采用耐高温、耐腐蚀不锈钢加工成型，外部通常安装有中频线圈。出料前通过中频线圈对出料管加热，熔化流道内玻璃，炉内固化体经出料管流出；固化体容器接收既定重量固化体后，关闭中频线圈，流道内玻璃冷却凝固，炉内固化体停止流出。

由于析晶等原因，出料管内壁逐渐粘附、堆积变质玻璃，变质玻璃通常需要较高温度才能融化，此时通常通过提高中频功率方式才能顺利出料。玻璃固化体对出料管具有一定的腐蚀，加之熔炉生产过程中，出料管反复加热、冷却，导致其疲劳产生甚至损坏。

出料管是熔炉的关键部件，受损后将导致熔炉功能缺失。出料管固定安装在熔炉底部的陶瓷砖上，出于防泄漏考虑，不能拆除进行更换。熔炉整体更换方式需要较多资金，价格昂贵且需要较长加工周期。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于动态热补偿功能的出料管修复装置及修复方法。可通过远距离操作方式安装在受损出料管上，恢复出料管功能。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

本发明包括受损出料管、中频装置、续接管、密封结构及支承结构，所述续接管的上端通过所述密封结构与受损出料管连接，所述续接管的下端通过所述支承结构与所述中频装置连接，所述中频装置的加热端设置于所述续接管的外围。

所述支承结构包括安装板和弹性支座，所述续接管的下端与所述安装板固定连接，所述安装板的下端通过弹性支座与中频装置内的底部连接。

所述弹性支座包括底板、玻璃纤维垫、陶瓷绝缘环、螺栓、异型螺杆和弹簧，所述底板、所述玻璃纤维垫、所述陶瓷绝缘环由下至上重叠设置，所述底板、玻璃纤维垫、陶瓷绝缘环之间通过所述螺栓固定连接，所述异型螺杆的中部有轴肩，两端有螺纹，所述异型螺杆的下端通过螺纹与陶瓷绝缘环的上端固定连接，所述弹簧套装于所述异型螺杆上，所述弹簧的下端与所述异型螺杆的轴肩接触，所述弹簧的上端与所述安装板的下端面接触，所述异型螺杆的上端穿过所述安装板并能够活动，所述异型螺杆穿过所述安装板后连接螺母，所述底板、玻璃纤维垫、陶瓷绝缘环固定设置于所述中频装置内的底部。

所述密封结构包括底面密封结构和侧面密封结构，所述底面密封结构和所述侧面密封结构均设置于所述续接管的上端内部，所述受损出料管的下端与所述底面密封结构接触，所述受损出料管的下端外侧通过所述侧面密封结构与所述续接管的内壁连接。

所述侧面密封结构包括侧面铝环、侧面铜环和侧面镍环，所述底板的上端内壁设置有凹槽，所述侧面铝环、侧面铜环、侧面镍环均重叠设置于所述续接管的上端内壁凹槽内，所述续接管、侧面铝环、侧面铜环设置于所述受损出料管的外壁和所述续接管的内壁之间。

所述底面密封结构包括第一底面铜环、第一底面铝环、第二底面铝环、第二底面铜环，所述第一底面铜环和所述第一底面铝环的内外径相同，所述第一底面铜环的厚度大于所述第一底面铝环的厚度，所述续接管的上端内部端面上设置有两条沟槽，分为内沟槽和外沟槽，所述第一底面铜环和所述第一底面铝环位于所述外沟槽内，所述第二底面铜环位于所述内沟槽内，所述第二底面铝环位于所述外沟槽上方，所述第二底面铝环位于所述受损出料管的下端面与所述续接管之间。

所述基于动态热补偿功能的出料管修复装置修复储料管的方法包括以下步骤：

步骤一：将续接管、密封结构及支承结构进行组装；

步骤二：在中频装置内的底部焊接一个支撑环，将支承结构的下端放置在装配装置内的支撑环上；

步骤三：将受损出料管的下端进行切割、打磨至端面齐平，用续接管与受损出料管的下端对接，将中频装置固定即完成修复。

本发明的有益效果是：

本发明是一种基于动态热补偿功能的出料管修复装置及修复方法，与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

1.装置可通过远距离操作设备进行修复安装，操作人员无需进入放射性环境即可完成安装及修复工作；2.续接管结构采用快拆设计，续接管故障后可更换；3.装置具有密封功能，防止放射性固化体从对接处泄漏；4.弹簧支承方式具有动态热补偿功能，有效适用于出料管不同热伸长情况下的支承；5.结构紧凑，装置拆除后可放入固化体容器，避免环境污染。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖面结构示意图；

图3是本发明的上部密封结构示意图；

图4是本发明与受损管对接示意图；

图5是本发明与中频装置装配剖面示意图；

图6是本发明与中频装置装配外部结构示意图。

图中：底板1、玻璃纤维垫2、陶瓷绝缘环3、螺栓4、安装板5、异型螺杆6、续接管7、侧面铝环8、侧面铜环9、侧面镍环10、第一底面铜环11、第一底面铝环12、第二底面铝环13、第二底面铜环14、弹簧15、受损出料管16。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1-5所示：本发明包括受损出料管16、中频装置、续接管7、密封结构及支承结构，所述续接管7的上端通过所述密封结构与受损出料管16连接，所述续接管7的下端通过所述支承结构与所述中频装置连接，所述中频装置的加热端设置于所述续接管7的外围。本发明的装置可在高温条件下工作，续接管用于对接出料管，恢复出料管受损前功能；所述续接管上方有密封结构及密封材料；所述续接管安装在支承结构上，支承结构具有动态热补偿功能，可确保续接管受热伸长后的支承；所述支承结构下端有绝缘结构，用于续接管与外部中频装置绝缘。续接管(7)为中空结构，内孔与受损出料管内孔对齐，共同形成玻璃固化体流道。

所述支承结构包括安装板5和弹性支座，所述续接管7的下端与所述安装板5固定连接，所述安装板5的下端通过弹性支座与中频装置内的底部连接。续接管(7)下端可以通过3个支腿与安装板(5)上端对接，通过支腿之间的间隙可观察料液流出。支承结构具有动态热补偿功能，出料管和续接管受热伸长后，受压的弹簧(15)仍可支承续接管(7)。

所述弹性支座包括底板1、玻璃纤维垫2、陶瓷绝缘环3、螺栓4、异型螺杆6和弹簧15，所述底板1、所述玻璃纤维垫2、所述陶瓷绝缘环3由下至上重叠设置，所述底板1、玻璃纤维垫2、陶瓷绝缘环3之间通过所述螺栓4固定连接，所述异型螺杆6的中部有轴肩，两端有螺纹，所述异型螺杆6的下端通过螺纹与陶瓷绝缘环3的上端固定连接，所述弹簧套装于所述异型螺杆6上，所述弹簧的下端与所述异型螺杆6的轴肩接触，所述弹簧的上端与所述安装板5的下端面接触，所述异型螺杆6的上端穿过所述安装板5并能够活动，所述异型螺杆6穿过所述安装板5后连接螺母，所述底板1、玻璃纤维垫2、陶瓷绝缘环3固定设置于所述中频装置内的底部。弹簧(15)有三根，呈120°均匀分布，使载荷分布均匀。

所述密封结构包括底面密封结构和侧面密封结构，所述底面密封结构和所述侧面密封结构均设置于所述续接管7的上端内部，所述受损出料管16的下端与所述底面密封结构接触，所述受损出料管16的下端外侧通过所述侧面密封结构与所述续接管7的内壁连接。

所述侧面密封结构包括侧面铝环8、侧面铜环9和侧面镍环10，所述底板1的上端内壁设置有凹槽，所述侧面铝环8、侧面铜环9、侧面镍环10均重叠设置于所述续接管7的上端内壁凹槽内，所述续接管7、侧面铝环8、侧面铜环9设置于所述受损出料管16的外壁和所述续接管7的内壁之间。

所述底面密封结构包括第一底面铜环11、第一底面铝环12、第二底面铝环13、第二底面铜环14，所述第一底面铜环11和所述第一底面铝环12的内外径相同，所述第一底面铜环11的厚度大于所述第一底面铝环12的厚度，所述续接管7的上端内部端面上设置有两条沟槽，分为内沟槽和外沟槽，所述第一底面铜环11和所述第一底面铝环12位于所述外沟槽内，所述第二底面铜环14位于所述内沟槽内，所述第二底面铝环13位于所述外沟槽上方，所述第二底面铝环13位于所述受损出料管16的下端面与所述续接管7之间。

所述基于动态热补偿功能的出料管修复装置修复储料管的方法包括以下步骤：

步骤一：将续接管7、密封结构及支承结构进行组装：将玻璃纤维垫放置在底板上，将陶绝缘环放置在玻璃纤维垫上，通过螺栓将陶瓷绝缘环固定在底板上。将3个异型螺杆下端穿过陶绝缘环，并通过螺母固定。将3个弹簧分别穿在异型螺杆上，安装板的3个通孔对准异型螺杆后，放置在弹簧上，通过螺母将安装板固定在异型螺杆上。将续接管放置在安装板的槽孔内，将铜环、铝环和镍环安装在续接管顶部。

步骤二：在中频装置内的底部焊接一个支撑环，将支承结构的下端放置在装配装置内的支撑环上；

步骤三：将受损出料管16的下端进行切割、打磨至端面齐平，用续接管7与受损出料管16的下端对接，将中频装置固定即完成修复。通过转运装置将对接好的修复装置及中频装置转移至出料管下方。操作转运装置顶升修复装置及中频装置，使续接管与受损管对接。通过远距离操作将中频装置及修复装置固定在熔炉下方，连接供电、供水管。启动中频装置，调整功率为2-5kW,维持10-15min；每次提高2-3kW中频功率，直至中频功率为20kW，每次提升中频功率后，持续运行15-20min时间。

熔炉达到出料液位后，启动中频装置并按照5kW/15min-5kW/20min速率逐渐提高中频功率至22kW。当出料速率大于200kg/h，将中频功率降低3-12kW，使速率控制在120-150kg/h。达到停料出料量后，关闭中频装置。

装置高温测试：

装置进行了高温试验，向加入玻璃使液位超过接缝处，确认玻璃熔融后，继续升高装置温度直至1050℃，对装置进行压力测试。氩气压力在0.03MPa、0.04MPa和0.05MPa情况下各测试10min钟，装置对接处均无泄漏，装置结构稳定，无变形，无破损。

装置寿命测试：

总共进行了35次寿命测试。

其中29次试验为：对续接装置进行加热，使装置最高温度达1180℃，对接处温度加热至760℃，维持氩气0.05MPa，保压测试1h；

其中1次试验为：对续接装置进行加热，使装置最高温度达1205℃，对接处温度加热至770℃，持续运行6h；

其中5次试验为：对续接装置进行加热，使装置最高温度达1200℃，对接处温度加热至780℃，维持氩气0.05MPa，保压测试3h。

密封对接处在加热及冷却过程中均未发泄漏；装置冷却至室温后，弹簧恢复初始状态，无塑性变形；续接装置整体无异常变形，装置稳定可靠。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于动态热补偿功能的出料管修复装置，包括受损出料管(16)和中频装置，其特征在于：包括续接管(7)、密封结构及支承结构，所述续接管(7)的上端通过所述密封结构与受损出料管(16)连接，所述续接管(7)的下端通过所述支承结构与所述中频装置连接，所述中频装置的加热端设置于所述续接管(7)的外围。

2.根据权利要求1所述的基于动态热补偿功能的出料管修复装置，其特征在于：所述支承结构包括安装板(5)和弹性支座，所述续接管(7)的下端与所述安装板(5)固定连接，所述安装板(5)的下端通过弹性支座与中频装置内的底部连接。

3.根据权利要求2所述的基于动态热补偿功能的出料管修复装置，其特征在于：所述弹性支座包括底板(1)、玻璃纤维垫(2)、陶瓷绝缘环(3)、螺栓(4)、异型螺杆(6)和弹簧(15)，所述底板(1)、所述玻璃纤维垫(2)、所述陶瓷绝缘环(3)由下至上重叠设置，所述底板(1)、玻璃纤维垫(2)、陶瓷绝缘环(3)之间通过所述螺栓(4)固定连接，所述异型螺杆(6)的中部有轴肩，两端有螺纹，所述异型螺杆(6)的下端通过螺纹与陶瓷绝缘环(3)的上端固定连接，所述弹簧套装于所述异型螺杆(6)上，所述弹簧的下端与所述异型螺杆(6)的轴肩接触，所述弹簧的上端与所述安装板(5)的下端面接触，所述异型螺杆(6)的上端穿过所述安装板(5)并能够活动，所述异型螺杆(6)穿过所述安装板(5)后连接螺母，所述底板(1)、玻璃纤维垫(2)、陶瓷绝缘环(3)固定设置于所述中频装置内的底部。

4.根据权利要求1所述的基于动态热补偿功能的出料管修复装置，其特征在于：所述密封结构包括底面密封结构和侧面密封结构，所述底面密封结构和所述侧面密封结构均设置于所述续接管(7)的上端内部，所述受损出料管(16)的下端与所述底面密封结构接触，所述受损出料管(16)的下端外侧通过所述侧面密封结构与所述续接管(7)的内壁连接。

5.根据权利要求4所述的基于动态热补偿功能的出料管修复装置，其特征在于：所述侧面密封结构包括侧面铝环(8)、侧面铜环(9)和侧面镍环(10)，所述底板(1)的上端内壁设置有凹槽，所述侧面铝环(8)、侧面铜环(9)、侧面镍环(10)均重叠设置于所述续接管(7)的上端内壁凹槽内，所述续接管(7)、侧面铝环(8)、侧面铜环(9)设置于所述受损出料管(16)的外壁和所述续接管(7)的内壁之间。

6.根据权利要求4所述的基于动态热补偿功能的出料管修复装置，其特征在于：所述底面密封结构包括第一底面铜环(11)、第一底面铝环(12)、第二底面铝环(13)、第二底面铜环(14)，所述第一底面铜环(11)和所述第一底面铝环(12)的内外径相同，所述第一底面铜环(11)的厚度大于所述第一底面铝环(12)的厚度，所述续接管(7)的上端内部端面上设置有两条沟槽，分为内沟槽和外沟槽，所述第一底面铜环(11)和所述第一底面铝环(12)位于所述外沟槽内，所述第二底面铜环(14)位于所述内沟槽内，所述第二底面铝环(13)位于所述外沟槽上方，所述第二底面铝环(13)位于所述受损出料管(16)的下端面与所述续接管(7)之间。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述基于动态热补偿功能的出料管修复装置修复储料管的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将续接管(7)、密封结构及支承结构进行组装；

步骤二：在中频装置内的底部焊接一个支撑环，将支承结构的下端放置在装配装置内的支撑环上；

步骤三：将受损出料管(16)的下端进行切割、打磨至端面齐平，用续接管(7)与受损出料管(16)的下端对接，将中频装置固定即完成修复。