一种硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备UO3的装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于铀纯化技术领域，具体涉及一种硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备UO3的装置。热风分布器上部为圆筒形，圆筒形上设有热风进口，圆筒形上部有开口，开口处设置进料喷嘴安装法兰，热风分布器下部为锥形，锥形下部设有热风出口，热风出口周围均布有导流板；热风分布器下部通过短节与反应器主体上部连接；供料装置从上到下由硝酸铀酰溶液进口、中心管和喷嘴连接组成，供料装置从热风分布器上部开口深入其中，喷嘴由热风出口伸出，硝酸铀酰溶液进口位于热风分布器上部开口外部；供料装置外部设置有冷却水夹套，热水进口和热水出口分别设置在供料装置与冷却水夹套之间。本发明专利技术提高产品反应活性，减少废物产生量，降低铀纯化生产成本。生产成本。生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备UO3的装置


[0001]本专利技术属于铀纯化
，具体涉及一种硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备UO3的装置。

技术介绍

[0002]硝酸铀酰溶液脱硝使用的脱硝器有连续式和间歇式。最早使用的脱硝器为间歇式脱硝器，如罐式脱硝器，至今还有少数工厂在使用。但该种反应器存在生产不能连续生产、产品质量不稳定、生产能力低、设备检修维护费用高、辐射防护难度大等缺点，现已基本被连续式脱硝器所取代。
[0003]水平槽式搅拌脱硝器和流化床脱硝器均为连续式脱硝器。与罐式脱硝器相比较，水平槽式搅拌脱硝器具有可连续生产的优点，但在热传递、设备维护、辐射防护等方面并无明显的改进。
[0004]在UNH脱硝过程中，流态化技术的应用在很大程度上推动了脱硝设备及脱硝工艺技术的发展。1954年，美国首先开始了流化床脱硝技术的研究，并先后在中试装置和工业规模的流化床脱硝系统中进行了验证。试验结果表明：流化床脱硝反应器具有良好的传质传热效果、结构简单、单套设备生产能力大、易于集中控制等优点，但仍存在操作难度大、要求高，产品活性低等问题。
[0005]为了发展我国天然铀纯化工艺，2015年，中核四0四有限公司建成了铀纯化转化生产线，在铀纯化系统中，采用脱硝流化床制备三氧化铀，内置加热元件作为加热设施，在生产运行过程中，脱硝流化床存在产品比表面积小，加热元件易损坏，设备检修工作量大，难度高，对流化气稳定性要求高，尾气处理量大，进料压力较高，进料泵负荷大，故障率高等缺陷，一定程度上影响了铀纯化转化生产线的连续稳定运行。
[0006]为完善我国铀纯化技术体系，开发新型铀纯化工艺装置，提高硝酸铀酰脱硝后产品的活性，开展了硝酸铀酰溶液脱硝制备高活性UO3设备的研究，相对流化床脱硝和罐式脱硝技术而言，该装置具有废物产生量小、产出的UO3的反应活性高(与ADU法制备的UO3化学反应活性相当)等优点。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备UO3的装置，用于硝酸铀酰热解脱硝工艺，制备比表面积较大的UO3，提高产品反应活性，缩短铀纯化工艺路线，减少废物产生量，降低铀纯化生产成本。
[0008]为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0009]一种硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备UO3的装置，热风分布器上部为圆筒形，圆筒形上设有热风进口，圆筒形上部有开口，开口处设置进料喷嘴安装法兰，热风分布器下部为锥形，锥形下部设有热风出口，热风出口周围均布有导流板；热风分布器下部通过短节与反应器主体上部连接；供料装置从上到下由硝酸铀酰溶液进口、中心管和喷嘴连接
组成，供料装置从热风分布器上部开口深入其中，喷嘴由热风出口伸出，硝酸铀酰溶液进口位于热风分布器上部开口外部；供料装置外部设置有冷却水夹套，热水进口和热水出口分别设置在供料装置与冷却水夹套之间且位于热风分布器上部开口处；反应器主体上部为圆筒形，下部为锥形，圆筒形上开有尾气出口，锥形下部开有UO3物料出口，圆筒形上部和中部分别设有视窗口A和视窗口B。
[0010]经计量泵增压后的料液通过供料装置被高速热风气流雾化成小雾滴后进入反应器主体，高温高速气流从热风分布器切向进入，小雾滴在反应器内高速高温涡流气流的作用下，实现游离水的蒸发和结晶水的脱水，并完成脱硝反应；在反应器主体内部一定的压力和温度下，脱硝反应继续进行，直至彻底完成脱硝反应；脱硝产物UO3固体颗粒大部分沉降在反应器主体底部，通过旋转阀卸至产品容器中，少部分产品与反应尾气组成的混合气进入旋风分离器及管式除尘器中，经过二级除尘后，将物料收集在容器中，经除尘后的尾气送至尾气处理装置进行处理。
[0011]该装置为310S不锈钢材质。
[0012]带有一定压力的硝酸铀酰溶液从硝酸铀酰溶液进口进入供料装置，经喷嘴进入反应器主体中，高温、一定压力的热风从热风进口进入热风分布器，经导流板作用后呈高速涡流气流，将输送至喷嘴的物料彻底雾化，快速实现游离水的蒸发和结晶水的脱去，并完成热解脱硝反应，使脱硝反应进行完全，最终产生的脱硝产品UO3固体粉末沉降在反应器主体中，通过UO3物料出口卸出；反应产生的尾气通过尾气出口输送至后续的尾气处理装置中进行回收物料处理。
[0013]热水从热水进口进入，热水出口流出，给供料装置降温。
[0014]本专利技术所取得的有益效果为：
[0015]本专利技术设计了干燥脱硝反应器作为硝酸铀酰热解脱硝的主体设备，以天然气和过量空气燃烧产生的高温、高速气体作为反应热源及雾化气来源，将硝酸铀酰料液进行干燥脱水和热解脱硝。该工艺设备具有：工艺流程短、设备结构简单、无内构件、设备内部无加热元件、反应产物储存量大、进料喷嘴不易堵塞、设备检修维护方便、运行稳定、制备出的UO3粒度分布均匀、化学反应活性好等优点。其具体特点如下所述：
[0016]1)通过该设备实现了硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备高活性UO3工艺，制备出的高活性UO3可直接用于后续氢还原工序，从而取消原有的UO3水合活化过程，缩短了工艺流程。
[0017]2)该设备配备有硝酸铀酰溶液进料装置和热风分布装置，实现了硝酸铀酰溶液的快速脱水、脱硝反应，反应生成高活性的UO3。
[0018]3)该设备热风分布器中的进料管道有热水冷却装置，可避免物料在进入喷嘴前的结晶或提前脱硝，防止进料管道及喷嘴的堵塞，确保设备的连续稳定运行。
[0019]4)该设备有观察口，可根据观察情况及时调整试验或工艺条件，确保反应正常进行。
[0020]5)热风分布器与反应器之间设置有短节，可以根据试验结果改变进料喷嘴在反应器中的位置，同时调整了设备总体高度。
[0021]6)设备结构简单，脱硝反应器与传统的UNH内加热式脱硝流化床相比，该脱硝反应器内部无其它部件，便于工艺控制及检修。
[0022]7)具有显著的经济效益。通过该设备可制备出粒度均匀、活性高的UO3，缩短生产线工艺流程，节约生产成本，而且天然气燃烧产生的高温气体既可作为反应热源又可作为雾化气来源，相较传统的脱硝流化床，无雾化装置及流化装置，减少了附属设备，操作更加简单便捷。燃烧天然气供热，相较传统的电加热，热源更加稳定，更节约能源，天然气作为一种高效清洁能源，其的利用促进了铀纯化生产工艺的节约能源、降本增效。
[0023]8)通过该设备在国内首次实现了高活性UO3的制备，对于完善铀纯化生产技术体系，提升铀纯化生产技术水平具有重要意义，同时对于堆后铀雾化干燥技术关键设备的研制提供一定的参考与借鉴。
附图说明
[0024]附图1：硝酸铀酰热解脱硝设备整体结构示意图；
[0025]附图2：供料装置结构示意图；
[0026]附图3：热风分布器结构示意图；
[0027]附图4：冷却水夹套结构示意图；
[0028]附图5：短节结构示意图；
[0029]附图6：去掉短节后设备的整体结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备UO3的装置，其特征在于：热风分布器上部为圆筒形，圆筒形上设有热风进口，圆筒形上部有开口，开口处设置进料喷嘴安装法兰，热风分布器下部为锥形，锥形下部设有热风出口，热风出口周围均布有导流板；热风分布器下部通过短节与反应器主体上部连接；供料装置从上到下由硝酸铀酰溶液进口、中心管和喷嘴连接组成，供料装置从热风分布器上部开口深入其中，喷嘴由热风出口伸出，硝酸铀酰溶液进口位于热风分布器上部开口外部；供料装置外部设置有冷却水夹套，热水进口和热水出口分别设置在供料装置与冷却水夹套之间且位于热风分布器上部开口处；反应器主体上部为圆筒形，下部为锥形，圆筒形上开有尾气出口，锥形下部开有UO3物料出口，圆筒形上部和中部分别设有视窗口A和视窗口B。2.根据权利要求1所述的硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备UO3的装置，其特征在于：经计量泵增压后的料液通过供料装置被高速热风气流雾化成小雾滴后进入反应器主体，高温高速气流从热风分布器切向进入，小雾滴在反应器内高速高温涡流气流的作用下，实现游离水的蒸发和结晶水的脱水，并完成脱硝反应；在反应器主体内部一定的压力和温度下，脱硝反...

【专利技术属性】
技术研发人员：任喜彦，陈红卫，魏刚，包国强，陈登科，耿龙，孙玉鹤，李立璟，王晓东，王伟，任先锋，
申请(专利权)人：中核四零四有限公司，
类型：发明
国别省市：