一种高浓度硝酸铀酰溶液的保温系统的制作方法

1.本实用新型属于铀纯化技术领域，具体涉及一种高浓度硝酸铀酰溶液的保温系统。


背景技术：

2.在铀纯化生产过程中，采用脱硝流化床反应器实现硝酸铀酰溶液向固体三氧化铀中间产品的转化。硝酸铀酰在脱硝流化床中的热解反应如下：
3.uo2(no)3·
6h2o
→
uo3 2no2↑
0.5o2↑
6h2o
ꢀꢀ
δh= 595.36kj/mol
4.该反应为吸热反应，需要脱硝流化床提供热量。为缓解脱硝流化床供热困难，提高流化床的生产能力，需尽可能地提升硝酸铀酰浓缩液的浓度。目前，铀纯化工厂普遍采用浓度为1000～1200gu/l，密度约2.0～2.5g/cm3的硝酸铀酰溶液作为脱硝流化床的供料。由于高浓度的硝酸铀酰溶液熔点低，若温度过低则易在输送管道内结晶，若温度过高则硝酸铀酰溶液会脱水，流动性变差，易造成输送管道堵塞，影响脱硝流化床进料的稳定性。因此，对于高浓度硝酸铀酰，输送管道的保温方式至关重要。
5.在uo2(no3)
2-h2o体系中存在六水合物、三水合物、二水合物以及无水uo2(no3)2，其中六水合晶体是室温下组成的稳定化合物。当硝酸铀酰溶液的铀浓度达到620gu/l以上时，其中的硝酸铀酰主要以uo2(no3)2·
6h2o形式存在，而uo2(no3)2·
6h2o的熔点为60.3℃，因此要求贮存及输送此类浓溶液的贮罐和管线都应采用妥善的保温措施；当温度过低，uo2(no3)2·
6h2o将从溶液中析出，从而堵塞设备和管道，影响脱硝流化床的运行，并且短时间内无法准确判断溶液结晶位置，因此疏通堵塞管道将会耗费大量时间和人力；而当温度高于118℃时，uo2(no3)2·
6h2o开始在管道内分解，不利于输送。
6.为防止高浓度硝酸铀酰溶液在管道输送过程中结晶堵塞管道，通常采用蒸汽管伴热进行保温。被伴热的输送管道与蒸汽伴管捆扎在一起，并在外侧包裹保温层进行保温，如附图1所示。采用该保温方式易存在伴热不均现象，致使输送介质结晶从而堵塞管道，而且因输送管道被保温层包裹，其具体结晶位置也难以准确判断，处理难度较大。
7.基于上述考虑，亟需设计一种高浓度硝酸铀酰溶液的保温方式。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种高浓度硝酸铀酰溶液的保温系统，能够解决高浓度硝酸铀酰溶液在输送过程中易结晶形成堵塞的问题。
9.本实用新型的技术方案如下：
10.一种高浓度硝酸铀酰溶液的保温系统，包括热水循环罐、热水循环泵、热水夹套管；
11.所述的热水夹套管为管中管结构，外管套在内管外侧、两者同轴，硝酸铀酰溶液在内管中流动，热水在外管与内管之间的夹套中流动；
12.浓液储存罐通过两根热水夹套管与脱硝流化床相连，形成回路，在其中的去液管
上设有计量泵，在回液管上设有阀门；
13.蒸发器与浓液储存罐通过一根热水夹套管相连，作为下料管；
14.在所述浓液储存罐的外侧设有外夹套；
15.所述的热水循环罐采用蒸汽加热，介质为去离子水，自热水循环罐底部引出热水上水总管，进而分出多线热水，分别经热水循环泵流入不同位置热水夹套管的首端及浓液储存罐的外夹套下部；
16.从不同位置热水夹套管的尾端及浓液储存罐的外夹套上部流出的热水，汇集至热水回水总管后，自热水循环罐的上部入口回流至热水循环罐中。
17.在所述热水夹套管的外管与内管之间的夹套中设有套管支架，用于支撑固定外管与内管，使外管与内管保持同轴。
18.所述的热水循环泵每两台一组、一用一备，通过一组热水循环泵为一线热水加压。
19.从热水上水总管分出三线热水；
20.第一线热水流入蒸发器与浓液储存罐之间的下料管的夹套首端，对管中的硝酸铀酰进行保温；
21.第二线热水流入浓液储存罐的外夹套下部，对浓液储存罐中的浓溶液进行保温；
22.第三线热水流入浓液储存罐与脱硝流化床之间的去液管的夹套中，对管中的高浓度硝酸铀酰溶液进行保温。
23.在不同位置热水夹套管的首端和尾端以及浓液储存罐外夹套的上部和下部，分别设有温度计，通过观察温度计的示数，检测各线热水的温度是否达到保温效果。
24.所述热水循环罐中的热水温度与蒸汽联锁自控，若热水温度低，则自动增加热水循环罐中蒸汽的流量，以提高热水的温度；反之，则自动减小热水循环罐中的蒸汽流量，以降低热水的温度。
25.当在热水夹套管上设有阀门时，在阀门的前后两段热水夹套管之间连接一根热水连接管，分别连通前后两段热水夹套管的夹套，使前段热水夹套管中的热水通过热水连接管越过阀门后流入后段热水夹套管的夹套，实现连续保温。
26.当在热水夹套管的总管上经三通分出一路支管、且支管无需加热时，在三通的支管侧设置盲板，通过盲板封堵支管上外管和内管之间的夹套，以阻断总管夹套中的热水流入支管夹套。
27.整个保温系统各管道间全部采用氩弧焊连接，并对焊接处进行100％探伤检测，保证焊接处无漏点。
28.在正常开车时，回液管上的阀门处于关闭状态，浓液储存罐中的溶液通过计量泵进入脱硝流化床；在停车时，回液管上的阀门处于打开状态，脱硝流化床中的溶液通过计量泵返回浓液储存罐，在脱硝流化床与浓液储存罐之间形成一条溶液自循环管路，使溶液持续流动。
29.本实用新型的有益效果在于：
30.本实用新型采用热水夹套保温方式，具有溶液受热均匀、输送管道不易被腐蚀等优点，解决了高浓度硝酸铀酰溶液易结晶堵塞管道的问题，显著提高了脱硝流化床进料的稳定性，缩短了流化床开车进料时间，减少了工人的操作强度，避免了人工疏通硝酸铀酰进料管道受到的剂量照射，符合职业卫生要求。
附图说明
31.图1为现有技术蒸汽伴管保温示意图；
32.图2为保温系统示意图；
33.图3为热水夹套管结构示意图；
34.图4为阀门处夹套管连接示意图；
35.图5为三通处夹套管连接示意图。
36.图中：1-热水循环罐；2-蒸发器；3-浓液储存罐；4-脱硝流化床；5-计量泵；6-热水循环泵；7-套管支架；8-热水夹套管；9-热水连接管；10-盲板。
具体实施方式
37.下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
38.如图2所示的一种高浓度硝酸铀酰溶液的保温系统，包括热水循环罐1、热水循环泵6、热水夹套管8。
39.如图3所示，所述的热水夹套管8为管中管结构，外管套在内管外侧、两者同轴，硝酸铀酰溶液在内管中流动，热水在外管与内管之间的夹套中流动。在所述热水夹套管8的外管与内管之间的夹套中设有套管支架7，用于支撑固定外管与内管，使外管与内管保持同轴，确保内管中的硝酸铀酰溶液受热均匀，并有效防止硝酸铀酰溶液在管道内结晶。所述的内管为φ32
×
3.5的不锈钢管道，外管为φ89
×
4的不锈钢管道。
40.浓液储存罐3通过两根热水夹套管8与脱硝流化床4相连，形成回路，在其中的去液管上设有计量泵5，在回液管上设有阀门。在正常开车时，关闭阀门，浓液储存罐3中的溶液通过计量泵5进入脱硝流化床4；在停车时，打开阀门，脱硝流化床4中的溶液通过计量泵5返回浓液储存罐3，在脱硝流化床4与浓液储存罐3之间形成一条溶液自循环管路，使溶液持续流动，防止因停车导致管道内溶液不流通，在管道内结晶形成堵塞的问题。
41.蒸发器2作为提升溶液浓度的关键设备，与浓液储存罐3通过一根热水夹套管8相连，作为下料管。在所述蒸发器2管程内的溶液被壳程的蒸汽加热，溶液中的水分蒸发后被移除，溶液中的硝酸铀酰浓度得到提升，当溶液密度提升至一定值时，通过下料管放出至浓液储存罐3。
42.在所述浓液储存罐3的外侧设有外夹套，外夹套内部可通入热水保温。
43.所述的热水循环罐1采用蒸汽加热，介质为去离子水，自热水循环罐1底部引出热水上水总管，进而分出三线热水，分别经热水循环泵6流入不同位置热水夹套管8的首端及浓液储存罐3的外夹套下部。所述的热水循环泵6有六台，每两台一组、一用一备，通过三组热水循环泵6分别为三线热水加压。
44.具体来说，第一线热水流入蒸发器2与浓液储存罐3之间的下料管的夹套首端，对管中的硝酸铀酰进行保温；第二线热水流入浓液储存罐3的外夹套下部，对浓液储存罐3中的浓溶液进行保温；第三线热水流入浓液储存罐3与脱硝流化床4之间的去液管的夹套中，对管中的高浓度硝酸铀酰溶液进行保温。
45.从不同位置热水夹套管8的尾端及浓液储存罐3的外夹套上部流出的热水，汇集至热水回水总管后，自热水循环罐1的上部入口回流至热水循环罐1中。
46.在不同位置热水夹套管8的首端和尾端以及浓液储存罐3外夹套的上部和下部，分
别设有温度计，通过观察温度计的示数，检测各线热水的温度是否达到保温效果。所述热水循环罐1中的热水温度与蒸汽联锁自控，若热水温度低，则自动增加热水循环罐1中蒸汽的流量，以提高热水的温度；反之，则自动减小热水循环罐1中的蒸汽流量，以降低热水的温度。
47.如图4所示，当在热水夹套管8上设有阀门时，在阀门的前后两段热水夹套管8之间连接一根热水连接管9，分别连通前后两段热水夹套管8的夹套，使前段热水夹套管8中的热水通过热水连接管9越过阀门后流入后段热水夹套管8的夹套，实现连续保温。
48.如图5所示，当在热水夹套管8的总管上经三通分出一路支管、且支管无需加热时，在三通的支管侧设置盲板10，通过盲板10封堵支管上外管和内管之间的夹套，以阻断总管夹套中的热水流入支管夹套。
49.整个保温系统各管道间的焊接方式全部采用氩弧焊，并对焊接处进行100％探伤检测，保证焊接处无漏点。
50.通过上述的保温系统，实现了对高浓度硝酸铀酰溶液输送管道的有效保温，解决了硝酸铀酰溶液在管道内易结晶堵塞管道的问题，该保温系统易于检测、操控，保证了溶液输送的畅通性，确保脱硝流化床供料连续稳定运行。
51.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
52.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。