[发明专利]连续溶解器

说明书

本发明公开了一种连续溶解器，包括：外壳，内部具有空腔；送料结构，设置在空腔内，送料结构包括螺旋叶片和包围在螺旋叶片的外侧的包裹壳，包裹壳的内壁与螺旋叶片之间形成螺旋通道，包裹壳上具有出液部，出液部连通螺旋通道和空腔，螺旋叶片和包裹壳同向转动；物料进口与螺旋通道的第一端连通，溶剂进口与螺旋通道的第二端连通，溶解液出口与空腔连通。本发明的技术方案能够有效地解决现有技术中的溶解器的外壳底部与螺旋叶片的摩擦力较大，容易造成部件的磨损的问题。此外，通过分体式设计将设备的全部易损件集成于盖体之上，极大地方便了设备的保养与维修；同时，将转动轴和轴承组件设计于空腔的液面之上，解决了其密封和磨损问题。

技术领域

本发明涉及固体物料溶解处理技术领域，具体涉及一种连续溶解器。

背景技术

目前，诸多行业中均需要对固体物料进行溶解加工处理，例如，在核工业中需要进行乏燃料后处理，而乏燃料溶解是乏燃料后处理的第一道化学处理工艺。具体地，将含有或者不含包壳的乏燃料元件经过一定破碎剪切后形成短段、颗粒、粉末等形态，通过溶解将这些形态的固体乏燃料元件转化为溶液形式，制备出合格的溶解液，为之后的化学分离过程制备出合格料液。合格料液包含有许多要求，如对铀、酸的浓度有严格的限制，对重要核素的价态要求，对溶液中微小固体的粒径以及量限制等。因此，溶解工艺是整个乏燃料化学处理过程的重要起点，为之后的化学分离过程的稳定运行奠定基础。

溶解系统是实现溶解工艺的硬件设施，也基本决定了溶解的工艺范围以及处理能力等参数。因此，在国内外的后处理厂、中试厂、核燃料实验设施都依据各自的处理对象、处理规模以及工艺要求设计了不同的溶解器。早期的后处理厂都采用批式溶解器，溶解时将乏燃料元件段与硝酸一同装入溶解器，等溶解完成后捞出包壳，在抽出溶解液之后进行下一批溶解，处理能力较小，工艺也不稳定。为了解决上述问题，目前国内外的商用后处理大厂都采用连续溶解器。连续溶解器的主要特点是临界安全性好、处理能力大、设备运行稳定，满足后处理大厂连续、长期稳定运行的要求。

在有些现有的连续溶解器中，固体物料的传输采用螺旋送料结构，即在溶解器外壳内设置一可转动的螺旋叶片，固体物料从螺旋叶片的一端进口进入，在螺旋叶片转动过程中从进口逐渐被推送至另一端的出口。在此推送过程中与进入溶解器的硝酸逆流接触，针对含有包壳的乏燃料元件来说，其中可溶的芯块或粉末被溶解进入硝酸溶液中，不溶的包壳从固体出口中排出。但是，螺旋叶片与溶解器外壳之间具有缝隙，乏燃料元件一直在溶解器外壳的底部靠着螺旋叶片推动缓慢前进，外壳底部受到的摩擦力较大，该部位容易产生磨损。特别是有细小颗粒卡在外壳与螺旋叶片之间时，会出现螺旋叶片与外壳底部间挤压情况下的摩擦，这会加重外壳底部的磨损。此外，如果物料卡在外壳与螺旋叶片之间，也容易发生故障，影响设备的可靠性。

对于乏燃料后处理设备来说，设备的可靠性是评价设备是否适用的最重要指标。由于后处理工业的特殊性，特别是溶解工艺段是放射性最强的工艺段，溶解器被安置在密闭的热室内，通常设计为利用机械设备，如机械臂、吊车等工具进行远距离维修，维修十分不便。因此，溶解器一旦发生故障，维修将会非常困难，耗费大量的时间，直接导致实际运行时间大幅缩短。同时，会对下游的工艺造成巨大的困难。对于某些连续运行的设备，从其停车、再开车到稳定运行阶段需要一定的时间，造成时间、人力等的巨大损失。

此外，现有的连续溶解器中，螺旋送料结构的螺旋轴浸没于溶解液中，由于溶解液中为强腐蚀的硝酸环境、溶解过程中的高温环境并且溶解液中微小固体粉末进入轴承的加速磨损作用，都会对螺旋轴产生不良影响。同时，螺旋轴的两端穿过溶解器的外壳设置，外壳上对应螺旋轴穿出的部分必须额外设置密封装置进行转动密封，防止溶解气体不经控制排放到热室内。然而，上述密封装置会加大转动轴的承重，轴承容易磨损。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的连续溶解器。