[发明专利]铀氧化物煅烧炉炉压采样装置及炉压监测方法

说明书

铀氧化物煅烧炉炉压采样装置及炉压监测方法，涉及煅烧炉炉压测量领域。铀氧化物煅烧炉炉压采样装置，包括采样管A、采样管B和测压装置；测压装置包括水冷式压感探头、数显表和冷却水循环组件；水冷式压感探头安装在采样管B的分流口上，冷取水循环组件与水冷式压感探头通过水管连通；数显表与水冷式压感探头电连接。一种铀氧化物煅烧炉炉压监测方法，基于铀氧化物煅烧炉炉压采样装置，炉压监测过程中，冷源和循环泵持续启动，使冷却水在探头本体的空腔与冷源之间循环流动，避免高温炉气灼烧损坏感压膜片，以实现监测的可持续性。本发明相比现有技术，具有易于通堵和不易结晶的优点。

技术领域

本发明涉及煅烧炉炉压测量领域，特别是一种铀氧化物煅烧炉炉压采样装置及炉压监测方法。

背景技术

炉压监测设备在火力发电、石油、水泥等行业均有使用，在炉压监测设备中，炉气采样管是用于引出煅烧炉内的炉气以供压力表测压的重要部件。炉压监测设备在测压过程中，炉气采样管容易出现管道堵塞(由于炉气中的粉尘、炉气冷却后的结晶物在管道内壁上积结所致)的问题。为解决管道堵塞问题，一般常用的措施是安装管道吹扫装置，使用间断吹扫清堵测压或连续吹扫防堵补偿式测压。

在核工业领域，二氧化铀(UO₂)的生产是核燃料生产的前端，具有非常重要的战略地位。二氧化铀(UO₂)的制备流程需要经历煅烧，二氧化铀(UO₂)煅烧过程产生的炉气包含有氨气(NH₃)、水蒸气(H₂O)、二氧化碳(CO₂)及产品粉尘(UO₂粉末)，上述这些炉气成分容易冷却结晶(结晶物主要成分为碳酸铵结晶和UO₂粉末)，进而堵塞炉气采样管，使炉压监测设备频繁堵塞基本处于不能使用的状态。然而，由于二氧化铀(UO₂)制备工艺的特殊性，其在煅烧炉内煅烧过程中需要隔绝氧气并严格控制水分(UO₂会在空气中迅速氧化成为U₃O₈)，因此，不能采用常见的管道吹扫装置清堵(管道吹扫装置会向煅烧炉内引入氧气或水汽)。

炉气冷却结晶的化学反应方程式如下：

目前常见的炉压采样装置的结构如图6所示，其包括采气管4、气阀A5、气阀B6和压差变送器7；采气管4前端连接在煅烧炉100的分配头101(煅烧炉呈“水平躺放”的圆柱形，所述分配头位于煅烧炉的一端)上，以便于炉气进入管内；气阀A5连接在采气管4后端，用于排放采气管4内的尾气以泄压；气阀B6设置在采样管的前端管体上，用于控制采气管4内的气流通断；压差变送器7设置在采气管4的后端管体上，其用于监测并显示炉压。

上述炉压采样装置用于铀氧化物煅烧炉的炉压监测时，存在以下不足：

1、为避免高温炉气灼烧损坏压差变送器，采气管设计的长度较长(采气管前端至压差变送器的气路长度超过2.5m)，弯路较多(两处直角形弯路)，管径较细(内径仅为8mm)；然而，在结晶物堵管现象不可避免的前提下，采样这种细、长、多弯的管道设计必然会加重管道堵塞；其原因是：当高温炉气通入采气管中，非常容易沿管程损失热量，温度降低，从而结晶沉降，堵塞管道。

2、铀氧化物煅烧炉气产生的结晶物主要为质地坚硬的碳酸铵结晶，最简单的通堵方法是采用刚性杆件捅入管内进行疏通；然而，一方面由于采气管带有较多弯路(刚性杆件无法通过弯处)，另一方面由于采气管上设置有气阀(刚性杆件无法通过气阀)，因此，并不能采用刚性杆件通堵；需要通堵时只能停炉将采气管拆卸下来，向采气管内孔中通入水蒸气进行疏通(高温水蒸气可溶解碳酸铵结晶)，疏通时间长达1-2h，疏通完成后又需要将采气管安装回去，费时费力，影响生产进度；

3、压差变送器内部的管道呈水平布置，导致结晶物非常容易在管内沉降堆积，在使用过程中，通常只需要2-5h便会堵塞管路，导致压力无法传递至压差变送器内部的压力表。

发明内容