一种大规模连续制备包覆颗粒的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及包覆颗粒制备装置，具体涉及一种大规模连续制备包覆颗粒的系统。
【背景技术】
[0002]我国球床式高温气冷堆所使用的陶瓷型燃料元件，结构为三层各向同性(TRIS0型)包覆颗粒弥散在燃料区的石墨基体中。高温气冷堆核电站的固有安全性的第一道保证就是所使用的核燃料为TRISO型包覆颗粒，其由核燃料核芯、疏松热解炭层、内致密热解炭层、碳化硅层和外致密热解炭层组成。包覆燃料颗粒是高温气冷堆球形燃料元件的重要组成部分。包覆燃料颗粒能够有效阻挡裂变产物的释放，从而确保高温气冷堆的优异安全性。本申请是针对规模化连续制备包覆燃料颗粒，涉及领域为核燃料制备和高温气冷堆领域。
[0003]目前在包覆燃料颗粒制备方面公开的专利主要针对批量生产的包覆设备及辅助系统，例如专利(201110148907.9,201310314765.8)。均是针对批量生产，即单批次制备，两次之间有一定时间间隔，并且均有升温和降温的过程，同时规模较小，没有完全脱离实验室研究性质，无法做到真正的工业连续化制备，同时没有考虑到包覆颗粒产率及原子循环经济特征，即包覆燃料颗粒的经济性。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是现有技术针对批量生产，即单批次制备，两次之间有一定时间间隔，规模较小，没有完全脱离实验室研究性质，无法做到真正的工业连续化制备的问题。
[0005]为此目的，本实用新型提出一种大规模连续制备包覆颗粒的系统，包括:
[0006]依次连接的包覆炉、冷却炉、固体副产物处理装置以及气体副产物处理装置；
[0007]所述包覆炉，用于包覆颗粒；
[0008]所述冷却炉，用于冷却包覆后的颗粒；
[0009]所述固体副产物处理装置，用于处理所述包覆炉在包覆颗粒过程中产生的固体副产物；
[0010]所述气体副产物处理装置，用于处理所述包覆炉在包覆颗粒过程中产生的气体副产物。
[0011]可选的，所述包覆炉，包括:喷嘴、流化管和加热炉；
[0012]所述喷嘴与所述流化管的流化床连接，所述流化床为多锥度流化床。
[0013]可选的，所述固体副产物处理装置，包括:
[0014]依次连接的旋风分离器、第一过滤器以及第二过滤器；
[0015]所述第一过滤器用于对所述旋风分离器得到的固体副产物进行粗过滤，得到中间副产物；
[0016]所述第二过滤器用于对所述第一过滤器得到的中间副产物进行精过滤。
[0017]可选的，所述气体副产物处理装置，包括:
[0018]气体副产物暂存设备、气体副产物分离设备、气体副产物存储设备；
[0019]所述气体副产物暂存设备，用于将固体副产物处理装置中的气体副产物进行暂存；
[0020]所述气体副产物分离设备，用于将所述气体副产物暂存设备中暂存的气体副产物进行分离，得到至少氢气H2和氩气Ar ;
[0021]所述气体副产物存储设备，用于将所述气体副产物分离设备得到的H2进行存储。
[0022]可选的，所述喷嘴，包括:中路孔、多个一级环路孔以及多个二级环路孔；
[0023]所述多个一级环路孔均匀分布于所述中路孔的周围；
[0024]所述多个二级环路孔均匀分布于所述中路孔的周围；
[0025]所述多个一级环路孔位于所述中路孔与所述多个二级环路孔之间。
[0026]可选的，所述流化床内设置有气体分布器；
[0027]所述气体分布器，包括:中心孔、多个一级环直孔以及多个二级环斜孔；
[0028]所述中心孔与所述喷嘴的中路孔位于同一轴线；
[0029]所述多个一级环直孔均匀分布于所述中心孔的周围；
[0030]所述多个二级环斜孔均匀分布于所述中心孔的周围；
[0031]所述多个一级环直孔位于所述中心孔与所述多个二级环斜孔之间。
[0032]可选的，所述中路孔的轴线与喷嘴轴线位于同一平面，即无斜度。
[0033]可选的，第一级环路孔与喷嘴轴线位于同一平面，即无斜度，或者斜度为O。
[0034]相比于现有技术，本实用新型的大规模连续制备包覆颗粒的系统解决了现有技术针对批量生产，即单批次制备，两次之间有一定时间间隔，均有升温和降温过程，同时规模较小，没有完全脱离实验室研究性质，无法做到真正的工业连续化制备的问题。
【附图说明】
[0035]图1为本实用新型实施例提供的一种大规模连续制备包覆颗粒的系统结构示意图；
[0036]图2为本实用新型实施例公开的一种包覆炉及冷却炉连接示意图；
[0037]图3为本实用新型实施例公开的一种大直径包覆炉的结构示意图；
[0038]图4为本实用新型实施例公开的一种大直径流化管的底座的A-A截面图；
[0039]图5为实施例公开的一种固体副产物处理装置结构图；
[0040]图6为实施例公开的一种气体副产物处理装置结构图。
【具体实施方式】
[0041]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述。
[0042]图1为实施例公开的一种大规模连续制备包覆颗粒的系统结构示意图，该系统包括:依次连接的包覆炉1、冷却炉2、固体副产物处理装置3、气体副产物处理装置4。
[0043]所述包覆炉1，用于包覆颗粒，包覆方法采用流化床化学气相沉积方法；
[0044]所述冷却炉2，用于冷却包覆后的颗粒；
[0045]所述固体副产物处理装置3，用于处理所述包覆炉在包覆颗粒过程中产生的固体副产物；
[0046]所述气体副产物处理装置4，用于处理所述包覆炉在包覆颗粒过程中产生的气体副产物。
[0047]本实施例中，包覆炉I设置有待包覆颗粒装料口 5，冷却炉2设置有包覆后的颗粒出料口 6。
[0048]本实施例中，上述大规模连续制备包覆颗粒的系统，还包括:气体配送装置7。气体配送装置7的输入端连接气体副产物处理装置4，气体配送装置7的输出端连接包覆炉
1
[0049]在一个具体的例子中，上述大规模连续制备包覆颗粒的系统中的包覆炉1，包括:喷嘴、流化管和加热炉；
[0050]所述喷嘴与所述流化管的流化床连接，所述流化床为多锥度流化床。
[0051]在一个具体的例子中，所述固体副产物处理装置，包括:
[0052]依次连接的旋风分离器、第一过滤器以及第二过滤器；
[0053]所述第一过滤器用于对所述旋风分离器得到的固体副产物进行粗过滤，得到中间副产物；
[0054]所述第二过滤器用于对所述第一过滤器得到的中间副产物进行精过滤。
[0055]在一个具体的例子中，所述气体副产物处理装置，包括:
[0056]气体副产物暂存设备、气体副产物分离设备、气体副产物存储设备；
[0057]所述气体副产物暂存设备，用于将固体副产物处理装置中的气体副产物进行暂存；
[0058]所述气体副产物分离设备，用于将所述气体副产物暂存设备中暂存的气体副产物进行分离，得到至少氢气H2和氩气Ar ;
[0059]所述气体副产物存储设备，用于将所述气体副产物分离设备得到的H2进行存储。
[0060]在一个具体的例子中，所述喷嘴，包括:中路孔、多个一级环路孔以及多个二级环路孔；
[0061]所述多个一级环路孔均匀分布于所述中路孔的周围；
[0062]所述多个二级环路孔均匀分布于所述中路孔的周围；
[0063]所述多个一级环路孔位于所述中路孔与所述多个二级环路孔之间。
[0064]在一个具体的例子中，所述流化床内设置有气体分布器；
[0065]所述气体分布器，包括:中心孔、多个一级环直孔以及多个二级环斜孔；
[0066]所述中心孔与所述喷嘴的中路孔位于同一轴线；
[0067]所述多个一级环直孔均匀分布于所述中心孔的周围；
[0068]所述多个二级环斜孔均匀分布于所述中心孔的周围；
[0069]所述多个一级环直孔位于所述中心孔与所述多个二级环斜孔之间。
[0070]在一个具体的例子中，所述中路孔的轴线与喷嘴轴线位于同一平面，即无斜度。
[0071]在一个具体的例子中，第一级环路孔与喷嘴轴线位于同一平面，即无斜度，或者斜度为O。
[0072]上述大规模连续制备包覆颗粒的系统中的包覆炉采用了大直径流化管、分级喷嘴、多环斜孔式气体分布器以及流化床底面多锥度设计，可用于连续包覆核燃料颗粒。
[0073]上述大规模连续制备包覆颗粒的系统中的大直径流化管为颗粒流化区，直径在160mm-280mm 之间。
[0074]上述大规模连续制备包覆颗粒的系统中的分级喷嘴为中环路多级设计，中路为单孔，环路为4-8孔，特征是均匀分布在中路单孔周围。
[0075]上述大规模连续制备包覆颗粒的系统中的多环斜孔式气体分布器为中心孔和环状斜孔设计，中心孔与上述喷嘴中孔位于同一轴线，环状斜孔呈周期性旋转分布。
[0076]上述大规模连续制备包覆颗粒的系统中的底面多锥度为流化床底部设置多个角度的斜坡相连设计，有利于减少颗粒聚集和增加颗粒循环速度。
[0077]上述大规模连续制备包覆颗粒的系统中的冷却炉为单孔喷动床，内径在160-250mm之间，材料用耐高温材料制作，优选陶瓷材料。
[0078]上述大规模连续制备包覆颗粒的系统中的气体分离循环系统指的是氩气和氢气的分离装置，包括尾气暂存罐、气体冷冻分离室以及存储间。
[0079]上述大规模连续制备包覆颗粒的系统中的气体分离装置包括变温吸附和冷冻分离两个主要部分。
[0080]