用于核废料物料分离的酸吸收塔的制作方法

1.本发明涉及核废料处理用酸吸收塔技术领域，特别涉及一种用于核废料物料分离的酸吸收塔。


背景技术：

2.酸吸收塔又称酸雾净化塔，一般采用玻璃钢制作，用于去除气体中存在的酸性物质。可以处理气体中的硫酸雾、盐酸雾、铬酸雾、硝酸雾、磷酸雾、氢氟酸雾、氯化氢、氟化氢、硫化氢和氰化氢等。
3.酸吸收塔可以采用氢氧化钠溶液作为酸吸收的中和液来净化废气。需要净化的气体以通风机送入塔中，在塔内流动中被中和液吸收，吸收净化后的气体达到各项指标后从塔内排出。塔体可以制作为圆筒型或者方形，内部可以根据需要进行多级净化。
4.在核废料处理中，物料分离产生的酸性气体需要采用酸吸收塔进行酸雾净化；核废料处理中的酸性气体温度较高，热量大，而且采用中和液中和使用还会产生热量，进一步提高了气体温度，过高的气体温度一方面浪费了热量，另一方面影响设备寿命。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于核废料物料分离的酸吸收塔，包括塔体以及安装在塔体内的填料和喷淋器；
6.所述塔体内的下部设有贮液槽和进气口，所述塔体内的上部设有排气口，所述贮液槽用于存放中和液；
7.所述喷淋器用于将中和液喷射至填料上；
8.所述填料设置于贮液槽上部，所述填料呈板形且内设流道，所述流道用于连接外部冷却管。
9.可选的，所述喷淋器包括喷头、喷淋管、喷淋泵和吸液管，所述吸液管的一端与喷淋泵的吸入口连接，所述吸液管的另一端延伸至贮液槽存放的中和液中，所述喷淋管的一端与喷淋泵的输出口连接，所述喷淋管的另一端延伸至填料顶部与喷头连接。
10.可选的，所述贮液槽连接有补液装置，所述补液装置包括补液泵和补液管，所述补液泵和补液管相互连接，所述补液泵安装在塔体外，所述补液管穿过塔体壁延伸至贮液槽。
11.可选的，还包括智能控制器和数据采集器，所述流道通过冷却管连接冷却泵；
12.所述智能控制器分别与数据采集器、冷却泵、喷淋泵和补液泵连接，所述智能控制器用于根据数据采集器的采集数据对冷却泵、喷淋泵和补液泵进行控制；
13.所述数据采集器连接有放射传感器和温度传感器，放射传感器和温度传感器安装在塔体内，所述放射传感器用于检测放射性情况，所述温度传感器用于检测塔体的内部温度。
14.可选的，还包括浓度检测机构；所述浓度检测机构包括检测腔、检测液阀、检测液箱和摄像头；
15.所述检测腔设有进样口、检测液口和透明检测口，所述摄像头正对透明检测口安装；
16.所述检测液箱内有设定浓度的检测液，所述检测液箱通过检测液管与检测液口连接，检测液阀安装在检测液管上；
17.所述摄像头与数据采集器连接，所述检测液阀与智能控制器连接；
18.所述喷淋管设有旁通管，所述检测腔的进样口与旁通管连接。
19.可选的，所述浓度检测机构配有采样机构；
20.所述采样机构包括泵体、取样腔、活塞、传动组件、伺服电机、吸液阀和输液阀；所述取样腔位于泵体内，所述活塞能够在取样腔内做两个方向运动，所述活塞通过传动组件与伺服电机的输出轴传动连接，所述吸液阀安装于取样腔的进样部，所述输液阀安装于取样腔的输样部；
21.所述进样部通过管道穿过塔体的侧壁延伸入贮液槽的中和液内；所述输样部与浓度检测机构检测腔的进样口连接；
22.所述伺服电机与智能控制器连接。
23.可选的，所述传动组件包括摇杆和曲轴，所述曲轴的端头与伺服电机的输出轴连接，所述曲轴的弯曲部与摇杆的一端连接，所述摇杆的另一端与活塞连接。
24.可选的，所述传动组件包括摇杆和偏心轮，所述偏心轮的转轴与伺服电机的输出轴连接，所述摇杆的一端与偏心轮的偏心端连接，所述摇杆的另一端与活塞连接。
25.可选的，所述智能控制器包括主控模块、分析模块、执行模块和通讯模块；其中，
26.所述主控模块分别与数据采集器、分析模块、执行模块和通讯模块连接，所述主控模块用于根据采集数据的分析结果以及设定的控制策略生成控制指令；
27.所述分析模块用于对采集数据进行分析，得到相应的分析结果；
28.所述执行模块分别与冷却泵、喷淋泵和补液泵连接，所述执行模块用于接受主控模块的控制指令对冷却泵、喷淋泵和补液泵进行运行控制；
29.所述通讯模块通过网络与远程终端连接，所述通讯模块用于数据通讯。
30.可选的，所述检测腔设有微循环泵，所述微循环泵的入口与出口都与检测腔相通。
31.本发明的用于核废料物料分离的酸吸收塔，通过在塔体内设置填料和喷淋器，以喷淋器将贮液槽中存放的中和液喷射至填料上，中和液附着在填料表面且向下流动至回落到贮液槽中；进气口用于连接核废料物料分离的气体管，通过离心风机将核废料物料分离的气体送入塔体内，与附着在填料表面的中和液接触，其中的酸性物质与中和液发生中和反应被吸收，排气口连接排气管，去除酸性物质后的气体由排气口连接的排气管送出另一处；核废料物料分离的气体含有较多热量，温度高，且在此塔体内吸收酸性物质过程中，酸性物质与中和液发生中和反应时放出热量，这些热量与填料设置的流道中的冷却液进行热交换，冷却液可以通过冷却泵将热量输送至其他有热量需求的地方使用，一方面实现了热量的回收利用，减少热量浪费；另一方面可以防止塔体内温度过高，加速了设备的腐蚀与损耗，影响设备寿命；塔体内可以采用多层填料，喷淋对应设置多级喷淋，使气液更充分接触，提高净化效率；中和液采用碱性溶液，例如氢氧化钠溶液，离心风机可以使用玻璃钢制作，增强耐腐性能，提高寿命。
32.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变
得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
33.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
34.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
35.图1为现有的某核废料物料分离项目的酸吸收塔示意图；
36.图2为本发明实施例中一种用于核废料物料分离的酸吸收塔示意图；
37.图3为本发明的用于核废料物料分离的酸吸收塔实施例中采用的浓度检测机构及采样机构示意图；
38.图4为本发明的用于核废料物料分离的酸吸收塔实施例中采用的智能控制器及其与数据采集器连接示意图；
39.图5为本发明的用于核废料物料分离的酸吸收塔实施例中采用的检测腔及其微循环泵连接示意图。
40.图中：1-塔体，11-贮液槽，12-进气口，13-排气口；2-填料，21-流道，22-第一冷却接口，23-第二冷却接口；3-喷淋器，31-喷头，32-喷淋管，33-喷淋泵，34-吸液管；4-补液装置；5-浓度检测机构，51-检测腔，52-检测液阀，53-检测液箱，54-摄像头，55-微循环泵；6-采样机构，61-泵体，62-取样腔，63-活塞，64-摇杆，65-曲轴，66-吸液阀，67-输液阀，68-伺服电机；8-智能控制器；9-数据采集器。
具体实施方式
41.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
42.如图2所示，本发明实施例提供了一种用于核废料物料分离的酸吸收塔，包括塔体1以及安装在塔体1内的填料2和喷淋器3；
43.所述塔体1内的下部设有贮液槽11和进气口12，所述塔体1内的上部设有排气口13，所述贮液槽11用于存放中和液；
44.所述喷淋器3用于将中和液喷射至填料2上；
45.所述填料2设置于贮液槽11上部，所述填料2呈板形且内设流道21，所述流道21设有第一冷却接口22和第二冷却接口23，第一冷却接口22和第二冷却接口23连接外部冷却管。
46.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过在塔体内设置填料和喷淋器，以喷淋器将贮液槽中存放的中和液喷射至填料上，中和液附着在填料表面且向下流动至回落到贮液槽中；进气口用于连接核废料物料分离的气体管，通过离心风机将核废料物料分离的气体送入塔体内，与附着在填料表面的中和液接触，其中的酸性物质与中和液发生中和反应被吸收，排气口连接排气管，去除酸性物质后的气体由排气口连接的排气管送出另一处；核废料物料分离的气体含有较多热量，温度高，且在此塔体内吸收酸性物质过程中，酸性物质与中和液发生中和反应时放出热量，这些热量与填料设置的流道中的冷却液
进行热交换，冷却液可以通过冷却泵将热量输送至其他有热量需求的地方使用，一方面实现了热量的回收利用，减少热量浪费；另一方面可以防止塔体内温度过高，加速了设备的腐蚀与损耗，影响设备寿命；塔体内可以采用多层填料，喷淋对应设置多级喷淋，使气液更充分接触，提高净化效率；中和液采用碱性溶液，例如氢氧化钠溶液，离心风机可以使用玻璃钢制作，增强耐腐性能，提高寿命。
47.在一个实施例中，如图2所示，所述喷淋器3包括喷头31、喷淋管32、喷淋泵33和吸液管34，所述吸液管34的一端与喷淋泵33的吸入口连接，所述吸液管34的另一端延伸至贮液槽11存放的中和液中，所述喷淋管32的一端与喷淋泵33的输出口连接，所述喷淋管32的另一端延伸至填料2顶部与喷头31连接。
48.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案采用喷淋泵将贮液槽中存放的中和液输送至填料上端，从喷头中喷射至填料上，喷头可以设置多个，在填料上部均匀布置，使中和液可以均匀分布到填料上；或者在填料顶部设置布液器，布液器可以是均匀布设有通孔的水平托盘，用于将中和液均匀分布到填料上，本方案的喷淋泵一般采用防腐水泵，增强耐腐性能，提高寿命。
49.在一个实施例中，如图2所示，所述贮液槽11连接有补液装置4，所述补液装置4包括补液泵和补液管，所述补液泵和补液管相互连接，所述补液泵安装在塔体外，所述补液管穿过塔体壁延伸至贮液槽。
50.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置补液装置，给贮液槽补充中和液，以供酸吸收过程消耗，始终保证酸吸收；补液装置中设置的补液泵安装在塔体外，一方面可以提高补液泵的使用寿命，另一方面方便故障维修与更换。
51.在一个实施例中，如图2所示，还包括智能控制器8和数据采集器9，所述流道通过冷却管连接冷却泵(图中未示出)；
52.所述智能控制器8分别与数据采集器9、冷却泵、喷淋泵和补液泵连接，所述智能控制器用于根据数据采集器的采集数据对冷却泵、喷淋泵和补液泵进行控制；
53.所述数据采集器9连接有放射传感器和温度传感器，放射传感器和温度传感器安装在塔体内，所述放射传感器用于检测放射性情况，所述温度传感器用于检测塔体的内部温度。
54.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置智能控制器和数据采集器，数据采集器连接放射传感器和温度传感器，放射传感器和温度传感器安装在塔体内，通过放射传感器检测放射性情况，通过温度传感器检测塔体的内部温度，数据采集器还可以设置连接其他传感器用于监测塔体内或者塔体外相关数据，例如设置环境温湿度传感器用于检测周边的环境温度和环境湿度等；采用智能控制器根据数据采集器的采集数据，进行相关分析，用于对冷却泵、喷淋泵和补液泵进行协调控制，保证酸吸收效果。
55.在一个实施例中，如图2所示，还包括浓度检测机构5；所述浓度检测机构5包括检测腔51、检测液阀52、检测液箱53和摄像头54；
56.所述检测腔51设有进样口、检测液口和透明检测口，所述摄像头54正对透明检测口安装；
57.所述检测液箱53内有设定浓度的检测液，所述检测液箱通过检测液管与检测液口连接，所述检测液阀52安装在检测液管上；
58.所述摄像头54与数据采集器9连接，所述检测液阀52与智能控制器8连接；
59.所述喷淋管32设有旁通管，所述检测腔51的进样口与旁通管连接。
60.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置浓度检测机构，对塔体内的中和液进行浓度检测，检测方式采用将中和液取样至检测腔，从检测液箱中通过检测液阀向检测腔内加入检测液，以摄像头通过透明检测口拍摄检测腔内的样品图像，将样品图像传递给智能控制器，进行图像识别与分析，检测液可以采用ph值检测液，则分析得到中和液的ph值，并与智能控制器内存储的中和液浓度与ph值标准进行对比，从而实现对中和液的浓度检测；然后根据中和液的检测浓度、喷淋器的输送量、核废料物料分离的气体、气体中酸性物质比例及中和反应吸收的效率等情况，计算确定所需要的中和液浓度及中和液需求的补液量，对补液装置进行精确的补液量控制，保障塔体内中和液浓度处于预定浓度，在预定浓度下可以使得酸吸收达到理想效果。
61.在一个实施例中，如图3所示，所述浓度检测机构5配有采样机构6；
62.所述采样机构6包括泵体61、取样腔62、活塞63、传动组件、伺服电机68、吸液阀66和输液阀67；所述取样腔62位于泵体61内，所述活塞63能够在取样腔62内做两个方向运动，所述活塞63通过传动组件与伺服电机68的输出轴传动连接，所述吸液阀66安装于取样腔62的进样部，所述输液阀67安装于取样腔62的输样部；
63.所述进样部通过管道穿过塔体1的侧壁延伸入贮液槽11的中和液内；所述输样部与浓度检测机构5检测腔51的进样口连接；
64.所述伺服电机68与智能控制器8连接。
65.上述技术方案的工作原理为：本方案通过采样机构可以实现自动取样，取样过程为：伺服电机启动，通过传动组件带动活塞在取样腔内做两个方向往复运动，当活塞从取样腔顶部向下运行时，吸液阀打开，输液阀关闭，中和液由进样部进入取样腔；当活塞从取样腔底部向上运行时，吸液阀关闭，输液阀打开，中和液由取样腔的输样部输送至浓度检测机构的检测腔；取样完成后采样机构停止取样，这时由浓度检测机构对检测腔内的中和液样品进行浓度检测。
66.上述技术方案的有益效果为：本方案通过设置采样机构实现核废料处理的中和液自动采样，送入检测腔进行隔离处理和检测，智能控制器控制检测全过程自动完成，一方面避免了人员取样与中和液接触可能带来的危害，另一方面可以实现取样检测，方便对中和液样品进行相关检测，获取中和液数据，以利于核废料分离气体的处理。
67.在一个实施例中，如图3所示，所述传动组件包括摇杆64和曲轴65，所述曲轴65的端头与伺服电机68的输出轴连接，所述曲轴65的弯曲部与摇杆64的一端连接，所述摇杆64的另一端与活塞63连接。
68.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的传动组件采用曲轴和摇杆结构，伺服电机驱动曲轴旋转，曲轴的弯曲部偏离旋转轴，因此曲轴旋转时弯曲部做圆周运动，运行时弯曲部在图中往复形成的高度变化，从而带动摇杆的在高度方向发生移动，摇杆带动活塞在取样腔内往复做向上和向下运动，实现中和液取样与样品的输送；通过曲轴和摇杆将伺服电机的旋转运动转化为活塞的往复移动；可以在取样腔下部的空腔内设置润滑油，对活塞及传动组件进行润滑。
69.在一个实施例中，所述传动组件包括摇杆和偏心轮，所述偏心轮的转轴与伺服电
机的输出轴连接，所述摇杆的一端与偏心轮的偏心端连接，所述摇杆的另一端与活塞连接。
70.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的传动组件采用摇杆和偏心轮结构，伺服电机驱动偏心轮旋转，偏心轮的偏心端做圆周运动，即运行时偏心端在图中往复形成的高度变化，从而带动摇杆的在高度方向发生移动，摇杆带动活塞在取样腔内往复做向上和向下运动，实现中和液取样与样品的输送；通过摇杆和偏心轮将伺服电机的旋转运动转化为活塞的往复移动。
71.在一个实施例中，如图4所示，所述智能控制器包括主控模块、分析模块、执行模块和通讯模块；其中，
72.所述主控模块分别与数据采集器、分析模块、执行模块和通讯模块连接，所述主控模块用于根据采集数据的分析结果以及设定的控制策略生成控制指令；
73.所述分析模块用于对采集数据进行分析，得到相应的分析结果；
74.所述执行模块分别与冷却泵、喷淋泵和补液泵连接，所述执行模块用于接受主控模块的控制指令对冷却泵、喷淋泵和补液泵进行运行控制；
75.所述通讯模块通过网络与远程终端连接，所述通讯模块用于数据通讯。
76.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的智能控制器，以分析模块对采集数据进行分析，以主控模块根据采集数据的分析结果以及设定的控制策略生成控制指令，通过执行模块对冷却泵、喷淋泵和补液泵进行运行控制，以通讯模块实现远程数据交互，可以避免人员近距离操作受到放射性影响；其中远程终端可以设置存储器和显示器，存储器用于存储采集数据，显示器用于将采集数据显示出来；本方案的采集数据和检测分析数据可以进行远程传输，不需要现场观察，隔离了放射性源，避免了放射性危害；其中通讯模块可以采用无线方式与网络进行连接，从而不需要处于特定位置，提高了检测位置的灵活性。
77.在一个实施例中，如图5所示，所述检测腔51设有微循环泵55，所述微循环泵55的入口与出口都与检测腔51相通，微循环泵55可以安装在检测腔51的内部、侧壁或者外部，图示设置在检测腔51的外部，所述微循环泵55与智能控制器8的执行模块连接，所述微循环泵55用于检测腔51内中和液样品的循环流动以促进检测液快速与中和液样品反应。
78.上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过给检测腔配置微循环泵，在智能控制器的控制下，当向检测腔内的中和液样品加入检测液后，启动微循环泵，促进检测腔内的中和液样品的对流，加速检测液与中和液样品的反应，使得检测腔内的中和液样品快速达到新的均衡和稳定，然后拍摄样品图像进行处理，快速实现中和液浓度检测，提高检测效率和检测精度。
79.在一个实施例中，所述主控模块连接有存储模块，所述存储模块保存有ph值标准图像及对应中和液浓度值；所述检测液箱内的检测液为ph值检测液；
80.所述摄像头通过透明检测口拍摄检测腔内的样品图像，所述分析模块采用以下公式计算样品图像与各ph值标准图像的最小色彩对比度：
[0081][0082]
上式中，d
min
表示样品图像与各ph值标准图像的最小色彩对比度；min表示取最小
值函数；f(x,y)表示样品图像的色彩函数，其中x,y表示样品图像的像素坐标；pi(xi,yi)表示第i幅ph值标准图像的色彩函数，其中xi,yi表示第i幅ph值标准图像的像素坐标；
[0083]
确定计算得到的最小色彩对比度结果对应的ph值标准图像为样品图像的色彩最接近的ph值标准图像，以该最接近的ph值标准图像对应的中和液浓度作为贮液槽内中和液的浓度。
[0084]
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置存储模块保存有ph值标准图像及对应中和液浓度值，采用ph值检测方式来检测贮液槽内中和液的浓度；检测时，通过ph值检测液与中和液样品在检测腔内发生的反应，以摄像头通过透明检测口拍摄检测腔内的样品图像，通过上述算法进行样品图像和各ph值标准图像的色彩对比，取其中的最小色彩对比度所对应的ph值标准图像为样品图像的色彩最接近的ph值标准图像，该最接近的ph值标准图像对应的中和液浓度即为贮液槽内中和液的浓度；通过算法实现了ph值色彩的量化对比，提高了对比精确度，避免了人工判断误差，从而提高了中和液浓度检测精度，以此来控制补液装置，有利于对中和液浓度进行精确控制，另外还可以提高检测效率。
[0085]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。