一种防窜气装置及乏燃料后处理工艺系统的制作方法

1.本实用新型属于核工业技术领域，具体涉及一种防窜气装置以及包括该防窜气装置的乏燃料后处理工艺系统。


背景技术：

2.燃料后处理工艺系统设备、管道内的放射性很高，在工业上一般采用钢筋混凝土浇注成多个设备室对放射性进行屏蔽。设备室通常处于封闭式、远距离操作运行状态，其内设置有集水坑和进、排风口。集水坑用于收集设备室地面上可能存在的废液，废液通过蒸汽喷射泵输送至废液槽内，进行取样分析后根据分析结果判断设备室内的设备、管道是否发生泄漏；进、排风口作用是维持设备室密闭空间-100pa～-200pa的负压和换气次数，经厂房排风净化系统净化合格后(监测)高空排放。集水坑设置有远距离吹气式液位测量装置和免维修流体输送设备蒸汽喷射泵，蒸汽喷射泵上料管口位于集水坑(通常深150mm左右)内，距集水坑底面约10mm～20mm，蒸汽喷射泵出料管口位于废液槽内，距废液槽上封头顶面约50mm～100mm；废液槽上封头顶部设置有贮槽排气管道，与工艺排气净化系统进行连接，使废液槽内保持-300pa～-500pa的负压，其放射性活度浓度较设备室排风高约2～3个数量级，经工艺排气净化系统净化合格后(监测)高空排放。
3.由于设备室内的设备、管道的安全、质保等级很高，发生物料泄漏的几率很低，因而工艺系统正常运行过程中，设备室集水坑内通常处于无液体状态。因此，设备室内部分气体可以通过集水坑内蒸汽喷射泵上料管、蒸汽喷射泵、蒸汽喷射泵出料管、废液槽窜入工艺排气管，致使工艺排气管超负荷运行、净化效率下降，并造成过滤器芯频繁更换而产生大量强放射性固体废物、排放监测结果异常升高、监测设备频繁损坏等，甚至造成工艺系统全线停车。
4.因此，亟需一种防窜气装置。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种防窜气装置及包括该防窜气装置的乏燃料后处理工艺系统，所述防窜气装置在不影响工艺排气净化系统正常工作的情况下，能有效地阻止设备室内的气体进入工艺排气管。
6.为了解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种防窜气装置，用于工艺排气净化系统，所述防窜气装置包括加液机构与控制机构，所述加液机构包括加液管，所述加液管设于设备室外，并与蒸汽管相连通，所述蒸汽管的底端进入设备室并与设于设备室内部的蒸汽喷射泵连通，所述蒸汽喷射泵的入口端通过上料管与设备室内的集水坑连通，所述蒸汽喷射泵的出口端通过出料管与设备室内的废液槽连通，集水坑内的液体通过上料管以及蒸汽喷射泵输送至废液槽内，所述废液槽通过出口管与工艺排气管连通，用于将废液槽的气体排放至工艺排气管中，所述控制机构包括自控阀、控制器与第一水位感应器，所述控制器分别与所述第一水位感应器、自控阀电连
接，所述第一水位感应器设于所述集水坑内，并且略高于所述上料管的底部入口端，所述自控阀设于所述加液管上，用于控制所述加液管的导通与关闭，所述第一水位感应器用于在感应到集水坑内的液位低于其自身的位置时，发送低水位信号给所述控制器，所述控制器用于在接收到低水位信号后控制所述自控阀导通，从而使水封液通过加液管经蒸汽喷射泵以及上料管，最后进入集水坑内，使得集水坑内的液面上升至第一水位感应器的上方，以防止设备室内的放射性气体进入工艺排气管。
8.优选的，所述控制机构还包括第二水位感应器，所述第二水位感应器设于集水坑内，并且位于所述第一水位感应器的上方，所述第二水位感应器与所述控制器电连接，当集水坑内的液位达到所述第二水位感应器时，所述第二水位感应器发送高水位信号给所述控制器，所述控制器在接收到所述高水位信号后，控制所述自控阀关闭。
9.优选的，所述第一水位感应器设置在所述集水坑高度的30％～50％处，所述第二水位感应器设置在所述集水坑高度的60％～80％处。
10.优选的，所述加液机构还包括第一波纹管截止阀，所述第一波纹管截止阀设于加液管上，并且位于所述自控阀的下游，用于控制所述加液管的导通与关闭。
11.优选的，所述加液机构还包括第一止回阀，所述第一止回阀设于所述加液管上，并且位于所述自控阀与所述第一波纹管截止阀之间。
12.优选的，所述蒸汽管上设有第二止回阀与第二波纹管截止阀，所述第二波纹管截止阀设于所述第二止回阀的下游，所述蒸汽管的入口端与蒸汽储存罐连通，所述加液管与所述蒸汽管连通于第一节点，所述第一节点位于所述第二波纹管截止阀的下游。
13.优选的，所述工艺排气净化系统还包括吹气机构，所述吹气机构包括压缩空气管、吹气管，所述压缩空气管设于设备室外，其入口端与压缩空气发生器连通，出口端与所述吹气管连通，所述吹气管包括上吹气管与下吹气管，所述上吹气管和所述下吹气管平行设置，两者的顶端均与压缩空气管连通，所述上吹气管的底端伸入设备室内且位于所述集水坑的顶部，所述下吹气管的底端伸入设备室内且处于所述集水坑的底部，用于将压缩空气输送至集水坑内，以使得集水坑内的液体进入上料管内，所述控制机构还包括压力感应器以及报警器，所述压力感应器设于所述上吹气管的上部，用于感测上吹气管内的压力，且所述压力感应器以及所述报警器与所述控制器电连接，当所述压力感应器感应到所述上吹气管内的压力升高时，发送液位异常信号给所述控制器，所述控制器还用于在接收到所述液位异常信号后，控制所述报警器报警。
14.优选的，所述加液管采用不锈钢制成。
15.本实用新型还提供一种乏燃料后处理工艺系统，包括设备室和工艺排气净化系统，还包括上述的防窜气装置。
16.优选的，还包括换气机构，所述换气机构包括进风管与排风管，所述进风管与所述排风管分别设于设备室的屏蔽外墙上，分别用于吸入外部空气与排放设备室的内部气体。
17.本实用新型中的防窜气装置能在集水坑处于无液体状态时，自动控制加液管的自控阀开启，使得水封液沿着加液管进入集水坑内，以淹没上料管的底端，从而防止设备室内的气体经上料管进入工艺排气管中，以防止窜气，从而可以保护工艺排气净化系统。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例2中的乏燃料后处理工艺系统的结构示意图。
19.图中：1-进风管，2-排风管，3-集水坑，4-屏蔽墙，5-第一波纹管截止阀，6-第一止回阀，7-自控阀，8-加液管，9-蒸汽管，10-第二止回阀，11-第二波纹管截止阀，12-蒸汽喷射泵，13-上料管，14-压缩空气管，15-上吹气管，16-下吹气管，17-出料管，18-废液槽，19-出口管，20-工艺排气管。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型中的附图，对实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。
21.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.本实用新型提供一种防窜气装置，用于工艺排气净化系统，所述防窜气装置包括加液机构与控制机构，所述加液机构包括加液管，所述加液管设于设备室外，并与蒸汽管相连通，所述蒸汽管的底端进入设备室并与设于设备室内部的蒸汽喷射泵连通，所述蒸汽喷射泵的入口端通过上料管与设备室内的集水坑连通，所述蒸汽喷射泵的出口端通过出料管与设备室内的废液槽连通，集水坑内的液体通过上料管以及蒸汽喷射泵输送至废液槽内，所述废液槽通过出口管与工艺排气管连通，用于将废液槽的气体排放至工艺排气管中，所述控制机构包括自控阀、控制器与第一水位感应器，所述控制器分别与所述第一水位感应器、自控阀电连接，所述第一水位感应器设于所述集水坑内，并且略高于所述上料管的底部入口端，所述自控阀设于所述加液管上，用于控制所述加液管的导通与关闭，所述第一水位感应器用于在感应到集水坑的液位低于其自身的位置时，发送低水位信号给所述控制器，所述控制器用于在接收到低水位信号后控制所述自控阀导通，从而使水封液通过加液管经蒸汽喷射泵以及上料管，最后进入集水坑内，使得集水坑内的液面上升至第一水位感应器的上方，以防止设备室内的放射性气体进入工艺排气管。
25.本实用新型还提供一种乏燃料后处理工艺系统，包括设备室和工艺排气净化系统，还包括上述的防窜气装置。
26.实施例1
27.如图1所示，本实施例公开一种防窜气装置，用于工艺排气净化系统，防窜气装置包括加液机构与控制机构，工艺排气净化系统包括蒸汽管9、蒸汽喷射泵12、废液槽18以及工艺排气管20，蒸汽管9的入口端设于设备室外，蒸汽管9的底端进入设备室并与设于设备室内部的蒸汽喷射泵12连通。
28.加液机构包括加液管8，加液管8的入口端设于设备室外，并且与蒸汽管9平行设置，加液管8的下端与蒸汽管9相连通，蒸汽喷射泵12设于集水坑3的上方，蒸汽喷射泵12的入口端通过上料管13与设备室内的集水坑3连通，废液槽18设于设备室内的，并且位于集水坑3的一侧，蒸汽喷射泵12的出口端通过出料管17与设备室内的废液槽18连通，集水坑3内的液体通过上料管13以及蒸汽喷射泵12输送至废液槽18内，工艺排气管20设于废液槽18的上方，废液槽18通过出口管19与工艺排气管20连通，用于将废液槽18的气体排放至工艺排气管20中，以维持废液槽18内为-300pa～-500pa的负压状态。
29.控制机构包括自控阀7、控制器与第一水位感应器，控制器分别与第一水位感应器、自控阀7电连接，第一水位感应器设于集水坑3内，并且略高于上料管13的底部入口端，自控阀7设于加液管8上，用于控制加液管8的导通与关闭，第一水位感应器用于在感应到集水坑3内的液位低于其自身的位置时，发送低水位信号给控制器，控制器用于在接收到低水位信号后控制自控阀7导通，从而使水封液通过加液管8经蒸汽喷射泵12以及上料管13，最后进入集水坑3内，使得集水坑3内的液面上升至第一水位感应器的上方，以防止设备室内的放射性气体进入工艺排气管20，从而增加工艺排气管20超负荷运行。
30.在本实施例中，控制机构还包括第二水位感应器，第二水位感应器设于集水坑3内，并且位于第一水位感应器的上方，第二水位感应器与控制器电连接，当集水坑3内的液位达到第二水位感应器时，第二水位感应器发送高水位信号给控制器，控制器在接收到高水位信号后，控制自控阀7关闭，从而停止向集水坑3内输送水封液。
31.具体的，第一水位感应器设置在集水坑3高度的30％～50％处，第二水位感应器设置在集水坑3高度的60％～80％处。通过控制器、第一水位感应器以及第二水位感应器保证集水坑3内的液位高度始终维持在集水坑3高度的30％～80％之间，从而保证对上料管13底端的有效密封。
32.在本实施例中，集水坑3的总高度为150mm，上料管13底端距离集水坑3底端的距离为10～20mm，在使用过程中，应该保证集水坑3内的水位高于上料管13底端50～120mm(集水坑3高度的30％～80％)，出料管17的出口端位于废液槽18内，距离废液槽18上封头顶面约50～100mm。
33.如图1所示，加液机构还包括第一波纹管截止阀5，第一波纹管截止阀5设于加液管8上，并且位于自控阀7的下游，用于人员通过手动控制加液管8的导通与关闭。
34.如图1所示，加液机构还包括第一止回阀6，第一止回阀6设于加液管8上，并且位于自控阀7与第一波纹管截止阀5之间，用于防止水封液反流。
35.在本实施例中，蒸汽管9上设有第二止回阀10与第二波纹管截止阀11，第二波纹管截止阀11设于第二止回阀10的下游，用于手动控制蒸汽管9的导通与闭合，蒸汽管9的入口端与蒸汽储存罐连通，加液管8与蒸汽管9连通于第一节点，第一节点位于第二波纹管截止阀11的下游。第二止回阀10用于放射性气体反流。
36.在本实施例中，自控阀7、第一波纹管、第二波纹管、第一止回阀6、第二止回阀10均
采用耐腐蚀材料制成，阀门的大小、种类、材质、数量可以根据实际需要选取。
37.具体的，加液管8采用不锈钢材料制成，其管径为dn10～25，具体管径大小可以根据实际需求选取。水封液通常选取不易造成蒸汽喷射泵12堵塞粘度较小的液体，在本实施例中，水封液选取去离子水或者浓度为0.1～2mol/l的稀硝酸溶液，亦或根据工艺系统实际需要选取。
38.在本实施例中，工艺排气净化系统还包括吹气机构，吹气机构包括压缩空气管14、吹气管，压缩空气管14设于设备室外，其入口端与压缩空气发生器连通，出口端与吹气管连通，吹气管包括上吹气管15与下吹气管16，上吹气管15和下吹气管16平行设置，两者的顶端均与压缩空气管14连通，上吹气管15的底端伸入设备室内且位于集水坑3的顶部；下吹气管16的底端伸入设备室内且处于集水坑3的底部，用于将压缩空气输送至集水坑3内，以使得集水坑3内的液体进入上料管13内。
39.控制机构还包括压力感应器以及报警器，压力感应器设于上吹气管15的上部，用于感测上吹气管15内的压力，且压力感应器以及报警器与控制器电连接，当集水坑3内的液面上涨淹没上吹气管15的底端，会导致上吹气管15内的压力升高，当压力感应器感应到上吹气管15内的压力升高时，压力感应器发送液位异常信号给控制器，控制器在接收到液位异常信号后，控制报警器报警，以提醒操作人员及时对设备室内设备、管道进行泄露检查，然后关闭加液管8上的第一波纹管以及自控阀7。
40.本实施例中的防窜气装置的运行过程如下所示：
41.上料管13液封前准备：
42.保持设备室内负压达到-100pa～-200pa、废液槽18内负压达到-300pa～-500pa，设备室、废液槽18内的负压值可根据具体要求进行调整；保持加液管8上的第一止回阀6、蒸汽管9上的第二止回阀10处于正常状态；保持吹气机构的压缩空气管14的压缩空气为正常供应设计压力。
43.上料管13液封：
44.首先，关闭蒸汽管9上的第二波纹管截止阀11；
45.然后，开启加液管8上的第一波纹管截止阀5，使其处于常开状态；
46.将第一水位感应器设置在集水坑3高度的30％～50％的位置，将第二水位感应器设置在集水坑3高度的60％～80％，水封液自上而下依次通过加液管8、蒸汽管9、蒸汽喷射泵12、上料管13进入集水坑3内，对上料管13和下吹气管16进行液封；
47.集水坑3的液位达到第二水位感应器的高度后，控制器控制自控阀7关闭，液封完成。
48.集水坑3液位异常上涨的状况：
49.当上吹气管15压力值出现升高时进行报警，表明集水坑3内液面异常上涨且已没过上吹气管15，提醒操作人员及时对设备室内设备、管道进行泄漏排查；
50.泄漏情况排查、处理完毕后，关闭加液管8上的第一波纹管截止阀5与自控阀7；
51.打开蒸汽管9上的第二波纹管截止阀11，向蒸汽喷射泵12内通入设计压力的蒸汽，集水坑3内的废液依次经上料管13、蒸汽喷射泵12、出料管17输送至废液槽18；废液槽18内的气体通过出口管19进入工艺排气管20，进行净化处理合格后高空排放；
52.集水坑3内的废液输送完毕或液位下降至水封液控制液位范围(集水坑3高度的
30％～80％)时，关闭蒸汽管9上的第二波纹管截止阀11；
53.开启加液管8上的第一波纹管截止阀5、自控阀7，使加液管8处于自动加液状态。
54.本实施例中的防窜气装置能在集水坑3处于无液体状态时，自动控制加液管8的自控阀7开启，使得水封液沿着加液管8进入集水坑3内，以淹没上料管13的底端，从而防止设备室内的气体经上料管13进入工艺排气管20中，进而可以防止工艺排气管20超负荷运行、过滤器失效过快。
55.实施例2
56.本实施例公开一种乏燃料后处理工艺系统，包括设备室和工艺排气净化系统，还包括实施例1中的防窜气装置。
57.本实施例中，乏燃料后处理工艺系统还包括换气机构，换气机构包括进风管1与排风管2，进风管1与排风管2分别设于设备室的屏蔽外墙上，分别用于向设备室内吸入外部空气与排放设备室的内部气体，进而维持设备室内密封空间为-100～-200pa的负压，且其内部均设有过滤用的滤芯。
58.在本实施例中，设备室的屏蔽墙4由钢筋混凝土浇筑而成，从而对设备室内的放射性进行屏蔽。
59.在本实施例中，对蒸汽喷射泵12的上料管13进行液封后，可隔绝设备室内的气体通过单个集水坑3进入工艺排气管20的流量为5～20m3/h，若对40个设备室的集水坑3的汽喷射泵的上料管13进行液封，可避免200～800m3/h的设备室气体进入工艺排气管20，可有效地降低工艺排气管20大概10％～30％的运行负荷，延长过滤器滤芯10％～30％的更换周期，并可有效避免排放检测结果异常升高和工艺系统全面停车等问题。
60.本实施例的乏燃料后处理工艺系统能有效地对乏燃料的处理进行监测与管控，通过集水坑3收集设备室地面存在的废液，并通过蒸汽喷射泵12输送至废液槽18内，然后在对废液槽18的废液进行采样分析，从而判断设备与管道是否发生泄漏，由于设备室内的设备、管道的安全、质保等级很高，发生物料泄漏的几率很低，故加设加液管8，用于当集水坑3处于无液体状态时，自动封闭上料管13的底端，以防止设备室内的气体窜入工艺排气管20内。
61.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。