【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核电环保，具体涉及一种处理放射性废物的l型炉声波测温系统及调节方法。
技术介绍
1、随着核电的不断发展，未来核电站运行和退役将产生总放射性废物量不断增加，核废物高减量、减容处理技术研发已成为核安全的主动力和挑战之一。相比传统处理技术，等离子体气化熔融技术具有适用范围广、反应速度快、二次污染小、尾气量小及设备紧凑等优势，可在一套系统中实现有机废物的分解气化燃烧、无机废物高温熔融和放射性核素的固化过程，大幅减小废物体积，获得稳定的最终废物体。
2、等离子体气化熔融技术可应用于核电厂、核设施运行及退役废物的处理，该技术实现工程化应用，将为放射性废物处理处置提供一条新的途径。
3、目前市场上主流的等离子体气化熔融处理技术在处理放射性废物的过程中，由于被处理源项含有一定放射性，安全性要求很高；同时气化熔融过程中，还存在如下问题：
4、(1)炉内粉尘较高，温度场分布不均与，从炉内到壁面之间有几百度的偏差；流场较为复杂；
5、(2)炉内壁面高温腐蚀问题；
6、(3)炉子运行负荷不稳定，波动较大；
7、(4)co和nox的控制比较困难；
8、(5)等离子体熔融区温度高（1500℃），腐蚀性强，测温难，控温不准存在着熔融段出料口结渣堵塞，导致出料不畅；
9、针对上述问题，常规的热电偶测温，或者是红外测温，均存在一定困难，无法有效解决这些问题；从而导致等离子体炉工况不稳定，不能长期连续稳定运行的情况，严重的甚至导致放射性废物处理设备停炉检修
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术的不足，目的在于提供一种处理放射性废物的l型炉声波测温系统及调节方法，采用本方案，通过不受辐射和粉尘颗粒影响的非接触式声波法测量气体温度，以清晰的知道等离子体l型炉的关键位置的水平断面温度场分布情况，得到炉内气化段和熔融段的瞬时准确温度，从而完成l型炉的整体工况调节。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种处理放射性废物的l型炉声波测温系统，包括声波测温层；
4、所述l型炉包括相连接的竖直段和水平段，所述竖直段顶部分别带有进料口和排烟口，且所述竖直段从上至下依次带有相连接的进料部分和气化部分；
5、所述水平段伸出所述竖直段的部分上侧带有凸起，所述凸起内部空间和所述水平段的内部空间连通；
6、所述进料部分的顶部、所述进料部分底部、所述水平段上侧凸起处均设置有所述声波测温层；所述声波测温层包括沿水平环向均布的若干声波发生器。
7、相对于现有技术中，常规的热电偶测温，或者是红外测温，均存在一定困难，无法有效解决这些问题；从而导致等离子体炉工况不稳定，不能长期连续稳定运行的情况，严重的甚至导致放射性废物处理设备停炉检修，甚至报废的问题，本专利技术提供了一种处理放射性废物的l型炉声波测温系统及调节方法，采用本方案，通过不受辐射和粉尘颗粒影响的非接触式声波法测量气体温度，以清晰的知道等离子体l型炉的关键位置的水平断面温度场分布情况，得到炉内气化段和熔融段的瞬时准确温度，从而完成l型炉的整体工况调节。具体方案中，被破碎配伍的放射性废物经过进料装置预处理后，从顶部进料口进入l型炉，即等离子体炉内，等离子体炉2呈l型布置，该炉体从结构上可以分为竖直段和水平段，竖直段用于对放射性废物进行气化分解，烟气从顶部的排烟口排出，残留的渣则进入到水平段内进行熔化；在上述方案中，为准确测量竖直段和水平段的瞬时温度，便于对竖直段和水平段的工况进行调节，在竖直段的进料部分的顶部和底部，以及在水平段上侧凸起的水平断面上设置有声波测温层，声波测温层包括沿水平环向均布的若干声波发生器，通常均匀布置4~8个声波发声器，每个声波发声器既可以做发声器，也可以做接收器。如图2，是4个声波发声器，相互之间建立了6个传递通道，通过6个传递通道形成瞬时测量的网状温度场，从而得到水平端面温度场分布情况。声波法测量气体温度，是基于气体介质中声波的传播速度与气体介质的温度之间的函数关系。这些关系由下面的等式来描述：c = d÷t = sqrt [ r×r×t÷m ]；在这里c是传播速度， r 是气体的比热，在常压下气体的比热是一个常数。m气体摩尔重量（kg/mol），r是气体常数（8.314j/k-mol），t是绝对温度（k）。声波传播速度通过发声器和接收器之间的位移除以信号的接收时间即可得出。因此从上面的公式，我们就可以通过测量出来的声波传递速度，反算出来气体介质的温度。通过上述方式可以得到等离子体l型炉的关键位置的水平断面温度场分布情况；上述声波测温系统不受辐射影响，不受炉体内部烟气粉尘颗粒的影响，响应时间快,测量范围可达2000度，精确度优于1%，可以通过软件算法给出2d和3d的整体温度场分布，其采用非接触式测量，不与高温环境直接接触，寿命长，维护简单。
8、以上方案，旨在实现：通过竖直段进料部分处的声波测温层a和声波测温层b对温度的瞬时精准测量及反馈，我们就可以知道气化部分的反应状况，那么就可以根据温度反馈来调节进料量，配风量，从而控制气化或者燃烧状况，然后再通过炉膛负压的控制，控制排烟温度和烟气量，从而完成整个竖直段的工况调节；
9、在水平段的声波测温层c代表的水平断面温度的瞬时精准测量及反馈，我们就可以精确知道熔融玻璃液体的表面温度，了解到此时液体是否达到最优化的融化温度区间，即熔融玻璃体是否达到合理熔融温度，配方料与玻璃体的混合效果是否达到设定温度要求，液体流动性是否满足从溢流口流出的要求，耐火材料是否会高温腐蚀脱落，这些都是和温度信号反馈息息相关的；通过温度反馈，我们调节等离子体炬的输出功率（加热量）和玻璃液体流出的频率快慢来适应性调整该温度，从而可以保证在安全的前提下，满足玻璃液体熔融，连续稳定出料的要求。
10、更进一步的方案，为实现气化分解，所述气化部分包括从上至下依次设置的干燥层、热解层和氧化层，所述干燥层、热解层和氧化层的温度依次增加；其中温度分布如下：干燥层（400~600℃），热解层（600~800℃），氧化层（1000~1200℃）。
11、更进一步的方案，为实现残留渣的熔化，所述水平段内带有熔池，所述熔池包括上下分布的玻璃液层和金属液层，所述凸起内部空间位于所述玻璃液层上方，所述凸起处安装有用于将熔渣熔化成液体的等离子体炬；其中玻璃液层（1200~1500℃）和金属液层（1200~1500℃），在玻璃液层中，熔渣被等离子体炬产生的高温融化成为液体，其中硅钙等成分在这里形成了玻璃液层；部分金属如铁，铜，银等密度较大，沉积在底部形成了金属液层，这个就是熔池内部的分层现象；等离子体炬安装在水平段的左侧上方，即凸起位置处，产生的高温等离子体射流，温度高，能量集中，对下方的熔池进行加热，使熔渣在熔池内部被融化形成玻璃液。
12、更进一步的方案，为排出玻璃液和金属液，所述水平段远离所述竖直段的一端还带有溢流口和排空口，所述溢流口和所述玻璃液层连通，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种处理放射性废物的L型炉声波测温系统，其特征在于，包括声波测温层；
2.根据权利要求1所述的一种处理放射性废物的L型炉声波测温系统，其特征在于，所述气化部分包括从上至下依次设置的干燥层(4)、热解层(5)和氧化层(6)，所述干燥层(4)、热解层(5)和氧化层(6)的温度依次增加。
3.根据权利要求1所述的一种处理放射性废物的L型炉声波测温系统，其特征在于，所述水平段内带有熔池，所述熔池包括上下分布的玻璃液层(7)和金属液层(14)，所述凸起内部空间位于所述玻璃液层(7)上方，所述凸起处安装有用于将熔渣熔化成液体的等离子体炬(10)。
4.根据权利要求3所述的一种处理放射性废物的L型炉声波测温系统，其特征在于，所述水平段远离所述竖直段的一端还带有溢流口(16)和排空口(17)，所述溢流口(16)和所述玻璃液层(7)连通，所述排空口(17)和所述金属液层(14)连通。
5.根据权利要求4所述的一种处理放射性废物的L型炉声波测温系统，其特征在于，所述水平段远离所述竖直段的一端还带有均和所述溢流口(16)及排空口(17)连通的密封室(
6.根据权利要求5所述的一种处理放射性废物的L型炉声波测温系统，其特征在于，所述密封室(15)为外侧钢壳内衬耐材的结构。
7.根据权利要求1所述的一种处理放射性废物的L型炉声波测温系统，其特征在于，所述L型炉的内层(9)采用耐高温、耐腐蚀材料制成。
8.根据权利要求1所述的一种处理放射性废物的L型炉声波测温系统，其特征在于，所述竖直段和水平段可拆卸连接。
9.根据权利要求1所述的一种处理放射性废物的L型炉声波测温系统，其特征在于，所述水平段连接在所述竖直段下端的一端内侧带有倾斜段(8)，所述倾斜段(8)的下端朝远离所述竖直段的一方向下倾斜。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种处理放射性废物的L型炉声波测温系统的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种处理放射性废物的l型炉声波测温系统，其特征在于，包括声波测温层；
2.根据权利要求1所述的一种处理放射性废物的l型炉声波测温系统，其特征在于，所述气化部分包括从上至下依次设置的干燥层(4)、热解层(5)和氧化层(6)，所述干燥层(4)、热解层(5)和氧化层(6)的温度依次增加。
3.根据权利要求1所述的一种处理放射性废物的l型炉声波测温系统，其特征在于，所述水平段内带有熔池，所述熔池包括上下分布的玻璃液层(7)和金属液层(14)，所述凸起内部空间位于所述玻璃液层(7)上方，所述凸起处安装有用于将熔渣熔化成液体的等离子体炬(10)。
4.根据权利要求3所述的一种处理放射性废物的l型炉声波测温系统，其特征在于，所述水平段远离所述竖直段的一端还带有溢流口(16)和排空口(17)，所述溢流口(16)和所述玻璃液层(7)连通，所述排空口(17)和所述金属液层(14)连通。
5.根据权利要求4所述的一种处理放射性废物的l型炉声波测温系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，程昌明，李箫波，唐德礼，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。