一種半連續自動化微波脫硝裝置的製作方法
2024-04-03 15:02:05 1
本實用新型屬於一種脫硝裝置，具體涉及一種半連續自動化微波脫硝裝置。
背景技術：
微波是一種清潔、高效的新型能源，微波加熱具有加熱均勻、效率高等特點，在食品乾燥、有機合成、樣品處理、材料燒結等方面得到不同應用，微波加熱設備也得到開發和推廣。
微波加熱脫硝裝置是用於加熱硝酸鹽溶液使之蒸發、濃縮，最後脫硝生成氧化物的裝置。目前，一些研究用的微波裝置是通過改造家用微波爐或實驗室用微波爐而成，沒有考慮連續運行、尾氣處理、人員防護等問題。連續性生產裝置需要連續加料，為減少加料過程液滴飛濺，常採用導料管插入容器的辦法，廣泛使用的微波設備皆採用側開門的結構，脫硝容器進出存在問題。另外，側開門密閉常採用鎖扣、螺釘等手動方式固定，頻繁開關後會導致氣體、微波洩漏。硝酸鹽脫硝過程中會產生大量氮氧化物氣體，硝酸鈾醯加熱脫硝還會產生放射性氣溶膠，設備密閉性要求高，由於密閉腔內缺乏空氣對流，蒸汽會在腔內冷凝無法排出，導致設備無法正常運行。由於上述問題，微波設備在微波脫硝生產中難以有效應用。
技術實現要素：
本實用新型是為了克服現有技術中存在的缺點而提出的，其目的是提供一種用於含硝酸鈾醯、硝酸釓等物質的硝酸鹽溶液的半連續自動化微波脫硝裝置。
本實用新型的技術方案是：
一種半連續自動化微波脫硝裝置，包括料液輸送機構、微波機構、脫銷容器控制機構和廢氣處理機構；
所述料液輸送機構包括料液罐，料液罐內的料液由計量泵抽取，並通過導料管輸送，導料管上設置有流量計；
所述微波機構包括微波電源，微波電源產生的微波通過波導傳輸至諧振腔，波導上設置有水負載和環流器；
所述諧振腔下端面中間形成上小下大的階梯孔，階梯孔的階梯平面上形成多個凸臺；階梯孔通過雙密閉門機構密封；諧振腔腔壁內設置有加熱保溫裝置；
所述脫銷容器控制機構包括伺服電機，平移機構由伺服電機控制，升降機構與平移機構垂直連接；旋轉電機固定於雙密閉門機構的軸承座罩的外壁上，旋轉電機通過皮帶和安裝於雙密閉門機構的旋轉軸下端外部的皮帶輪與旋轉軸傳動；紅外測溫儀通過軸套設置於旋轉軸的下孔中，且紅外測溫儀下端與升降機構連接；託盤設置於旋轉軸的軸肩上方，脫銷容器設置於託盤上方；
所述廢氣處理機構包括泠凝水儲罐，泠凝水儲罐通過排氣管與諧振腔連通，通過尾氣管與酸洗塔連通；排氣管與泠凝水儲罐之間設置有泠凝器。
所述雙密閉門機構包括縱截面呈凸字形且形成中心孔的腔門，旋轉軸通過設置於其外部的氟膠油封圈動密封固定於腔門的中心孔內，旋轉軸外部設置有調心軸承，調心軸承安裝於臥式軸承座內，臥式軸承座與腔門下端面固定，且兩者接觸面設置有一級石墨密封圈；臥式軸承座外部罩設軸承座罩，軸承座罩與腔門下端面固定，且兩者接觸面設置有二級石墨密封圈；所述腔門的肩部上端面形成與凸臺一一對應且形狀尺寸相配合的梯形槽；位於最內側的梯形槽與凸臺之間設置有石墨密封圈，位於最外側的梯形槽與凸臺之間設置有氟橡膠O型圈。
所述排氣管由諧振腔頂部伸入諧振腔，且接近諧振腔內頂面；排氣管位於諧振腔內的管口的水平位置高於導料管位於諧振腔內的管口的水平位置。
所述泠凝器與泠凝水儲罐的接口位於泠凝水儲罐頂部。
所述尾氣管與酸洗塔接口的水平位置略低於與設置於酸洗塔內的霧化噴頭的水平位置。
所述導料管由諧振腔上頂面伸入諧振腔內，且伸入脫銷容器內。
所述軸承座罩下端面中間形成通孔，旋轉軸穿過通孔伸出軸承座罩；旋轉軸與軸承座罩間隙配合。
所述旋轉軸上端形成軸肩，中間形成兩段互不相通的上孔和下孔。
本實用新型的有益效果是：
本實用新型實現半連續生產，自動化具備遠程操作功能，幾乎無尾氣排放；脫硝容器垂直進出諧振腔，平移結構和升降結構運行平穩；諧振腔氣密性好，蒸汽排出正常，諧振腔內無蒸汽冷凝；脫硝產物成分及粒徑均勻，硝酸根含量低。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構示意圖；
圖2是圖1中A部分的放大結構示意圖；
圖3是圖2中B部分的放大結構示意圖。
其中：
1 微波電源 2 波導
3 水負載 4 環流器
5 諧振腔 6 料液罐
7 計量泵 8 導料管
9 流量計 10 伺服電機
11 平移機構 12 升降機構
13 託盤 14 凸臺
15 脫銷容器 16 旋轉電機
17 皮帶 18 皮帶輪
19 紅外測溫儀 20 軸套
21 排氣管 22 泠凝器
23 尾氣管 24 酸洗塔
25 霧化噴頭 26 加熱保溫裝置
27 泠凝水儲罐 01 腔門
02 旋轉軸 03 氟膠油封圈
04 調心軸承 05 臥式軸承座
06 軸承座罩 07 一級石墨密封圈
08 二級石墨密封圈 09 肩部
010 梯形槽 011 石墨密封圈
012 氟橡膠O型圈 013 軸肩。
具體實施方式
下面結合說明書附圖及實施例對本實用新型一種半連續自動化微波脫硝裝置進行詳細說明：
如圖1~3所示，一種半連續自動化微波脫硝裝置，包括料液輸送機構、微波機構、脫銷容器控制機構和廢氣處理機構；
所述料液輸送機構包括料液罐6，料液罐6內的料液由計量泵7抽取，並通過導料管8輸送，導料管8上設置有流量計9；
所述微波機構包括微波電源1，微波電源1產生的微波通過波導2傳輸至諧振腔5，波導2上設置有水負載3和環流器4；
所述諧振腔5下端面中間形成上小下大的階梯孔，階梯孔的階梯平面上形成多個凸臺14；階梯孔通過雙密閉門機構密封；諧振腔5腔壁內設置有加熱保溫裝置26；
所述脫銷容器控制機構包括伺服電機10，平移機構11由伺服電機10控制，升降機構12與平移機構11垂直連接；旋轉電機16固定於雙密閉門機構的軸承座罩06的外壁上，旋轉電機16通過皮帶17和安裝於雙密閉門機構的旋轉軸02下端外部的皮帶輪18與旋轉軸02傳動；紅外測溫儀19通過軸套20設置於旋轉軸02的下孔014中，且紅外測溫儀19下端與升降機構12連接；託盤13設置於旋轉軸02的軸肩013上方，脫銷容器15設置於託盤13上方；
所述廢氣處理機構包括泠凝水儲罐27，泠凝水儲罐27通過排氣管21與諧振腔5連通，通過尾氣管23與酸洗塔24連通；排氣管21與泠凝水儲罐27之間設置有泠凝器22。
所述雙密閉門機構包括縱截面呈凸字形且形成中心孔的腔門01，旋轉軸02通過設置於其外部的氟膠油封圈03動密封固定於腔門01的中心孔內，旋轉軸02外部設置有調心軸承04，調心軸承04安裝於臥式軸承座05內，臥式軸承座05與腔門01下端面固定，且兩者接觸面設置有一級石墨密封圈07；臥式軸承座05外部罩設軸承座罩06，軸承座罩06與腔門01下端面固定，且兩者接觸面設置有二級石墨密封圈08；所述腔門01的肩部09上端面形成與凸臺14一一對應且形狀尺寸相配合的梯形槽010；位於最內側的梯形槽010與凸臺14之間設置有石墨密封圈011，位於最外側的梯形槽010與凸臺14之間設置有氟橡膠O型圈012。
所述排氣管21由諧振腔5頂部伸入諧振腔5，且接近諧振腔5內頂面；排氣管21位於諧振腔5內的管口的水平位置高於導料管8位於諧振腔5內的管口的水平位置。
所述泠凝器22與泠凝水儲罐27的接口位於泠凝水儲罐27頂部。
所述尾氣管23與酸洗塔24接口的水平位置略低於與設置於酸洗塔24內的霧化噴頭25的水平位置。
所述導料管8由諧振腔5上頂面伸入諧振腔5內，且伸入脫銷容器15內。
所述軸承座罩06下端面中間形成通孔，旋轉軸02穿過通孔伸出軸承座罩06；旋轉軸02與軸承座罩06間隙配合。
所述旋轉軸02上端形成軸肩013，中間形成兩段互不相通的上孔和下孔。
所述平移機構11包括渦輪絲杆、微動開關或者位置傳感器。
所述升降機構12包括電動推桿、壓力傳感器和接近開關。
本實用新型的使用方法：
在操作區，將脫硝容器15放入到託盤13中，伺服電機10帶動平移機構11工作左移，升降機構12隨之左移，待雙密閉門機構移至諧振腔5正下方，伺服電機10停止工作；升降機構12帶動雙密閉門機構上升，直至腔門01與諧振腔5接觸，停止工作。旋轉電機16通過皮帶17和皮帶輪18帶動旋轉軸02旋轉，旋轉軸02通過調心軸承04與外部靜止部件連接，載帶託盤13旋轉。3 kW微波電源1功率連續線性可調，通過波導2經環流器4、水負載3傳輸至諧振腔5中。計量泵7抽取料液，經流量計9通過導料管8加入到脫硝容器15中，紅外測溫儀19在線測量物料溫度。蒸汽經排氣管21導入到冷凝器22中冷凝回收水蒸氣，泠凝水儲罐27接收冷凝水，不凝蒸汽進入酸洗塔24，霧化噴頭25噴灑酸液回收氮氧化物氣體。出料時，升降機構12帶動託盤13下降，下降至最低點時，升降機構12停止工作，伺服電機10開始帶動平移機構11右移，步數控制將脫硝容器15傳送至操作區。
實施例一：在操作區將脫硝容器15放入託盤13中，設置進料速度、微波功率等參數，設備自動運行。傳動機構將脫硝容器15傳送至諧振腔5，通過計量泵7連續將硝酸鈾醯溶液加入脫硝容器15中，自動加熱150 min。進料完成後，繼續加熱，自動控制溫度250℃加熱脫硝10 min，停止加熱。冷卻30 min後，物料通過傳動機構將物料輸送至操作區，得到脫硝產物為三氧化鈾，氧鈾比3.02:1。
實施例二：在操作區將脫硝容器15放入託盤13中，向脫硝容器15中加入體積約500 mL含釓150 g的硝酸釓溶液。設置進料速度、微波功率等參數，設備自動運行，傳動機構將脫硝容器15傳送至諧振腔5，開始加熱，加熱60min後，停止加熱。冷卻30 min，物料通過傳動機構將物料輸送至操作區，得到脫硝產物為三氧化二釓，氧釓比為1.5:1。
本實用新型實現半連續生產，自動化具備遠程操作功能，幾乎無尾氣排放；脫硝容器垂直進出諧振腔，平移結構和升降結構運行平穩；諧振腔氣密性好，蒸汽排出正常，諧振腔內無蒸汽冷凝；脫硝產物成分及粒徑均勻，硝酸根含量低。