一种氘水处理设备

    专利2025-06-22  11


    本发明涉及污水处理设备,尤其涉及一种氘水处理设备。


    背景技术:

    1、核污水是指受到核污染的水体,通常由核事故引起。核污水往往源于核事故,事故导致核电站安全措施受损,使得不期望的水体与放射性物质直接接触而被污染,核污水主要来源包括事故发生后的冷却水,渗入场址的地下水及雨水。核污水中包含多种放射性元素,如氕、氚、锶、钚等,放射性元素导致水源产生污染,影响水生生态环境,危害水生动物,还可能导致辐射污染扩散到周边地区,对人类和动植物的健康造成威胁。在辐射照射下可能会导致急性放射性疾病,故核污水处理是十分重要的。需要将核污水中放射性元素处理完毕,才能将污水排除,核污水中的氘水通常使用反应釜进行处理。

    2、申请号n201810486313.0中提出一种节能型低氘水精馏系统,通过第一热交换器将从精馏塔顶部出来的热蒸气进行冷却,并将冷却过程中回收的热能用来第二热交换器加热流入蒸气发生器的水,这样,大部分的能量能得到反复利用,从而降低了整个系统消耗的能量,可减少80%的能耗,达到节能的目的,从而实现低成本生产低氘水。

    3、但在热能回收过程中,通过第一热交换器和第二热交换器传递热量,热量对蒸汽发生器的底部进行加热,而顶部位置由于不存在加热点位,故底部和顶部温度不一致,热水从底部流动到液面位置需要一定时间,故精馏塔不同高度所受到的加热温度不同,温度不均影响氘水处理效率。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是针对背景技术中存在热水从底部输入精馏塔内导致上下层水温温度不均的问题,提出一种氘水处理设备。

    2、本发明的技术方案:一种氘水处理设备,包括反应釜和水浴加热装置,所述反应釜的侧部与水浴加热装置连通,所述反应釜的顶部固定安装有电机;

    3、水温混合组件,包括内胆层、入水管、下旋转叶和上旋转叶,所述内胆层固定安装在反应釜的内部,所述内胆层的内圈形成精馏区,所述内胆层的外圈与反应釜之间形成水浴区,所述入水管的两端分别连通水浴加热装置和水浴区,所述入水管采用弯曲结构,位于反应釜内部的入水管与反应釜之间形成小于四十五度的夹角,且出口倾斜向上,所述内胆层的外圈转动连接下旋转叶和上旋转叶,所述入水管的出口朝向下旋转叶,所述下旋转叶与上旋转叶之间通过反向传动件连接,所述下旋转叶和上旋转叶旋转方向相反;

    4、热量回收组件,包括热量交换管、出水管和回收管,所述热量交换管的端部与反应釜固定连接,所述回收管连通水浴区,所述热量交换管通过出水管与水浴加热装置连通;

    5、流速调节件,包括导气筒、导气管和风扇,所述内胆层的顶部内壁固定安装导气筒,所述内胆层的顶部内壁且位于导气筒围成的圈内固定安装有导气管,所述导气管与热量回收组件连通,所述导气筒位于反应釜内部的精馏区,所述导气管内流通氘气。

    6、可选的,所述下旋转叶包括圆环与延伸水排,所述入水管的出口朝向延伸水排,所述下旋转叶和上旋转叶分别位于水浴区的上半层和下半层,所述下旋转叶和上旋转叶形状相同且相互平行。

    7、可选的,所述圆环的上下两侧均滚动连接有滚珠,所述内胆层的曲面处且位于圆环转动处开设有环形凹槽,所述圆环在环形凹槽内转动,所述内胆层的曲面处且位于环形凹槽位置开设有用于滚珠滚动的滑道。

    8、可选的,所述反向传动件包括两个齿轮和一个传送链,两个所述齿轮通过传送链链条连接,所述齿轮的中心处通过转轴与内胆层转动连接,两个所述齿轮分别与下旋转叶和上旋转叶啮合连接,所述反应釜的内部且位于精馏区处转动连接有搅拌叶,所述搅拌叶的顶端通过转轴与电机固定连接。

    9、可选的,所述风扇的中心处固定安装有转轴,所述内胆层的内部存在夹层,所述转轴穿入内胆层内部夹层,所述夹层与导气管相互错位。

    10、可选的,所述转轴靠近端部位置固定安装有延长杆,所述延长杆的杆身处滑动连接有压力块,所述转轴与压力块之间通过复位弹簧弹性连接,所述压力块远离复位弹簧的一侧固定安装有压力杆,所述内胆层的夹层处固定安装有受压板,所述压力杆与受压板接触,所述受压板的内部固定安装有压力传感器,所述压力传感器与水浴加热装置电连接。

    11、可选的,所述延长杆的另一端固定连接有限位环,所述压力杆贯穿限位环,当所述压力杆接触到压力传感器,所述水浴加热装置内部热水进行低速环流;当所述压力杆与受压板分离,所述水浴加热装置内部热水进行高速环流。

    12、可选的,所述热量回收组件还包括安装架和冷凝管,所述安装架固定安装在热量交换管与安装架之间,所述冷凝管的两端分别与导气管和气体排出管连通,所述热量交换管、回收管和出水管形成水浴回流管。

    13、可选的,所述冷凝管与热量交换管之间形成热量交换腔,所述热量交换腔内流通有水浴加热装置运行输送的水,所述冷凝管、热量交换管和气体排出管均与水平面存在夹角,氘气流通方向倾斜向下。

    14、与现有技术相比,本发明具有如下有益的技术效果:

    15、本发明通过入水管内流出的热水对下旋转叶进行冲击,下旋转叶受到冲击进行旋转,并利用反向传动件使上旋转叶反向旋转,水浴区内上半层和下半层的热水旋转方向相反形成对流,加快上半层和下半层热水的融合,使水浴温度更加均匀。

    16、进一步的,通过精馏区产生的气体带动风扇旋转,气体量越多则风扇转动速度越快,即氘气处理效率越快,故压力块受到的离心力越大,当压力块产生位移与受压板接触,此时水浴加热装置低速环流,保持水浴温度即可;当压力块产生位移未与受压板接触,此时水浴加热装置高速环流,及时补充水浴温度,动态位置水浴温度,以维持氘气处理效率。

    17、进一步的,在水浴加热装置低速环流时,热量交换腔内水浴水流通速度慢,故水浴水与精馏区产生的气体的冷热交换时间长,充分利用气体温度,减少水浴加热装置对水浴水的加热,节能能耗;在水浴加热装置高速环流时,水浴水主要通过水浴加热装置进行加热,以维持水浴水的温度。



    技术特征:

    1.一种氘水处理设备,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种氘水处理设备,其特征在于:所述下旋转叶(34)包括圆环与延伸水排,所述入水管(33)的出口朝向延伸水排,所述下旋转叶(34)和上旋转叶(35)分别位于水浴区的上半层和下半层,所述下旋转叶(34)和上旋转叶(35)形状相同且相互平行。

    3.根据权利要求2所述的一种氘水处理设备,其特征在于:所述圆环的上下两侧均滚动连接有滚珠(36),所述内胆层(31)的曲面处且位于圆环转动处开设有环形凹槽,所述圆环在环形凹槽内转动,所述内胆层(31)的曲面处且位于环形凹槽位置开设有用于滚珠(36)滚动的滑道(37)。

    4.根据权利要求3所述的一种氘水处理设备,其特征在于:所述反向传动件包括两个齿轮(38)和一个传送链(39),两个所述齿轮(38)通过传送链(39)链条连接,所述齿轮(38)的中心处通过转轴与内胆层(31)转动连接,两个所述齿轮(38)分别与下旋转叶(34)和上旋转叶(35)啮合连接,所述反应釜(1)的内部且位于精馏区处转动连接有搅拌叶(32),所述搅拌叶(32)的顶端通过转轴与电机(4)固定连接。

    5.根据权利要求1所述的一种氘水处理设备,其特征在于:所述风扇(73)的中心处固定安装有转轴(74),所述内胆层(31)的内部存在夹层,所述转轴(74)穿入内胆层(31)内部夹层,所述夹层与导气管(72)相互错位。

    6.根据权利要求5所述的一种氘水处理设备,其特征在于:所述转轴(74)靠近端部位置固定安装有延长杆(75),所述延长杆(75)的杆身处滑动连接有压力块(76),所述转轴(74)与压力块(76)之间通过复位弹簧(77)弹性连接,所述压力块(76)远离复位弹簧(77)的一侧固定安装有压力杆(78),所述内胆层(31)的夹层处固定安装有受压板(79),所述压力杆(78)与受压板(79)接触,所述受压板(79)的内部固定安装有压力传感器,所述压力传感器与水浴加热装置(2)电连接。

    7.根据权利要求6所述的一种氘水处理设备,其特征在于:所述延长杆(75)的另一端固定连接有限位环,所述压力杆(78)贯穿限位环,当所述压力杆(78)接触到压力传感器,所述水浴加热装置(2)内部热水进行低速环流;当所述压力杆(78)与受压板(79)分离,所述水浴加热装置(2)内部热水进行高速环流。

    8.根据权利要求1所述的一种氘水处理设备,其特征在于:所述热量回收组件(5)还包括安装架(51)、冷凝管(52)和回收管(56),所述安装架(51)固定安装在热量交换管(53)与安装架(51)之间,所述冷凝管(52)的两端分别与导气管(72)和气体排出管(6)连通,所述热量交换管(53)、回收管(56)和出水管(54)形成水浴回流管。

    9.根据权利要求8所述的一种氘水处理设备,其特征在于:所述冷凝管(52)与热量交换管(53)之间形成热量交换腔(55),所述热量交换腔(55)内流通有水浴加热装置(2)运行输送的水,所述冷凝管(52)、热量交换管(53)和气体排出管(6)均与水平面存在夹角,氘气流通方向倾斜向下。


    技术总结
    本发明涉及污水处理设备技术领域,尤其涉及一种氘水处理设备。其技术方案包括:水温混合组件,包括内胆层、入水管、下旋转叶和上旋转叶,所述内胆层固定安装在反应釜的内部,所述入水管的两端分别连通水浴加热装置和水浴区,入水管与反应釜之间形成小于四十五度的夹角,且出口倾斜向上,所述内胆层的外圈转动连接下旋转叶和上旋转叶,所述下旋转叶和上旋转叶旋转方向相反。本发明通过入水管内流出的热水对下旋转叶进行冲击,下旋转叶受到冲击进行旋转,并利用反向传动件使上旋转叶反向旋转,水浴区内上半层和下半层的热水旋转方向相反形成对流,加快上半层和下半层热水的融合,使水浴温度更加均匀。

    技术研发人员:李炜葆,杨雷,朱黎黎
    受保护的技术使用者:中国科学院合肥物质科学研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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