(中核四○四有限公司，甘肅蘭州，732850)

我公司鈾轉(zhuǎn)化生產(chǎn)線中四氟化鈾固體物料的裝卸方式目前采用人工間歇式，該方式影響物料轉(zhuǎn)運的效率，而且需要較多的勞動力投入，限制了鈾轉(zhuǎn)化自動化技術(shù)水平的提高。為提高鈾轉(zhuǎn)化生產(chǎn)線自動化水平，降低生產(chǎn)成本，為后續(xù)鈾轉(zhuǎn)化擴大生產(chǎn)能力提供技術(shù)儲備，需對現(xiàn)有四氟化鈾物料的轉(zhuǎn)運方式進行技術(shù)提升。

經(jīng)過多方調(diào)研，氣力輸送具有占地面積小，管路布置靈活，自動化程度高等優(yōu)勢，通過開展固體四氟化鈾物料氣力輸送技術(shù)應(yīng)用研究，可進一步提升鈾轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的自動化水平，為鈾轉(zhuǎn)化擴大生產(chǎn)能力提供技術(shù)儲備。通過四氟化鈾氣力輸送的應(yīng)用可降低生產(chǎn)成本，提高工作效率，杜絕人為因素對生產(chǎn)穩(wěn)定運行所產(chǎn)生的故障隱患和安全隱患，同時因其系統(tǒng)密封性良好的特性，降低

了物料人為轉(zhuǎn)運所產(chǎn)生的泄漏風(fēng)險。為確保鈾轉(zhuǎn)化安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供強有力的保障。正是在鈾轉(zhuǎn)化的成功應(yīng)用，氣力輸送以其獨特的優(yōu)勢首次納入核工業(yè)領(lǐng)域。

1 目的

(1)根據(jù)鈾轉(zhuǎn)化生產(chǎn)線的實際情況，設(shè)計、建立固體四氟化鈾物料氣力輸送系統(tǒng)，實現(xiàn)氫氟化系統(tǒng)與氟化系統(tǒng)之間固體四氟化鈾物料的自動轉(zhuǎn)運。

(2)根據(jù)實驗調(diào)試確定氣力輸送最佳操作參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行。

(3)獲取相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)，以提升鈾轉(zhuǎn)化的總體裝備自動化水平，為相關(guān)工程建設(shè)提供必要的技術(shù)支持。

2 系統(tǒng)運行原理

四氟化鈾物料加入供料倉，當(dāng)重量達(dá)到上限值時，反饋信號至輸送系統(tǒng)，氣體旋轉(zhuǎn)球閥開啟，供氣氣源首先啟動供氣空吹管路，旋轉(zhuǎn)閥再旋轉(zhuǎn)喂料。四氟化鈾物料由供料倉經(jīng)抽氣室、旋轉(zhuǎn)閥進入加速室，在加速室中由氣流挾帶經(jīng)輸送管道進入接收料倉。接收料倉頂部設(shè)有不銹鋼燒結(jié)網(wǎng)過濾器，氣固相混合料在接收料倉內(nèi)通過除塵器實現(xiàn)氣固分離，氣相經(jīng)除塵器過濾后排入專用排風(fēng)通道進行后續(xù)凈化處理，固相物料積存在接收料倉內(nèi)，當(dāng)開始卸料時反饋信號至卸料旋轉(zhuǎn)閥，接收料倉內(nèi)固相物料經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥下落至立式氟化反應(yīng)器加料料斗內(nèi)。

3 系統(tǒng)組成

針對氣力輸送系統(tǒng)的四氟化鈾轉(zhuǎn)運能力為2t/h，提升高度為15米，水平輸送距離50米的要求，設(shè)計并建立了由氣源、輸送裝置、控制裝置、接收稱重裝置、除塵裝置、鈾含量測量裝置組成的輸送系統(tǒng)。其中輸送裝置由旋轉(zhuǎn)閥+加速器的方式組成。

3.1 旋轉(zhuǎn)閥

采用科倍隆CRD200，其軸向密封采用氣密封方式；氣密封能有效防止物料進入轉(zhuǎn)動部件，有效延長旋轉(zhuǎn)閥的使用壽命，提高整個輸送系統(tǒng)長期運行的穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)見圖1。

1-端蓋，2-殼體，3-轉(zhuǎn)子圖1 旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 抽氣室

旋轉(zhuǎn)閥的上方安裝有抽氣室，抽氣室實現(xiàn)料氣分離，防止氣頂料現(xiàn)象出現(xiàn)，保證下料填充的穩(wěn)定性，確保輸送系統(tǒng)長期運行的穩(wěn)定性。

3.3 加速器

旋轉(zhuǎn)閥的下方安裝加速器，將混合后的氣料輸入到輸送管道。

3.4 氣體控制單元

采用科倍隆LAVA噴嘴專利工藝，調(diào)節(jié)時控制LAVA噴嘴前的壓力來控制輸送氣量?？梢愿鶕?jù)工況來調(diào)節(jié)輸送恒定的氣量，以保證輸送的順利進行。該控制單元可以根據(jù)現(xiàn)場的工況改變或物料料性的變化，隨時進行自動調(diào)節(jié)控制。

1-縮徑，2-P1(供氣壓力)，3-氣動旋轉(zhuǎn)球閥，4-減壓閥， 5-P2(輸送壓力)，6-LAVA噴嘴，7-LVAV噴嘴后的壓力P3，8-磁助式電接點壓力表圖2 氣控單元結(jié)構(gòu)圖

3.5 氣固分離裝置

氣固分離裝置(除塵器)，過濾輸送過來的壓縮空氣，除塵器將物料飛塵收集下來，通過旋轉(zhuǎn)閥定期排至接受倉，過濾后的壓空排到風(fēng)井集中處理。除塵器設(shè)脈沖反吹系統(tǒng)，通過除塵器前后壓差計反饋的壓力數(shù)據(jù)，確定是否需要對除塵器進行反吹。過濾器選擇不銹鋼燒結(jié)網(wǎng)除塵器，過濾效率可以達(dá)到99.99%。過濾器配有閥門、過濾器部件、電磁閥等附件。在除塵器下料口設(shè)置一旋轉(zhuǎn)閥作為卸料閥。在除塵器處設(shè)稱重裝置，用于對物料的稱重計量。

3.6 鈾含量測量裝置

在含鈾固體物料氣力輸送過程中，為檢測鈾收率能否達(dá)到99.99%，需建立過濾氣中鈾含量測量檢測裝置，對經(jīng)微塵過濾器過濾后氣體中鈾含量進行檢測。

圖3 工藝流程圖

4 試驗過程

(1)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)閥RO-11、RO-21頻率，檢查并確保壓力點壓力數(shù)據(jù)能夠滿足輸送要求；

(2)啟動8#螺旋輸送器向輸送料倉中加入四氟化鈾物料，加料前對該四氟化鈾物料取樣，分析其堆積密度和粒徑，并記錄結(jié)果；

(3)調(diào)節(jié)氣體控制單元的供氣壓力和流量，控制料氣比為1∶8。然后繼續(xù)向輸送料倉加四氟化鈾物料，當(dāng)料重至設(shè)定上限值時發(fā)出警報，并輸出啟動氣體控制單元的信號，氣體控制單元啟動，10s后旋轉(zhuǎn)閥RO-11開始運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)氣體輸送物料；

(4)氣力輸送物料開始后，檢查并確保供氣氣源壓力、氣體控制單元壓力等參數(shù)能夠滿足使用要求，檢查輸送管道有無漏料現(xiàn)象，若發(fā)生漏料，及時處理；

(5)記錄系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)、氣體流量數(shù)據(jù)、旋轉(zhuǎn)閥頻率、接受料斗物料重量及除塵器壓差等數(shù)據(jù)，及時核算，確保料氣比控制在1∶8左右；

(6)根據(jù)系統(tǒng)運行情況，適當(dāng)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)閥RO-11頻率；

(7)開啟過濾氣中鈾含量監(jiān)測分析裝置，開始對過濾后氣體中鈾含量進行分析，并記錄分析數(shù)據(jù)；

(8)接收料倉內(nèi)物料重量至設(shè)計上限值時，輸出啟動旋轉(zhuǎn)閥RO-21的信號，旋轉(zhuǎn)閥RO-21啟動，開始卸料；

(9)當(dāng)伸縮料斗內(nèi)料重至設(shè)定下限值時，發(fā)出警報，輸出停止輸送的信號，旋轉(zhuǎn)閥RO-11和氣體控制單元先后停止運轉(zhuǎn)，直至加料后料重至設(shè)定上限值時重新啟動物料輸送；

(10)當(dāng)接收料倉內(nèi)物料重量至設(shè)定下限值時，輸出停止旋轉(zhuǎn)閥RO-21停止運轉(zhuǎn)的信號，旋轉(zhuǎn)閥RO-21停止運轉(zhuǎn)，停止卸料；

(11)定時從接受料斗取樣口對接受料取樣，分析其氟化鈾酰含量、二氧化鈾含量、堆積密度和粒徑分布，并記錄分析結(jié)果；

(12)在試驗過程中，通過不同壓力、不同氣體流量、不同料氣比條件下的驗證試驗，確定最佳的工藝操作參數(shù)。

5 結(jié)論

(1)經(jīng)過在線試驗驗證，確定了四氟化鈾氣力輸送的最佳工藝操作參數(shù)：電機頻率控制范圍為25～35 Hz，輸送壓力P2控制范圍為0.32～0.38 MPa。

(2)氣力輸送系統(tǒng)的輸送能力能夠達(dá)到2t/h,金屬直收率達(dá)到99.99%，滿足設(shè)計要求。

(3)利用壓縮空氣輸送的四氟化鈾物料堆積角、粒徑減小，組成成分分布不變，不影響氟化反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量。

(4)根據(jù)氣力輸送在線調(diào)試評估氣力輸送可以進一步推廣應(yīng)用至其他固體顆粒核材料運轉(zhuǎn)。