一种高放废液玻璃固化陶瓷电熔炉运行方法

技术领域

本发明涉及放射性废物处理技术领域，特别涉及一种高放射性废液玻璃固化陶瓷电熔炉运行方法。

背景技术

在核燃料处理过程中会产生高水平放射性废液，废液中含有辐照核燃料中总裂变产物的97％以上，具有放射性浓度高、释热率大和腐蚀性强等特点，对于环境有着较大的威胁，目前玻璃固化是处理高放射性废液的稳定有效途径之一；玻璃固化是将高放射性废液进行浓缩、煅烧，使其内含的盐分转化为氧化物，再与玻璃添加剂一起熔融，最终形成玻璃固化体。

熔炉作为玻璃和高放射性废液反应的场所，是高放射性废液玻璃固化项目最重要的工艺设备之一，而熔炉运行的安全、可控、连续是保障玻璃固化连续稳定运行的关键因素，而在目前的熔炉运行方法中存在因位于熔池顶部需要进行融化的冷帽(玻璃配合料)过厚，导致在运行中发生翻转现象。从而造成熔炉内部温度突然降低或升高，熔炉出现正压，电极回路电压发生变化、玻璃融制效果不佳和熔炉出料异常等现象，因此，发明一种熔炉运行方法解决当前熔炉运行存在的问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以有效解决熔炉内部冷帽翻转，保障熔炉连续生产运行的高放射性废液玻璃固化陶瓷电熔炉运行方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：包括以下步骤：

步骤S1、熔炉生产前升温预处理操作：熔炉在未进行生产时为空载运行状态，通过调节中上部加热电极和底部电极的电流速率提升熔炉内熔池温度至980℃后供给初始供水流量为10dm

步骤S2、熔炉生产前高温保温操作：在熔池温度达到1000-1160℃，且底部电极温度达到800-1000℃时，熔炉进行一定时长的高温保温处理；

步骤S3、首罐生产试运行操作：通过所述高温保温处理后此时熔炉处于生产运行状态，在进行正式生产运行之前进行一次首罐试运行，之后进行正式生产运行；

步骤S4、熔炉正式生产运行操作：在熔炉首罐试运行出料后停止加入去离子水进入熔炉内，向熔炉内加入高放射性废液，同时在关闭鼓泡器后向熔炉内加入最高速率为55dm

步骤S5、熔炉生产后出料操作：生产结束后，当熔炉内液位计显示值为10-15mbar时，将出料中频电极功率从初始值5kW提升至20kW后启动出料电极，将出料电极电流从1A开始提升至8A，并维持出料电极电流8A至玻璃流出，当玻璃流出后出料速率到达80kg/h后，关闭出料电极，维持出料速率为120-150kg/h至出料净重400kg,此时关闭中频电极结束出料，重新以5kW启动中频电极进行维持，直至熔炉液位到达显示值10-15mbar后，重复步骤S5继续进行下一次出料操作，维持连续生产运行。

在所述步骤S4中的生产运行中还包括有出现故障运行时熔池温度为1000-1100℃，底部电极温度为800-1000℃的熔炉暂停运行操作。

进一步的，所述步骤S1中在调节中上部加热电极和底部电极的电流速率之前需将熔炉加热电极的功率上限调节为60kW。

进一步的，所述中上部加热电极和底部电极的电流速率调节需以20A/h的速率进行提升，并将底部电极温度提升至800℃-1000℃。

进一步的，所述步骤S1中供给的去离子水供水流量自初始值起每一小时提升5dm

进一步的，所述步骤S2中高温保温操作时长为1-10天。

进一步的，所述步骤S1中去离子水进入到熔炉时，还需要调节端缝流量至75-95Nm

进一步的，所述步骤S3中首罐试运行操作具体为：经过步骤S2的高温保温处理后，停止向熔炉中加入去离子水，开始向熔炉内加入高放射性废液，同时启动供料协议；之后开始向陶瓷电熔炉内分批加入供料速率初始值为30±5dm

进一步的，所述步骤S3中降低中上部电极电流和底部电极电流以25A/h的速率进行缓慢降低；所述步骤S5中需将尾气端缝流量调节至10-30dm

进一步的，在所述步骤S4中还包括有当存在运行故障时的熔炉暂停运行操作：停止向熔炉内加入高放射性废液，改为向熔炉内加入去离子水，之后停止鼓泡器的运行和玻璃料的加入，并调节电极电流控制熔池温度为1000-1100℃，底部电极温度为800-1000℃。

进一步的，所述步骤S3和步骤S4中的玻璃料为玻璃珠。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)在本发明中，通过在正式生产之前将熔炉内部温度提升到所需高温并维持高温保温操作1-10天，有助于玻璃融化更加均匀和融化底部晶体，更有利于出料正常，并且在出料前进行降温，有助于出料流速的控制，确保出料的安全性；

(2)在本发明中，因为空载运行状态在转入生产运行状态时所需要的时间较长，因此当熔炉发生故障需暂停生产时，通过暂停运行操作可以避免将陶瓷电熔炉转入空载运行状态，此时陶瓷电熔炉温度较空载运行状态高，从而在解决了故障问题后，节省了熔炉重新进入到生产运行状态的时间，不会对连续生产造成影响；

(3)在本发明中，通过提前关闭鼓泡器并逐步增加玻璃珠的供料速率的方法使得冷帽的建立更加均匀，且气腔的温度处于冷帽适宜温度，解决了冷帽的翻转问题，降低了放射性物质的挥发。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例1

本实施例中所述的一种高放射性废液玻璃固化陶瓷电熔炉运行方法，包括以下步骤：

首先在陶瓷电熔炉在未进行生产时为空载运行状态，在空载运行状态时陶瓷电熔炉的运行为低温度运行。

步骤1：熔炉生产前升温预处理操作：将此时熔炉供热电极维持中频5KW运行的中上部和底部熔炉加热电极的上限设定值更改为60KW，之后以20A/h的速率提升上中部加热回路电流从而对熔池的温度进行升高，并在提升熔池温度的同时，启动陶瓷电熔炉底部加热电极，并同样以20A/h的速率提升底部电极电流至底部电极温度为800℃-1000℃，在升温过程中，当熔池温度达到980℃时，通过开启去离子水供应阀门向陶瓷电熔炉内供给初始流量为10dm

之后打开鼓泡器启动阀门使鼓泡器开启，利用开启的鼓泡器帮助熔炉内部加热均匀。

步骤2：熔炉生产前高温保温操作：当通过步骤S1中的升温操作使熔池温度达到1000-1160℃，且底部电极的温度达到800-1000℃后，熔炉开始进入高温保温状态，高温保温状态需要维持熔炉在以上参数累计1-10天；熔池温度在1000-1160℃时融化效果较好，底部电极温度为800-1000℃可以有助于底部融化出料和融化底部晶体；

步骤3：首罐生产试运行操作：经过步骤S2的调节操作后，陶瓷电熔炉转为生产状态，之后在步骤S2中的高温保温时长足够后停止向熔炉加入去离子水，开始向熔炉内加入高放射性废液，同时启动能够使陶瓷电熔炉自动供料并对供料量进行记录的供料协议；

之后通过主控控制界面启动玻璃珠供料装置，开始向陶瓷电熔炉内分批加入供料速率初始值为30±5dm

步骤4：熔炉正式生产运行操作：首罐出料完成后，停止向熔炉加入去离子水，并向陶瓷电熔炉内供给高放射性废液；在主控控制画面关闭鼓泡器气动阀门以关闭鼓泡器，之后继续向陶瓷电熔炉内分批加入供料速率初始值为30±5dm

当气腔温度稳定在570-900℃后再开启鼓泡器，此时气腔温度在570-900℃时冷帽已基本稳定，开启的鼓泡器可以有助于熔炉上部进行热交换；

在供料过程中调节熔炉电极电流，保持熔池温度为可有效解决玻璃融制不佳问题的1000-1160℃，底部电极温度为800-1000℃，之后可以开始正式生产运行。

步骤5：熔炉故障时暂停运行操作：当生产运行中遇到影响连续运行生产的故障时，需要暂停供料将熔炉生产运行转入暂停运行生产，通过停止向熔炉内加入高放射性废液，向熔炉内加入去离子水，之后停止鼓泡器、玻璃珠供料装置的运行，暂停生产运行时停止鼓泡器有助于减少放射性物质的挥发；同时调节熔炉电极电流，控制熔池温度为1000-1100℃，底部电极温度为800-1000℃；此时，玻璃融制效果好，有利于后续转入生产运行，并维持熔炉的加热电极以中频5KW运行，之后对故障进行处理；

在将影响连续生产运行的故障处理之后，停止在熔炉内加入去离子水，供给高放射性废液，之后启动玻璃珠供料装置向熔炉内加入玻璃珠建立冷帽，并重复上述步骤4中的生产运行操作；暂停生产运行时熔炉温度较空载运行时温度高，在故障解除后可直接恢复生产运行，避免了空载运行需要长达七天的升温过程。

步骤6：熔炉正常生产后出料操作：

再生产过程中熔炉供料的供料槽持续向熔炉供入高放射性废液，同时通过玻璃珠供料装置向熔炉供入玻璃珠，当熔炉液位到达液位计显示值10-15mbar后，出料中频电极功率从初始值5kW以15min/5kW的速率提升至20kW，再启动出料电极从1A开始提升至8A，维持出料电极电流8A至玻璃流出，当玻璃流出后出料速率到达80kg/h后，关闭出料电极，通过调节中频功率维持出料速率在120-150kg/h之间，直至出料净重400kg,关闭中频停止出料，再将装满产品玻璃的容器转运走，重新以5kW启动中频维持，直至熔炉液位到达显示值10-15mbar后，按此方法继续出料，维持连续生产运行。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。