重水蒸汽回收一体化装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种重水蒸汽回收装置，具体讲是一种重水蒸汽回收一体化装置及回收方法，属于核工业环保机械设备的技术领域。


背景技术：

2.重水为氘和氧的化合物，比一般水重，全称一氧化二氘，是一种无色、无臭、无味的液体，其在原子能工业中有作广泛的应用。现有重水蒸汽回收过程中，气体干燥工艺、气体循环工艺、冷凝工艺采用的都是分开的工序，其需要分开布置各类设备，每个设备单独操作容易出现故障。同时，各种工艺中的处理设备占地较大，工序繁琐，使用人员较多，生产效率不高，运营维护成本较高。
3.此外，分工序列处理无法充分考虑整体泄露率要求，导致部分设备管路泄露，导致空气污染，引发泄漏事故。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种安装和使用灵活，生产效率和安全性高重水蒸汽回收一体化装置。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供的重水蒸汽回收一体化装置，包括干燥单元、冷凝单元、风机单元和加热单元；
6.所述干燥单元用于吸附含重水蒸汽；
7.所述冷凝单元用于冷凝干燥单元再生时形成的含重水蒸汽；
8.所述风机单元用于驱动含重水蒸汽，并向加热单元提供风源；
9.所述加热单元用于加热风源提供给干燥单元。
10.作为改进，所述冷凝单元的出口处设有露点仪。
11.作为改进，所述干燥单元内装有分子筛干燥剂。
12.作为改进，所述分子筛干燥剂为球状碱金属的铝硅酸盐，有效开孔尺寸9纳米，平均球珠直径1.5-5毫米。
13.作为改进，所述冷凝单元包括水冷盘管，所述水冷盘管的进出口单独连接冷冻水源；所述冷凝单元的进口连接干燥单元，出口连接风机单元；所述冷凝单元的下部连接重水收集单元。
14.本实用新型还提供了一种重水蒸汽回收方法，采用上述重水蒸汽回收一体化装置，包括：
15.s1，含重水蒸汽的气体进入干燥单元，气体在风机单元的作用下经过干燥后进入冷凝器，再经过风机单元排出；
16.s2，当装置达到设定的运行时间或干燥单元出口露点达到设定值时，干燥单元的进气口和风机单元的出气口关闭；
17.s3，风机单元与加热单元、加热单元与干燥单元之间连通，风源经加热单元加热后
进入干燥单元内吸附重水蒸汽后进入冷凝器进行冷凝回收；
18.s4，当达到设定的再生时间或干燥单元出口露点低于下限值时，风机单元与加热单元、加热单元与干燥单元之间的连通关闭，干燥单元的进气口和风机单元的出气口打开，恢复s1步骤。
19.作为改进，所述干燥单元出口露点设定值为≤-60℃。
20.本实用新型的有益效果在于：(1)将干燥单元、冷凝单元、风机单元和加热单元进行一体化设置，实现整个重水回收、装置再生统一实施，大大提升了生产效率，降低运营成本；(2)可以自由地接入客户现有的处理系统中，适应性强，简化了处理工序，减少了重水处理设备的数量和可能出现故障节点，降低处理过程中出现整体泄露率，提高了安全系数；(3)采用一用一备的模式，在其中一套重水蒸汽回收一体化装置启动再生工序时，备用的另一套重水蒸汽回收一体化装置接入客户的系统，可保证处理过程连续不间断运行；(4)在冷凝单元的出口处设有露点仪，可以更加精确地控制再生工序的运行；(5)采用分子筛干燥剂，可以有效地提升干燥效果，同时也便于加热空气吸附表面的重水蒸汽；(6)冷凝单元采用盘管式水冷，冷冻水和工作气体及冷凝液重水均完全隔离，避免交叉污染和泄漏，提高了安全系数。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为重水蒸汽回收一体化装置结构示意图；
23.图2为重水蒸汽回收一体化装置结构示意图2；
24.图中：1-干燥塔，2-冷凝器，3-电加热器，4-离心风机，5-重水回收罐，6-控制盘。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简
化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.如图1和2所示，本实用新型的重水蒸汽回收一体化装置包括干燥塔1、冷凝器2、离心风机4、电加热器3、重水回收罐5和控制盘6。干燥塔1、冷凝器2、离心风机4、电加热器3、重水回收罐5和控制盘6均安装在钢架模块7上，钢架模块7底部安装万向轮。
32.干燥塔1包括进口、出口和进口旁路。干燥塔1的进口与用户工艺管道相连接，干燥塔1的出口与冷凝器2的进口相连通；干燥塔1的进口旁路与电加热器3的出气管路相连通。本实施例中，干燥塔1正常工作温度20～225℃，干燥剂为分子筛干燥器，分子筛干燥器为一种碱金属的铝硅酸盐，为圆珠球形，有效开孔尺寸9纳米，平均球珠直径1.5-5毫米，再生后水汽残留率低于1％；干燥塔1报警温度275℃，出口露点设定值≤-60℃，干燥剂充填量不少于2.94m3。
33.冷凝器2包括进口和出口。冷凝器2的底部设有冷凝液出口，冷凝液出口与重水回收罐5连通。冷凝器2的内部设有水冷盘管，水冷盘管的进、出口分别与客户冷冻水接管相连通。这样冷冻水、重水蒸汽及冷凝液重水均完全相互隔离，进而避免交叉污染，提高了处置过程的安全性。
34.本实施例中，采用的冷凝器2能在2小时内完成再生出的430kg重水蒸汽的冷凝，在2.5h内完成干燥塔1床层的降温。
35.离心风机4与冷凝器2的出口相连，离心风机4的出口即为整套装置的出口。同时，离心风机4设有旁路支管，旁路支管与电加热器3的进气管路相连通。本实施例中，离心风机4全密封设计，整体泄漏率不高于1
×
10-7
pa
·
m3/s。
36.本实施例中，电加热器3采用嵌入式电加热器3，其功率与冷凝器2换热面积匹配。
37.本实施例中，干燥塔1的出口处设置的露点仪，露点仪电连接控制盘6。
38.本实施例中，在干燥塔1进口和进口旁路、离心风机4的出口和旁路支管处均设有电控阀门，电控阀门电连接控制盘6。
39.本实施例中，所有连接通过法兰连接并由螺栓拧紧。但作为本领域技术人员应该知道，采用其他类似的连接方式也可以实现本实用新型的目的，如直接焊接等。
40.现以模拟当客户某厂房发生重水蒸汽泄露达到报警阈值时(厂房氚导出活度浓度≥5dac)，对重水蒸汽回收一体化装置的使用方法进行详细说明：
41.1、将重水蒸汽回收一体化装置接入用户系统中，即干燥塔1的进口、离心风机4的出口接入用户工艺管道，冷凝器2中的水冷盘管的进、出口分别连接与客户冷冻水接管；关闭干燥塔1上进口旁路、离心风机4上旁路支管的电控阀门。
42.2、启动离心风机4，含重水蒸汽的气体经干燥塔1进口进入干燥塔1，重水蒸汽在离心风机4作用下经过分子筛干燥剂层后，经管道进入冷凝器2冷凝，再经过离心风机4的出口排出，进入系统工艺管道中。
43.3、干燥塔1出口的露点仪实时测量的出口露点动态，当出口露点值达到≤-60℃时(通常情形下露点值达到≤-60℃，此时表明分子筛干燥塔1已经吸附饱和)，关闭干燥塔1进口处、离心风机4出口处的电控阀门。
44.4、启动电加热器3，此时离心风机4仍然作为再生气体动力，打开离心风机4与电加热器3之间旁路管路的电控阀门和干燥塔1上进口旁路的电控阀门，电加热器3启动加热到所需要的再生温度220℃，热空气经进口旁路进入干燥塔1把干燥剂吸附的水汽带离干燥剂，然后进入冷凝器2，此时冷凝器2冷冻水进出口阀门已经打开，盘管内已经充满冷冻水，重水蒸汽被冷凝后液体通过冷凝器2底部的管路排出进入重水回收罐5。
45.5、当干燥塔1再生完成后，关闭电加热器3，关闭离心风机4旁路管路上的电控阀门和干燥塔1进口旁路上的电控阀，打开干燥塔1进口处、离心风机4出口处的电控阀门，进行下一轮的吸附。
46.通过上述处理使来自厂房含有重水蒸汽的空气及带压、常压工艺尾气通过干燥塔1进行吸附干燥并返回事故房间所在层，直至厂房内氚导出活度浓度降至1dac以下。经模拟测试，设备响应迅速，重水蒸汽吸附率高，设备再生能力强，重水回收率》99％。
47.为了提高工作效率，本实施例中也可以设置两套重水蒸汽回收一体化装置，采用一用一备的模式进行处理。即一套装置启动再生程序时，将另一套装置被接入用户系统，进行交替使用，以保证连续不间断运行。
48.在另一实施例中，取消在干燥塔1出口处设置露点仪，采用运行时间来切换吸附/再生模式。运行时间可根据干燥塔1的规格及现场环境进行设置。本实施例中，运行时间设定为20h。在实际运用过程中需要根据含重水蒸汽的浓度和流量进行动态的调整。
49.在又一实施例中，在干燥塔1与冷凝器2之间的管路上设置过滤器。过滤器可以拦截干燥器在使用过种中产生的分子筛碎片，避免下游污染。
50.需要说明的是，装置在使用过程中的再生温度，可以根据实际情况进行动态地调整。
51.本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
52.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
53.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的

技术实现要素：
，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种重水蒸汽回收一体化装置，其特征在于：包括干燥单元、冷凝单元、风机单元和加热单元；所述干燥单元用于吸附含重水蒸汽；所述冷凝单元用于冷凝干燥单元再生时形成的含重水蒸汽；所述风机单元用于驱动含重水蒸汽，并向加热单元提供风源；所述加热单元用于加热风源提供给干燥单元。2.根据权利要求1所述的重水蒸汽回收一体化装置，其特征在于：所述冷凝单元的出口处设有露点仪。3.根据权利要求1或2所述的重水蒸汽回收一体化装置，其特征在于：所述干燥单元内装有分子筛干燥剂。4.根据权利要求3所述的重水蒸汽回收一体化装置，其特征在于：所述分子筛干燥剂为球状碱金属的铝硅酸盐，有效开孔尺寸9纳米，平均球珠直径1.5-5毫米。5.根据权利要求1或2所述的重水蒸汽回收一体化装置，其特征在于：所述冷凝单元包括水冷盘管，所述水冷盘管的进出口单独连接冷冻水源；所述冷凝单元的进口连接干燥单元，出口连接风机单元；所述冷凝单元的下部连接重水收集单元。

技术总结
本实用新型公开了一种重水蒸汽回收一体化装置，属于核工业环保机械设备的技术领域。包括干燥单元、冷凝单元、风机单元和加热单元所述干燥单元用于干燥含重水蒸汽；所述冷凝单元用于冷凝干燥后含重水蒸汽；所述风机单元用于提供驱动含重水蒸汽，并向加热单元提供风源；所述加热单元用于加热风源提供给干燥单元。将干燥单元、冷凝单元、风机单元和加热单元进行一体化设置，实现整个重水回收、装置再生统一实施，大大提升了生产效率，降低运营成本。本实用新型还公开了一种重水蒸汽回收方法。本实用新型还公开了一种重水蒸汽回收方法。本实用新型还公开了一种重水蒸汽回收方法。


技术研发人员：徐新 倪国强 荣玉梅
受保护的技术使用者：西西埃热能（南京）有限公司
技术研发日：2022.12.15
技术公布日：2023/7/14