[發明專利]一種火焰脫硝燃燒器裝置及火焰脫硝系統

在審

• 申請號: 202110504473.5
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113339793A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 李碩;紀雷鳴;李思凡;陳勇;侯學鋒;侯留東;王博;李銀華
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/48;F23D14/64;F23D14/70;F23D14/78;B01D53/56;B01D53/78
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

本發明公開一種火焰脫硝燃燒器裝置，包括火焰腔、燃燒頭、以及物料噴嘴，其中：燃燒頭與火焰腔相連通，用于向火焰腔內通入燃料氣與空氣的混合氣；混合氣在火焰腔內點火燃燒并產生高溫氣體，火焰腔設有燃燒氣出口，燃料氣出口設于遠離燃燒頭的一端端部，火焰腔中心具有貫穿內孔，物料噴嘴設于火焰腔的貫穿內孔中并貫穿所述火焰腔，用于流通硝酸鈾酰，物料噴嘴的出口位置與燃料氣出口的位置為火焰腔的同一端，以使得物料噴嘴噴出的硝酸鈾酰能夠與燃燒氣出口排出的高溫氣體接觸而進行脫硝反應。本發明還公開一種包含以上火焰脫硝燃燒器裝置的火焰脫硝系統。本發明可確保硝酸鈾酰脫硝反應穩定進行。

技術領域

本發明屬于核工程技術領域，具體涉及一種火焰脫硝燃燒器裝置、以及含有該火焰脫硝燃燒器裝置的火焰脫硝系統。

背景技術

在核燃料循環體系中，經過萃取純化后，得到硝酸鈾酰溶液，為便于將硝酸鈾酰溶液加工成金屬鈾或其他的鈾化合物形式，可以先將硝酸鈾酰轉化為鈾的氧化物。由于干法脫硝工藝在試劑消耗、廢液產生、運行費用、尾氣處理等方面都有明顯的優勢，因此，國內外都采用干法脫硝工藝將硝酸鈾酰轉化為UO₃產品。

目前，國內最為典型的干法脫硝工藝是流化床脫硝法，但是流化床脫硝法制得的UO₃的比表面較小(一般低于1m²/g)，反應活性較差，為了增加UO₃產品的比表面積，提高其反應活性，通常需在流化床的進料溶液中加入硫酸鹽(硫酸銨)，但加硫酸鹽活化的效果非常有限，且硫酸根的存在會加劇對設備和管道的腐蝕。國外目前較為先進的脫硝技術是火焰脫硝法，通過燃料氣與助燃空氣在燃燒器內燃燒形成高溫氣體，再將硝酸鈾酰料液與高溫氣體接觸，在立式反應器中進行脫硝反應，經過脫水、分解制得UO₃產品，火焰脫硝法的優點是設備結構簡單，生產過程比較經濟，能夠實現自動控制，且UO₃顆粒的比表面積較大，有較高的反應活性。

燃燒器是進行火焰脫硝法的核心部件，但是目前這類產品較少，且現有的產品難以保證反應的穩定進行。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種火焰脫硝燃燒器裝置、以及含有該火焰脫硝燃燒器裝置的火焰脫硝系統，可確保火焰脫硝法脫硝工藝中硝酸鈾酰脫硝反應的穩定進行。

根據本發明的一個方面，提供一種火焰脫硝燃燒器裝置，其技術方案如下：

一種火焰脫硝燃燒器裝置，包括火焰腔、燃燒頭、以及物料噴嘴，

所述燃燒頭與所述火焰腔相連通，用于向火焰腔內通入燃料氣與空氣的混合氣；

所述混合氣在所述火焰腔內點火燃燒并產生高溫氣體，所述火焰腔設有燃燒氣出口，所述燃料氣出口設于遠離所述燃燒頭的一端端部，

所述火焰腔中心具有貫穿內孔，所述物料噴嘴設于火焰腔的貫穿內孔中并貫穿所述火焰腔，用于流通硝酸鈾酰，所述物料噴嘴的出口位置與所述燃料氣出口的位置為火焰腔的同一端，以使得物料噴嘴噴出的硝酸鈾酰能夠與燃燒氣出口排出的所述高溫氣體接觸而進行脫硝反應。

優選的是，本裝置還包括空氣腔，所述空氣腔環繞在所述火焰腔的外部，空氣腔的外壁上設有空氣入口，用于向空氣腔內通入空氣；

所述燃燒頭包括燃料噴嘴、旋流器、以及火焰導管，

所述燃料噴嘴，用于輸入燃料；

所述旋流器的入口分別與所述燃料噴嘴、所述空氣腔相連通，用于將燃料噴嘴進入的燃料和空氣腔進入的空氣進行預混合，旋流器的出口與所述火焰導管的入口相連通，

火焰導管的出口與所述火焰腔相連通，以將預混合后的混合氣通入到火焰腔，

所述火焰導管的出口處設有點火器，以使所述混合氣在火焰腔中進行燃燒。