[發(fā)明專利]坩堝及物料處理設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110684133.5
• 申請(qǐng)日: 2021-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113432420A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郄東生;譚盛恒;李寶軍;朱冬冬;張克乾;洪業(yè);李玉松;王澤學(xué)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)原子能科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): F27B14/06
• 分類號(hào): F27B14/06;F27B14/14;F27B14/08;C03B5/02;G21F9/16;G21F9/30
• 代理公司: 北京市創(chuàng)世宏景專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11493
• 代理人: 王鵬鑫

一種坩堝及物料處理設(shè)備。坩堝包括：底壁；側(cè)壁，由所述底壁的周緣向上延伸，并與所述底壁限定出加熱腔；感應(yīng)線圈，設(shè)置于所述加熱腔外，用于產(chǎn)生磁感線，所述磁感線通過(guò)所述底壁以及所述側(cè)壁進(jìn)入所述加熱腔，從而對(duì)所述加熱腔內(nèi)的物料進(jìn)行加熱。本申請(qǐng)?zhí)峁┑嫩釄寮拔锪咸幚碓O(shè)備的底壁以及側(cè)壁都能通過(guò)磁感線，從而保證加熱腔內(nèi)物料的加熱效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及坩堝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種坩堝及物料處理設(shè)備。

背景技術(shù)

坩堝可以對(duì)物料進(jìn)行高溫加熱處理，例如，坩堝可以為冷坩堝。冷坩堝玻璃固化技術(shù)具有工作溫度高、處理范圍廣、使用壽命長(zhǎng)、熔體均一、設(shè)備體積小、退役容易等特點(diǎn)。冷坩堝玻璃固化技術(shù)不僅可用于核電站產(chǎn)生的固體廢物、樹(shù)脂、濃縮物等低、中水平放射性廢物；還可用于高水平放射性廢液及其它一些腐蝕性較強(qiáng)的難處理廢物。因此，該技術(shù)的研究進(jìn)展受到廣泛關(guān)注。在核電運(yùn)行中，勢(shì)必產(chǎn)生大量放射性廢物。其中，乏燃料后處理及其產(chǎn)生的高水平放射性廢液，由于具有放射性比活度高、釋熱率高、并含有一些半衰期長(zhǎng)、生物毒性高的核素等特點(diǎn)，其處理處置成為制約核電及核燃料循環(huán)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。冷坩堝玻璃固化技術(shù)作為一種新的核廢物處理技術(shù)，在核電廢物和高水平放射性廢液處理方面，有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

冷坩堝是由數(shù)個(gè)弧形塊或管組成的圓形或橢圓形容器，弧形塊或管內(nèi)通入冷卻水以保持冷壁，各個(gè)弧形塊或管間縫隙充填絕緣物質(zhì)，通過(guò)電磁場(chǎng)對(duì)其內(nèi)部物料進(jìn)行加熱，冷坩堝外有由銅管繞制而成的水冷線圈。由于冷坩堝采用水冷結(jié)構(gòu)，因而在靠近冷卻管溫度低的區(qū)域會(huì)形成一層固態(tài)玻璃殼層，避免了熔融物對(duì)冷坩堝的腐蝕。冷坩堝玻璃固化系統(tǒng)主要包括：冷坩堝、進(jìn)料子系統(tǒng)、玻璃出料子系統(tǒng)、煙氣凈化子系統(tǒng)及儀表控制系統(tǒng)等。冷坩堝玻璃固化工藝主要有三種形式，分別為：兩步法玻璃固化工藝、一步法玻璃固化工藝和一步法焚燒玻璃固化工藝。兩步法玻璃固化工藝是先將廢液在鍛燒爐內(nèi)煅燒后與玻璃基料混合，送人冷坩堝；一步法玻璃固化工藝是廢液與玻璃基料直接送入冷坩堝；一步法焚燒玻璃固化工藝是將可燃固體廢物與玻璃基料混合后，送入冷坩堝。前兩種工藝主要用于處理廢液，后一種工藝主要用于處理固體廢物。

根據(jù)使用方式不同，可以把電磁冷坩堝分為間歇式和連續(xù)鑄造式2種，但是基本原理一樣，主要由水冷坩堝、電源和其它輔助設(shè)施組成。坩堝外繞有螺旋式感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈與電源相連，以產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)。當(dāng)線圈通入交變電流時(shí)，在線圈內(nèi)部和周圍產(chǎn)生1個(gè)交變電磁場(chǎng)。由于冷坩堝的每根金屬管之間彼此絕緣，所以每根管內(nèi)都產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)感應(yīng)線圈的瞬問(wèn)電流為逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)，則在每根管的截面內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母猩娏鳎噜弮晒艿慕孛嫔想娏鞣较騽t相反，彼此在管問(wèn)建立的磁場(chǎng)方向相同，向外表現(xiàn)為磁場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。因此冷坩堝的每一縫隙處都是1個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，冷坩堝如同強(qiáng)流器一樣，將磁力線聚集到坩堝內(nèi)的物料上，坩堝內(nèi)的物料就被這個(gè)交變磁場(chǎng)的磁力線所切割。根據(jù)電磁場(chǎng)理論，坩堝內(nèi)的物料中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的存在，物料的熔體表面薄層內(nèi)將形成封閉的電流回路。通常把這種電流稱為渦流，渦流的大小服從歐姆定律。由于渦流回路的電阻通常很小，故能達(dá)到很高的值，使渦流回路產(chǎn)生大量的熱，從而使金屬熔化，其熱量可由歐姆定律確定。

冷坩堝的電磁場(chǎng)由連接電源的感應(yīng)線圈產(chǎn)生，感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的磁感線可以透過(guò)冷坩堝，從而使得冷坩堝內(nèi)的物料加熱。在相關(guān)技術(shù)中，利用感應(yīng)線圈來(lái)產(chǎn)生熱量的坩堝具有底壁以及由底壁的周緣向上延伸的側(cè)壁，然而，現(xiàn)有的這種坩堝僅其側(cè)壁可以透過(guò)磁感線，這種坩堝的底壁是由可以屏蔽磁場(chǎng)的材料制成的，從而使得這種坩堝的堝底無(wú)法透過(guò)磁感線，由于這種坩堝的堝底無(wú)法透過(guò)磁感線，從而聚集到坩堝內(nèi)的物料的磁感線較少，因此，這種坩堝的堝底會(huì)影響這種坩堝對(duì)物料的加熱效果，降低了坩堝對(duì)能源的利用率，嚴(yán)重影響用戶的使用體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本申請(qǐng)的第一個(gè)方面，提供了一種坩堝，其中，包括：底壁；側(cè)壁，由所述底壁的周緣向上延伸，并與所述底壁限定出加熱腔；感應(yīng)線圈，設(shè)置于所述加熱腔外，用于產(chǎn)生磁感線，所述磁感線通過(guò)所述底壁以及所述側(cè)壁進(jìn)入所述加熱腔，從而對(duì)所述加熱腔內(nèi)的物料進(jìn)行加熱。