關于鈾濃縮工廠吹洗工藝優化思考

常東宏

摘 要：結合當前的鈾濃縮工廠吹洗工藝發展情況，探討了鈾濃縮工廠吹洗工藝優化方向，并結合自身的工作經驗，重點探討了真空泵的選型和設備改造等方面的工作，希望對于今后提升鈾濃縮工廠吹洗工藝水平有所幫助。

關鍵詞：鈾濃縮；吹洗工藝；設備改造；工藝優化

0 引言

對于鈾濃縮工廠氣體吹洗系統來說，其主要是能有效解決廠房環境污染問題，特別是涉及到相應的容器、管道在進行拆裝或者清洗中所存在的污染問題。尾氣處理裝置往往配置在氣體吹洗系統中來進行尾氣的專業化處理，尾氣符合排放標準后方可進入大氣。分析當前的吹洗工藝可知，主要涉及到以下內容。首先，針對廠房內的開放式操作來說，則應該進行拆裝內腔的吹洗操作，先通過滑閥泵來實現對于內腔的多次破空以及深抽空操作，這樣能夠有效去除其內部的殘余物料，并能將其冷凝至特定容器中。在進行拆裝的之前，則需要利用噴射泵來保證吹洗系統的負壓狀態的要求，這樣就能保證拆裝點管道內有著可持續的大量空氣[1]。對于拆裝點內部的極少殘留物料來說，可以跟隨大量空氣而帶入氣體吹洗系統，從而有效避免在此過程中發生環境污染事件，使得該開放式操作符合廠房的清潔和衛生安全需求。

1 現狀及優化方向

1.1 吹洗工藝現狀分析和思考

在實際生產中，吹洗系統使用噴射泵制造負壓需要耗費大量的壓縮空氣，部分廠房配置相應的壓空系統。其中，針對運行的噴射泵分析發現，噴射泵具有能耗大、效率低等缺點。在其抽空深度為410mmHg時，耗氣量約為0.20kg/s。結合相應的選型要求，噴射泵采用60kW 的空氣壓縮機的配置一般才能符合要求。在開展吹洗過程中，啟動空氣壓縮機則意味著較為嚴重的耗能問題。

同時，對于滑閥泵的工作特性進行分析，滑閥泵難以應用于長時間的抽空大氣的作業環節，如果滑閥泵的進氣壓力在75mmHg之上，滑閥泵的排氣口的氣流就會很大，會在排氣口產生噴油霧現象。對于產生油霧的原因進行分析，主要是考慮到進氣壓力往往比較高，就會提升泵內壓縮腔的壓力，這樣就會發生在較小排氣口的猛烈沖擊情況，造成排氣閥、小孔附近的油被霧化的問題。所以為了有效避免上述的問題，滑閥泵抽空的過程中，還應該重視如何手動控制泵前閥門，以便更好符合操作規范要求。

1.2 優化發展方向

規模化生產是鈾濃縮行業未來的發展方向，在逐步提升的工廠生產規模的影響下，必將大幅度提升廠房內容器周轉量，造成吹洗操作工作更加復雜化，這就應該對于現有的吹洗操作工藝進行改革以及優化，以便更好地符合容器的正常化運轉要求。所以，應結合實踐生產來積極探索高效、簡潔的吹洗操作工藝發展則是必然的趨勢。在優化方面，應加強工作真空區域的加寬處理，能夠結合極限真空到大氣壓可連續運行的要求，控制好極限真空小于0.5mmHg的真空泵要求，并能進行滑閥泵及噴射泵的替代，避免存在頻繁啟動空氣壓縮機的情況。同時，結合系統的尾氣排放標準等情況，則應該積極思考優化的吹洗操作，來有效替代多次破空抽空的操作情況[2]。

2 真空泵的選型

在選擇真空泵的過程中，則要實現長時間連續的直抽大氣，還能保證設備內腔抽空到小于0.5mmHg。經過相關的較為全面的調研分析，對比各類的真空泵情況，考慮到真空羅茨泵、爪式泵以及無油干式渦旋泵，進行綜合性能、成本等方面的比較分析，結合項目要求情況，最后確定選擇無油干式渦旋泵，簡稱為渦旋泵。采用這種泵主要是考慮到其具有泄露少、轉子間隙小，能在工作中體現出較高的壓縮比的特點，另外，還能實現較寬范圍下的穩定抽速要求，具有比較寬的工作壓力范圍。

對于渦旋泵來說，其主要涉及到電機、泵頭、機座等等部分，泵頭的渦旋盤為圓形平面，其中能夠伸出一條或者幾條的漸開線型螺旋盤所組成，同樣，也能構成渦旋泵的基本工作腔。在具體的工作過程中，則是通過動、定渦旋盤的相對運行，能有效構成容積逐步縮小的吸氣腔和壓縮腔。從而在這樣的情況下，在吸氣、壓縮、排氣的循環過程，滿足氣體的運動情況，符合被抽腔體抽真空的要求。

3 設備改造及試驗

3.1 設備改造結合工廠生產條件，氣體吹洗系統往往配置兩套，一套備用。經過改造對比，能實現預期效果的基礎上，方可對于另外一套進行改造。

3.2 抽空能力（速度）試驗將破空點連續破空分別在廠房的近端、中端以及最遠端來設置，然后，通過噴射泵和渦旋泵進行抽空相關實驗，對于相關的壓力數據進行記錄，通過相關的抽空數據對比，可以明顯地看出，渦旋泵的抽空能力比較強，能替代噴射泵的情況。

表1 渦旋泵和噴射泵抽空能力對比分析

3.3 抽空深度試驗（1）系統抽空深度對渦旋泵本身的抽空深度來說，相應的抽空系統的抽空深度非常重要。也就是意味著渦旋泵能實現系統上拆裝點內腔抽空的情況。這里結合工廠運行的要求，應該符合內腔深抽至 0.5mmHg 以下滿足要求。這里結合相關的實驗拆裝點，進行分析測試。經過測試結果可以看出，在較短的時間內，渦旋泵能夠實現廠房內不同點的內腔抽空至 0.5mmHg 之下，符合真空測量的要求。（2）對比滑閥泵抽空試驗針對渦旋泵與滑閥泵的抽空深度對比來看，往往則是選擇廠房遠端及近端的拆裝點進行。為了滿足實際需求，進行環境模擬，在進行拆裝點內腔破空至大氣的過程中，也會讓體吹洗系統的吹洗干管破空，這樣就可以實現拆裝點內腔連同整個吹洗干管的大氣狀態要求。通過相關的數據對比分析，當管道內壓力比較高的情況下，渦旋泵的抽空能力則明顯地在滑閥泵之上；在逐步降低管道壓力的基礎上，則能實現兩個泵具有基本相當的抽空壓力；如果繼續降低管道壓力，則會說明滑閥泵的抽空能力要稍好于渦旋泵。總體來看，兩者的抽空能力基本差不多，能夠實現拆裝點內腔壓力抽空至 0.5mmHg所需要的時間也差不多，能夠說明渦旋泵替代滑閥泵的可行性。

4 結果

由此可見，通過對吹洗系統的優化，利用渦旋泵替代噴射泵及滑閥泵，在吹洗工藝上適當延長單次抽空的時間，能夠有效實現系統的簡潔以及節能的特點，實現操作程序大大簡化，降低了工作人員的勞動強度，符合當前的新時代背景下的節能環保型社會的發展要求，也有利于鈾濃縮企業的健康發展。

參考文獻：

[1] 張玉春. 鈾濃縮廠專用抽空系統的構建[J]. 科技創新導報， 2018年1期.

[2] 孫繼全， 關成明， 龐殿玲. 無油干式渦旋泵在鈾濃縮工廠的應用[J]. 科技視界， 2018年4期.

[3] 楊小松， 張進榮，劉太珍. 電調閥在鈾濃縮工藝中的應用及工藝控制優化[J]. 鈾礦冶， 2019年1期.

[4] 張玉. URENCO鈾濃縮工廠建設現狀與發展分析[J]. 建筑工程技術與設計， 2017年31期.