[发明专利]一种火焰脱硝燃烧器装置及火焰脱硝系统

说明书

本发明公开一种火焰脱硝燃烧器装置，包括火焰腔、燃烧头、以及物料喷嘴，其中：燃烧头与火焰腔相连通，用于向火焰腔内通入燃料气与空气的混合气；混合气在火焰腔内点火燃烧并产生高温气体，火焰腔设有燃烧气出口，燃料气出口设于远离燃烧头的一端端部，火焰腔中心具有贯穿内孔，物料喷嘴设于火焰腔的贯穿内孔中并贯穿所述火焰腔，用于流通硝酸铀酰，物料喷嘴的出口位置与燃料气出口的位置为火焰腔的同一端，以使得物料喷嘴喷出的硝酸铀酰能够与燃烧气出口排出的高温气体接触而进行脱硝反应。本发明还公开一种包含以上火焰脱硝燃烧器装置的火焰脱硝系统。本发明可确保硝酸铀酰脱硝反应稳定进行。

技术领域

本发明属于核工程技术领域，具体涉及一种火焰脱硝燃烧器装置、以及含有该火焰脱硝燃烧器装置的火焰脱硝系统。

背景技术

在核燃料循环体系中，经过萃取纯化后，得到硝酸铀酰溶液，为便于将硝酸铀酰溶液加工成金属铀或其他的铀化合物形式，可以先将硝酸铀酰转化为铀的氧化物。由于干法脱硝工艺在试剂消耗、废液产生、运行费用、尾气处理等方面都有明显的优势，因此，国内外都采用干法脱硝工艺将硝酸铀酰转化为UO₃产品。

目前，国内最为典型的干法脱硝工艺是流化床脱硝法，但是流化床脱硝法制得的UO₃的比表面较小(一般低于1m²/g)，反应活性较差，为了增加UO₃产品的比表面积，提高其反应活性，通常需在流化床的进料溶液中加入硫酸盐(硫酸铵)，但加硫酸盐活化的效果非常有限，且硫酸根的存在会加剧对设备和管道的腐蚀。国外目前较为先进的脱硝技术是火焰脱硝法，通过燃料气与助燃空气在燃烧器内燃烧形成高温气体，再将硝酸铀酰料液与高温气体接触，在立式反应器中进行脱硝反应，经过脱水、分解制得UO₃产品，火焰脱硝法的优点是设备结构简单，生产过程比较经济，能够实现自动控制，且UO₃颗粒的比表面积较大，有较高的反应活性。

燃烧器是进行火焰脱硝法的核心部件，但是目前这类产品较少，且现有的产品难以保证反应的稳定进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种火焰脱硝燃烧器装置、以及含有该火焰脱硝燃烧器装置的火焰脱硝系统，可确保火焰脱硝法脱硝工艺中硝酸铀酰脱硝反应的稳定进行。

根据本发明的一个方面，提供一种火焰脱硝燃烧器装置，其技术方案如下：

一种火焰脱硝燃烧器装置，包括火焰腔、燃烧头、以及物料喷嘴，

所述燃烧头与所述火焰腔相连通，用于向火焰腔内通入燃料气与空气的混合气；

所述混合气在所述火焰腔内点火燃烧并产生高温气体，所述火焰腔设有燃烧气出口，所述燃料气出口设于远离所述燃烧头的一端端部，

所述火焰腔中心具有贯穿内孔，所述物料喷嘴设于火焰腔的贯穿内孔中并贯穿所述火焰腔，用于流通硝酸铀酰，所述物料喷嘴的出口位置与所述燃料气出口的位置为火焰腔的同一端，以使得物料喷嘴喷出的硝酸铀酰能够与燃烧气出口排出的所述高温气体接触而进行脱硝反应。

优选的是，本装置还包括空气腔，所述空气腔环绕在所述火焰腔的外部，空气腔的外壁上设有空气入口，用于向空气腔内通入空气；

所述燃烧头包括燃料喷嘴、旋流器、以及火焰导管，

所述燃料喷嘴，用于输入燃料；

所述旋流器的入口分别与所述燃料喷嘴、所述空气腔相连通，用于将燃料喷嘴进入的燃料和空气腔进入的空气进行预混合，旋流器的出口与所述火焰导管的入口相连通，

火焰导管的出口与所述火焰腔相连通，以将预混合后的混合气通入到火焰腔，

所述火焰导管的出口处设有点火器，以使所述混合气在火焰腔中进行燃烧。