[发明专利]多功能单管式吹气液位测量装置和使用方法

说明书

一种多功能单管式吹气液位测量装置，包括吹气系统、水冷测量杆和控制系统。吹气系统由气源、减压阀、流量计和导气管组成，水冷测量杆由进水腔、出水腔、水冷内管、水冷外管、末端导气口和进出水管路组成，控制系统由压力变送器、可编程控制器和触摸屏组成。水冷测量杆下端采用倒喇叭口设计，在保证有足够冷却效果的前提下，防止冷壳太厚导致末端导气口被堵住。水冷测量杆采用高温冷却水冷却，可大大减少熔体以上的气相成分冷凝，进而有效降低气相腐蚀，确保液位测量装置可以长期可靠工作。同时，在扩熔和加料期间，吹气液位测量装置还可用于玻璃液的鼓泡器，有助于提高冷坩埚的扩熔和熔料效率，减少贵金属沉积。

技术领域

本发明涉及核废料玻璃固化领域，具体涉及一种用于玻璃熔体液位测量和鼓泡装置的多功能单管式吹气液位测量装置和使用方法。

背景技术

在冷坩埚玻璃固化工程化应用中，玻璃固化为间歇式加料和漏料过程，需要对熔融玻璃的温度和液位进行准确测量，为固化过程的顺利进行提供依据。其中熔融玻璃的液位监测和控制是玻璃固化技术的难点之一。核废料玻璃在高温时具有强的腐蚀性，包括气相、液相腐蚀，它们会对液位计的材料选择和冷却方式提出很高的要求。同时，冷坩埚玻璃固化过程中，通常使用底部通气鼓泡，结合顶部水冷机械搅拌，来提高璃的熔料和均化效率，防止贵金属沉积。但水冷机械搅拌机械结构设计复杂，增加了坩埚顶部结构的装配难度。不仅如此，搅拌桨金属材料易受高温玻璃的气相和液相侵蚀，可靠性较差。

玻璃液位监测技术主要有高频探针液位计、铃铛式液位计和空气吹扫压差液位计。其中，空气吹扫压差液位计又称吹气液位计。吹气液位计分为单管式和双管式，双管式在玻璃固化领域的应用最为常见。在焦耳加热炉中应用中，液位计材质通常为Inconel690，没有水冷结构，材料不可避免受到放射性玻璃的气相和液相侵蚀，寿命相对较短。冷坩埚结构紧凑，操作空间小，双管式液位计应用受限。

法国的核燃料公司和原子能委员会(CEA)公开了一种测量液体熔池高度的测量杆(CN1474936A)，该测量杆在通气管内外部通有20℃的冷却水，使得测量杆可以在冷壳保护下工作，但在这种温度的冷却水冷却下，接触玻璃液的部分，测量杆有几毫米的冷壳保护，腐蚀相对较小；但是，由于温差的作用，来自玻璃液上方的气相成分很容易在测量杆上冷凝，长时间工作后容易加剧测量杆材料的腐蚀；同时，测量杆的下端出气口位置为直孔结构，在冷却水的冷却下，出气口很容易被玻璃冷壳堵住(鼓泡流量很小)，最终导致液位监测功能失效；此外，该发明并没有明确给出具体测量液位的方法。

国内的台嘉玻璃纤维有限公司公开了一种玻璃窑炉液位变化检测装置及方法(CN111928921A)，该检测装置包括吹气装置、压差变送器、吹气管路、探针以及液位变化判断单元。液位测量探针为单管式，结构相对简单实用，测量结果可靠。但该发明没有明确探针的材质，四周没有水冷结构，只有通过微量的吹气冷却，无法缓解放射性核废料玻璃的高温气相和液相腐蚀。同时，其液位值变化主要通过不同测量时间内的压力差获得，没有说明如何得到实际玻璃液位。

发明内容

为克服现有吹气液位计的不足，本发明公开了一种可同时用于腐蚀性玻璃液位测量和顶部鼓泡器的多功能单管式吹气液位测量装置，启动和熔料时可替代机械搅拌完成玻璃液的均化，防止贵金属沉积，其他工艺过程时用于液位测量，其应用领域包括但不限于焦耳加热陶瓷熔炉和冷坩埚感应加热熔炉。

本发明的技术解决方案如下：