一種核石墨模塊體的生產系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石墨高溫生產裝置領域，尤其涉及一種核石墨模塊體的生產系統。
【背景技術】
[0002]石墨具有耐高溫、良好的導電導熱性能、良好的潤滑性、可塑性、抗熱震性以及化學性能穩定等特點，因此，石墨材料越來越廣泛地應用于各行業領域，已成為現代工業技術中不可缺少的一種非金屬材料。石墨材料作為一種工業原料，在一些特殊行業和高科技技術領域內具有舉足輕重的地位，如原子能、汽車工業、航天技術等，這些行業使用的石墨均須是碳含量在99.9%以上的高純度石墨。一般石墨產品的純度無法滿足高純石墨行業的要求，因而，高純石墨材料的開發、生產已成為石墨材料向更寬、更深領域發展亟需解決的問題之一。
[0003]核石墨技術含量更高，附加值更大。核石墨材料的熱膨脹系數低，在高溫下不易變形，同時能有效吸附核輻射粒子，具有良好的中子減速性能，作為減速劑存在于核反應堆中。因此，從第一代核電站建設時起，核石墨外罩就是重要的安全技術，核石墨是名副其實的核電站里的“安全衛士”。
[0004]2013年I月，我國自主研發的世界首座第四代核電站在位于山東省榮成市的華能石島灣核電廠重新開工建設。這是中國擁有自主知識產權的第一座高溫氣冷堆示范電站，也是世界上第一座具有第四代核能系統安全特性模塊式高溫氣冷堆商用規模示范電站。核電站反應堆的升級換代，對核石墨的需求也水漲船高。新一代的核石墨外罩需要做到一步成型，無縫銜接，這對核石墨材料的生產技術提出了新的要求。
[0005]目前中國的核石墨研宄水平已處于世界前列，但其工業生產水平卻嚴重脫節，缺乏核石墨的工業生產工藝。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種核石墨模塊體的生產系統，從而解決現有技術中存在的前述問題。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0008]一種核石墨模塊體的生產系統，按照物料的輸送方向，包括依次連接的:混料機1、冷等靜壓機2、第一連續石墨化爐3、高溫高壓浸漬機4和第二連續石墨化爐5，配以密閉輸料系統、真空系統、冷卻系統、進出氣系統、回收系統和電源系統。
[0009]具體地，第一連續石墨化爐3和第二連續石墨化爐5均包括不銹鋼外殼、石墨內襯套筒和絕緣填充層，且不銹鋼外殼上纏繞冷卻管。
[0010]優選地，第一連續石墨化爐3和第二連續石墨化爐5均包括進料筒6、上儲料筒7、爐體8和下儲料筒9，進料筒6的底部與上儲料筒7的上部連通，上儲料筒7的底部與爐體8的上部連通，爐體8的底部通過出料筒與下儲料筒9連通。
[0011]優選地，進料筒I的出口斜角設置為20-30°。
[0012]優選地，進料筒I的進口處設置有進口閥門10，進料筒I的出口處設置有出口閥門11，進口閥門10和出口閥門11均為電控閥門；進料筒I的底部設置有光電管，光電管分別與進口閥門10和出口閥門11信號連接。
[0013]優選地，上儲料筒7的出口處設置有冷卻結構，上儲料筒7的出口的斜角設置為20 - 30°。
[0014]優選地，爐體8內設置有中頻加熱線圈13，中頻加熱線圈13中設置有高純石墨碳管14。
[0015]優選地，中頻加熱線圈13的上部和下部均設置測溫管15 ;在爐體8內相同溫度的同一區段內，相鄰兩個中頻加熱線圈13之間設置一個測溫管15。
[0016]優選地，高純石墨碳管14外還依次設置有絕緣層16和保溫層17。
[0017]優選地，爐體8從進料口到出料口依次包括:升溫區、高溫區、降溫區和冷卻區，且所述升溫區、高溫區、降溫區和冷卻區分別設置有加熱溫控系統。
[0018]本實用新型的有益效果是:采用本實用新型實施例提供的核石墨模塊體的生產系統，可得到高純度、高密度、高強度、高性能的核石墨模塊體，實現了核石墨的工業化生產，能夠滿足工業對核石墨的需求。
【附圖說明】
[0019]圖1是核石墨模塊體的生產系統的結構示意圖；
[0020]圖2是連續石墨化爐的結構示意圖。
[0021]圖中，各符號的含義如下:
[0022]I混料機，2冷等靜壓機，3第一連續石墨化爐，4高溫高壓浸漬機，5第二連續石墨化爐，6進料筒，7上儲料筒，8爐體，9下儲料筒，1進口閥門，11出口閥門，12法蘭，13中頻加熱線圈，14高純石墨碳管，15測溫管，16絕緣層，17保溫層，18排料管。
【具體實施方式】
[0023]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0024]如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種核石墨模塊體的生產系統，按照物料的輸送方向，依次包括:混料機1、冷等靜壓機2、第一連續石墨化爐3、高溫高壓浸漬機4和第二連續石墨化爐5，配以密閉輸料系統、真空系統、冷卻系統、進出氣系統、回收系統和電源系統。
[0025]該生產系統的工作過程包括:
[0026]步驟一，一次石墨化過程:
[0027]經過密閉管道輸送高純石墨、石墨粉和添加劑煤瀝青到混料機內進行充分混合后，輸送到冷等靜壓機料倉內，在350mp壓力下成型，獲得高密度的核石墨模塊體，然后將該核石墨模塊體輸送到第一連續石墨化爐進行一次石墨化處理。10萬噸核石墨模塊體生產過程中，這些高純石墨和石墨粉仍有極少量(849.9公斤)的無機雜質(B、Si02、Fe203、Al203、MnO、MgO、CuO等)存在，這些無機雜質經強冷卻后成納米級材料，可以直接回收銷售。煤瀝青在300-700°C溫度段內將產生大量氣體，強冷卻后煤瀝青中的主要成份為氫和碳氫化合物(甲烷、苯并芘)，共計225噸，在1000°C _2800°C溫度段內，其中的苯并芘分子結構被破壞分解成0)2和H2排出，其余物質可直接回收處理；有9噸灰分回收后作為染料添加劑利用；還有部分揮發性物質(C02、N2、H20蒸汽)可直接揮發至空氣中。
[0028]步驟二，高溫高壓浸漬過程:
[0029]—次石墨化后對核石墨I旲塊體進彳丁尚溫尚壓浸潰。將核石墨t旲塊體裝入尚溫尚壓浸漬機內，用真空系統抽真空，開始向高溫高壓浸漬機內注入煤瀝青、碳纖維、高純石墨，在注入的同時繼續抽真空；注入后，關閉真空系統，利用煤瀝青加壓泵繼續向浸漬機內注入，并用煤瀝青為介質加壓，使高溫高壓機浸漬室內壓力達到lOOpa，溫度不低于1000°C;加壓設定時間結束后，打開降壓閥，降低浸漬室內壓力，浸漬室內剩余物(煤瀝青、碳纖維、高純石墨)用壓縮空氣排出到儲存容器當中，并回收重復使用；高溫高壓浸漬直到瀝青全部碳化為止，使全部廢氣轉換成C02、N2、H20蒸汽。制品將得到最大的浸漬增大密度，這是因為瀝青不僅能浸入制品的全部氣孔，而且瀝青沒有減壓后外溢現象，只有極少氣體(10.01公斤的C02、N2、H20蒸汽)排放至空氣中，核石墨模塊體經冷卻后轉入下二次石墨化處理過程。
[0030]步驟三，二次石墨化過程:
[0031]經過步驟二處理后得到的核模塊，再通過2800°C 二次石墨化將獲得高純度、高密度、高強度、高性能的核石墨模塊，核石墨模塊在二次石墨化過程中仍會產生100公斤無機雜質(B、S12, Fe203、A1203、MnO、MgO, CuO)，這些物質經強冷卻后成納米級材料，直接回收待用。
[0032]該生產系統主要是利用石墨耐高溫，以及良好電導體的性質，石墨中的雜質在極高溫度下通過自身的蒸氣壓揮發或升華，從導氣孔中逸出至與主體設備相連的導管并進行冷凝收集。主體設備有兩套冷凝收集器，生產一定時間后可切換，通過冷凝收集器后用切換閥切換，將前一套冷凝器中的收集物清理后備用，通過冷凝收集器后再進入一個用循環水冷卻的冷卻桶。
[0033]可見，采用本實用新型實施例提供的核石墨模塊體的生產系統，可得到高純度、高密度、高強度、高性能的核石墨模塊體，實現了核石墨的工業化生產，能夠滿足工業對核石墨的需求。
[0034]本實施例中，第一連續石墨化爐3和第二連續石墨化爐5均包括不銹鋼外殼、石墨內襯套筒和絕緣填充層，且不銹鋼外殼上纏繞冷卻管。
[0035]如圖2所示，第一連續石墨化爐3和第二連續石墨化爐5均包括進料筒6、上儲料筒7、爐體8和下儲料筒9，進料筒6的底部可與上儲料筒7的上部連通，上儲料筒7的底部與爐體8的上部連通，爐體8的底部通過出料筒與下儲料筒9連通。
[0036]其中，進料筒的底部設置有閥門，將閥門打開，可以使進料筒與上儲料筒連通。
[0037]上儲料筒的底部與爐體的上部可以通過法蘭連接。
[0038]首先，空爐運行:
[0039]連續石墨化爐安裝冷調試完成后，進行空載運行，在200 - 500°C下將爐內濕氣、粉塵抽出，然后在2800°C下運行10小時。
[0040]然后，負載運行:
[0041]除進料筒外連續石墨化爐先抽真空至彡-0.09MPa后充氬氣。
[0042]負載運行具體為:
[0043]進料:進料筒裝滿料后關閉上部和下