充氮保護(hù)環(huán)境下的盛放危險(xiǎn)廢物密閉容器轉(zhuǎn)卸裝置的應(yīng)用及分析

楊岳青

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的多元化，危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生量增長(zhǎng)迅速，種類也變得越來越復(fù)雜，導(dǎo)致在焚燒處置前預(yù)處理過程中極其容易引發(fā)爆炸、火災(zāi)等安全事故。本文以某危險(xiǎn)廢物焚燒處置中心的預(yù)處理系統(tǒng)為例，針對(duì)來源廣泛、類型復(fù)雜、成分波動(dòng)大的危險(xiǎn)廢物混合物料，提出一種更可靠的機(jī)械化運(yùn)輸裝置，可實(shí)現(xiàn)混合危險(xiǎn)廢物的提升、輸送、轉(zhuǎn)卸和托盤的回收，達(dá)到密閉、輸送、卸料、防火、防爆等方面功能，且整個(gè)裝置具有流程簡(jiǎn)潔、安全可靠、環(huán)保經(jīng)濟(jì)、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用來印證其可行性及運(yùn)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)廢物;預(yù)處理;轉(zhuǎn)卸裝置;托盤回收

危險(xiǎn)廢物是指列入國家危險(xiǎn)廢物名錄或者根據(jù)國家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性和感染性等一種或一種以上危險(xiǎn)特性，以及不排除具有以上危險(xiǎn)特性的固體、液體或其他形態(tài)的廢物[1]，其處置工程應(yīng)做到運(yùn)行穩(wěn)定、維修方便、經(jīng)濟(jì)合理、管理科學(xué)、保護(hù)環(huán)境、安全衛(wèi)生[2]。

目前，在危險(xiǎn)廢物處置方面，主要采用的是焚燒和填埋技術(shù)。以焚燒為主的危險(xiǎn)廢物處置工程預(yù)處理系統(tǒng)中，危險(xiǎn)廢物一般以桶（袋）裝形態(tài)，由單斗提升機(jī)提升至一定高度，卸入過渡料倉后進(jìn)入破碎機(jī)處理，最后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯焚燒。這一方式，較適用單一、已知的危險(xiǎn)廢物，或在破碎過程中不會(huì)引發(fā)爆炸、火災(zāi)等事故的混合物料，且托盤隨危險(xiǎn)廢物一起破碎，運(yùn)營成品較高。

由于危險(xiǎn)廢物在破碎過程中與刀片摩擦瞬間容易產(chǎn)生火花，在大氣環(huán)境下如遇易燃易爆危險(xiǎn)廢物，極易引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故。從避免運(yùn)營安全事故的安全角度考慮，同時(shí)為了節(jié)省托盤損耗量的經(jīng)濟(jì)角度考慮，研發(fā)了一種充氮保護(hù)環(huán)境下的盛放危險(xiǎn)廢物密閉容器轉(zhuǎn)卸裝置，保證危險(xiǎn)廢物預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，在江蘇某危險(xiǎn)廢物焚燒處置中心進(jìn)行了示范工程應(yīng)用。本文對(duì)為該套裝置工藝流程及作為其核心部件的水平-傾斜可調(diào)結(jié)構(gòu)動(dòng)力輥道進(jìn)行了技術(shù)分析，并結(jié)合示范工程應(yīng)用對(duì)該套裝置進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析。

1實(shí)施方案

1.1工程概況

江蘇某危險(xiǎn)廢物焚燒處置中心工程主要處理海安縣域內(nèi)的危險(xiǎn)廢物，兼顧南通市域其它地區(qū)的危險(xiǎn)廢物，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為10000t/a，年運(yùn)行時(shí)數(shù)7200h，設(shè)置一套33.3t/d的回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)，并預(yù)留一條30000t/a處置規(guī)模生產(chǎn)線用地。該危險(xiǎn)廢物焚燒處置中心工程主體工藝采用國際先進(jìn)的回轉(zhuǎn)窯+二燃室焚燒工藝，煙氣處理工藝采用余熱鍋爐脫硝（SNCR）+煙氣急冷+干法脫酸+活性炭吸附+袋式除塵+濕法脫酸的組合工藝，煙氣排放指標(biāo)達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)。

該工程危險(xiǎn)廢物在進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒處理前，需通過預(yù)處理工藝將物料（包裝型式一般為200L鐵桶、噸桶、噸袋等）進(jìn)行破碎。破碎成一定粒度的廢料不僅有利于焚燒，而且降低焚燒成本[3]。

該工程預(yù)處理系統(tǒng)的處理量為12t/h，物料輸送以托盤為單位，每個(gè)托盤按1t重危險(xiǎn)廢物計(jì)算，即進(jìn)料量為12托盤/h。

1.2工藝流程

工藝流程如圖1所示：

轉(zhuǎn)卸裝置工藝流程如下：

1）由作為本裝置外圍設(shè)備的導(dǎo)軌式升降機(jī)，通過其內(nèi)置動(dòng)力輥道的升降平臺(tái)，將承載桶（袋） 裝危險(xiǎn)廢物的托盤從地面進(jìn)料端提升到一定高度的充氮轉(zhuǎn)卸室樓面。

2）進(jìn)料密封門開啟，啟動(dòng)置于升降平臺(tái)上、具有雙向輸送功能的動(dòng)力輥道，將承載桶（袋） 裝危險(xiǎn)廢物的托盤緩慢輸送至充氮轉(zhuǎn)卸室內(nèi)已在運(yùn)行的水平-傾斜可調(diào)結(jié)構(gòu)動(dòng)力輥道。

3）水平-傾斜可調(diào)結(jié)構(gòu)動(dòng)力輥道將載有容器的托盤輸入室內(nèi)，遇設(shè)定位置的托輥?zhàn)孕型Ｖ?同時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料密封門。

4）轉(zhuǎn)卸室注入氮?dú)猓裂鯕鉂舛仍O(shè)定值后停止注入氮?dú)?，開啟平時(shí)處于常閉狀態(tài)的出料密封門，此時(shí)，轉(zhuǎn)卸室與過渡料倉同處低氧濃度環(huán)境。

5）水平-傾斜可調(diào)結(jié)構(gòu)動(dòng)力輥道在固定于轉(zhuǎn)卸室內(nèi)部的油缸等動(dòng)力裝置作用下，輥道機(jī)體作下沉或抬升動(dòng)作，逐漸傾斜，由此，托盤及容器呈下滑趨勢(shì)，其中：托盤在托輥?zhàn)钃跸陆亓粲谳伒烂嫔?，而承載著危險(xiǎn)廢物的容器隨著動(dòng)力輥道機(jī)體的逐漸傾斜，從托盤上滑向動(dòng)力輥道后部托輥，繼而加速向出料密封門外、處于充氮狀態(tài)的過渡料倉滑落。

1.3主要裝置及其功能

輸送機(jī)形式選擇不合理，容易發(fā)生倒料、漏料、輸送帶卡阻等問題[4]。為避免此類問題發(fā)生，本文所述的危險(xiǎn)廢物轉(zhuǎn)卸裝置，主要由導(dǎo)軌式升降機(jī)（1）、托盤（2）、充氮轉(zhuǎn)卸室（3）、密封門（4）、水平-傾斜可調(diào)結(jié)構(gòu)動(dòng)力輥道（5）、過渡料倉（6）等為主體的裝置所組成，具有密閉、輸送、卸料、防火、防爆等方面功能。裝置總圖如圖2所示。

1.3.1 導(dǎo)軌式升降機(jī)（1）

為本裝置外圍設(shè)備，由置有動(dòng)力輥道的升降平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)裝置、導(dǎo)軌、機(jī)架、鏈條（或鋼絲繩）等組成，根據(jù)升降平臺(tái)平面尺寸、承載物重量、體積，物料提升高度等設(shè)計(jì)。升降機(jī)置于樓板開有洞口的建筑物內(nèi)，安裝驅(qū)動(dòng)裝置、導(dǎo)軌、機(jī)架、鏈條（或鋼絲繩）等。

其中：升降平臺(tái)上，配置可作正反運(yùn)行的帶動(dòng)力輥道。其正向運(yùn)行時(shí)，將承載桶（袋） 裝危險(xiǎn)廢物的 托盤（2）推送至位于充氮轉(zhuǎn)卸室內(nèi)的水平-傾斜可調(diào)結(jié)構(gòu)動(dòng)力輥道（5）;其反向運(yùn)行時(shí)，回收從水平-傾斜可調(diào)結(jié)構(gòu)動(dòng)力輥道（5）反向輸送而來的空載托盤（2）。

1.3.2 托盤（2）

鋼制、木質(zhì)或塑料標(biāo)準(zhǔn)件或定制件，外形尺寸結(jié)合承載危險(xiǎn)廢物的容器狀況而確定。其中，采用木制托盤時(shí)，其承載容器的表面應(yīng)覆一層薄鋼板，以延長(zhǎng)托盤使用壽命和便于容器下滑。

1.3.3 充氮轉(zhuǎn)卸室（3）

鋼結(jié)構(gòu)形式，室體具有良好的氣密性，兩端密封門（4）為桶（袋） 裝危險(xiǎn)廢物輸送、轉(zhuǎn)卸通道。在進(jìn)行桶（袋） 裝危險(xiǎn)廢物輸送、轉(zhuǎn)卸，以及后續(xù)的破碎處理時(shí)，需向充氮轉(zhuǎn)卸室（3）及其連通的破碎機(jī)所在過渡料倉（6）及時(shí)注入惰性氣體（純氮），以降低這兩個(gè)區(qū)域空間內(nèi)的氧氣濃度;兩個(gè)區(qū)域之間通過出料密封門（42）分隔。

室體上設(shè)置氧氣探測(cè)器和氮?dú)庾⑷肟?。氧氣探測(cè)器系用以探測(cè)防護(hù)區(qū)央企濃度的傳感器[5]。在容器輸入室內(nèi)、關(guān)閉進(jìn)料密封門（41）后，即開始充氮，并對(duì)內(nèi)部含氧量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一般控制含氧量低于5%，以避免發(fā)生起火或爆炸意外。充氮轉(zhuǎn)卸室（3）的含氧量達(dá)到設(shè)定值后，開啟平時(shí)處于常閉狀態(tài)的出料密封門（42），此時(shí)，充氮轉(zhuǎn)卸室（3）與過渡料倉（6）同處低氧濃度環(huán)境。一旦含氧量達(dá)到警戒值，系統(tǒng)將自動(dòng)打開氮?dú)夤艿揽刂崎y而注入氮?dú)?氮?dú)饬扛鶕?jù)氧氣探測(cè)器監(jiān)測(cè)到的實(shí)時(shí)氧氣濃度決定。當(dāng)達(dá)到氧濃度上限值時(shí)，供氮裝置啟動(dòng);當(dāng)達(dá)到氧濃度下限值時(shí)，供氮裝置關(guān)閉[6]。室體能承受一定內(nèi)壓，過壓時(shí)通過安全防爆罐泄爆。室體上設(shè)廢氣排出口，通過法蘭聯(lián)接管道，管道上設(shè)有控制閥門。

1.3.4 密封門（4）

密封門分別設(shè)置于充氮轉(zhuǎn)卸室兩端，進(jìn)料密封門（41）和出料密封門（42）各一扇，密封門的門框凈尺寸能保證物料順暢輸送。其型式為鋼制平移門，采用油缸作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。本密封門具有防火、防爆的功能，同時(shí)保證其氣密性，能有效避免異味逸出而造成環(huán)境污染。

1.3.5 水平-傾斜可調(diào)結(jié)構(gòu)動(dòng)力輥道（5）

水平-傾斜可調(diào)結(jié)構(gòu)動(dòng)力輥道具有正、反雙向輸送功能。根據(jù)充氮轉(zhuǎn)卸室（3）布置，本研究設(shè)計(jì)了抬升式（雙動(dòng)力）結(jié)構(gòu)，如圖3所示

抬升式（雙動(dòng)力）型式由動(dòng)力輥道機(jī)體（51）、防護(hù)欄（52）、動(dòng)力裝置（53）、托輥（54）、托輥?zhàn)?5）、橡膠板（56）、轉(zhuǎn)向座（57）、傳力支架（58）、固定座59）等組成。

其中：

（1）動(dòng)力輥道機(jī)體（51）：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)型動(dòng)力輥道臺(tái)面參數(shù)和結(jié)構(gòu)，結(jié)合桶（袋） 裝危險(xiǎn)廢物尺寸、重量進(jìn)行改制。

（2）防護(hù)欄（52）：固定于動(dòng)力輥道機(jī)體（51）兩側(cè)，以防止容器跑偏和側(cè)翻。

（3）動(dòng)力裝置（53）：置于動(dòng)力輥道機(jī)體（51）兩側(cè)，采用油缸驅(qū)動(dòng)。

（4）托輥（54）：標(biāo)準(zhǔn)件，若干組，置于動(dòng)力輥道機(jī)體后部，其功能為：承載著危險(xiǎn)廢物的容器，隨著動(dòng)力輥道機(jī)體的逐漸傾斜，從托盤上滑向動(dòng)力輥道后部托輥（54），繼而加速向出料密封門外、處于充氮狀態(tài)的過渡料倉滑落。

（5）橡膠板（56）：置于固定支架（座）上，用于動(dòng)力輥道機(jī)體（51）平緩著落。

（6）傳力支架（58）：固定于動(dòng)力輥道機(jī)體（51）兩側(cè)，其上部外側(cè)焊接一支座，用于聯(lián)結(jié)油缸推桿。

2工程運(yùn)行效果

2.1可靠性和安全性分析

1）本裝置動(dòng)力輥道機(jī)體兩側(cè)各安裝一套液壓油缸驅(qū)動(dòng)裝置，保證了兩側(cè)力傳遞較為平衡。根據(jù)本工程運(yùn)行后反饋，動(dòng)力輥道在傾斜及返回水平位置的動(dòng)作過程中運(yùn)行均非常平穩(wěn)，卸料順暢，托盤回收無卡阻。

2）本裝置所有電機(jī)、儀表均選用防爆型，防爆等級(jí)達(dá)到Ex（d）ⅡB T4，消防配置方面采用氮?dú)獗Ｗo(hù)+紅外熱成像檢測(cè)+全自動(dòng)干粉滅火，具有密閉、防火、防爆等方面功能。本裝置自2018年在該工程正式投入運(yùn)營至今，未發(fā)生過安全事故。

3）本裝置具有高度的自動(dòng)化，無需人工干預(yù)，可以高效地配合并滿足預(yù)處理系統(tǒng)要求，并在極大程度上節(jié)省人工勞力，同時(shí)避免人與危險(xiǎn)廢物直接接觸的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2示范工程經(jīng)濟(jì)可行性分析

1）本裝置動(dòng)力輥道機(jī)體貼近地面布置，輥道機(jī)體初始位置處于水平狀態(tài)，在液壓油缸驅(qū)動(dòng)裝置作用下，進(jìn)料一端作抬升動(dòng)作，輥道機(jī)體發(fā)生傾斜，其上容器沿斜面滑落。該結(jié)構(gòu)布置型式使充氮轉(zhuǎn)卸室的體積達(dá)到最小化，且采用連鎖密封預(yù)充氮結(jié)構(gòu)型式，大幅節(jié)省氮?dú)鈸p耗量，減少運(yùn)營成本。

2）本文所設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)廢物轉(zhuǎn)卸裝置為全自動(dòng)化，相比國內(nèi)大多數(shù)采用的抓斗上料和人工上料型式，能夠很大程度上減少人力成本。

3結(jié)論

1）本文所述充氮保護(hù)環(huán)境下的盛放危險(xiǎn)廢物密閉容器轉(zhuǎn)卸裝置運(yùn)行均在自動(dòng)聯(lián)鎖控制狀況下進(jìn)行，并可在監(jiān)控室通過視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控，現(xiàn)場(chǎng)無人值守，設(shè)備均有良好的自動(dòng)安全保護(hù)裝置，確保安全、簡(jiǎn)明實(shí)用、具有可靠的機(jī)械性能、故障率低、易維護(hù)保養(yǎng)。

2）經(jīng)工程實(shí)踐證明，充氮保護(hù)環(huán)境下的盛放危險(xiǎn)廢物密閉容器轉(zhuǎn)卸裝置設(shè)計(jì)能夠達(dá)到密閉、輸送、卸料、防火、防爆等方面功能。本裝置自2018年在該工程正式投入運(yùn)營至今，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，得到該工程業(yè)主的一致好評(píng)。

3）本裝置已獲得實(shí)用新型專利，發(fā)明專利處于實(shí)審階段。本裝置能夠廣泛應(yīng)用于危險(xiǎn)廢物處置領(lǐng)域的預(yù)處理系統(tǒng)，將來可根據(jù)已有的技術(shù)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本裝置繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。該裝置可進(jìn)行產(chǎn)品化、工程化應(yīng)用和推廣，為環(huán)保行業(yè)提供成熟、可靠的解決方案。

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