蔣宏 劉春雨 王云(中國工程物理研究院材料研究所，四川 綿陽 621700)

某放射性廢物焚燒裝置運(yùn)行問題總結(jié)及整改建議

蔣宏 劉春雨 王云(中國工程物理研究院材料研究所，四川 綿陽 621700)

本文對某放射性廢物焚燒裝置運(yùn)行過程中的常見問題進(jìn)行了總結(jié)，針對這些問題進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的整改建議。

放射性廢物;焚燒裝置;運(yùn)行問題;整改建議

某放射性廢物焚燒裝置主要用于處理低放可燃放射性廢物。該裝置采用熱解焚燒技術(shù)對放射性廢物進(jìn)行無害化處理，減容減量。該裝置多年平穩(wěn)運(yùn)行，說明裝置整體設(shè)計(jì)是成功的，達(dá)到了妥善處理的目的，避免了放射性廢物在暫存中可能出現(xiàn)的多種安全隱患[1]。但是鑒于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的局限性及多年工作運(yùn)行的積累，該裝置個(gè)別單元設(shè)備出現(xiàn)了動(dòng)作部件卡滯、動(dòng)作不暢及管道堵塞現(xiàn)象，給焚燒裝置的正常運(yùn)行帶來了諸多不利的影響，同時(shí)也增加了操作人員的工作強(qiáng)度及難度，甚至只有通過對設(shè)備進(jìn)行必要的修繕及改造，才能保證焚燒裝置的正常運(yùn)行。本文對該套焚燒裝置的常見的運(yùn)行問題進(jìn)行了總結(jié)，并提出了相應(yīng)的整改建議。

1 焚燒裝置簡介

1.1 焚燒裝置主工藝系統(tǒng)流程

該放射性廢物焚燒裝置采用熱解焚燒原理，整套裝置分為主工藝系統(tǒng)，輔助系統(tǒng)，應(yīng)急系統(tǒng)，自動(dòng)系統(tǒng)等幾個(gè)部分[2]。主工藝流程見圖1。

料包提升機(jī)將廢物料包提升到熱解爐加料口處并自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，將廢物倒入熱解爐內(nèi)，廢物在熱解爐內(nèi)熱解、燒焦，廢物熱解產(chǎn)生的熱解氣通過預(yù)混器管與預(yù)熱后的二次風(fēng)混合，進(jìn)入燃燒爐進(jìn)行燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣通過混風(fēng)稀釋管，急冷塔冷卻后，再經(jīng)袋濾器，堿液吸收塔，高效過濾器進(jìn)行凈化，最后通過煙囪排入大氣。熱解產(chǎn)生的焚燒灰通過排灰裝置裝入200L桶暫存。

圖1 焚燒裝置主工藝系統(tǒng)流程

1.2 廢物的組成

放射性廢物主要包括：棉織物、塑料、橡膠、木質(zhì)、廢油、有機(jī)溶劑等。

2 焚燒裝置運(yùn)行問題總結(jié)及整改建議

該裝置主工藝系統(tǒng)能夠在規(guī)定的操作參數(shù)下運(yùn)行，處理能力能達(dá)到規(guī)定的要求。但在運(yùn)行過程中，有個(gè)別單元設(shè)備會(huì)出現(xiàn)故障，這些故障的發(fā)生會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，增加操作人員的工作難度。本文重點(diǎn)就主工藝前端設(shè)備中的加料系統(tǒng)、熱解爐排灰系統(tǒng)及混風(fēng)稀釋管出現(xiàn)的問題進(jìn)行討論。

2.1 加料系統(tǒng)

加料系統(tǒng)包括料包提升機(jī)及熱解爐上下插板。整個(gè)加料過程通過PLC控制以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加料。具體過程為：料包位于提升機(jī)的料斗上時(shí)，光電行程開關(guān)檢測到有料包加入，啟動(dòng)提升機(jī)，將料包送到上插板，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)確認(rèn)料包到達(dá)上插板，上插板自動(dòng)打開，料包落到下插板上，上插板關(guān)閉，給出關(guān)閉信號(hào)，下插板打開，料包進(jìn)入熱解爐內(nèi)，之后下插板關(guān)閉，完成一次加料過程。

2.1.1 料包提升機(jī)運(yùn)行狀況及存在的問題

料包提升機(jī)由電動(dòng)滾筒、皮帶及固定在皮帶上的料斗組成。料包放到料斗上，接近開關(guān)指示料斗上有料包，啟動(dòng)提升機(jī)將料包提升至熱解爐進(jìn)料口處并自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，將料包加到熱解爐加料的上插板上。提升機(jī)在加料過程中出現(xiàn)的問題：

a.料包在放到提升機(jī)的料斗上時(shí)，光電行程開關(guān)沒有檢測到有料包加入，提升機(jī)不能啟動(dòng)。原因分析一是料斗的距離超出了光電行程開關(guān)的探測距離；二是在加料過程中，從熱解爐內(nèi)擴(kuò)散出的煙氣對光電行程開關(guān)產(chǎn)生了影響。運(yùn)行過程中遇到這種情況，需人為干擾光電行程開關(guān)，提升機(jī)才能啟動(dòng)。

b.在提升機(jī)與熱解爐對接的導(dǎo)料斜板上粘附有焦油、煙垢等，導(dǎo)致料包下滑速度較慢不能及時(shí)落到上插板，超出了PLC設(shè)定的時(shí)間，程序認(rèn)為沒有料包，加料程序停止。這時(shí)只能通過中控室操作人員手動(dòng)加料，繼續(xù)完成加料過程。

c.料包架在提升機(jī)頂端不下落，從而導(dǎo)致加料程序中斷，需要人工處理。

阿花一向都關(guān)愛員工。她以女性的細(xì)膩，家長的情懷，去體貼員工，噓寒問暖。那個(gè)宮外孕的女孩早就康復(fù)了，在檢查車間做品檢，她從不叫阿花老板，叫花姐。景花廠的女孩幾乎都不叫老板，叫花姐顯得親切，暖心。阿花給了我啟示，我對新員工格外關(guān)心，問他們生活習(xí)慣么？吃得好么？休息得怎樣？我相信，即使有一天他們的翅膀硬了，高飛了，他們也會(huì)念及我們的友誼，至少不會(huì)與景花廠為敵。

2.1.2 熱解爐上下插板

熱解爐上下插板有關(guān)不嚴(yán)或開關(guān)不順暢的現(xiàn)象。原因分析：

a.插板隔熱保護(hù)蓋板遠(yuǎn)端有加料過程中從廢物包散落出的碎料，在高溫下軟化并粘附到隔熱保護(hù)蓋板上，導(dǎo)致插板無法關(guān)閉到正確位置；

b.由于長時(shí)間的運(yùn)行，下插板與熱解爐爐膛直接接觸面粘附了許多焦油等黏性物質(zhì)，導(dǎo)致插板開關(guān)不順暢，甚至有打不開的現(xiàn)象。遇到這些情況，目前只能打開插板隔熱保護(hù)蓋板清理焦油、碎料渣等粘性物質(zhì)。

2.1.3 加料系統(tǒng)的整改建議

a.在控制提升機(jī)啟動(dòng)的光電行程開關(guān)處增加一組接近開關(guān)，與原有的光電行程開關(guān)并聯(lián)，確保在廢物料包加入時(shí)能夠檢測到廢物料包，避免煙霧對其影響。

b.針對廢物料包在導(dǎo)料斜板上不能及時(shí)落到上插板的問題有以下幾點(diǎn)整改建議：

①對原有加料控制程序進(jìn)行適當(dāng)修改。在上插板上約10cm處增設(shè)一組光電開關(guān)，在廢物料包落到上插板時(shí)，這組光電開關(guān)檢測到有廢物料包后，給出信號(hào)控制上插板打開，取消原有的時(shí)間控制。這樣，可以避免了廢物料包下落慢對加料程序的影響。

③針對上下插板關(guān)閉不嚴(yán)和開關(guān)不順暢的問題，首先要確保廢物料包在加料過程中不能有廢物散落出來，這樣就要求在打包時(shí)更好地控制打包質(zhì)量。其次，運(yùn)行過程中，熱解爐爐膛內(nèi)一直有焦油的存在，不可避免的會(huì)附著在插板上。焦油的附著僅會(huì)導(dǎo)致插板開關(guān)的不順暢，對設(shè)備不會(huì)造成損壞，建議將驅(qū)動(dòng)插板開關(guān)的氣缸更換成更大的氣缸，增加驅(qū)動(dòng)插板開關(guān)的力度。

④對設(shè)備的定期維護(hù)是必要的。在需要定期清理維修的部位，增設(shè)一些檢修孔，制作相應(yīng)的檢修工具，可以減少維護(hù)的工作量。

2.2 熱解爐排灰系統(tǒng)

在運(yùn)行一段時(shí)間后，需要將爐排上的焚燒灰排出。排灰過程如下：爐排正負(fù)30度活動(dòng)后，焚燒灰落到排灰翻板閥上，打開翻板閥，焚燒灰通過翻板閥下的管路進(jìn)入儲(chǔ)灰罐，啟動(dòng)儲(chǔ)灰罐下的螺旋排灰器將灰勻速排入手套箱中的塑料袋內(nèi)，裝滿封口，放入手套箱下方的塑料袋內(nèi)，再封袋口裝入200L桶內(nèi)封存。

在排灰過程中，會(huì)出現(xiàn)焚燒灰堵在翻板閥與其下方接管的連接部位，運(yùn)行過程中，只能通過人工震打翻板閥下方的方式幫助焚燒灰落下。原因分析：

(1)焚燒灰中有體積較大的結(jié)塊；

(2)翻板閥出口及下方的接管直徑偏小；

(3)在兩次爐排的大翻時(shí)，排出的灰較多而導(dǎo)致管道堵塞。

綜合上述三點(diǎn)原因，建議整改如下：在翻板閥出口處增設(shè)一個(gè)攪拌桿，在出現(xiàn)架橋時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌桿破壞架橋。廢物在焚燒過程中不可避免的要出現(xiàn)體積大小不一的結(jié)塊。因此有必要將翻板閥出口及下方接管的直徑改大。同時(shí)，建議在大翻操作時(shí)，依次增大爐排翻動(dòng)角度，盡量將爐排上剩余殘?jiān)鼣D碎落下，防止由于一次性落下大量且結(jié)塊較大的灰渣出現(xiàn)架橋現(xiàn)象。

2.3 混風(fēng)稀釋管

混風(fēng)稀釋管是連接燃燒爐與噴水急冷塔的一段通道，通過混入一定量的冷空氣將燃燒爐出來的高溫?zé)煔饧彼俳禍?。在長期運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，混風(fēng)稀釋管內(nèi)有灰堆積，長時(shí)間運(yùn)行后灰堆積越來越多，造成混風(fēng)稀釋管內(nèi)徑減小，阻力變大，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在運(yùn)行操作中，控制初始廢物搭配比例，依據(jù)裝置設(shè)計(jì)要求搭配，并對一次風(fēng)量，熱解爐攪拌時(shí)間，攪拌深度都加以控制，盡可能地減少飛灰量。但這只能緩解灰在混風(fēng)稀釋管內(nèi)的存積，不能根本解決問題。

整改建議：減小混風(fēng)稀釋管的內(nèi)徑，提高氣流速度，將灰?guī)е良崩渌露?，便于清理，這樣會(huì)導(dǎo)致混風(fēng)稀釋管的阻力增大，但不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。將冷空氣由現(xiàn)在的單一平行進(jìn)入方式改為平行進(jìn)入與分段切向進(jìn)入的方式，增加氣流的擾動(dòng)，將焚燒灰?guī)е良崩渌露恕?/p>

3 結(jié)語

隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷積累，設(shè)備的缺陷逐漸暴露出來，這些運(yùn)行過程中產(chǎn)生的問題增加了不必要的操作，給整套焚燒裝置的運(yùn)行帶來了困難。依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn)資料，對各個(gè)單元設(shè)備出現(xiàn)的問題進(jìn)行了總結(jié)及分析，查找出了各個(gè)問題出現(xiàn)的原因，并提出了相應(yīng)的整改建議。

[1]可燃放射性廢物焚燒翻譯組.可燃放射性廢物的焚燒[M].北京:原子能出版社,1984.

[2]馬明燮.放射性廢物的焚燒處理[J].輻射防護(hù),1991,11(3):161-173.