某放射性廢物焚燒裝置運行問題總結(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)

某放射性廢物焚燒裝置運行問題總結(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行過程中的常見問題進行了總結(jié)，針對這些問題進行分析，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)對放射性廢物進行無害化處理，減容減量。該裝置多年平穩(wěn)運行，說明裝置整體設(shè)計是成功的，達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]。但是鑒于當時設(shè)計的局限性及多年工作運行的積累，該裝置個別單元設(shè)備出現(xiàn)了動作部件卡滯、動作不暢及管道堵塞現(xiàn)象，給焚燒裝置的正常運行帶來了諸多不利的影響，同時也增加了操作人員的工作強度及難度，甚至只有通過對設(shè)備進行必要的修繕及改造，才能保證焚燒裝置的正常運行。本文對該套焚燒裝置的常見的運行問題進行了總結(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)，自動系統(tǒng)等幾個部分[2]。主工藝流程見圖1。

料包提升機將廢物料包提升到熱解爐加料口處并自動翻轉(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)生的熱解氣通過預混器管與預熱后的二次風混合，進入燃燒爐進行燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣通過混風稀釋管，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、有機溶劑等。

2 焚燒裝置運行問題總結(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)下運行，處理能力能達到規(guī)定的要求。但在運行過程中，有個別單元設(shè)備會出現(xiàn)故障，這些故障的發(fā)生會影響系統(tǒng)的正常運行，增加操作人員的工作難度。本文重點就主工藝前端設(shè)備中的加料系統(tǒng)、熱解爐排灰系統(tǒng)及混風稀釋管出現(xiàn)的問題進行討論。

2.1 加料系統(tǒng)

加料系統(tǒng)包括料包提升機及熱解爐上下插板。整個加料過程通過PLC控制以實現(xiàn)自動加料。具體過程為：料包位于提升機的料斗上時，光電行程開關(guān)檢測到有料包加入，啟動提升機，將料包送到上插板，計數(shù)器計數(shù)確認料包到達上插板，上插板自動打開，料包落到下插板上，上插板關(guān)閉，給出關(guān)閉信號，下插板打開，料包進入熱解爐內(nèi)，之后下插板關(guān)閉，完成一次加料過程。

2.1.1 料包提升機運行狀況及存在的問題

料包提升機由電動滾筒、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，啟動提升機將料包提升至熱解爐進料口處并自動翻轉(zhuǎn)，將料包加到熱解爐加料的上插板上。提升機在加料過程中出現(xiàn)的問題：

a.料包在放到提升機的料斗上時，光電行程開關(guān)沒有檢測到有料包加入，提升機不能啟動。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)擴散出的煙氣對光電行程開關(guān)產(chǎn)生了影響。運行過程中遇到這種情況，需人為干擾光電行程開關(guān)，提升機才能啟動。

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

c.料包架在提升機頂端不下落，從而導致加料程序中斷，需要人工處理。

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2.1.2 熱解爐上下插板

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

a.插板隔熱保護蓋板遠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蓋板上，導致插板無法關(guān)閉到正確位置；

b.由于長時間的運行，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.在控制提升機啟動的光電行程開關(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.針對廢物料包在導料斜板上不能及時落到上插板的問題有以下幾點整改建議：

①對原有加料控制程序進行適當修改。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，這組光電開關(guān)檢測到有廢物料包后，給出信號控制上插板打開，取消原有的時間控制。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更好地控制打包質(zhì)量。其次，運行過程中，熱解爐爐膛內(nèi)一直有焦油的存在，不可避免的會附著在插板上。焦油的附著僅會導致插板開關(guān)的不順暢，對設(shè)備不會造成損壞，建議將驅(qū)動插板開關(guān)的氣缸更換成更大的氣缸，增加驅(qū)動插板開關(guān)的力度。

④對設(shè)備的定期維護是必要的。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，可以減少維護的工作量。

2.2 熱解爐排灰系統(tǒng)

在運行一段時間后，需要將爐排上的焚燒灰排出。排灰過程如下：爐排正負30度活動后，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入儲灰罐，啟動儲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，會出現(xiàn)焚燒灰堵在翻板閥與其下方接管的連接部位，運行過程中，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??；

(3)在兩次爐排的大翻時，排出的灰較多而導致管道堵塞。

綜合上述三點原因，建議整改如下：在翻板閥出口處增設(shè)一個攪拌桿，在出現(xiàn)架橋時，轉(zhuǎn)動攪拌桿破壞架橋。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，建議在大翻操作時，依次增大爐排翻動角度，盡量將爐排上剩余殘渣擠碎落下，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 混風稀釋管

混風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煙氣急速降溫。在長期運行過程中發(fā)現(xiàn)，混風稀釋管內(nèi)有灰堆積，長時間運行后灰堆積越來越多，造成混風稀釋管內(nèi)徑減小，阻力變大，嚴重影響了系統(tǒng)的正常運行。在運行操作中，控制初始廢物搭配比例，依據(jù)裝置設(shè)計要求搭配，并對一次風量，熱解爐攪拌時間，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稀釋管內(nèi)的存積，不能根本解決問題。

整改建議：減小混風稀釋管的內(nèi)徑，提高氣流速度，將灰?guī)е良崩渌露耍阌谇謇?，這樣會導致混風稀釋管的阻力增大，但不會影響整個系統(tǒng)的運行。將冷空氣由現(xiàn)在的單一平行進入方式改為平行進入與分段切向進入的方式，增加氣流的擾動，將焚燒灰?guī)е良崩渌露恕?/p>

3 結(jié)語

隨著運行時間的不斷積累，設(shè)備的缺陷逐漸暴露出來，這些運行過程中產(chǎn)生的問題增加了不必要的操作，給整套焚燒裝置的運行帶來了困難。依據(jù)運行經(jīng)驗及文獻資料，對各個單元設(shè)備出現(xiàn)的問題進行了總結(jié)及分析，查找出了各個問題出現(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,1991,11(3):161-173.