充氮保護環境下的盛放危險廢物密閉容器轉卸裝置的應用及分析

楊岳青

摘要：隨著我國經濟的快速發展和產業結構的多元化，危險廢物的產生量增長迅速，種類也變得越來越復雜，導致在焚燒處置前預處理過程中極其容易引發爆炸、火災等安全事故。本文以某危險廢物焚燒處置中心的預處理系統為例，針對來源廣泛、類型復雜、成分波動大的危險廢物混合物料，提出一種更可靠的機械化運輸裝置，可實現混合危險廢物的提升、輸送、轉卸和托盤的回收，達到密閉、輸送、卸料、防火、防爆等方面功能，且整個裝置具有流程簡潔、安全可靠、環保經濟、維護簡便等特點，同時結合實際應用來印證其可行性及運用價值。

關鍵詞：危險廢物;預處理;轉卸裝置;托盤回收

危險廢物是指列入國家危險廢物名錄或者根據國家規定的危險廢物鑒別標準和鑒別方法認定的具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應性和感染性等一種或一種以上危險特性，以及不排除具有以上危險特性的固體、液體或其他形態的廢物[1]，其處置工程應做到運行穩定、維修方便、經濟合理、管理科學、保護環境、安全衛生[2]。

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

由于危險廢物在破碎過程中與刀片摩擦瞬間容易產生火花，在大氣環境下如遇易燃易爆危險廢物，極易引發火災、爆炸等安全事故。從避免運營安全事故的安全角度考慮，同時為了節省托盤損耗量的經濟角度考慮，研發了一種充氮保護環境下的盛放危險廢物密閉容器轉卸裝置，保證危險廢物預處理系統運行的安全性、可靠性和經濟性，在江蘇某危險廢物焚燒處置中心進行了示范工程應用。本文對為該套裝置工藝流程及作為其核心部件的水平-傾斜可調結構動力輥道進行了技術分析，并結合示范工程應用對該套裝置進行了經濟效益分析。

1實施方案

1.1工程概況

江蘇某危險廢物焚燒處置中心工程主要處理海安縣域內的危險廢物，兼顧南通市域其它地區的危險廢物，設計處理規模為10000t/a，年運行時數7200h，設置一套33.3t/d的回轉窯焚燒系統，并預留一條30000t/a處置規模生產線用地。該危險廢物焚燒處置中心工程主體工藝采用國際先進的回轉窯+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，煙氣排放指標達到歐盟標準。

該工程危險廢物在進入回轉窯焚燒爐焚燒處理前，需通過預處理工藝將物料（包裝型式一般為200L鐵桶、噸桶、噸袋等）進行破碎。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]。

該工程預處理系統的處理量為12t/h，物料輸送以托盤為單位，每個托盤按1t重危險廢物計算，即進料量為12托盤/h。

1.2工藝流程

工藝流程如圖1所示：

轉卸裝置工藝流程如下：

1）由作為本裝置外圍設備的導軌式升降機，通過其內置動力輥道的升降平臺，將承載桶（袋） 裝危險廢物的托盤從地面進料端提升到一定高度的充氮轉卸室樓面。

2）進料密封門開啟，啟動置于升降平臺上、具有雙向輸送功能的動力輥道，將承載桶（袋） 裝危險廢物的托盤緩慢輸送至充氮轉卸室內已在運行的水平-傾斜可調結構動力輥道。

3）水平-傾斜可調結構動力輥道將載有容器的托盤輸入室內，遇設定位置的托輥座而自行停止;同時，關閉進料密封門。

4）轉卸室注入氮氣，至氧氣濃度設定值后停止注入氮氣，開啟平時處于常閉狀態的出料密封門，此時，轉卸室與過渡料倉同處低氧濃度環境。

5）水平-傾斜可調結構動力輥道在固定于轉卸室內部的油缸等動力裝置作用下，輥道機體作下沉或抬升動作，逐漸傾斜，由此，托盤及容器呈下滑趨勢，其中：托盤在托輥座阻擋下截留于輥道面上，而承載著危險廢物的容器隨著動力輥道機體的逐漸傾斜，從托盤上滑向動力輥道后部托輥，繼而加速向出料密封門外、處于充氮狀態的過渡料倉滑落。

1.3主要裝置及其功能

輸送機形式選擇不合理，容易發生倒料、漏料、輸送帶卡阻等問題[4]。為避免此類問題發生，本文所述的危險廢物轉卸裝置，主要由導軌式升降機（1）、托盤（2）、充氮轉卸室（3）、密封門（4）、水平-傾斜可調結構動力輥道（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 導軌式升降機（1）

為本裝置外圍設備，由置有動力輥道的升降平臺、驅動裝置、導軌、機架、鏈條（或鋼絲繩）等組成，根據升降平臺平面尺寸、承載物重量、體積，物料提升高度等設計。升降機置于樓板開有洞口的建筑物內，安裝驅動裝置、導軌、機架、鏈條（或鋼絲繩）等。

其中：升降平臺上，配置可作正反運行的帶動力輥道。其正向運行時，將承載桶（袋） 裝危險廢物的 托盤（2）推送至位于充氮轉卸室內的水平-傾斜可調結構動力輥道（5）;其反向運行時，回收從水平-傾斜可調結構動力輥道（5）反向輸送而來的空載托盤（2）。

1.3.2 托盤（2）

鋼制、木質或塑料標準件或定制件，外形尺寸結合承載危險廢物的容器狀況而確定。其中，采用木制托盤時，其承載容器的表面應覆一層薄鋼板，以延長托盤使用壽命和便于容器下滑。

1.3.3 充氮轉卸室（3）

鋼結構形式，室體具有良好的氣密性，兩端密封門（4）為桶（袋） 裝危險廢物輸送、轉卸通道。在進行桶（袋） 裝危險廢物輸送、轉卸，以及后續的破碎處理時，需向充氮轉卸室（3）及其連通的破碎機所在過渡料倉（6）及時注入惰性氣體（純氮），以降低這兩個區域空間內的氧氣濃度;兩個區域之間通過出料密封門（42）分隔。

室體上設置氧氣探測器和氮氣注入口。氧氣探測器系用以探測防護區央企濃度的傳感器[5]。在容器輸入室內、關閉進料密封門（41）后，即開始充氮，并對內部含氧量實時監測，一般控制含氧量低于5%，以避免發生起火或爆炸意外。充氮轉卸室（3）的含氧量達到設定值后，開啟平時處于常閉狀態的出料密封門（42），此時，充氮轉卸室（3）與過渡料倉（6）同處低氧濃度環境。一旦含氧量達到警戒值，系統將自動打開氮氣管道控制閥而注入氮氣;氮氣量根據氧氣探測器監測到的實時氧氣濃度決定。當達到氧濃度上限值時，供氮裝置啟動;當達到氧濃度下限值時，供氮裝置關閉[6]。室體能承受一定內壓，過壓時通過安全防爆罐泄爆。室體上設廢氣排出口，通過法蘭聯接管道，管道上設有控制閥門。

1.3.4 密封門（4）

密封門分別設置于充氮轉卸室兩端，進料密封門（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，采用油缸作為動力驅動。本密封門具有防火、防爆的功能，同時保證其氣密性，能有效避免異味逸出而造成環境污染。

1.3.5 水平-傾斜可調結構動力輥道（5）

水平-傾斜可調結構動力輥道具有正、反雙向輸送功能。根據充氮轉卸室（3）布置，本研究設計了抬升式（雙動力）結構，如圖3所示

抬升式（雙動力）型式由動力輥道機體（51）、防護欄（52）、動力裝置（53）、托輥（54）、托輥座（55）、橡膠板（56）、轉向座（57）、傳力支架（58）、固定座59）等組成。

其中：

（1）動力輥道機體（51）：根據標準型動力輥道臺面參數和結構，結合桶（袋） 裝危險廢物尺寸、重量進行改制。

（2）防護欄（52）：固定于動力輥道機體（51）兩側，以防止容器跑偏和側翻。

（3）動力裝置（53）：置于動力輥道機體（51）兩側，采用油缸驅動。

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

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

（6）傳力支架（58）：固定于動力輥道機體（51）兩側，其上部外側焊接一支座，用于聯結油缸推桿。

2工程運行效果

2.1可靠性和安全性分析

1）本裝置動力輥道機體兩側各安裝一套液壓油缸驅動裝置，保證了兩側力傳遞較為平衡。根據本工程運行后反饋，動力輥道在傾斜及返回水平位置的動作過程中運行均非常平穩，卸料順暢，托盤回收無卡阻。

2）本裝置所有電機、儀表均選用防爆型，防爆等級達到Ex（d）ⅡB T4，消防配置方面采用氮氣保護+紅外熱成像檢測+全自動干粉滅火，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營至今，未發生過安全事故。

3）本裝置具有高度的自動化，無需人工干預，可以高效地配合并滿足預處理系統要求，并在極大程度上節省人工勞力，同時避免人與危險廢物直接接觸的安全風險。

2.2示范工程經濟可行性分析

1）本裝置動力輥道機體貼近地面布置，輥道機體初始位置處于水平狀態，在液壓油缸驅動裝置作用下，進料一端作抬升動作，輥道機體發生傾斜，其上容器沿斜面滑落。該結構布置型式使充氮轉卸室的體積達到最小化，且采用連鎖密封預充氮結構型式，大幅節省氮氣損耗量，減少運營成本。

2）本文所設計的危險廢物轉卸裝置為全自動化，相比國內大多數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結論

1）本文所述充氮保護環境下的盛放危險廢物密閉容器轉卸裝置運行均在自動聯鎖控制狀況下進行，并可在監控室通過視頻實時監控，現場無人值守，設備均有良好的自動安全保護裝置，確保安全、簡明實用、具有可靠的機械性能、故障率低、易維護保養。

2）經工程實踐證明，充氮保護環境下的盛放危險廢物密閉容器轉卸裝置設計能夠達到密閉、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營至今，運行穩定可靠，得到該工程業主的一致好評。

3）本裝置已獲得實用新型專利，發明專利處于實審階段。本裝置能夠廣泛應用于危險廢物處置領域的預處理系統，將來可根據已有的技術和工程實踐經驗，對本裝置繼續進行優化和改進。該裝置可進行產品化、工程化應用和推廣，為環保行業提供成熟、可靠的解決方案。

參考文獻

[1]中華人民共和國環境保護部， 中華人民共和國國家環境保護標準. 危險廢物處置工程技術導則：HJ 2042-2014.

[2]中華人民共和國環境保護總局， 中華人民共和國環境保護行業標準. 危險廢物集中焚燒處置工程建設技術規范：HJ/T176-2005.

[3]王宇， 肖紅， 韓斌. 危險廢物的預處理及再處理技術[J]. 濟南教育學院學報， 2004（3）：53-55.

[4]代江燕， 宋清國. 危險廢物破碎預處理系統的工藝優化設計[J]. 固廢處理與處置， 2014，113-115.

[5]蕭志福， 姜文源. 注氮控氧防火系統簡介[J]. 水務世界， 2005， 000（003）：19-20.

[6]姜文源，蕭志福，吳冬云. 注氮控氧防火系統綜述[C]. 全國建筑給水排水委員會消防分會第二屆委員會成立大會暨第四次學術年會論文集. 2005：291-296.