充氮保护环境下的盛放危险废物密闭容器转卸装置的应用及分析

杨岳青

摘要：随着我国经济的快速发展和产业结构的多元化，危险废物的产生量增长迅速，种类也变得越来越复杂，导致在焚烧处置前预处理过程中极其容易引发爆炸、火灾等安全事故。本文以某危险废物焚烧处置中心的预处理系统为例，针对来源广泛、类型复杂、成分波动大的危险废物混合物料，提出一种更可靠的机械化运输装置，可实现混合危险废物的提升、输送、转卸和托盘的回收，达到密闭、输送、卸料、防火、防爆等方面功能，且整个装置具有流程简洁、安全可靠、环保经济、维护简便等特点，同时结合实际应用来印证其可行性及运用价值。

关键词：危险废物;预处理;转卸装置;托盘回收

危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性和感染性等一种或一种以上危险特性，以及不排除具有以上危险特性的固体、液体或其他形态的废物[1]，其处置工程应做到运行稳定、维修方便、经济合理、管理科学、保护环境、安全卫生[2]。

目前，在危险废物处置方面，主要采用的是焚烧和填埋技术。以焚烧为主的危险废物处置工程预处理系统中，危险废物一般以桶（袋）装形态，由单斗提升机提升至一定高度，卸入过渡料仓后进入破碎机处理，最后进入回转窑焚烧。这一方式，较适用单一、已知的危险废物，或在破碎过程中不会引发爆炸、火灾等事故的混合物料，且托盤随危险废物一起破碎，运营成品较高。

由于危险废物在破碎过程中与刀片摩擦瞬间容易产生火花，在大气环境下如遇易燃易爆危险废物，极易引发火灾、爆炸等安全事故。从避免运营安全事故的安全角度考虑，同时为了节省托盘损耗量的经济角度考虑，研发了一种充氮保护环境下的盛放危险废物密闭容器转卸装置，保证危险废物预处理系统运行的安全性、可靠性和经济性，在江苏某危险废物焚烧处置中心进行了示范工程应用。本文对为该套装置工艺流程及作为其核心部件的水平-倾斜可调结构动力辊道进行了技术分析，并结合示范工程应用对该套装置进行了经济效益分析。

1实施方案

1.1工程概况

江苏某危险废物焚烧处置中心工程主要处理海安县域内的危险废物，兼顾南通市域其它地区的危险废物，设计处理规模为10000t/a，年运行时数7200h，设置一套33.3t/d的回转窑焚烧系统，并预留一条30000t/a处置规模生产线用地。该危险废物焚烧处置中心工程主体工艺采用国际先进的回转窑+二燃室焚烧工艺，烟气处理工艺采用余热锅炉脱硝（SNCR）+烟气急冷+干法脱酸+活性炭吸附+袋式除尘+湿法脱酸的组合工艺，烟气排放指标达到欧盟标准。

该工程危险废物在进入回转窑焚烧炉焚烧处理前，需通过预处理工艺将物料（包装型式一般为200L铁桶、吨桶、吨袋等）进行破碎。破碎成一定粒度的废料不仅有利于焚烧，而且降低焚烧成本[3]。

该工程预处理系统的处理量为12t/h，物料输送以托盘为单位，每个托盘按1t重危险废物计算，即进料量为12托盘/h。

1.2工艺流程

工艺流程如图1所示：

转卸装置工艺流程如下：

1）由作为本装置外围设备的导轨式升降机，通过其内置动力辊道的升降平台，将承载桶（袋） 装危险废物的托盘从地面进料端提升到一定高度的充氮转卸室楼面。

2）进料密封门开启，启动置于升降平台上、具有双向输送功能的动力辊道，将承载桶（袋） 装危险废物的托盘缓慢输送至充氮转卸室内已在运行的水平-倾斜可调结构动力辊道。

3）水平-倾斜可调结构动力辊道将载有容器的托盘输入室内，遇设定位置的托辊座而自行停止;同时，关闭进料密封门。

4）转卸室注入氮气，至氧气浓度设定值后停止注入氮气，开启平时处于常闭状态的出料密封门，此时，转卸室与过渡料仓同处低氧浓度环境。

5）水平-倾斜可调结构动力辊道在固定于转卸室内部的油缸等动力装置作用下，辊道机体作下沉或抬升动作，逐渐倾斜，由此，托盘及容器呈下滑趋势，其中：托盘在托辊座阻挡下截留于辊道面上，而承载着危险废物的容器随着动力辊道机体的逐渐倾斜，从托盘上滑向动力辊道后部托辊，继而加速向出料密封门外、处于充氮状态的过渡料仓滑落。

1.3主要装置及其功能

输送机形式选择不合理，容易发生倒料、漏料、输送带卡阻等问题[4]。为避免此类问题发生，本文所述的危险废物转卸装置，主要由导轨式升降机（1）、托盘（2）、充氮转卸室（3）、密封门（4）、水平-倾斜可调结构动力辊道（5）、过渡料仓（6）等为主体的装置所组成，具有密闭、输送、卸料、防火、防爆等方面功能。装置总图如图2所示。

1.3.1 导轨式升降机（1）

为本装置外围设备，由置有动力辊道的升降平台、驱动装置、导轨、机架、链条（或钢丝绳）等组成，根据升降平台平面尺寸、承载物重量、体积，物料提升高度等设计。升降机置于楼板开有洞口的建筑物内，安装驱动装置、导轨、机架、链条（或钢丝绳）等。

其中：升降平台上，配置可作正反运行的带动力辊道。其正向运行时，将承载桶（袋） 装危险废物的 托盘（2）推送至位于充氮转卸室内的水平-倾斜可调结构动力辊道（5）;其反向运行时，回收从水平-倾斜可调结构动力辊道（5）反向输送而来的空载托盘（2）。

1.3.2 托盘（2）

钢制、木质或塑料标准件或定制件，外形尺寸结合承载危险废物的容器状况而确定。其中，采用木制托盘时，其承载容器的表面应覆一层薄钢板，以延长托盘使用寿命和便于容器下滑。

1.3.3 充氮转卸室（3）

钢结构形式，室体具有良好的气密性，两端密封门（4）为桶（袋） 装危险废物输送、转卸通道。在进行桶（袋） 装危险废物输送、转卸，以及后续的破碎处理时，需向充氮转卸室（3）及其连通的破碎机所在过渡料仓（6）及时注入惰性气体（纯氮），以降低这两个区域空间内的氧气浓度;两个区域之间通过出料密封门（42）分隔。

室体上设置氧气探测器和氮气注入口。氧气探测器系用以探测防护区央企浓度的传感器[5]。在容器输入室内、关闭进料密封门（41）后，即开始充氮，并对内部含氧量实时监测，一般控制含氧量低于5%，以避免发生起火或爆炸意外。充氮转卸室（3）的含氧量达到设定值后，开启平时处于常闭状态的出料密封门（42），此时，充氮转卸室（3）与过渡料仓（6）同处低氧浓度环境。一旦含氧量达到警戒值，系统将自动打开氮气管道控制阀而注入氮气;氮气量根据氧气探测器监测到的实时氧气浓度决定。当达到氧浓度上限值时，供氮装置启动;当达到氧浓度下限值时，供氮装置关闭[6]。室体能承受一定内压，过压时通过安全防爆罐泄爆。室体上设废气排出口，通过法兰联接管道，管道上设有控制阀门。

1.3.4 密封门（4）

密封门分别设置于充氮转卸室两端，进料密封门（41）和出料密封门（42）各一扇，密封门的门框净尺寸能保证物料顺畅输送。其型式为钢制平移门，采用油缸作为动力驱动。本密封门具有防火、防爆的功能，同时保证其气密性，能有效避免异味逸出而造成环境污染。

1.3.5 水平-倾斜可调结构动力辊道（5）

水平-倾斜可调结构动力辊道具有正、反双向输送功能。根据充氮转卸室（3）布置，本研究设计了抬升式（双动力）结构，如图3所示

抬升式（双动力）型式由动力辊道机体（51）、防护栏（52）、动力装置（53）、托辊（54）、托辊座（55）、橡胶板（56）、转向座（57）、传力支架（58）、固定座59）等组成。

其中：

（1）动力辊道机体（51）：根据标准型动力辊道台面参数和结构，结合桶（袋） 装危险废物尺寸、重量进行改制。

（2）防护栏（52）：固定于动力辊道机体（51）两侧，以防止容器跑偏和侧翻。

（3）动力装置（53）：置于动力辊道机体（51）两侧，采用油缸驱动。

（4）托辊（54）：标准件，若干组，置于动力辊道机体后部，其功能为：承载着危险废物的容器，随着动力辊道机体的逐渐倾斜，从托盘上滑向动力辊道后部托辊（54），继而加速向出料密封门外、处于充氮状态的过渡料仓滑落。

（5）橡膠板（56）：置于固定支架（座）上，用于动力辊道机体（51）平缓着落。

（6）传力支架（58）：固定于动力辊道机体（51）两侧，其上部外侧焊接一支座，用于联结油缸推杆。

2工程运行效果

2.1可靠性和安全性分析

1）本装置动力辊道机体两侧各安装一套液压油缸驱动装置，保证了两侧力传递较为平衡。根据本工程运行后反馈，动力辊道在倾斜及返回水平位置的动作过程中运行均非常平稳，卸料顺畅，托盘回收无卡阻。

2）本装置所有电机、仪表均选用防爆型，防爆等级达到Ex（d）ⅡB T4，消防配置方面采用氮气保护+红外热成像检测+全自动干粉灭火，具有密闭、防火、防爆等方面功能。本装置自2018年在该工程正式投入运营至今，未发生过安全事故。

3）本装置具有高度的自动化，无需人工干预，可以高效地配合并满足预处理系统要求，并在极大程度上节省人工劳力，同时避免人与危险废物直接接触的安全风险。

2.2示范工程经济可行性分析

1）本装置动力辊道机体贴近地面布置，辊道机体初始位置处于水平状态，在液压油缸驱动装置作用下，进料一端作抬升动作，辊道机体发生倾斜，其上容器沿斜面滑落。该结构布置型式使充氮转卸室的体积达到最小化，且采用连锁密封预充氮结构型式，大幅节省氮气损耗量，减少运营成本。

2）本文所设计的危险废物转卸装置为全自动化，相比国内大多数采用的抓斗上料和人工上料型式，能够很大程度上减少人力成本。

3结论

1）本文所述充氮保护环境下的盛放危险废物密闭容器转卸装置运行均在自动联锁控制状况下进行，并可在监控室通过视频实时监控，现场无人值守，设备均有良好的自动安全保护装置，确保安全、简明实用、具有可靠的机械性能、故障率低、易维护保养。

2）经工程实践证明，充氮保护环境下的盛放危险废物密闭容器转卸装置设计能够达到密闭、输送、卸料、防火、防爆等方面功能。本装置自2018年在该工程正式投入运营至今，运行稳定可靠，得到该工程业主的一致好评。

3）本装置已获得实用新型专利，发明专利处于实审阶段。本装置能够广泛应用于危险废物处置领域的预处理系统，将来可根据已有的技术和工程实践经验，对本装置继续进行优化和改进。该装置可进行产品化、工程化应用和推广，为环保行业提供成熟、可靠的解决方案。

参考文献

[1]中华人民共和国环境保护部， 中华人民共和国国家环境保护标准. 危险废物处置工程技术导则：HJ 2042-2014.

[2]中华人民共和国环境保护总局， 中华人民共和国环境保护行业标准. 危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范：HJ/T176-2005.

[3]王宇， 肖红， 韩斌. 危险废物的预处理及再处理技术[J]. 济南教育学院学报， 2004（3）：53-55.

[4]代江燕， 宋清国. 危险废物破碎预处理系统的工艺优化设计[J]. 固废处理与处置， 2014，113-115.

[5]萧志福， 姜文源. 注氮控氧防火系统简介[J]. 水务世界， 2005， 000（003）：19-20.

[6]姜文源，萧志福，吴冬云. 注氮控氧防火系统综述[C]. 全国建筑给水排水委员会消防分会第二届委员会成立大会暨第四次学术年会论文集. 2005：291-296.