放射性可壓縮廢物烘干工藝設計

劉宇昊+孫圣權

摘 要：潮濕的可壓縮廢物裝入廢物轉運桶內，廢物的烘干采用烘箱內熱風循環整體干燥的方法，即將6個盛放廢物的轉運桶裝入轉運桶吊籃內，再將吊籃擺放在烘箱臺車上，臺車運載盛放6桶廢物的吊籃自動進出烘箱。其中，各類廢物烘干時間和溫度在系統調試試驗后，根據實際試驗結果制定。烘箱對廢物的烘干采用電加熱管加熱烘箱內空氣，熱空氣經循環風機及熱風循環通道吹入烘干室加熱轉運桶內廢物的方法。熱空氣在烘干室內循環流動，多次加熱廢物同時也多次被加熱管再加熱，加熱管與被烘干廢物不直接接觸，采取了隔離措施。烘箱內產生的濕熱廢氣，定時由烘箱尾氣冷凝處理系統抽出烘箱加熱室進行處理。抽排濕熱廢氣的同時，烘箱由進氣口向烘箱加熱室補充相應的熱空氣。

關鍵詞：可壓縮廢物 廢物轉運桶 轉運桶吊籃 臺車式熱風循環烘箱

中圖分類號：TL94 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0068-03

Abstract：The wet compressible waste is filled into waste transfer drums. The waste in transfer drums are dried as a whole by circle air inside the dryer， namely 6 waste transfer drums are loaded into the transfer nacelle， and then the nacelle is placed onto the trolley of dryer. the transfer nacelle with 6 waste transfer drums can come into or out the circle hot air cabinet automatically by the trolley. The time and temperature of drying all kind waste are establish with the result of experiment， after the system is debugged. Heaters inside the dryer heat up the air， then heated air is insufflated into drying room by circle fanners to heat up waste transfer drums inside transfer nacelle. Hot air flows is circumfluence in drying room. At the time of wet waste heating， hot air is heated by heaters again and again. Heaters arent contact the heated waste directly. The wet hot exhaust gas is drawn out of hot air dryer by exhaust-gas condensation treatment system of hot air dryer. While exhaust-gas is drawn out， new air can be supplied into drying room through air intake.

Key Words： Compressible waste； Waste transfer drum； Transfer nacelle； Circle hot air dryer

在核設施運行、檢修及退役過程中會產生大量的勞保產品、橡膠、塑料等廢物，這些廢物絕大部分都屬于可壓縮廢物[1]，需要對其進行必要的壓縮處理之后才能運送至處置場進行永久處置[2]。但是這些廢物在通常情況下大部分是潮濕的，比如在某廢物庫退役過程中回取出的部分可壓縮廢物含水量會高達30%，而現有的一般壓縮生產線[3]不具備壓縮處理游離水含量>1%的廢物。因此，需要新建一條烘干工藝線，對潮濕的可壓縮廢物進行烘干處理，使經過烘干處理后的可壓縮廢物游離水含量≤1%，使之滿足一般壓縮生產線工藝要求后再進行壓縮打包。

1 工藝廠房布置及系統組成

廢物烘干工藝廠房經外廠房運輸通道進入，分布在吊運大廳、烘箱間、冷卻間、冷凝水箱間4個房間內，由濕廢物接收/轉運、烘干處理和烘箱尾氣冷凝處理3個系統組成，如圖1所示。

1.1 廢物接收/轉運系統

廢物接收/轉運系統的作用是：將可壓縮濕廢物收集并運送至烘箱間的烘箱內。該系統由廢物轉運桶、轉運桶吊籃、運輸車、外廠房行吊、Ⅱ型軌道小車、廠房內5 t吊車、專用兩用吊具、轉運桶取封蓋裝置、烘箱臺車等設備構成。

可壓縮廢物收集到廢物轉運桶內，將6桶裝滿可壓縮廢物的廢物轉運桶裝于轉運桶吊籃內，將轉運桶吊籃整體吊運至15 t運輸車上；通過廠區運輸將轉運桶吊籃及其內的6桶廢物轉運桶運至暫存庫運輸通道上。

Ⅱ型軌道小車由吊運大廳的吊運工位沿軌道行駛至暫存庫運輸通道。

外廠房行吊掛載廢物箱吊具抓取運輸車運載的轉運桶吊籃及其內的6桶廢物，并將轉運桶吊籃整體吊運、就位于Ⅱ型軌道小車上；Ⅱ型軌道小車運載轉運桶吊籃及其內的6桶廢物到達吊運大廳吊運工位后，由廠房內5 t吊車將其抓取并擺放在烘箱臺車上。

轉運桶取封蓋裝置同時自動取下6個廢物轉運桶的封蓋后，烘箱臺車運載可壓縮廢物送入熱風循環烘箱，準備對其進行烘干處理。

1.2 烘干處理系統

烘干處理系統采用整體烘干方式。即：將盛放可壓縮廢物的轉運桶以及轉運桶吊籃一起由臺車送入烘箱進行烘干處理。烘箱自帶1臺輕軌烘箱臺車，廢物由烘箱臺車運載自動進出烘箱。臺車底設置壓緊式密封條，在臺車進入烘箱就位后，密封條自動密封烘箱臺車與烘箱殼體間的間隙。

臺車式熱風循環烘箱由烘箱殼體、爐門與烘箱臺車構成密閉的烘干室。烘箱由工作室（烘干室）、加熱室、循環風機、對流板、輕軌烘箱臺車、提升爐門等機構構成。

烘箱內殼板、對流板由321不銹鋼板制作，外殼由Q235-B鋼板和型鋼焊接而成，夾層材料為保溫棉，加熱管殼體為321材料制作。

烘箱爐門為電動提升門，結構同烘箱殼體一樣也是夾層結構，爐門邊框設硅橡膠圈制成的柔性密封裝置，爐門關閉時利用爐門自重壓緊臺車。

烘箱對廢物的烘干采用電加熱管加熱烘箱內空氣，熱空氣經循環風機及熱風循環通道吹入烘干室加熱轉運桶內廢物的方法。熱空氣在烘干室內循環流動，多次加熱廢物同時也多次被加熱管再加熱，更充分地利用了熱能，保證了烘干室內的加熱均勻性。加熱管與被烘干廢物隔離開，減小了烘干過程中火災發生的可能性。

1.3 烘箱尾氣冷凝處理系統

烘箱內產生的濕熱廢氣，定時由烘箱尾氣冷凝處理系統抽出并進行處理。抽排濕熱廢氣的同時，烘箱由進氣口向烘箱加熱室補充相應的熱空氣。

烘干工藝中的尾氣冷凝處理系統是由1臺列管式冷凝器、1臺冷卻液冷卻機、1臺烘箱尾排風機組成。

烘箱尾氣冷凝處理系統是將臺車式熱風循環烘箱在烘干處理廢物過程中產生的濕熱廢氣抽出烘箱烘干室，經過冷卻處理使廢氣溫度≤40 ℃后，經排風系統過濾后高架排放；冷凝液經特排系統進入廢液處理系統進行處理。

2 主要工藝設計指標

（1）廢物接收、轉運能力：6桶/次（約0.6 m3）。

（2）廢物烘干處理能力：1～2爐/天、6桶/爐。

（3）單次烘干6桶所需時間：3～5 h。

（4）廢物烘干溫度：70 ℃（塑料、橡膠類）、90 ℃（棉制品類）。

（5）廢物烘干程度：游離水含量≤1%。

（6）尾氣排放溫度：≤40 ℃。

（7）冷凝液排放量：200～400 L/d。

3 生產過程的關鍵部位和主要操作參數

3.1 工藝流程的特點

（1）廢物裝入可壓縮廢物轉運桶內，為了便于桶內濕廢物的烘干，考慮到烘干后的轉運桶和壓縮工段的接口，設計的轉運桶規格為φ560 mm×450 mm，這樣轉運桶可直接進入壓縮生產線。

（2）桶內廢物的烘干采用烘箱內熱風循環干燥轉運桶內濕廢物的方法。

（3）采用整體烘干方式。即：將盛放6桶廢物的轉運桶裝入轉運桶吊籃內，再將吊籃擺放在臺車上，臺車運載盛放6桶廢物的吊籃自動進出烘箱。

（4）烘箱對廢物的烘干采用電加熱管加熱烘箱內空氣，熱空氣經循環風機及熱風循環通道吹入烘干室加熱轉運桶內廢物的方法。熱空氣在烘干室內循環流動，多次加熱廢物同時也多次被加熱管再加熱，更充分地利用了熱能、保證了烘干室內的加熱均勻性。

（5）加熱管與被烘干廢物不直接接觸，采取了隔離措施，減小了烘干過程中火災發生的可能性。

（6）烘箱內產生的濕熱廢氣，定時由烘箱尾氣冷凝處理系統抽出烘箱加熱室進行處理。抽排濕熱廢氣的同時，烘箱由進氣口向烘箱加熱室補充相應的熱空氣。

3.2 關鍵部位

為保證烘箱內烘干廢物的效率，箱體、提升門和臺車之間的密封是關鍵部位。

設計的臺車式烘箱在臺車底設置壓緊式密封條，在臺車進入烘箱就位后，密封條自動密封烘箱臺車與烘箱殼體間的間隙，臺車整體送入烘箱進行烘干處理；烘箱爐門為電動提升門，結構同烘箱殼體一樣也是夾層結構，爐門邊框設硅橡膠圈制成的柔性密封裝置，爐門關閉時利用爐門自重壓緊臺車。這樣就可保證烘箱在烘干過程中，烘箱內的熱量盡量少地泄漏到外環境中。

臺車式烘箱在臺車底設置壓緊式密封條和在爐門邊框設硅橡膠圈制成的柔性密封裝置并定期進行檢查和維修保養，由專業廠家對其提供備品和進行定期更換。

3.3 生產過程中的主要操作參數

3.3.1 基本參數

（1）潮濕廢物的游離水含量是不同的，根據實際操作經驗，游離水含量通常介于9%～30%之間。轉運桶重量14 kg/單桶（不含桶蓋重量），烘干后單桶廢量為20 kg/單桶。濕廢物一次烘干6桶，根據不同的組合，實際運行時，6桶濕廢物最大重量為168 kg（游離水含量約為28.6%），最小重量為132 kg（游離水含量約為9%）。

（2）烘箱內的溫度控制：當廢物主要是棉紡織品時，烘箱內的溫度控制在90 ℃；當廢物主要是橡膠和塑料時，烘箱內的溫度控制在70℃。

（3）廢物烘干后控制游離水含量≤1%。

3.3.2 保證措施

（1）廢物在分揀時由操作人員分清濕廢物的種類并測量游離水含量。

（2）廢物裝入轉運桶后桶要編號，桶內廢物的種類和含水率要詳細記錄。

3.3.3 烘干模擬試驗

（1）進行非放的模擬試驗。

（2）按單桶實際廢物重量（由游離水含量確定）分裝若干桶。

（3）根據不同的單桶組合，確定10組單次烘干的配比。

（4）根據10組單次烘干的配比進行模擬烘干試驗，模擬烘干試驗過程中，詳細地記錄各參數。

（5）對烘干的廢物體進行游離水含量測定，廢物體游離水含量≤1%記錄此時的烘干時間。

（6）10組模擬試驗全部完成后編寫試驗報告，并根據試驗結果編寫出廢物烘干操作規程。

4 結語

潮濕的可壓縮廢物烘干工藝是放射性廢物處理工程中必不可缺少的一個環節，由于潮濕的放射性可壓縮廢物烘干存在密封性、加熱均勻性和溫度控制等問題，因此在國內一直沒有建立類似的生產工藝，該工藝解決了以上存在的問題，可以滿足工藝生產的需要，對解決放射性廢物處理的有關問題有著積極的意義。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國家標準.輕水堆核電廠放射性固體廢物處理系統技術規定（GB 9134-1988）[S].

[2] 中華人民共和國國家標準.放射性物質安全運輸規程（GB11806-2004）[S].

[3] 杜洪銘，靳松，劉天險，等.放射性固體廢物壓縮減容技術研究[J].原子能科學技術，2015（8）：1515-1520.