焚燒裝置中提升機的設計*

徐 衛(wèi)，楊麗莉，褚浩然

(中國輻射防護研究院，山西太原 030006)

1 引言

在熱解焚燒裝置中，熱解爐的加料方式一般為頂部或側頂部，因此熱解爐加料口距地面較高，將廢物從一層運送至加料口處，采用提升這一方式既簡便經(jīng)濟、又易于操作。根據(jù)廢物的危害程度和處理方式的不同，對提升機的設計要求也有所不同。筆者主要介紹了某放射性可燃廢物焚燒站中提升裝置的設計及應用情況，并對醫(yī)療廢物提升裝置的簡化和實際運行情況加以介紹。

2 某焚燒站提升裝置

某焚燒站提升機的簡易操作流程:將放射性廢物提前打包裝在200 L標準桶中，稱重后通過輸送小車推進提升機，提升機提升至三層，將廢物桶運送到廢物接收通風柜進行前處理操作。

2.1 設計要求

焚燒裝置中，提升機運動頻率較高，因此對于提升機的安全性、穩(wěn)定性等方面需要認真考慮。工藝上對提升機的主要設計要求包括以下幾方面:

(1)安全性 各種安全裝置齊全，確保操作安全，提高工作效率。

(2)平穩(wěn)性 設備組裝完畢后應對提升吊箱進行空載試車，要求運行平穩(wěn)、無卡阻、無碰撞以及無不正常的噪音，且定位準確、控制良好。空載試車后方可進行負載試車，載重量為1 t。若有異常現(xiàn)象應對槽鋼軌道及有關部件進行調(diào)整。

(3)控制系統(tǒng) 具有獨立的控制系統(tǒng)，方便就地操作。

(4)調(diào)試指標 提升小車空載、加載條件下均為上下往復運行5～8次定位準確為合格。按照工藝操作要求所設定的運行程序，分別在一、二、三層進行提升小車空載運行與停止定位試驗，通過調(diào)整光電管的位置，使提升小車的門略高于提升通道的樓層門5～8 mm為標準;在空載運行的基礎上進行提升小車的加載運行試驗，在提升小車中放入200 L的廢物標準桶，并使總質(zhì)量加載至250 kg，分別在一、二、三層進行提升小車加載運行與停止定位試驗，通過調(diào)整光電管的位置，使提升小車的門略高于提升通道的樓層門3～5 mm為標準。

(5)設置急停按鈕，在緊急情況下能夠立即停止提升操作。

2.2 設計思路

根據(jù)上述設計要求以及實際情況，初步確定了以下設計思路。

(1)材料選擇 本焚燒站中的廢物運送過來之前就已經(jīng)打包裝桶。因此廢物通過輸送小車送至提升機提升，與環(huán)境并無直接接觸，提升機主要材料可選擇普通碳鋼。提升小車升降軌道選用10#槽鋼制作，提升機框架選用63 mm×63 mm×5 mm角鋼焊接，內(nèi)貼3 mm厚的鋼板。

(2)輸送方式 物料輸送的傳動方式有帶傳動、鏈傳動、絲杠傳動、電動葫蘆傳動等。電動葫蘆傳動具有結構簡單、噪音小、造價低等特點，結合實際情況選定提升方式為電動葫蘆提升。提升理論質(zhì)量為500 kg，考慮動載荷余量，選擇葫蘆提升額定質(zhì)量為1 t。

(3)開關系統(tǒng) 在電動葫蘆本身限位開關基礎上，每層的起停位處均裝有光電開關，與提升機采用長條孔連接，便于調(diào)節(jié)。并在提升機的上下軌道端及提升機底部設有硫化天然橡膠塊，光電開關失效時能有效減緩提升小車下落的沖擊力。

每層的小門內(nèi)側均裝有限位開關，保證門在開啟狀態(tài)下電葫蘆處于斷電狀態(tài)，提升安全系數(shù)。小門上方設置提升小車所在樓層指示燈和急停按鈕。頂部電動葫蘆兩側設置檢修孔，便于檢修。

提升小車尺寸根據(jù)輸送小車及料桶尺寸確定。設有4個車輪，通過電動葫蘆的拉力沿槽鋼軌道上下運動。車輪應便于從提升小車上拆卸，以便提升小車的檢修。

焊接過程中要盡量減小焊接變形，槽鋼軌道平行度不大于5 mm，法蘭面平行度允差應小于2 mm，提升小車車輪同軸度小于2 mm。

2.3 結構介紹

根據(jù)上述設計思路，最后設計的提升裝置主要參數(shù)如表1所列。

表1 某提升裝置主要參數(shù)

設備如圖1、2所示，將輸送小車推入提升小車后關閉車門，開啟啟動按鈕，通過電動葫蘆將小車沿槽鋼軌道拉至指定位置，觀察指示燈，到位后打開提升門，將輸送小車拉出提升機。

圖1 提升機上部示意圖

為便于拆卸，將車輪組件與一方板焊接后通過內(nèi)六角螺釘固定在小車箱體內(nèi)壁，車輪組件如圖3所示。

圖2 提升小車示意圖

圖3 車輪組件

2.4 應用小結

此提升裝置的實際使用情況良好，提升小車能夠沿槽鋼導軌順利滑行，基本能夠達到小車運行平穩(wěn)、準確定位、操作方便，無卡滯、碰撞及其不正常的噪音，滿足實際使用需要。為今后的設計思路奠定基礎。同時存在的個別問題，如焊接變形問題，提升機殼體門板采用2 mm厚的鋼板焊接而成，焊接后極易變形，關門后插銷推拉阻力增大，操作困難。

3 醫(yī)療廢物提升裝置

3.1 設計思路

在醫(yī)療用提升機方面，總體設計思路不變，仍使用電動葫蘆提升方式，根據(jù)經(jīng)濟性、危害性及工藝參數(shù)的不同，對醫(yī)療廢物提升機提出一些改進簡化。

醫(yī)療廢物是提前打包裝桶后通過提升機輸送的，因此廢物與外界基本無直接接觸，考慮將外殼體的鋼板取消，改用數(shù)根斜拉角鋼筋板加強，材料選用Q235-A碳鋼。

由于醫(yī)療廢物中沒有考慮前處理系統(tǒng)，因此加料口平面處沒有設置平臺，在實際設計中，需要將提升和加料這兩個動作同時完成，設計時提升機在加料口附近的軌道設置為弧形，使提升小車在熱解爐加料口上方旋轉傾倒，達到提升小車直接翻轉加料的目的。

不同地區(qū)的醫(yī)療廢物周轉箱不同，根據(jù)周轉箱尺寸及廢物處理量的不同，提升小車的設計形式也不同，目前對醫(yī)療廢物提升機設計了兩種提升小車。

3.2 結構介紹

根據(jù)上述情況，提升機主要設計參數(shù)如表2所列。最后設計的提升機示意圖如圖4所示，將廢物桶推入提升小車后，通過電動葫蘆將小車沿槽鋼軌道拉至頂部，到達頂部后小車沿弧形角鋼軌道翻轉，待廢物倒入熱解爐加料口后，提升小車依靠自重復位，落回提升機底部。

圖4 醫(yī)療提升機示意圖

表2 醫(yī)療提升機主要設計參數(shù)

為使小車能夠回位順暢，采用兩種措施:一是在弧形軌道特定位置加一擋桿，防止提升小車上輪先行滑落;另一種是加大弧形槽鋼軌道弧度。試驗表明兩種方法均能滿足實際使用要求。

在某一醫(yī)療廢物提升機中，小車軌道底步無緩沖段，在限位開關失效時，有電動葫蘆鋼絲繩松動，導致纏繞混亂的可能性。因此在另一個醫(yī)療廢物提升機中，底部槽鋼軌道在限位位置后延長了500 mm左右，提高了運行的可靠性。

兩種醫(yī)療焚燒系統(tǒng)的處理能力均為5 t/天，對于另一提升機中選用的標準醫(yī)療周轉箱(尺寸約為600 mm×500 mm×400 mm)，一次提升一箱醫(yī)療廢物的提升頻率太大，因此設計的提升小車能一次裝入2個周轉箱，如圖5所示，該提升小車主要由活動架、車輪組件、箱體三部分組成，箱體分為2個室，中間由3 mm厚鋼板隔開。活動架與電動葫蘆鋼絲繩連接，小車提升到頂部后，以提升小車的上車輪為圓心，使箱體翻轉約135°，廢物自動傾倒在熱解爐加料口中。另一種提升小車翻轉方式與之相同，示意圖如圖6所示。

圖5 提升小車Ⅰ

圖6 提升小車Ⅱ

3.3 應用小結

上述兩種醫(yī)療提升機現(xiàn)場調(diào)試后狀況良好，提升小車基本可自如翻轉，設備運行過程中無不正常噪音。同時存在的主要問題如下。

(1)由于本提升裝置是由角鋼槽鋼焊接制作，因此軌道平行度不好保證，需在運行過程中對軌道進行調(diào)整，直至其能夠自如運行為止。

(2)翻轉過程中周轉箱有甩出提升小車的可能性，后來在提升小車上焊一插銷，問題解決。

(3)電動葫蘆的安放位置改在提升機底部，既避免與提升支架之間的共振，又便于檢修。

(4)提升機操作部位外均圍有絲網(wǎng)，避免人員操作可能發(fā)生的危險。

4 提升改進總結

通過對上述三種提升機的現(xiàn)場應用情況分析，本提升設計方案基本滿足實際使用要求，為今后在放射性廢物和醫(yī)療廢物焚燒中使用的提升機設計打下了基礎。根據(jù)實際使用當中出現(xiàn)的問題，對今后提升機的設計提出以下幾點改進思路。

(1)在保證強度的前提下，盡量減少焊點，把焊接變形情況降到最低。

(2)設備出廠前應全面調(diào)試，使設備在出廠前基本達到設計要求。

(3)在條件允許的情況下，提升機可以配備夾軌器。在施工過程中，如果提升鋼絲繩發(fā)生斷繩，小車上的夾軌器能在瞬間夾持住導軌，防止小車墜地。

(4)可以考慮增設超重限載裝置(如電動葫蘆和小車之間設置帶有重量傳感器的吊鉤)，當貨物超過額定載重時，提升機不能啟動，防止事故的發(fā)生。

(5)醫(yī)療廢物提升小車翻轉后依靠自重回位，可靠性方面有所欠缺。考慮在弧形槽鋼軌道處設置彈簧回位裝置，提高可靠性。

(6)醫(yī)療廢物提升小車的車輪應設計成便于拆卸的結構。

(7)提升機的小門可考慮改為氣缸推動，方便人員操作。

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