焚烧装置中提升机的设计*

2013-06-28杨丽莉褚浩然

机械研究与应用 2013年3期

徐卫，杨丽莉，褚浩然

(中国辐射防护研究院，山西太原 030006)

1 引言

在热解焚烧装置中，热解炉的加料方式一般为顶部或侧顶部，因此热解炉加料口距地面较高，将废物从一层运送至加料口处，采用提升这一方式既简便经济、又易于操作。根据废物的危害程度和处理方式的不同，对提升机的设计要求也有所不同。笔者主要介绍了某放射性可燃废物焚烧站中提升装置的设计及应用情况，并对医疗废物提升装置的简化和实际运行情况加以介绍。

2 某焚烧站提升装置

某焚烧站提升机的简易操作流程:将放射性废物提前打包装在200 L标准桶中，称重后通过输送小车推进提升机，提升机提升至三层，将废物桶运送到废物接收通风柜进行前处理操作。

2.1 设计要求

焚烧装置中，提升机运动频率较高，因此对于提升机的安全性、稳定性等方面需要认真考虑。工艺上对提升机的主要设计要求包括以下几方面:

(1)安全性各种安全装置齐全，确保操作安全，提高工作效率。

(2)平稳性设备组装完毕后应对提升吊箱进行空载试车，要求运行平稳、无卡阻、无碰撞以及无不正常的噪音，且定位准确、控制良好。空载试车后方可进行负载试车，载重量为1 t。若有异常现象应对槽钢轨道及有关部件进行调整。

(3)控制系统具有独立的控制系统，方便就地操作。

(4)调试指标提升小车空载、加载条件下均为上下往复运行5～8次定位准确为合格。按照工艺操作要求所设定的运行程序，分别在一、二、三层进行提升小车空载运行与停止定位试验，通过调整光电管的位置，使提升小车的门略高于提升通道的楼层门5～8 mm为标准;在空载运行的基础上进行提升小车的加载运行试验，在提升小车中放入200 L的废物标准桶，并使总质量加载至250 kg，分别在一、二、三层进行提升小车加载运行与停止定位试验，通过调整光电管的位置，使提升小车的门略高于提升通道的楼层门3～5 mm为标准。

(5)设置急停按钮，在紧急情况下能够立即停止提升操作。

2.2 设计思路

根据上述设计要求以及实际情况，初步确定了以下设计思路。

(1)材料选择本焚烧站中的废物运送过来之前就已经打包装桶。因此废物通过输送小车送至提升机提升，与环境并无直接接触，提升机主要材料可选择普通碳钢。提升小车升降轨道选用10#槽钢制作，提升机框架选用63 mm×63 mm×5 mm角钢焊接，内贴3 mm厚的钢板。

(2)输送方式物料输送的传动方式有带传动、链传动、丝杠传动、电动葫芦传动等。电动葫芦传动具有结构简单、噪音小、造价低等特点，结合实际情况选定提升方式为电动葫芦提升。提升理论质量为500 kg，考虑动载荷余量，选择葫芦提升额定质量为1 t。

(3)开关系统在电动葫芦本身限位开关基础上，每层的起停位处均装有光电开关，与提升机采用长条孔连接，便于调节。并在提升机的上下轨道端及提升机底部设有硫化天然橡胶块，光电开关失效时能有效减缓提升小车下落的冲击力。

每层的小门内侧均装有限位开关，保证门在开启状态下电葫芦处于断电状态，提升安全系数。小门上方设置提升小车所在楼层指示灯和急停按钮。顶部电动葫芦两侧设置检修孔，便于检修。

提升小车尺寸根据输送小车及料桶尺寸确定。设有4个车轮，通过电动葫芦的拉力沿槽钢轨道上下运动。车轮应便于从提升小车上拆卸，以便提升小车的检修。

焊接过程中要尽量减小焊接变形，槽钢轨道平行度不大于5 mm，法兰面平行度允差应小于2 mm，提升小车车轮同轴度小于2 mm。

2.3 结构介绍

根据上述设计思路，最后设计的提升装置主要参数如表1所列。

表1 某提升装置主要参数

设备如图1、2所示，将输送小车推入提升小车后关闭车门，开启启动按钮，通过电动葫芦将小车沿槽钢轨道拉至指定位置，观察指示灯，到位后打开提升门，将输送小车拉出提升机。

图1 提升机上部示意图

为便于拆卸，将车轮组件与一方板焊接后通过内六角螺钉固定在小车箱体内壁，车轮组件如图3所示。

图2 提升小车示意图

图3 车轮组件

2.4 应用小结

此提升装置的实际使用情况良好，提升小车能够沿槽钢导轨顺利滑行，基本能够达到小车运行平稳、准确定位、操作方便，无卡滞、碰撞及其不正常的噪音，满足实际使用需要。为今后的设计思路奠定基础。同时存在的个别问题，如焊接变形问题，提升机壳体门板采用2 mm厚的钢板焊接而成，焊接后极易变形，关门后插销推拉阻力增大，操作困难。

3 医疗废物提升装置

3.1 设计思路

在医疗用提升机方面，总体设计思路不变，仍使用电动葫芦提升方式，根据经济性、危害性及工艺参数的不同，对医疗废物提升机提出一些改进简化。

医疗废物是提前打包装桶后通过提升机输送的，因此废物与外界基本无直接接触，考虑将外壳体的钢板取消，改用数根斜拉角钢筋板加强，材料选用Q235-A碳钢。

由于医疗废物中没有考虑前处理系统，因此加料口平面处没有设置平台，在实际设计中，需要将提升和加料这两个动作同时完成，设计时提升机在加料口附近的轨道设置为弧形，使提升小车在热解炉加料口上方旋转倾倒，达到提升小车直接翻转加料的目的。

不同地区的医疗废物周转箱不同，根据周转箱尺寸及废物处理量的不同，提升小车的设计形式也不同，目前对医疗废物提升机设计了两种提升小车。

3.2 结构介绍

根据上述情况，提升机主要设计参数如表2所列。最后设计的提升机示意图如图4所示，将废物桶推入提升小车后，通过电动葫芦将小车沿槽钢轨道拉至顶部，到达顶部后小车沿弧形角钢轨道翻转，待废物倒入热解炉加料口后，提升小车依靠自重复位，落回提升机底部。

图4 医疗提升机示意图

表2 医疗提升机主要设计参数

为使小车能够回位顺畅，采用两种措施:一是在弧形轨道特定位置加一挡杆，防止提升小车上轮先行滑落;另一种是加大弧形槽钢轨道弧度。试验表明两种方法均能满足实际使用要求。

在某一医疗废物提升机中，小车轨道底步无缓冲段，在限位开关失效时，有电动葫芦钢丝绳松动，导致缠绕混乱的可能性。因此在另一个医疗废物提升机中，底部槽钢轨道在限位位置后延长了500 mm左右，提高了运行的可靠性。

两种医疗焚烧系统的处理能力均为5 t/天，对于另一提升机中选用的标准医疗周转箱(尺寸约为600 mm×500 mm×400 mm)，一次提升一箱医疗废物的提升频率太大，因此设计的提升小车能一次装入2个周转箱，如图5所示，该提升小车主要由活动架、车轮组件、箱体三部分组成，箱体分为2个室，中间由3 mm厚钢板隔开。活动架与电动葫芦钢丝绳连接，小车提升到顶部后，以提升小车的上车轮为圆心，使箱体翻转约135°，废物自动倾倒在热解炉加料口中。另一种提升小车翻转方式与之相同，示意图如图6所示。