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危险废物破碎预处理系统的工艺优化设计 代江燕宋清国 同方环境股份有限公司， 北京 100083 摘要 破碎预处理在危险废物焚烧处置工程中具有非常重要的作用。针对破碎预处理中易存在的问题， 提出了危险废 物破碎处理系统的工艺设计优化。主要包括 破碎预处理系统内废物的范围， 破碎预处理系统的工艺流程， 分析了破 碎预处理过程中可能存在的问题， 针对问题提出了相应的解决方案， 并列举了破碎预处理系统的工程实例， 可为提高 废物处置效率， 降低焚烧处理二次污染提供技术支持。 关键词 危险废物; 破碎机; 预处理; 工艺设计 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201401027 OPTIMIZING PＲOCESS DESIGN OF SHＲEDDING SYSTEM FOＲ PＲETＲEATING HAZAＲDOUS WASTES Dai JiangyanSong Qingguo Tongfang Environment Co． ， Ltd，Beijing 100083，China AbstractThe shredding pretreating plays an key role in hazardous wastes incineration projects． The optimal design for shredding pretreating process was put forward according to the problems emerged in the system． It introduces the scope of the waste for shredding pretreatment system，describes the process，analyzes the problems and puts forward the corresponding solutions for them，enumerates engineering projects of the shredding pretreatment system，in order to provide technical support for improving the efficiency of waste disposal and reduce secondary pollution． Keywordshazardous wastes;shredder;pretreatment;process design 收稿日期 2013 －03 －29 0引言 随着经济的迅速发展、 工业化进程的加快， 危险 废物的产量越来越大。2010 年， 全国危险废物产生 量 1 587 万 t， 比 2009 年增加 11. 0， 危险废物处置 率为 32. 5。据统计， 2010 年， 我国危险废物集中处 置厂共 546 座， 日处置能力 17 795 t。其中， 焚烧、 填 埋和综合利用所占的比例分别为 73. 9、 21. 2 和 4. 9［1 ］。可见， 目前我国危险废物的主要处置方式 是焚烧。 由于危险废物种类繁多、 体积不一、 包装各异， 入 炉前如果不进行破碎预处理， 不仅难以彻底焚烧， 还 极易产生二次污染。破碎预处理能将废物颗粒化， 增 大与氧气的接触面积， 提高焚烧效率， 降低二次污染， 在焚烧处置工程中具有十分重要的地位。本研究针 对破碎工艺中易出现的技术难题， 对危险废物破碎预 处理系统的工艺进行了研究， 提出了危险废物破碎预 处理的优化设计方案。 1破碎预处理的废物适用性评估 破碎预处理的废物包括固体废物和废液。固体 废物包括塑料、 树脂、 油漆、 涂料、 药品、 工业固体废 物、 带包装的聚合物等; 废液包括废溶剂、 废有机洗涤 剂、 化工母液、 被中和后的酸碱废液等。废液喷入系 统内， 可以调整混合物的热值和黏度， 使混合物输送 更流畅、 焚烧更彻底。 不能进入破碎预处理系统的废物包括 1 铁块、 钢筋混凝土块以及与破碎机刀片的硬度相近的废物。 2 外形尺寸不适于系统进料的大件废物。3 高活性 或性质不稳定的废物。 2破碎预处理工艺流程简述 危险废物的破碎预处理系统包括 4 个工艺程序 311 固废处理与处置 Solid Waste Treatment and Disposal 1 上料及提升 废物用叉车码放在输送机上， 并通过 提升机运送至与破碎机溜槽相匹配的高度。2 破 碎 废物从溜槽倾倒进入破碎机， 破碎至设计的粒度。 3 干湿废料混合 破碎后的废料进入混合机， 与废液 进行搅拌、 混合。4 泵送入炉 均质化后的混合物通 过柱塞泵注入回转窑后焚烧。其详细工艺流程见 图 1。 图 1破碎预处理系统工艺流程 Fig. 1Flow chart of shredding system for pretreatment 3破碎预处理工艺设计中的关键问题 3. 1输送机型式选择 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。在设计过程中， 要根据废物的输送 路线、 包装外形、 质量等选择输送机。若废物的输送 线路为直线， 没有转弯或坡升， 且打包完好， 并重量较 大 不少于 1 t ， 宜选用辊筒式输送机; 若废物的输送 线路有一定的转弯或坡升， 且多为散装废料 堆积密 度小于1. 67 t/m3 ， 宜选用皮带式输送机［2 ］。其他型 式如螺旋式输送机、 链条式输送机等在危险废物输送 中极少应用。 3. 2二次污染控制 破碎过程中产生的粉尘和有毒气体会造成二次 污染， 因此破碎系统的密封设计非常必要。本设计在 溜槽前端安装了液压控制的双重密封门 G1和 G2 ， 当 液压门 G1打开、 液压门 G2关闭时， 输送机上的废物 进入溜槽。待废物完全进入溜槽， 液压门 G1关闭后， 液压门 G2打开， 水平溜槽下端的输送链开始运转， 推 送废物完全倾倒到破碎机中。倾倒完成后， 液压门 G1、 G2关闭。当废物开始下一周期进料时， 液压门 G1打开并重新接收废物。 双重密封门的设计， 能防止破碎过程产生的粉尘 或有毒气体污染环境。此外， 一旦发生火灾， 密封门 的关闭能有效控制火势蔓延。 3. 3破碎机发力强度 为实现废物的高效破碎， 解决破碎机发力不够的 问题， 本设计在破碎机的上部安装了液压驱动的往复 式喂料器。该喂料器将产生强力压推的力量， 将废物 推向破碎机的转子以辅助破碎。喂料器有以下作用 1 避免废物搭桥后发生堵塞。2 压推力可辅助转子 将较难破碎的废物破碎， 提高破碎机的破碎能力。此 外， 喂料器倾斜安装， 外壳全密封， 此设计可避免废液 的泄漏。 要达到设计要求的破碎粒度， 破碎机的选择至关 重要。本设计选择回转式剪切破碎机。此破碎机带 两个转子， 每个转子上都有带齿的圆形刀片， 通过以 下作用实现物料的破碎 1 刀片边缘之间的剪切及 挤压作用。2 刀片刀齿之间的撕裂作用［3 ］。 由此， 金属片、 塑料桶、 毛毯等难破碎废物均能被 很好地破碎。选择破碎机时应着重考虑以下因素 1 刀片上刀齿的数量和间距。2 刀齿顶端到对面转 子的距离。3 刀片间的重叠尺寸。4 刀片的厚度及 形状。5 转子的转速。 3. 4卡阻现象 某些废物不可破碎 如厚重的铁块 ， 在破碎机 内易发生卡阻。为避免卡阻现象发生， 设计了切割轮 自动反转系统。当废物卡住切割轮时， 与破碎机连通 的液压系统会出现过载现象， 一旦液压系统的压力达 到 33 MPa 该压力阈值可以调整 ， 转子便会自动反 转。转子反转数秒后， 破碎机内废物的位置将被重新 布置， 之后转子又恢复为初始转向。转子反转的次数 可以设定， 但为了避免不可破碎的废物停滞在破碎机 中， 损失正常的工作时间， 一般设定为 3 ～10 次。 此外， 为保证系统的正常运行， 本设计在破碎机 侧面安装了液压启闭的排料门， 以便将不可破碎的废 物及时地移出破碎机。 3. 5干粉状废料入炉 针对干粉状废料不易入炉的问题， 本设计的解决 方案主要有以下两点 3. 5. 1混合机提供均衡、 连续的进料 经破碎后的干粉状废料从混合机的前端顶部进 入混合机， 同时， 在混合机上开设法兰接口加入废液 和污泥。液体带有润滑效果， 比干粉更易输送。干废 料和废液交叉流动， 充分混合， 达到均质化的效果。 411 环境工程 Environmental Engineering 此外， 在混合机的尾部设计一个闸板式的液压堰板， 堰板高度通过混合机内的废料重量、 料位高低、 下游 柱塞泵的工况参数等联锁控制。堰板的设置使混合 机在均质化废料的同时， 还能作为下游柱塞泵的缓冲 设备， 实现下游设备均衡、 连续地进料。 3. 5. 2配置螺旋输送机的柱塞泵提供稳定的输送 动力 柱塞泵能稳定提供8 MPa 左右的压力， 泵进口段 可沿着柱塞轴向旋转 180， 使混合后的废料直接进 入泵体。在泵出口段设计一个滑动闸板阀， 防止已进 入管道的介质回流， 闸板阀的另一个作用是对废料进 行再切割， 提高废料的燃烧效率。 当废料易搭桥或质地不均匀时， 在柱塞泵前配置 螺旋输送器。螺旋输送器对难输送的物质不敏感， 间 接起到缓冲废料的作用［4 ］。 3. 6系统爆炸危险控制 当系统内粉尘和氧气含量高时， 有起火和爆炸的 危险。本设计设置了测氧充氮防爆系统 在进料溜槽 和混合机上部设置测氧点， 对系统内的含氧量进行实 时监测。在双重密封门 G1/G2之间、 溜槽、 破碎机、 混合机上部设置充氮气口。每个进料周期开始时， 充 入一定量的氮气， 保证系统内的氮气含量达到 99。 一旦测氧装置监测到氧含量增至高报警值， 报警信号 连锁打开氮气控制阀向系统内充氮气， 避免系统发生 起火或爆炸。 此外， 本设计在溜槽顶部安装一个安全防爆罐， 一旦发生起火或爆炸， 防爆罐能紧急泄压， 保护系统 内设备不被损坏。 4破碎预处理系统工程实例 以某最大处置能力 15t/h 的危险废物破碎预处 理系统为例。该项目中布置输送机的路线为直线， 废 物外包装为完好的袋装或箱装， 废物质量较大。 因此， 设计为辊筒式输送机和自动提升机进行间 歇式上料， 上料频率为 13 次/h， 打包好的废物外形尺 寸为 L W H 1 m 1 m 1 m， 放置在 1. 2 m 1. 2 m 的托盘上， 托盘倾倒废物后回收再利用， 因此 辊筒输送机和自动提升机均设计了自动反向控制。 喂料器采用液压驱动， 推力 100 kN， 液压缸行程 1. 2 m。破碎机选用回转式剪切破碎机， 外形尺寸L W H 3 m 1. 5 m 0. 5 m， 装机功率 90 kW， 扭矩 2 80 000 N m， 轴转速在 0 ～ 20 r/min， 工作面尺寸 1. 2 m 0. 9 m， 破 碎 后 废 料 颗 粒 外 形 尺 寸 小 于 0. 2 m 0. 08 m。混合机外形尺寸  L 1. 6 m 6. 2 m， 装机功率110 kW， 有效容积大于 5 m3， 混合后 废料的含水率 30 左右， 含水率可根据工况调整。 柱塞泵外形尺寸 L W H 5 m 0. 8 m 2 m， 装机 功率90 kW， 流量 3. 8 m3/h 装填率 100 时 ， 最高 泵送推力 600 kN， 最高泵送压力 6 MPa。系统设置测 氧充氮防爆装置， 充入氮气量为 300 ～ 350 m3/h， 充 填率大于 99。 5结语 在众多的危险废物焚烧处置工程中， 因技术不 到位、 建设时间仓促、 设备资金有限等问题， 限制了 破碎预处理系统的工程的建设与运营。但随着危 险废物的快速增长和处置要求的提高， 焚烧处置工 程的设计和建设必然将从粗放转向精细， 废物破碎 预处理的优化、 建成和运行必将成为危险废物处置 的重要环节。优化破碎预处理系统的设计、 完善焚 烧处置工艺是我国减量化和无害化处置危险废物 必然要求。 参考文献 ［1］国家统计局， 环境保护部． 中国环境统计年鉴 2010［M］． 北京 中国统计出版社， 2010 73- 88． ［2］宋伟刚， 张尊敬， 王鹰． 带式输送机的研究进展［J］． 起重运输 机械， 2004 2 1- 3． ［3］罗思义， 肖波， 郭献军． 剪切式生活垃圾破碎机设计［J］． 矿山 机械， 2008 19 86- 89． ［4］邢苏宁， 李新平． 螺旋输送机的合理选型［J］． 煤矿机械，2004 8 90- 91． 第一作者 代江燕 1981 － ， 女， 硕士， 工程师， 主要从事固体废物处理 设计与研究。yan． dd163． com 511 固废处理与处置 Solid Waste Treatment and Disposal