三門廠址廢物處理設(shè)施輥道系統(tǒng)工藝流程和特點分析

1、    三門廠址廢物處理設(shè)施輥道系統(tǒng)工藝流程和特點分析    摘要：廠址廢物處理設(shè)施（srtf）是三門ap1000核島三廢系統(tǒng)的補充，負(fù)責(zé)處理核島不能處理的放射性化學(xué)廢液和放射性固體廢物。輥道系統(tǒng)是廠址廢物處理設(shè)施中廢物流轉(zhuǎn)的核心，承擔(dān)srtf內(nèi)裝滿各種廢物的160升和200升桶的轉(zhuǎn)運工作，其可靠性、穩(wěn)定性和安全性對整個廠址廢物處理設(shè)施的安全、穩(wěn)定和高效運轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要的作用。關(guān)鍵詞：srtf；廠址廢物處理設(shè)施；輥道系統(tǒng)；廢物流轉(zhuǎn)；放射性化學(xué)廢液；放射性固體廢物 ：a：tl941 ：1009-2374（2015）16-0084-03 doi：10.135

2、35/ki.11-4406/n.2015.16.0411 概述srtf處理的廢物主要包含來自核島的化學(xué)廢液，暖通過濾器濾芯、干廢物和混合廢物，廢樹脂，水過濾器濾芯。這些放射性廢物首先被送到各子系統(tǒng)進行預(yù)處理，并裝在160l或200l桶中，然后由輥道系統(tǒng)分別轉(zhuǎn)運到超壓機、灌漿站、固化站和加蓋站等進行最終處理。處理完成后再由輥道系統(tǒng)送到養(yǎng)護區(qū)進行養(yǎng)護，之后再由輥道轉(zhuǎn)運到放射性監(jiān)測裝置處進行一系列測量，并最終被轉(zhuǎn)運到廢物暫存庫暫存。輥道系統(tǒng)貫穿整個srtf廠房，系統(tǒng)龐大，不僅自身設(shè)備較多，而且與其他系統(tǒng)接口多、控制邏輯復(fù)雜。該系統(tǒng)共擁有46段輥道，該系統(tǒng)是全自動化系統(tǒng)，由西門子s7-300 plc系

3、統(tǒng)控制，共擁有7個控制柜。2 輥道轉(zhuǎn)運工藝流程輥道系統(tǒng)按其轉(zhuǎn)運廢物桶的區(qū)別又分為轉(zhuǎn)運子系統(tǒng)a和轉(zhuǎn)運子系統(tǒng)b，子系統(tǒng)a主要用于轉(zhuǎn)運裝有化學(xué)廢液濃縮鹽塊、廢樹脂、干廢物和混合廢物的160l桶，轉(zhuǎn)運子系統(tǒng)b用于轉(zhuǎn)運裝有壓縮餅或水過濾器濾芯的200l桶。2.1 轉(zhuǎn)運子系統(tǒng)a根據(jù)廢物源的不同，轉(zhuǎn)運子系統(tǒng)a分為三個主要轉(zhuǎn)運流程。2.1.1 裝有干廢物和混合廢物的160l桶轉(zhuǎn)運：這部分廢物桶來自hvs系統(tǒng)。干廢物和混合廢物在hvs系統(tǒng)經(jīng)過切割、裝桶、預(yù)壓縮和桶內(nèi)干燥后，通過手動叉車由工作人員推到160l桶送桶間，并通過手動叉車上的拉鏈將160l桶運送到輥道1上。輥道1將桶送到輥道2轉(zhuǎn)運小車上，轉(zhuǎn)運小車向前運

4、動并與輥道5轉(zhuǎn)運小車對接，對接完成后將桶轉(zhuǎn)運到輥道5轉(zhuǎn)運小車上，輥道5轉(zhuǎn)運小車運動到輥道10處，并將桶轉(zhuǎn)運到輥道10上桶自動加蓋裝置處。在此處，160l桶完成自動加蓋，隨后通過輥道5轉(zhuǎn)運小車被轉(zhuǎn)運到輥道14上自動送桶裝裝置處，自動送桶裝置將桶送到超級壓縮機內(nèi)。超級壓縮機將裝滿廢物的桶壓縮成餅狀后，自動送桶裝置將壓縮餅取出放到輥道14上。壓縮餅在輥道上繼續(xù)向前運行，在輥道18上完成高度測量，在輥道19上完成放射性測量，隨后運動到輥道20末端。在輥道20末端由吊車將壓縮并吊裝到壓縮餅儲存區(qū)儲存。2.1.2 裝有化學(xué)廢液鹽塊的160l桶轉(zhuǎn)運：這部分廢物桶來自化學(xué)廢液處理系統(tǒng)（cts）。濃縮化學(xué)廢液在

5、cts系統(tǒng)桶內(nèi)干燥器烘干成鹽塊后被送到輥道3上的取樣站進行取樣分析，取樣完成后桶被轉(zhuǎn)運到輥道2轉(zhuǎn)運小車上。此后的轉(zhuǎn)運流程和來自hvs系統(tǒng)的桶一樣，先轉(zhuǎn)運到加蓋處加蓋，隨后進行超級壓縮，完成超級壓縮后被送到高度測量裝置和劑量率測量裝置處進行測量，最終被轉(zhuǎn)運到壓縮餅儲存區(qū)儲存。2.1.3 裝有廢樹脂的160l桶轉(zhuǎn)運：這部分廢物桶來自廢樹脂處理系統(tǒng)（res）。經(jīng)過錐形干燥器干燥后的廢樹脂被裝填進輥道13上的160l桶內(nèi)，輥道將桶轉(zhuǎn)運到自動加蓋站加蓋，隨后進行超級壓縮，完成超級壓縮后被送到高度測量裝置和劑量率測量裝置處進行測量，最終被轉(zhuǎn)運到壓縮餅儲存區(qū)儲存。2.2 轉(zhuǎn)運子系統(tǒng)b根據(jù)廢物源和處理階段不同

6、轉(zhuǎn)運子系統(tǒng)b分為三個處理流程：2.2.1 裝有水過濾器濾芯的200l桶轉(zhuǎn)運：這部分廢物桶來自水過濾器濾芯處理系統(tǒng)（fcs）。在ni，放射性水過濾器濾被裝進fcs系統(tǒng)屏蔽轉(zhuǎn)運容器內(nèi)的200l桶中，隨后被轉(zhuǎn)運到srtf廠房。在srtf廠房水過濾器濾芯轉(zhuǎn)運間，裝有水過濾器濾芯的200l桶被水平單軌吊吊到輥道36的可旋轉(zhuǎn)小車上。可旋轉(zhuǎn)小車運動到輥道37處并與輥道37對接，對接完成后將桶從輥道36上轉(zhuǎn)運到輥道37上的200l桶加/取蓋工位。桶加蓋裝置自動將200l桶蓋取下并放在水過濾器濾芯桶蓋存儲位。隨后桶從輥道37返回輥道36，輥道36上的可旋轉(zhuǎn)小車運動到輥道31處，與輥道31上的轉(zhuǎn)運小車對接，并將桶

7、轉(zhuǎn)運到輥道31的轉(zhuǎn)運小車上。輥道31上轉(zhuǎn)運小車運動到輥道32處，與其對接，并將桶轉(zhuǎn)運到輥道32上的灌漿工位。在此位置，200l桶完成灌漿操作。灌漿完成后，桶從輥道32上返回到輥道31的轉(zhuǎn)運小車上。輥道31的轉(zhuǎn)運小車向右移動到輥道36處，與輥道36的旋轉(zhuǎn)小車對接，并將桶轉(zhuǎn)運到旋轉(zhuǎn)小車上。旋轉(zhuǎn)小車運動到輥道37處與其對接，并將桶轉(zhuǎn)運到輥道37的200l桶加/取蓋工位，桶加蓋裝置自動將200l桶加蓋。隨后控制系統(tǒng)會自動檢測養(yǎng)護區(qū)輥道38、39、41和42的占用情況，將桶自動送到有空位的輥道上進行養(yǎng)護。2.2.2 裝有壓縮餅的200l桶轉(zhuǎn)運：經(jīng)過超壓后的壓縮餅被轉(zhuǎn)運子系統(tǒng)a轉(zhuǎn)運到壓縮餅存儲區(qū)。在此區(qū)域

8、，操作員根據(jù)壓縮餅的高度和放射性信息對其進行優(yōu)化裝桶，并送到灌漿站進行灌漿處理?？盏?00l桶被送到輥道25上，輥道25將桶轉(zhuǎn)運到輥道28旋轉(zhuǎn)小車上，旋轉(zhuǎn)小車向右運動到輥道28上桶加蓋處，桶加蓋裝置自動將200l桶蓋取掉并放在桶蓋裝填匣內(nèi)。輥道28向左運動到輥道27處，與輥道27對接，并將桶轉(zhuǎn)運到輥道27的壓縮餅裝填工位。完成裝填后，輥道27將桶轉(zhuǎn)運到輥道28旋轉(zhuǎn)小車上，旋轉(zhuǎn)小車向左運行到輥道29處，與其對接，并將桶轉(zhuǎn)運到輥道29上。通過輥道29和30，桶被轉(zhuǎn)運到輥道31轉(zhuǎn)運小車上。轉(zhuǎn)運小車向右運動到輥道32處，與其對接，并將桶轉(zhuǎn)運到輥道32上灌漿工位。在此位置，200l桶完成灌漿操作。灌漿完

9、成后，桶從輥道32上返回到輥道31的轉(zhuǎn)運小車上。輥道31的轉(zhuǎn)運小車向右移動到輥道36處，與輥道36旋轉(zhuǎn)小車對接，并將桶轉(zhuǎn)運到旋轉(zhuǎn)小車上。旋轉(zhuǎn)小車運動到輥道37處與其對接，并將桶轉(zhuǎn)運到輥道37上200l桶加/取蓋工位，桶加蓋裝置自動將200l桶加蓋。隨后控制系統(tǒng)會自動檢測養(yǎng)護區(qū)輥道38、39、41、42的占用情況，將桶自動送到有空位的輥道上進行養(yǎng)護。 2.2.3 200l中放化學(xué)廢液固化桶的轉(zhuǎn)運：由于中放化學(xué)廢液的放射性較高，其處理方式是在固化站直接進行水泥固化?？盏?00l桶被送到輥道25上，輥道25將桶轉(zhuǎn)運到輥道28的旋轉(zhuǎn)小車上，旋轉(zhuǎn)小車向右運動到輥道28上的桶加蓋處，桶加蓋裝置自動將200

10、l桶蓋取掉并放在桶蓋裝填匣內(nèi)。輥道28向左運動到輥道29處，與其對接，并將桶轉(zhuǎn)運到輥道29上。通過輥道29和30，桶被轉(zhuǎn)運到輥道31轉(zhuǎn)運小車上。轉(zhuǎn)運小車向右運動到輥道34處，與其對接，并將桶轉(zhuǎn)運到輥道34上固化工位。在此位置，200l桶完成固化操作。固化完成后，桶從輥道33上返回到輥道31轉(zhuǎn)運小車上。輥道31轉(zhuǎn)運小車向右移動到輥道36處，與輥道36旋轉(zhuǎn)小車對接，并將桶轉(zhuǎn)運到旋轉(zhuǎn)小車上。旋轉(zhuǎn)小車運動到輥道37處與其對接，并將桶轉(zhuǎn)運到輥道37上200l桶加/取蓋工位，桶加蓋裝置自動將200l桶加蓋。隨后控制系統(tǒng)會自動檢測養(yǎng)護區(qū)輥道38、39、41和42的占用情況，將桶自動送到有空位的輥道上進行養(yǎng)護

11、。養(yǎng)護完成后的200l桶轉(zhuǎn)運：在養(yǎng)護區(qū)養(yǎng)護完成后，輥道36旋轉(zhuǎn)小車運動到輥道42處，與其對接，200l桶被轉(zhuǎn)運到旋轉(zhuǎn)小車上，旋轉(zhuǎn)小車?yán)^續(xù)向前運動到劑量監(jiān)測站處。在此處桶從輥道36旋轉(zhuǎn)小車上被轉(zhuǎn)運到劑量檢測站轉(zhuǎn)運小車上，并送到劑量檢測站進行檢測。檢測完成后，桶從劑量檢測站的小車上被轉(zhuǎn)運到輥道36旋轉(zhuǎn)小車上，旋轉(zhuǎn)小車?yán)^續(xù)前行到輥道45處，與其對接，桶從輥道36旋轉(zhuǎn)小車上被轉(zhuǎn)運到輥道45上并運動到輥道46末端。在此處，廢物暫存庫的吊車將200l桶吊進廢物暫存庫存儲。3 輥道系統(tǒng)的特點3.1 安全性高由于輥道系統(tǒng)轉(zhuǎn)運的是含有中、低放廢物的桶，因此轉(zhuǎn)運過程的安全性對整個廢物處理流程至關(guān)重要。輥道系統(tǒng)上配

12、備了大量的安全設(shè)施以防轉(zhuǎn)運過程中出現(xiàn)安全事故，主要有氣動安全擋塊和液壓夾具。3.1.1 氣動安全擋塊：轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的輥道是分段而不是連續(xù)的，有些輥道間通過有軌小車銜接。在這些輥道上，為了防止桶轉(zhuǎn)運到輥道末端時跌落或傾倒，設(shè)計時給輥道配備了氣動安全擋塊。氣動安全擋塊由一個festo氣缸和一個帶轉(zhuǎn)軸的彎曲擋塊組成?？梢酝ㄟ^汽缸的伸縮來帶動擋塊上下運動來保證轉(zhuǎn)運過程的安全。當(dāng)需要防止桶跌落或傾倒時，汽缸伸出，擋板位于上部位置。當(dāng)需要將桶從輥道上轉(zhuǎn)運到旋轉(zhuǎn)小車時，汽缸收縮，擋板位于下部位置，以便旋轉(zhuǎn)小車與輥道對接。3.1.2 液壓夾具：在有些輥道上，桶需要進行一些操作，例如裝填壓縮餅、自動加蓋和取蓋。操作

13、時不僅要求桶進行精確定位，同時還要求桶有足夠的穩(wěn)定性，以防操作過程中出現(xiàn)失誤。這些輥道上配有液壓夾具。這些夾具由一個液壓缸和兩個機械臂組成，當(dāng)桶運動到指定位置后，液壓夾具動作，抱緊200l桶，以保證其定位精度和穩(wěn)定性。3.2 穩(wěn)定性高除了安全性外，穩(wěn)定性對整個廢物處理流程至關(guān)重要。為了保證輥道系統(tǒng)能穩(wěn)定運行，輥道系統(tǒng)配備了雙冗余電機和一套全自動化西門子控制系統(tǒng)。3.2.1 雙冗余電機：為了保證轉(zhuǎn)運流程不因電機故障或鏈條斷裂而中斷，所有輥道都配備了雙電機，兩個電機分別布置在輥道兩端。電機通過氣動離合與輥道上鏈輪連接。在轉(zhuǎn)運過程中，當(dāng)一個電機出現(xiàn)故障時，另一個電機氣動離合動作，使電機驅(qū)動軸與鏈輪耦

14、合并帶動輥道轉(zhuǎn)動，以保證轉(zhuǎn)運流程繼續(xù)進行。輥道上有很多轉(zhuǎn)動輥子，這些輥子通過鏈條鏈接。在轉(zhuǎn)運過程中，如果輥道上某處出現(xiàn)鏈條斷裂情況，那么位于輥道兩端的兩個驅(qū)動電機同時啟動，以保證廢物桶能正常轉(zhuǎn)運。3.2.2 自動化控制系統(tǒng)：輥道系統(tǒng)由一套全自動化西門子s7-300控制系統(tǒng)控制。該控制系統(tǒng)可靠性高、抗干擾能力強、維護方便，且能實現(xiàn)轉(zhuǎn)運流程的程序化。在輥道系統(tǒng)中，所有廢物桶的轉(zhuǎn)運流程都是程序化的，不需要人工現(xiàn)場協(xié)調(diào)和干涉。操作員在主控室啟動某個轉(zhuǎn)運流程后，控制系統(tǒng)自動完成所有轉(zhuǎn)運步驟。這能大大降低人因失誤出現(xiàn)的概率，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。4 結(jié)語作為國內(nèi)首次引進的三代核電放射性廢物處理技術(shù)，廠址廢物處理設(shè)施的蒸發(fā)、桶內(nèi)干燥、錐形干燥、超壓、灌漿和固化等減容處理技術(shù)較為新穎。輥道作為連接這些處理工藝的中樞，其工藝流程較為復(fù)雜，囊括了廢物處理的方方面面。本文對輥道的工藝流程和特點進行了分析，以期揭開廠址廢物處理設(shè)施這項新處理技術(shù)的神秘面紗。參考文獻1 smg-res-m3-202，srtf sanmen system specific