技術(shù)廢物壓實打包工作流程優(yōu)化

王建剛 歐陽曉理 丁爽

摘 要：分揀、壓實、打包裝置是核電廠用于處理放射性固體廢物的重要設(shè)備之一。核電廠產(chǎn)生的劑量率低于2 mSv/h的技術(shù)廢物，經(jīng)初次分揀后，被運輸至廢物處理輔助廠房，通過分揀、壓實、打包裝置進行處置，制成金屬桶餅，并將其固定在400 L金屬桶中。由于該裝置操作較復(fù)雜，通過參照、對比同行電廠操作經(jīng)驗與該裝置標準操作流程，在保證工作現(xiàn)場安全、可控的條件下，總結(jié)歸納適用于該電廠的操作方式，提高現(xiàn)場工作效率，保證設(shè)備、電廠運行經(jīng)濟利益最大化。

關(guān)鍵詞：壓實 廢物 操作 經(jīng)濟 利益

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）05（a）-0068-03

1 概述

1.1 放射性固體廢物處理簡介

核電廠運行和維修過程中產(chǎn)生的放射性固體廢物，可以分為工藝廢物和技術(shù)廢物。工藝廢物主要包括放射性廢樹脂、濃縮液和化學(xué)廢液、廢過濾器芯子等，技術(shù)廢物主要是指雜項干廢物，包括維修活動所產(chǎn)生的抹布、塑料、紙、口罩、衣服等。

由于技術(shù)廢物產(chǎn)生量較其他固體廢物產(chǎn)生量多，每年約280 m3，且其中約85%為可壓實的。因此大部分新建電廠均配備了分揀、壓實、打包裝置（以下簡稱SCGP裝置）進行處理，用來對可壓縮的技術(shù)廢物和過濾器芯子進行超級壓實，以減少放射性廢物貨包的產(chǎn)生量。

1.2 SCGP裝置操作流程簡介

SCGP裝置主要功能包含分揀、干燥、壓實和打包雜項干廢物，灌漿固定不可壓實雜項干廢物，干燥、壓實和打包表面劑量率≤2 mSv/h的廢過濾器芯子及暫存待處理的放射性廢物及整備后的廢物桶等。

標準處理流程如圖1所示。

具體處理步驟如下。

步驟1：準備200 L、400 L空桶，將其放置于運輸輥道。

步驟2：廢物的分揀。區(qū)分濕廢物、可壓實廢物、不可壓實廢物與不可識別的廢物，將各類廢物投放至相應(yīng)的收集桶中。

步驟3：將濕廢物運輸至兩桶干燥器內(nèi)進行烘干。

步驟4：裝有可壓實廢物200 L桶進行初級壓實。

步驟5：將200 L桶進行封蓋。

步驟6：將200 L桶進行超級壓實成金屬桶餅。

步驟7：桶餅進入優(yōu)選臺，結(jié)合桶餅高度、重量，被自動分選并裝入400 L桶內(nèi)。

步驟8：對400 L桶進行水泥灌漿、固定。

步驟9：對400 L桶進行手動封蓋。

步驟10：對400 L桶進行劑量檢查。

步驟11：對400 L桶進行養(yǎng)護、暫存。

1.3 SCGP裝置能力簡介

根據(jù)前期調(diào)研同行電廠相關(guān)設(shè)備運行情況，結(jié)合福清現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗，如果按照整條生產(chǎn)線標準工作流程即各工作站同時運行的操作模式，很難滿足技術(shù)規(guī)格書“一班（8 h）時間內(nèi)產(chǎn)生8個400 L金屬桶貨包”的要求，生產(chǎn)線運行效率較低，很難滿足電廠放射性固體廢物處理運行需求，并將造成電廠經(jīng)濟利益的損失。該文將從制約其運行效率的方面進行分析，查找限制因素，優(yōu)化操作流程，實現(xiàn)電廠經(jīng)濟利益最大化。

2 SCGP裝置操作優(yōu)化分析

2.1 制約因素分析

考慮到SCGP裝置設(shè)備的運行工藝和耗材貯存期限、人力成本等因素，同時經(jīng)過前期調(diào)研，如果按照上述的整條生產(chǎn)線各工作站同時運行的操作模式，將造成生產(chǎn)線運行效率降低，無法滿足電廠放射性固體廢物處理運行需求，并將造成電廠經(jīng)濟利益的損失。下面，我們將從制約其運行效率的幾個方面分析，查找限制因素，優(yōu)化操作流程，規(guī)避上述風險。

2.1.1 運行工藝限制

制約SCGP裝置速率的因素，主要有分揀臺的分揀速率，因為該裝置除分揀臺以外，其他設(shè)備均為自動或半自動操作，提升設(shè)備工作效率空間不大。分揀臺為人工操作，其工作效率的提升受限于現(xiàn)場濕廢物產(chǎn)量、含水量及現(xiàn)場廢物分類投放執(zhí)行情況的影響較大，提升分揀臺的工作效率，難度也較大。

2.1.2 耗材貯存周期短

根據(jù)電廠運行經(jīng)驗以及設(shè)計文件，兩臺機組每年SCGP裝置處理約400個200 L桶的可壓實的廢物。若采用SCGP裝置標準的操作方式，現(xiàn)場調(diào)試時該裝置處理速率約為每個工作日2個400 L桶（約6個200 L桶）。處理完成上述廢物量所需時間約：

根據(jù)以往采購經(jīng)驗，耗材水泥的保質(zhì)期為3個月，且每次采購數(shù)量不得少于20 t。若扣除水泥的生產(chǎn)、運輸?shù)葧r間，水泥到達現(xiàn)場后，用于現(xiàn)場使用的時間約2個月，由于T1>2個月，所以采購的水泥在廢物還未全部處理完成時就已失效，造成水泥的大量浪費。若分批次采購水泥，水泥過期的風險降低，但導(dǎo)致水泥運輸費用的增加，同樣降低電廠的經(jīng)濟利益。所以，需找到合適的方法、時間，集中采購、使用耗材，防止耗材過期，減少浪費。

2.1.3 人力資源的限制

按照設(shè)備廠家人員建議及調(diào)試經(jīng)驗，SCGP裝置操作時，每班需6～7名熟練的操作員（廠房工藝設(shè)計說明書是7人）。考慮到核電現(xiàn)場工作實際情況，需每天抽出7人進行SCGP裝置操作，勢必對其他工作增加壓力，影響工作計劃，增加電廠運營成本。所以，我們需要盡可能尋找減少人力需求的操作方式，降低人力需求，保證現(xiàn)場工作有序開展。

綜上所述，為規(guī)避水泥過期的風險，減少人力需求，需統(tǒng)籌優(yōu)化SCGP裝置操作流程，以便提高該裝置處理效率，減少電廠資源浪費，提高電廠經(jīng)濟利益。

2.2 操作流程優(yōu)化

為避免耗材、人力等資源的浪費，通過前期調(diào)研并結(jié)合現(xiàn)場實際工作經(jīng)驗，將SCGP裝置操作方式優(yōu)化為階段性操作，規(guī)避水泥等耗材過期的風險，降低人力需求的壓力。

操作流程階段化主要是指將SCGP裝置操作流程劃分為2個階段。第一階段為步驟1～步驟8，包括分揀、壓實、裝桶、暫存，即將放射性固體廢物裝入200 L金屬桶，經(jīng)過分揀、烘干、初級壓實、超級壓實后，成為金屬桶餅，通過優(yōu)選臺將其放入400 L金屬桶中，然后將400 L金屬桶通過運輸輥道運至QS130房間暫存。循環(huán)上述流程，直至現(xiàn)場廢物處理完畢或金屬桶使用完畢。第二階段為步驟8反運行，包括金屬桶返運、灌漿、檢測、暫存養(yǎng)護，即將QS130房間暫存的裝有金屬桶餅的400 L金屬桶返運至水泥灌漿站進行灌漿固定，然后進行封蓋，檢查輻射劑量，并運至QS130房間暫存、養(yǎng)護，直至該批金屬桶全部固定完畢，養(yǎng)護完成后將所有固定好的金屬桶運至QT廠房。

2.3 適用分析

2.3.1 設(shè)備性能

經(jīng)過分析及現(xiàn)場測試，SCGP裝置操作具備一定的靈活性，在不違背安全運行的基礎(chǔ)上，可根據(jù)操作人員的需求，將步驟1～11可調(diào)換搭配，且相關(guān)輥道具備正反轉(zhuǎn)運輸?shù)哪芰Α?/p>

2.3.2 暫存場地容量

通過SCGP裝置將貯存一段時間的放射性廢物全部進行分揀、壓實，并裝入400 L金屬桶后，此時的400 L金屬桶暫存于QS130房間（房間名稱：鋼桶廢物包暫存間），此時約產(chǎn)生鋼桶數(shù)量M1：

由于M2>M1，QS130房間貯存容量可以滿足SCGP裝置操作流程優(yōu)化后的使用要求。

3 優(yōu)點分析

SCGP裝置操作方式優(yōu)化為階段性操作后，其具備以下幾個優(yōu)點。

3.1 規(guī)避水泥等耗材存儲期限

通過SCGP裝置將貯存一段時間的放射性廢物全部進行分揀、壓實，并裝入400 L金屬桶后，此時的400 L金屬桶暫存于QS130房間，可根據(jù)QS130房間暫存的金屬桶的數(shù)量可以準確計算所需水泥用量。

待水泥等耗材到貨后，可持續(xù)對金屬桶進行水泥固定，根據(jù)同行電廠經(jīng)驗，該階段處理速度約20個/d，完成上述廢物量所需時間T2為：

=≈7天

T2遠小于水泥的存儲期限（3個月），故采用該方式SCGP裝置操作，可規(guī)避水泥過期的風險，減少電廠資源浪費。

3.2 工作持續(xù)時間減少

采用優(yōu)化流程后，根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗及其他電廠相關(guān)經(jīng)驗，第一階段每天可完成9個400 L金屬桶的分揀、壓實、裝桶、暫存，所以第一階段持續(xù)時間T3為：

第二階段持續(xù)時間T2為7天，處理此批廢物所需時間約為T4=T2+T3=2.34月所以SCGP裝置操作方式優(yōu)化后，處理相同的廢物量所需時間小于優(yōu)化之前的處理時間，降低工作人員疲勞程度。

3.3 人力資源需求量小

采用優(yōu)化后的操作流程，第一階段只需5人，第二階段只需4人，而優(yōu)化前都需要7人。SCGP裝置操作流程優(yōu)化后，人數(shù)節(jié)省2～3人。由于SCGP裝置操作流程優(yōu)化后，工作所需人力資源減少，降低了現(xiàn)場其他工作的壓力。

4 結(jié)語

通過上述比對分析，SCGP裝置采用優(yōu)化后的“階段性操作方式”，未改變單個設(shè)備的操作模式，主要是對整套裝置操作流程進行統(tǒng)籌優(yōu)化，所以該裝置的操作安全、可控，同時可有效規(guī)避和降低耗材過期、人力需求量大等制約因素，并且節(jié)約大量工作時間，減少二次廢物（工作服、鞋套等）的產(chǎn)生量，節(jié)約電廠資源及用人成本，保證電廠運行經(jīng)濟利益最大化。

參考文獻

[1]呂殿全.廣東大亞灣核電站放射性固體廢物處理及暫存措施[M].深圳：原子能出版社，1996：304-308.

[2]馬若霞.群堆核電廠放射性廢物的集中處理[J].能源與環(huán)境，2012（3）：46-47.

[3]張遠，李廣化，牟晉德.田灣核電站放射性固體廢物管理與最小化實踐[J].輻射防護通訊，2010，30（1）：35-39.