CN110085343A - 一种放射性厂房烟囱退役装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及放射性厂房烟囱退役领域，本发明在机械运动受限前提下详细设计烟囱源项调查、去污、结构拆除、机器人爬行与固定、器具载带及废物转运等智能装备，掌握放射性厂房烟囱退役关键技术，设计出一套适宜的烟囱退役工艺路线，最终为烟囱安全实施退役提供可行的工艺方案、智能化装备和技术保障，并有效地保护退役工作人员、周边民众和环境安全。

Description

一种放射性厂房烟囱退役装置

技术领域

本发明涉及放射性厂房烟囱退役领域，具体是指一种放射性厂房烟囱退役装置。

背景技术

放射性厂房烟囱是核设施的重要配套设施，主要用于气态流出物的排放。排风烟囱在核设施运行过程中，会不可避免地受到放射性污染。因此，当这类烟囱面临退役时，需要同时考虑工业安全与辐射安全，这对退役活动带来了极大挑战。

早在上世纪，国内821厂及中国核动力研究设计院等多家涉核单位，建立了多座高架烟囱用于排放放射性废气。虽然通过烟囱排放的气体中放射性比活度及排放活度总量满足国家规定的排放标准，但长年累月中烟囱壁面不可避免地沉积了不定量的放射性核素，其放射性比活度及热点分布尚不知晓，这给烟囱退役工程的综合评估以及技术方案的制定带来了极大难度。

典型的放射性厂房烟囱高度不低于120m，底部外径近15m，顶部口径约5m，烟囱底部壁厚约700mm，顶部壁厚约200mm。烟囱主体为锥形钢筋混凝土结构，烟囱内壁通常覆盖有一定厚度的耐酸砂浆或沥青，个别烟囱内部同心布置有内径约600mm的钢管，用于分割工艺排气与厂房排气，且钢管与烟囱内壁设有多点周向支持。烟囱外壁装有金属爬梯及平台，但多年失修，爬梯、平台基本不能使用。倘若在传统非核工业中，对于这类复杂结构的烟囱，通常采用简单高效的***方式对烟囱进行拆除。然而，在涉核领域，烟囱退役前必不可少的程序包括：源项特性调查、烟囱去污、烟囱拆除、后处理等，整个过程中需要最大程度地减少放射性核素的外扩散，保障退役人员安全，拆除、去污工艺应当尽可能降低二次废物的产生，减少放射性废物对环境和我们今后发展造成的影响。

然而，当前国内烟囱退役技术研究尚处于起步阶段，对放射性烟囱源项分布特性的认识还不清晰，有关放射性烟囱去污、切割拆除等关键技术的研究国内外未见报道，缺乏工程试验指导烟囱退役。

放射性厂房烟囱退役涉及核物理、放射化学、辐射防护、环境科学等多领域学科，具有技术复杂、不确定因素多等特点。与核大国相比较，我国核设施退役起步较晚，放射性厂房烟囱退役刚处于起步阶段。经调研，对于放射性厂房钢筋混凝土排风烟囱的退役，我国目前尚未开展过相关技术研究，缺乏可供参考的试验及工程经验。而在传统非核工业烟囱拆除/退役方面，我国还主要以定点***技术为主，***产生的粉尘难以得到有效的控制。因此，传统烟囱退役技术的参考价值不高。

国外核工业发展较早，在放射性烟囱退役方面，已经开展过工程实例。国外相关资料报道了一些放射性厂房烟囱去污、拆除方案，而对于烟囱的源项调查没有作过多的介绍。

1990年以来，加拿大原子能有限公司(AECL)已经完成国家研究试验堆(NRX)通风烟囱的退役和Whiteshell1#反应堆烟囱高度缩减工程。

NRX通风烟囱为钢筋混凝土结构，高60m，底部外径为3.4m，壁厚0.4m，顶部外径为1.5m，壁厚0.1m。运行事件造成了裂变产物在烟囱内表面的沉积。源项调查结果表明，混凝土中主要污染核素为¹³⁷Cs，活度浓度为50000Bq/g；α污染主要来自Pu，活度浓度为100Bq/g；β污染水平为18000Bq/g。该烟囱采取的退役策略是先采用电锯切割，后用喷砂和琢磨去污。结果表明，超过90％的污染存在于烟囱内壁表层1.5mm以内，在接口周围更深。电锯的切割操作需要用水作为润滑剂，因此配备了一个循环水供应***，使产生的二次废液最小化。整个过程共产生800L废液和400L泥浆，废液通过现场的排水***处理，泥浆经固化后储存在废物库中。烟囱拆除后运至废物储存库暂存。

Whiteshell1#反应堆烟囱为碳钢结构，高45.7m，由一个直径为2m的通风烟囱及直径为8.4m的球形贮水罐组成。1985年该烟囱关闭，只保留通风烟囱以支持后续的退役活动，烟囱高度由45.7m减为30.4m，并将贮水罐拆除。该工程所选择的拆除方法是自上而下水平切割，拆除顺序为：将贮水罐上部的通风烟囱拆除，包括顶部平台；将贮水罐解体为上、下两个半球，并将上半球拆除；将烟囱的内部管线拆除；将贮水罐的下半球及下部烟囱拆除；将第一步拆除的烟囱上部(包括顶部平台)，重新接到保留的烟囱顶部。对切下来的每一节烟囱进行检测，结果表明：切下来的烟囱为低放废物，去污至解控水平，作为非放废物处置。

英国重水反应堆厂房烟囱为钢筋混凝土结构，烟囱中心是不锈钢筒，地上部分高36.6m，地下部分7.3m，内径为2.0m。地面3.0m以下壁厚0.35m，其余为0.23m。检测发现烟囱内表面受到放射性污染，主要污染核素为¹³⁷Cs和⁶⁰Co，污染水平为34Bq/cm²；混凝土吸附有³H，底部污染水平为5.79Bq/g，距内壁0.05m深度处浓度达15.9Bq/g。该烟囱退役策略是先采用金钢石丝锯湿法切割，后使用琢磨机对内表面进行去污。由于有³H的存在，不可能实现混凝土的完全去污，故对其每一段进行表面去污后贮存在当地的废物库中，待今后作进一步处置。收集湿法切割过程产生的废水，其中，沉淀物经固化后作为低放废物处置，清液则排入废水处理***。

美国Initial Engine Test设施烟囱高53m，底部直径为10m，顶部直径为5m。经检测，该烟囱的污染区域主要集中在底部5m区域内，主要污染核素为⁶⁰Co、¹³⁷Cs和⁹⁰Sr，污染水平为0.12mSv/h。该烟囱的退役策略是先去污，后采用定向***法拆除。拆除前，先将烟囱底部的松散污染物和泥浆样的物质清除；然后使用真空吸尘，进一步清除底部和内壁的松散污染物；之后，对内表面进行喷砂去污，再次进行真空吸尘，去除砂粒和松散污染物。去污完成后，对烟囱表面的污染情况进行检测，确保无热点或污染区域遗漏，并对烟囱内部的混凝土进行取样分析，测定残余的放射性核素和污染水平。当测量结果表明残余的放射性核素均可在一定时间(该项目要求为100a)内衰变至本底水平后，采用***技术对烟囱进行拆除。将***引爆后，烟囱倒入事先挖好的填埋沟。对填埋沟周围进行辐射监测，对周围土壤进行取样分析，未发现有超出本底水平的区域。之后，用土壤填平填埋沟。

意大利停止运行的Garigliano核电站中央烟囱的拆除于2017年11月中旬完成。烟囱拆除活动始于2014年3月。经过***和机械测试，对区域进行防水处理和对结构进行固结，完成了通过烟囱划痕对内壁进行去污染。这个划痕工作是由一个专门设计和制造的意大利技术机器人完成的，该机器人通过外部遥控操作。机器人在烟囱里面从上到下移动，去除了轻微污染的混凝土薄层。预备工程于2016年8月完成，拆除位于建筑物顶部的平台，便于控制气流，并向烟囱内的机器人提供处理设备。烟囱拆除时采用了受控破碎拆除技术。从顶部开始，烟囱结构逐渐被拆除，产生的材料落入烟囱内部。拆除工程产生约800吨混凝土和30吨金属，污染物约为7立方米。这些废物已经被处理并放置在现场临时储存设施中。

从上述国内外现状可以看出，虽然我国在放射性排风塔退役方面无相关工程实例，但我国在经过几大核设施退役工程后，积累了丰富的核设施退役工程经验，尤其是在放射性场所源项调查、设备及厂房去污、拆除方面均拥有较为成熟的技术。在源项调查方面，国内目前主要依靠γ辐射水平测量、表面污染直接测量、取样等方法来进行核素分析和存留量估算；在退役去污技术方面，对于烟囱去污可借鉴厂房污染壁面去污方式，主要包括机械剥离、高压水冲洗、磨料喷射、可剥离膜去污以及干冰去污等。

总体而言，目前国内放射性厂房烟囱退役技术难点集中在三个方面：

1、不同空间位置处的源项调查；

2、烟囱壁面在线去污；

3、狭长空间内复杂金属结构的切割拆除。

解决上述难题离不开先进的智能装备、自动化控制以及切实可行的技术路线，因此，设计研制出适用于放射性厂房烟囱退役过程的关键设备/工装对我国放射性厂房烟囱退役领域具有重要意义。

发明内容

基于以上问题，本发明提供了一种放射性厂房烟囱退役装置。本发明可有效开展烟囱放射性源项调查、烟囱去污及切割拆除等智能装备，掌握放射性厂房烟囱退役关键技术，设计出一套适宜的烟囱退役工艺路线，最终为烟囱安全实施退役提供可行的工艺方案、智能化装备和技术保障，并有效地保护退役工作人员、周边民众和环境安全。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种放射性厂房烟囱退役装置，包括设置于烟囱顶部的工作平台，工作平台上临近烟囱顶部出口处安装有龙门架，龙门架上安装有卷扬机，还包括可与卷扬机连接的管道切割装置、液压机电机械手，液压机电手包括可与烟囱内壁面接触并进行支撑的支撑装置，支撑装置下端连接有转动装置，转动装置下端安装有多自由度机械臂，多自由度机械臂上安装有工具头，工具头包括用于烟囱钢管支撑梁切割的切割工具头、用于夹取切割后烟囱钢管支撑梁的机械手工具头、用于除去烟囱内壁面污染物的除污工具头，工具头上搭载有辐射检测探头。

作为一种优选的方式，支撑装置包括支撑盘，支撑盘上表面铰接有至少两根支撑主臂，支撑主臂上铰接有支撑副臂，支撑副臂背离主支撑臂的一端安装有支撑座，支撑主臂与支撑盘间连接有用于推动主支撑臂转动的主支撑液压杆，主支撑液压杆两端分别与支撑座及主支撑臂铰接，支撑副臂与主支撑臂之间连接有用于推动支撑副臂翻转的副支撑液压杆，副支撑液压杆两端分别与支撑副臂及主支撑臂铰接。

作为一种优选的方式，转动装置包括转动固定盘，转动固定盘连接在支撑座下端，转动固定盘上安装有转向齿轮，转向齿轮与转动主齿轮啮合，转动主齿轮与转向电机连接。

作为一种优选的方式，多自由度机械臂包括固定盘，固定盘连接在转向齿轮下表面，固定盘上铰接有第一机械臂，第一机械臂与固定盘间连接有用于推动第一机械臂转动的机械臂液压杆，机械臂液压杆两端分别与第一机械臂及固定盘铰接，第一机械臂背离固定盘的一端铰接有第二机械臂，第二机械臂背离第一机械臂的一端铰接有第三机械臂，第一机械臂与第二机械臂铰接处安装有用于推动第二机械臂转动的机械臂转动电机，第二机械臂与第三机械臂铰接处安装有用于推动第三机械臂转动的机械臂转动电机。

作为一种优选的方式，除污工具头包括用于收集污染物的废弃物收集装置，废弃物收集装置中部安装有用于除去烟囱内壁面污染物的磨削头，辐射检测探头安装在废弃物收集装置上，废弃物收集装置上还安装有用于磨削冷却的冷却剂喷头。

作为一种优选的方式，工具头还包括用于对烟囱钢管及其支撑梁转孔引导钢绳穿入的钻头。

作为一种优选的方式，管道切割装置包括固定环，固定环上安装有可转动的内齿圈，内齿圈与转环连接，固定环上安装有至少两个用于抱紧烟囱管道的夹紧装置，转动环上安装有至少一个用于切割烟囱管道的切割装置。

作为一种优选的方式，夹紧装置包括固定在固定环上的夹紧固定架，夹紧固定架上安装有抱紧盘及用于推动抱紧盘夹紧烟囱管道的夹紧气缸。

作为一种优选的方式，抱紧盘夹紧运动方向与夹紧气缸伸缩方向相垂直，夹紧固定架上设有用于抱紧盘水平推动的夹紧推动引导孔，抱紧盘与夹紧气缸伸缩杆通过夹紧连杆连接，夹紧连杆两端分别与抱紧盘及夹紧气缸伸缩杆铰接。

作为一种优选的方式，夹紧气缸伸缩杆上连接有夹紧推动柱，夹紧连杆两端分别与抱紧盘及夹紧推动柱铰接。

作为一种优选的方式，夹紧固定架上设有用于夹紧推动柱滑动的夹紧推动柱引导孔。

作为一种优选的方式，切割装置包括固定在转环上的切割固定架，切割固定架上安装有切割推盘及用于推动切割推盘靠拢烟囱管道的切割气缸，切割推盘上安装有用于切割烟囱管道的切割轮。

作为一种优选的方式，切割推盘运动方向与切割气缸伸缩方向相垂直，切割固定架上设有用于切割推盘水平推动的切割推动引导孔，切割推盘与切割气缸伸缩杆通过切割连杆连接，切割连杆两端分别与切割推盘及切割气缸伸缩杆铰接。

作为一种优选的方式，切割气缸伸缩杆上连接有切割推动柱，切割连杆两端分别与切割推盘及切割推动柱铰接。

作为一种优选的方式，切割固定架上设有用于切割推动柱滑动的切割推动柱引导孔。

作为一种优选的方式，龙门架包括纵向移动装置，纵向移动装置包括支撑柱，支撑柱上安装有纵梁，纵梁上安装有可沿其纵向滑动的纵向移动滑座，纵梁上安装有纵向移动齿条，纵向移动滑座上安装有与纵向移动齿条啮合的纵向移动齿轮，纵向移动滑座上还安装有电机，电机与纵向移动齿轮连接，纵向移动滑座上安装有横梁，横梁上安装有横向移动装置，卷扬机安装在横向移动装置上。

作为一种优选的方式，纵梁上安装有纵向移动齿条，纵向移动滑座上安装有与纵向移动齿条啮合的纵向移动齿轮，纵向移动滑座上还安装有电机，电机与纵向移动齿轮连接。

作为一种优选的方式，还包括转运装置，转运装置包括转运小车、废料筒，转运小车上安装有用于抱紧废料筒的废料筒固定装置。

作为一种优选的方式，废料筒固定装置包括安装在转运小车上的转运固定架，转运固定架上安装有两个可滑动且呈弧形抱箍状的转运夹，转运固定架上安装有夹紧连杆，夹紧连杆一端穿过一个转运夹且与另外一个转运夹固定连接，夹紧连杆与夹持气缸伸缩杆固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明可有效开展烟囱放射性源项调查、烟囱去污及切割拆除等智能装备，掌握放射性厂房烟囱退役关键技术，设计出一套适宜的烟囱退役工艺路线，最终为烟囱安全实施退役提供可行的工艺方案、智能化装备和技术保障，并有效地保护退役工作人员、周边民众和环境安全；

(2)本发明设计烟囱内壁去污新工艺，解决机械运动受限前提下烟囱源项调查、去污、结构拆除、机器人爬行与固定、器具载带及废物转运等关键问题；

(3)本发明针对不同类型的烟囱内衬结构，研制新型去污工装，通过设计特殊机械结构以及对工器具材料改性，解决沥青粘附、磨损、局部冷却等问题。

附图说明

图1为本发明的整体示意图。

图2为龙门架的正视图。

图3为龙门架的俯视图。

图4为龙门架中纵向移动装置的正视图。

图5为龙门架中纵向移动装置的俯视图。

图6为管道切割装置的结构示意图。

图7为管道切割装置中夹紧装置的结构示意图。

图8为管道切割装置中夹紧装置的剖视图。

图9为管道切割装置中切割装置的结构示意图。

图10为管道切割装置中切割装置的剖视图。

图11为液压机电机械手的结构示意图。

图12为液压机电机械手中支撑装置的结构示意图。

图13为液压机电机械手中转动装置及多自由度机械臂的结构示意图。

图14为工具头中切割工具头的结构示意图。

图15为工具头中机械手工具头的结构示意图。

图16为工具头中钻头的结构示意图。

图17为工具头中去污工具头的正向轴测图。

图18为工具头中去污工具头的背向轴测图。

图19为转运装置的结构示意图。

图20为转运装置中废料筒固定装置的结构示意图。

其中，1工作平台；

2龙门架，

21纵向移动装置，211支撑柱，212纵梁，213纵向移动电机，214纵向移动齿条，215纵向移动滑座，216纵向移动齿轮，

22横梁，23卷扬机，24横向移动装置；

3管道切割装置，31吊架，32吊索，33固定环，34内齿圈，

35夹紧装置，351夹紧固定架，3511夹紧推动引导孔，3512夹紧推动柱引导孔，352夹紧气缸，353夹紧推动柱，354夹紧连杆，355抱紧盘，

36转环，

37切割装置，371切割固定架，3711切割推动引导孔，3512切割推动柱引导孔，372切割气缸，373切割推动柱，374切割连杆，375切割推盘，376切割轮；

4液压机电机械手，

41支撑装置，411支撑盘，412支撑主臂，413主支撑液压杆，414支撑副臂，415副支撑液压杆，416支撑座

42废料收集筒，

43转动装置，431转动固定盘，432转向齿轮，433转动主齿轮，434转向电机，

44多自由度机械臂，441固定盘，442第一机械臂，443机械臂液压杆，444机械臂转动电机，445第二机械臂，446第三机械臂，

45工具头，451切割工具头，452机械手工具头，453钻头，454去污工具头，4541磨削头，4542废弃物收集装置，4543冷却剂喷头，4544辐射检测探头；

5转运装置，51转运小车，52废料筒固定装置，521转运固定架，522转运夹，523夹持气缸，524夹紧连杆，53废料筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1：

一种放射性厂房烟囱退役装置，包括设置于烟囱顶部的工作平台1，工作平台1上临近烟囱顶部出口处安装有龙门架2，龙门架2上安装有卷扬机23，还包括可与卷扬机23连接的管道切割装置3、液压机电机械手4，液压机电手包括可与烟囱内壁面接触并进行支撑的支撑装置41，支撑装置41下端连接有转动装置43，转动装置43下端安装有多自由度机械臂44，多自由度机械臂44上安装有工具头45，工具头45包括用于烟囱钢管支撑梁切割的切割工具头451、用于夹取切割后烟囱钢管支撑梁的机械手工具头452、用于除去烟囱内壁面污染物的除污工具头45，工具头45上搭载有辐射检测探头4544。

一般放射性厂房烟囱高度在120m左右，顶部通风口径在0.8～1.2m，底部内部直径在10～15m，后处理厂烟囱内部有一规格为600×3mm金属通风管道，烟囱内部为混凝土结构，内表面涂有防水层(一般为沥青)，由于烟囱的基本结构，底部封闭无法进入，所有的设备器械均考虑从烟囱顶部下放至烟囱内部进行操作，因此本实施例一种放射性厂房烟囱退役装置技术方案中在烟囱顶部安装工作平台1，工作平台1由底部的混凝土基层、中部的钢架支撑、顶部的钢板平台组成。

为了方便智能设备从烟囱顶部放入，在工作平台1上临近烟囱顶部出口处安装有龙门架2，龙门架2上安装有卷扬机23，卷扬机23通过钢绳吊入工作设备进入烟囱内部进行工作，工作设备主要包括管道切割装置3、液压机电机械手4。

管道切割装置3可采用现有的管材切割机，如外卡式切管机或其他切割装置37，此处不再赘述。

液压机电机械手4包括可与烟囱内壁面接触并进行支撑的支撑装置41，支撑装置41的主要目的在于提供稳固的支撑便于进行辐射检测、烟囱管道支撑梁切割拆卸工作，实施方式可采用伸缩式机械装置推动顶住烟囱内壁面进行固定，伸缩式机械装置如现有技术双头液压缸、双向螺杆机构、单向液压缸、齿轮齿条伸缩机构等，由于实施方式具有多种，此处不在赘述。

支撑装置41下端连接有转动装置43，转动装置43下端安装有多自由度机械臂44，转动装置43的目的在于可带动多自由度机械臂44进行周向转动，进而可以灵活调整多自由度机械臂44的工作空间，便于进行烟囱内部各项检测、拆除工作。多自由度机械臂44为现有技术，如四轴机械臂、五轴机械臂、六轴机械臂等。

多自由度机械臂44上安装有工具头45，工具头45包括用于烟囱钢管支撑梁切割的切割工具头451、用于夹取切割后烟囱钢管支撑梁的机械手工具头452、用于除去烟囱内壁面污染物的除污工具头45，工具头45上搭载有辐射检测探头4544。其中切割工具头451及机械手工具头452为现有技术，切割工具头451采用切割盘进行切割，机械手工具头452为两爪式抓手，通过丝杠机构拉动两爪抓紧进而实现抓取功能。

除污工具头45的实现方式有多种，如：

1)磨料喷射。采用磨料喷射去除金属或混凝土表面的松散或固定污染物，优点是可远距离操作，降低作业剂量，减小高空作业的风险，缺点是二次废物量大，气溶胶污染严重。该技术最典型的例子是喷砂。

2)高压水冲洗。利用高压水的喷射、冲蚀作用对表面进行去污，适用于人员无法接近的表面，优点是操作简单，可以远距离操作，缺点是有二次废液产生。

3)研磨。利用研磨机具以水冷或干法进行去污，仅适于去除较薄的污染层。

4)琢磨。利用琢磨机具对表面进行去污，琢磨深度一般为2cm，以确保无残留污染物。该技术主要适用于混凝土表面的去污。

5)激光消融、微波、火焰法、生物去污等其他技术。

辐射检测探头4544采用现有技术实现，如γ辐射水平测量、表面污染直接测量、取样等方法来进行核素分析和存留量估算。

放射性厂房烟囱退役过程：

1、狭长空间内复杂金属结构的切割拆除：

1)在液压机电机械手4上安装切割工具头451，用于卷扬机23将液压机电机械手4吊入烟囱内部，液压机电机械手4的支撑装置41伸展开抵住烟囱内壁面进行稳固，随后转动装置43及多自由度机械臂44使切割工具头451靠拢金属通风管道支撑钢架，对金属通风管道支撑钢架切除；

2)液压机电机械手4支撑装置41解除固定，卷扬机23吊出液压机电机械手4，切换机械手工具头452，再通过卷扬机23吊入液压机电机械，支撑装置41固定后转动装置43及多自由度机械臂44使机械手工具头452靠拢切割后的支撑钢架并进行夹持，液压机电机械手4支撑装置41解除固定，通过卷扬机23吊出切割后的金属通风管道支撑钢架；

3)通过卷扬机23吊入管道切割装置3且以拆除支撑钢架的金属通风管道进行切割，切割完成后过卷扬机23吊出管道切割装置3；

4)更换液压机电机械手4并在其上安装机械手工具头452，吊入烟囱内部后支撑装置41固定后转动装置43及多自由度机械臂44使机械手工具头452靠拢切割后的金属通风管道并进行夹持，然后液压机电机械手4支撑装置41解除固定，通过卷扬机23吊出切割后的金属通风管道；

5)重复步骤1～4直至烟囱内部复杂金属结构的切割拆除完成；

2、不同空间位置处的源项调查：

1)在液压机电机械手4上安装去污工具头45445，用于卷扬机23将液压机电机械手4吊入烟囱内部，液压机电机械手4的支撑装置41伸展开抵住烟囱内壁面进行稳固，在一个高度固定好后，去污工具头45445上的辐射检测探头4544开始测量机械臂工作范围内辐射剂量数据；

2)测量时，首先用辐射检测探头4544测量机械臂工作范围进行读数分析，测量者发现仪器读数超过标准读数两倍，此时应该对此区域进行6秒以上的定点测量。其次对墙面进行监测，对于墙面来讲，可以采用1m×1m的方式进行划分区域。在得到烟囱墙面和空间的测量结果后，如果每个方格内全部测量结果高于控制区的控制标准时，那么这个区域就会被定义为重点污染区域；而污染区域的定义方式就是在测量区域内发现有一个定点测量结果高于标准并且大于标准读数的两倍，而整个区域内测量结果并没有超过标准读数；而轻度污染区的定义标准就是在整个测量区域内有一个定点测量读数超过标准读数但是小于标准读数的两倍，并且整个区域的测量值并没有超过标准读数；

3)在固定高度辐射检测完成后用卷扬机23继续下降重复步骤1～2测量下一个高度，直至测量完成。

3、烟囱壁面在线去污

1)在液压机电机械手4上安装去污工具头45445，用于卷扬机23将液压机电机械手4吊入烟囱内部，液压机电机械手4的支撑装置41伸展开抵住烟囱内壁面进行稳固，在一个高度固定好后，去污工具头45445工作采用磨料喷射、高压水冲洗、研磨、琢磨、激光消融、微波、火焰法、生物去污等技术出去烟囱内壁面污物；

2)在固定高度烟囱内壁面污物去除完成后用卷扬机23继续下降液压机电机械手4重复步骤1进行去污，直至烟囱内壁面污物去除完成。

4、烟囱拆除方式

烟囱拆除可以采用以下方式进行拆除，具体可到时根据现场具体情况再决定。

1)自上而下拆毁

自上而下拆毁是将烟囱自上而下拆为碎块，再作进一步处理，适用于无法用***技术进行拆除，尤其是那些已经完全去污到解控水平的烟囱。其拆毁方式分人工拆毁和机械拆毁，人工拆毁需要搭建作业平台，利用破碎技术将烟囱拆毁；机械拆毁通过使用混凝土破碎机、撞锤、剪切机、抓斗和吊索32完成。

2)定向***

定向***是将***放人烟囱上预先钻好的孔内，依次引爆。***后，对于一些较大的碎块，有时还需进一步使用其它切割技术，如手提钻，撞锤及火焰切割等方法作进一步的处理。该技术适用于较大的烟囱，优点是省去了作业人员的高空作业，节省时间和费用，但应注意***过程对邻近建筑的影响。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：1)为了便于液压机电机械手4在烟囱内部复杂环境工作，详细说明液压机电机械手4的结构；2)为了便于管道切割装置3对竖直状的管道进行切割详细说明；3)为了便于卷扬机23的位置调整详细对龙门架2进行说明；4)为了便于拆卸后的管道及钢架搬运详细增加说明转运装置5。

一种放射性厂房烟囱退役装置，包括设置于烟囱顶部的工作平台1，工作平台1上临近烟囱顶部出口处安装有龙门架2，龙门架2上安装有卷扬机23，还包括可与卷扬机23连接的管道切割装置3、液压机电机械手4，液压机电手包括可与烟囱内壁面接触并进行支撑的支撑装置41，支撑装置41下端连接有转动装置43，转动装置43下端安装有多自由度机械臂44，多自由度机械臂44上安装有工具头45，工具头45包括用于烟囱钢管支撑梁切割的切割工具头451、用于夹取切割后烟囱钢管支撑梁的机械手工具头452、用于除去烟囱内壁面污染物的除污工具头45，工具头45上搭载有辐射检测探头4544。

进一步的，为了提升支撑装置41的稳定性，支撑装置41包括支撑盘411，支撑盘411上表面铰接有至少两根支撑主臂412，支撑主臂412上铰接有支撑副臂414，支撑副臂414背离主支撑臂的一端安装有支撑座416，支撑主臂412与支撑盘411间连接有用于推动主支撑臂转动的主支撑液压杆413，主支撑液压杆413两端分别与支撑座416及主支撑臂铰接，支撑副臂414与主支撑臂之间连接有用于推动支撑副臂414翻转的副支撑液压杆415，副支撑液压杆415两端分别与支撑副臂414及主支撑臂铰接。通过多组转动的支撑副臂414及主支撑臂形成一种“蜘蛛式”关节攀爬，支撑副臂414及主支撑臂间关节处具有一定的柔性，通过液压或气压装置保持支撑副臂414端部支撑座416与烟囱内壁面间的接触压力，进而保证支撑装置41在烟囱内壁面的稳固性。

进一步的，为了便于转动装置43的灵活转动，转动装置43包括转动固定盘431，转动固定盘431连接在支撑座416下端，转动固定盘431上安装有转向齿轮432，转向齿轮432与转动主齿轮433啮合，转动主齿轮433与转向电机434连接。通过转向电机434连接带动转动主齿轮433转动，以带动转向齿轮432转动，以实现其下端连接多自由度机械臂44转向的目的。

进一步的，为了方便多自由度机械臂44转动，多自由度机械臂44包括固定盘441，固定盘441连接在转向齿轮432下表面；为了简化多自由度机械臂44结构使其仅实现二维空间内动作(三维动作配合转向装置实现)，多自由度机械臂44的自由臂包括第一机械臂442、第二机械臂445及第三机械臂446。由于第一机械臂442负载较大，为了提高第一机械臂442的驱动力，固定盘441上铰接有第一机械臂442，第一机械臂442与固定盘441间连接有用于推动第一机械臂442转动的机械臂液压杆443，机械臂液压杆443两端分别与第一机械臂442及固定盘441铰接；为了实现第一机械臂442与第二机械臂445、第二机械臂445与第三机械臂446的传动，第一机械臂442背离固定盘441的一端铰接有第二机械臂445，第二机械臂445背离第一机械臂442的一端铰接有第三机械臂446，第一机械臂442与第二机械臂445铰接处安装有用于推动第二机械臂445转动的机械臂转动电机444，第二机械臂445与第三机械臂446铰接处安装有用于推动第三机械臂446转动的机械臂转动电机444。

进一步的，为了便于除污时污物的收集，除污工具头45包括用于收集污染物的废弃物收集装置4542，收集装置采用负压吸尘的原理实现，废弃物收集装置4542中部安装有用于除去烟囱内壁面污染物的磨削头4541；为了便于一边检测一边清除烟囱内壁面辐射，辐射检测探头4544安装在废弃物收集装置4542上，为了减小磨削除污产生的热量，废弃物收集装置4542上还安装有用于磨削冷却的冷却剂喷头4543。

进一步的，便于除污时污物的大量收集，多自由度机械臂44的固定盘441上设置废料收集筒42，废料收集筒42与除污工具头45上的废弃物收集装置4542连通并采用负压设备如抽风机进行辐射粉尘收集。为了方便与烟囱内部进行观察，多自由度机械臂44的固定盘441上安装有摄像装置(图中未示出)。

进一步的，工具头45还包括用于对烟囱钢管及其支撑梁转孔引导钢绳穿入的钻头453，在对管道及钢架进行切割拆除时，为了避免机械手工具头452无法夹紧拆卸部件而直接掉落的情况，采用转头先对拆卸部件进行转孔，然后用机械手工具头452夹持钢绳穿过穿孔进行捆绑后再吊运出烟囱，保证烟囱钢管及其支撑梁拆除过程的稳定性。

进一步的，为了便于管道切割装置3对竖直状管道进行切割，管道切割装置3包括固定环33，固定环33上安装有可转动的内齿圈34，内齿圈34与转环36连接，固定环33上安装有至少两个用于抱紧烟囱管道的夹紧装置35，转动环上安装有至少一个用于切割烟囱管道的切割装置37。管道切割装置3套在管饱上，固定环33上的夹紧装置35抱紧固定管道后，内齿圈34通过电机、联轴器、齿轮传动机构带动，使切割装置37转动对管道进行切除，同时切除后的管道还被夹持住，方便了拆除后的吊装运输。

进一步的，为了方便管道切割装置3的吊座，固定环33通过吊索32与吊架31连接，吊架31再与卷扬机23钢绳连接。

进一步的，为了方便实现夹紧装置35的夹持运动，夹紧装置35包括固定在固定环33上的夹紧固定架351，夹紧固定架351上安装有抱紧盘355及用于推动抱紧盘355夹紧烟囱管道的夹紧气缸352。通过夹持气缸523推动抱紧盘355抵紧管道实现夹持过程。

进一步的，为了优化夹紧装置35的结构，减小管道切割装置3的体积，使管道切割装置3能在狭小空间内灵活运动，抱紧盘355夹紧运动方向与夹紧气缸352伸缩方向相垂直，夹紧固定架351上设有用于抱紧盘355水平推动的夹紧推动引导孔3511，抱紧盘355与夹紧气缸352伸缩杆通过夹紧连杆354连接，夹紧连杆354两端分别与抱紧盘355及夹紧气缸352伸缩杆铰接。夹紧气缸352伸缩带动夹紧连杆354运动，通过夹紧连杆354推动抱紧盘355运动，这样既让抱紧盘355水平运动进行夹持，同时使夹紧气缸352处于竖直状缩小了管道切割装置3的体积。

进一步的，为了避免加工夹紧气缸352，采用夹紧推动柱353与连杆铰接，夹紧气缸352伸缩杆上连接有夹紧推动柱353，夹紧连杆354两端分别与抱紧盘355及夹紧推动柱353铰接。

进一步的，为了保证夹紧推动柱353的运动直线性，夹紧固定架351上设有用于夹紧推动柱353滑动的夹紧推动柱引导孔3512。

进一步的，为了便于切割装置37抵紧管道进行切割，切割装置37包括固定在转环36上的切割固定架371，切割固定架371上安装有切割推盘375及用于推动切割推盘375靠拢烟囱管道的切割气缸372，切割推盘375上安装有用于切割烟囱管道的切割轮376。通过切割气缸372推动切割轮376抵紧管道然后转动切割装置37实现切割过程。

进一步的，为了优化切割装置37的结构，减小管道切割装置3的体积，使管道切割装置3能在狭小空间内灵活运动，切割推盘375运动方向与切割气缸372伸缩方向相垂直，切割固定架371上设有用于切割推盘375水平推动的切割推动引导孔3711，切割推盘375与切割气缸372伸缩杆通过切割连杆374连接，切割连杆374两端分别与切割推盘375及切割气缸372伸缩杆铰接。切割气缸372伸缩带动切割连杆374运动，通过切割连杆374推动切割轮376运动，这样既让切割轮376水平运动进行靠拢，同时使切割气缸372处于竖直状缩小了管道切割装置3的体积

进一步的，为了避免加工切割气缸372，采用切割推动柱373与连杆铰接，切割气缸372伸缩杆上连接有切割推动柱373，切割连杆374两端分别与切割推盘375及切割推动柱373铰接。

进一步的，为了保证切割推动柱373的运动直线性，切割固定架371上设有用于切割推动柱373滑动的切割推动柱引导孔3512。

进一步的，为了便于卷扬机23的纵向移动进行位置调整，龙门架2包括纵向移动装置21，纵向移动装置21包括支撑柱211，支撑柱211上安装有纵梁212，纵梁212上安装有可沿其纵向滑动的纵向移动滑座215，纵梁212上安装有纵向移动齿条214，纵向移动滑座215上安装有与纵向移动齿条214啮合的纵向移动齿轮216，纵向移动滑座215上还安装有电机，电机与纵向移动齿轮216连接，纵向移动滑座215上安装有横梁22，横梁22上安装有横向移动装置24，卷扬机23安装在横向移动装置24上。通过电机、纵向移动齿轮216、纵向移动齿条214使纵向移动滑座215在纵梁212上横向移动。

进一步的，纵梁212上安装有纵向移动齿条214，纵向移动滑座215上安装有与纵向移动齿条214啮合的纵向移动齿轮216，纵向移动滑座215上还安装有电机，电机与纵向移动齿轮216连接。

进一步的，为了便于拆卸管道、支撑钢架的转运，还包括转运装置5，转运装置5包括转运小车51、废料筒53，转运小车51上安装有用于抱紧废料筒53的废料筒固定装置52。转运小车51为现有技术，能够实现灵活运动即可，此处不再赘述。

进一步的设计废料筒固定装置52，废料筒固定装置52包括安装在转运小车51上的转运固定架521，转运固定架521上安装有两个可滑动且呈弧形抱箍状的转运夹522，转运固定架521上安装有夹紧连杆354，夹紧连杆354一端穿过一个转运夹522且与另外一个转运夹522固定连接，夹紧连杆354与夹持气缸523伸缩杆固定连接。通过夹持气缸523带动夹紧连杆354使两个转运夹522相互靠拢对废料筒53进行夹持，便于小车对废料筒53进行装载和卸除。

如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种放射性厂房烟囱退役装置，其特征在于：包括设置于烟囱顶部的工作平台(1)，所述工作平台(1)上临近烟囱顶部出口处安装有龙门架(2)，所述龙门架(2)上安装有卷扬机(23)，还包括可与卷扬机(23)连接的管道切割装置(3)、液压机电机械手(4)，所述液压机电手包括可与烟囱内壁面接触并进行支撑的支撑装置(41)，所述支撑装置(41)下端连接有转动装置(43)，所述转动装置(43)下端安装有多自由度机械臂(44)，所述多自由度机械臂(44)上安装有工具头(45)，所述工具头(45)包括用于烟囱钢管支撑梁切割的切割工具头(451)、用于夹取切割后烟囱钢管支撑梁的机械手工具头(452)、用于除去烟囱内壁面污染物的除污工具头(45)，所述工具头(45)上搭载有辐射检测探头(4544)。

2.根据权利要求1所述的一种放射性厂房烟囱退役装置，其特征在于：所述支撑装置(41)包括支撑盘(411)，所述支撑盘(411)上表面铰接有至少两根支撑主臂(412)，所述支撑主臂(412)上铰接有支撑副臂(414)，所述支撑副臂(414)背离主支撑臂的一端安装有支撑座(416)，所述支撑主臂(412)与支撑盘(411)间连接有用于推动主支撑臂转动的主支撑液压杆(413)，所述主支撑液压杆(413)两端分别与支撑座(416)及主支撑臂铰接，所述支撑副臂(414)与主支撑臂之间连接有用于推动支撑副臂(414)翻转的副支撑液压杆(415)，所述副支撑液压杆(415)两端分别与支撑副臂(414)及主支撑臂铰接。

3.根据权利要求2所述的一种放射性厂房烟囱退役装置，其特征在于：所述转动装置(43)包括转动固定盘(431)，所述转动固定盘(431)连接在支撑座(416)下端，所述转动固定盘(431)上安装有转向齿轮(432)，所述转向齿轮(432)与转动主齿轮(433)啮合，所述转动主齿轮(433)与转向电机(434)连接。

4.根据权利要求3所述的一种放射性厂房烟囱退役装置，其特征在于：所述多自由度机械臂(44)包括固定盘(441)，所述固定盘(441)连接在转向齿轮(432)下表面，所述固定盘(441)上铰接有第一机械臂(442)，所述第一机械臂(442)与固定盘(441)间连接有用于推动第一机械臂(442)转动的机械臂液压杆(443)，所述机械臂液压杆(443)两端分别与第一机械臂(442)及固定盘(441)铰接，所述第一机械臂(442)背离固定盘(441)的一端铰接有第二机械臂(445)，所述第二机械臂(445)背离第一机械臂(442)的一端铰接有第三机械臂(446)，所述第一机械臂(442)与第二机械臂(445)铰接处安装有用于推动第二机械臂(445)转动的机械臂转动电机(444)，所述第二机械臂(445)与第三机械臂(446)铰接处安装有用于推动第三机械臂(446)转动的机械臂转动电机(444)。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种放射性厂房烟囱退役装置，其特征在于：所述除污工具头(45)包括用于收集污染物的废弃物收集装置(4542)，所述废弃物收集装置(4542)中部安装有用于除去烟囱内壁面污染物的磨削头(4541)，所述辐射检测探头(4544)安装在废弃物收集装置(4542)上，所述废弃物收集装置(4542)上还安装有用于磨削冷却的冷却剂喷头(4543)。

6.根据权利要求1～4任一项所述的一种放射性厂房烟囱退役装置，其特征在于：所述工具头(45)还包括用于对烟囱钢管及其支撑梁转孔引导钢绳穿入的钻头(453)。

7.根据权利要求1～4任一项所述的一种放射性厂房烟囱退役装置，其特征在于：所述管道切割装置(3)包括固定环(33)，所述固定环(33)上安装有可转动的内齿圈(34)，所述内齿圈(34)与转环(36)连接，所述固定环(33)上安装有至少两个用于抱紧烟囱管道的夹紧装置(35)，所述转动环上安装有至少一个用于切割烟囱管道的切割装置(37)。

8.根据权利要求7所述的一种放射性厂房烟囱退役装置，其特征在于：所述夹紧装置(35)包括固定在固定环(33)上的夹紧固定架(351)，所述夹紧固定架(351)上安装有抱紧盘(355)及用于推动抱紧盘(355)夹紧烟囱管道的夹紧气缸(352)。

9.根据权利要求8所述的一种放射性厂房烟囱退役装置，其特征在于：所述抱紧盘(355)夹紧运动方向与夹紧气缸(352)伸缩方向相垂直，所述夹紧固定架(351)上设有用于抱紧盘(355)水平推动的夹紧推动引导孔(3511)，所述抱紧盘(355)与夹紧气缸(352)伸缩杆通过夹紧连杆(354)连接，所述夹紧连杆(354)两端分别与抱紧盘(355)及夹紧气缸(352)伸缩杆铰接。

10.根据权利要求9所述的一种放射性厂房烟囱退役装置，其特征在于：所述夹紧气缸(352)伸缩杆上连接有夹紧推动柱(353)，所述夹紧连杆(354)两端分别与抱紧盘(355)及夹紧推动柱(353)铰接。