摘要：本文研究了處理量為1000kg／h的醫(yī)療垃圾焚燒爐的結(jié)構(gòu)和工藝流程。焚燒爐采用垅型往復(fù)推動(dòng)爐排，整體呈臥式結(jié)構(gòu)，分為供風(fēng)區(qū)、第一燃燒區(qū)、第二燃燒區(qū)、熱能回收區(qū)等。為了降低醫(yī)療垃圾和危險(xiǎn)廢物處理過(guò)程中的環(huán)境污染和焚燒后煙氣對(duì)環(huán)境的污染，在焚燒系統(tǒng)中采用了控制二惡英、SOx、NOx、CO、煙塵、臭氣等環(huán)保措施。1000kg／h的醫(yī)療垃圾焚燒爐的設(shè)計(jì)熱效率60．07％，總有效利用熱量968lcW，排煙溫度194℃。

關(guān)鍵詞：醫(yī)療垃圾,焚燒,熱力計(jì)算

0 引言

醫(yī)院在對(duì)病人進(jìn)行診治過(guò)程中所產(chǎn)生的廢棄物稱為醫(yī)療垃圾。由于診治手段的不同，醫(yī)療垃圾中包括了化學(xué)性的、物理性的、生物性的、放射性的各種各樣的廢棄物。醫(yī)療垃圾具有極強(qiáng)的傳染性、生物病毒性和腐蝕性。排放管理不嚴(yán)或處理不當(dāng)，會(huì)造成對(duì)水體、大氣、土壤的污染及對(duì)人體的直接危害。與生活垃圾不同．醫(yī)療垃圾由于攜帶病菌的數(shù)量巨大，種類繁多，具有空間傳染、急性傳染，交叉?zhèn)魅竞蜐摲鼈魅镜忍卣鳎湮：π愿�。在我�?guó)公布的47種危險(xiǎn)廢物名錄中，醫(yī)療廢物被列在首位。對(duì)醫(yī)療垃圾進(jìn)行無(wú)害化處理，已成為城市環(huán)境保護(hù)工作的一項(xiàng)重要課題。

醫(yī)療垃圾的危害性引起世界各國(guó)的高度重視。目前境外許多國(guó)家和地區(qū)對(duì)醫(yī)療廢物的減量化、分類收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和處理處置各個(gè)方面、各個(gè)環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格、明確的規(guī)定。在技術(shù)研究方面，投入大量人力、物力、財(cái)力對(duì)醫(yī)療廢物的處理處置進(jìn)行深入研究，主要方法有：焚燒、高壓滅菌、化學(xué)處理、微波輻射、高溫分解，等離子體和電弧爐等方法處置醫(yī)療廢物。依照醫(yī)療廢物的類型不同，可選擇不同的處置方法。其中，焚燒法適宜于處理各類感染性醫(yī)療廢物(包括鋒利物)、病理性廢物、藥物性廢物和化學(xué)性廢物，是常用方法。

隨著垃圾焚燒處理技術(shù)越來(lái)越受到各國(guó)的重視，焚燒爐的設(shè)計(jì)形式多種多樣。主要形式有爐排式、流化床、旋轉(zhuǎn)爐窯三種。目前，新開發(fā)的垃圾焚燒爐爐型還有旋轉(zhuǎn)燃燒式和等離子弧燃燒方式的焚燒爐等。不同的焚燒爐以及焚燒方法有著與各自適應(yīng)的條件和要求。

本文將介紹處理量為1000kg/h的醫(yī)療垃圾焚燒爐的結(jié)構(gòu)、工藝流程和熱力特性。

l 醫(yī)療垃圾焚燒爐的結(jié)構(gòu)

本焚燒爐采用垅型往復(fù)推動(dòng)爐排。是針對(duì)醫(yī)療垃圾和工業(yè)危險(xiǎn)廢物熱值高、揮發(fā)分大、形態(tài)及組分復(fù)雜、燃燒過(guò)程容易產(chǎn)生大量酸性氣體和二惡因等有害物質(zhì)的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。

垅型往復(fù)爐排式熱解焚燒處理機(jī)組完全按照國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)和要求《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GBl8484—2001)，《危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)要求》(環(huán)發(fā)[2004]15號(hào))、《醫(yī)療廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)要求》(環(huán)發(fā)[2004]15 號(hào))等進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。它采用層燃爐的成熟燃燒技術(shù)，對(duì)爐膛結(jié)構(gòu)、爐排形狀、布風(fēng)狀況、尾氣處理和危險(xiǎn)廢物前處理等諸多環(huán)節(jié)進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療垃圾和危險(xiǎn)廢物熱解焚燒的先進(jìn)處理工藝。

垅型往復(fù)爐排式熱解焚燒爐整體呈臥式結(jié)構(gòu)，見圖1。按功能大體可分為供風(fēng)區(qū)、第一燃燒區(qū)、第二燃燒區(qū)、熱能回收區(qū)。

(1)供風(fēng)區(qū)。共布置了四個(gè)風(fēng)室，各風(fēng)室均設(shè)制了獨(dú)立的調(diào)風(fēng)門，可以根據(jù)不同區(qū)段的燃燒狀況，為各區(qū)段燃燒提供適量的氧氣。

(2)第一燃燒區(qū)。第一燃燒區(qū)由傾斜式垅型往復(fù)爐排，前、后爐拱，前、后燃燒器，高熱值廢液噴嘴和廢氣噴嘴等組成。其中，傾斜式垅型往復(fù)爐排是根據(jù)被焚燒物料在人爐熱解、燃燒、燃盡全過(guò)程中的各不同區(qū)段的形態(tài)及所需而設(shè)計(jì)。垅型往復(fù)爐排由垅型爐排與平型爐排所組成的動(dòng)爐排組和定爐排組相間排列而組成，并通過(guò)動(dòng)爐排組的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)被焚燒物料的向前推動(dòng)，通過(guò)垅的疏密，垅臺(tái)高低的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的攪拌，并改善物料與空氣接觸的條件，充分實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料架起來(lái)干燥熱解和焚燒的效果。爐排寬度較窄，爐排間隙較小，不僅能保證對(duì)爐排上被焚燒物料的均勻供風(fēng)，同時(shí)也起到了對(duì)爐排很好的冷卻保護(hù)作用。

根據(jù)物料在爐排上不同區(qū)段的燃燒狀況，可以將第一燃燒區(qū)分成干燥熱解區(qū)、中段燃燒區(qū)和燃盡區(qū)。干燥熱解區(qū)位于前爐拱的下方。在爐體絕熱燃燒產(chǎn)生的熱能、前爐拱的熱輻射和第一風(fēng)室提供的熱風(fēng)(250℃)共同配合下，可以完全保證該區(qū)域物料干燥熱解所需的溫度。物料在這一區(qū)域被迅速干燥、熱解、氣化。經(jīng)熱解氣化的可燃?xì)怏w被前燃燒器點(diǎn)著燃燒并進(jìn)入第二燃燒區(qū)繼續(xù)燃燒，剩余未熱解或已炭化的物料順爐排運(yùn)動(dòng)進(jìn)入中段燃燒區(qū)燃燒。該區(qū)域是物料燃燒的主要區(qū)段，其燃燒溫度在1200。C以上，第二、三風(fēng)室為該區(qū)段物料的燃燒提供適量充足的氧氣，確保物料在此區(qū)段充分燃燒并形成熔融狀態(tài)，從而使?fàn)t渣的熱灼減率和重金屬等污染物質(zhì)排放大大低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c熱解區(qū)產(chǎn)生的熱解氣體混合后進(jìn)人第二燃燒區(qū)。燃盡區(qū)位于第一燃燒區(qū)尾端第四風(fēng)室上方，經(jīng)過(guò)中段燃燒區(qū)的充分燃燒，被爐排輸送到此區(qū)域的物料己基本燃凈，在第四風(fēng)室提供的適量空氣作用下燃盡的爐渣被冷卻。冷卻后的爐渣落入集渣斗后經(jīng)螺旋出渣機(jī)排人貯渣池。在爐體后側(cè)，后爐拱的下方分別設(shè)置了后燃燒器、高熱值廢液噴嘴和廢氣噴嘴。后燃燒器主要用于起爐點(diǎn)火時(shí)提升爐溫。高熱值廢液噴嘴和廢氣噴嘴用于焚燒處理在工業(yè)危險(xiǎn)廢物預(yù)處理中分離出來(lái)的高熱值可燃廢液和廢氣。

(3)第二燃燒區(qū)。第二燃燒區(qū)由二次風(fēng)管束和上爐膛所組成。二次風(fēng)管束布置在上下爐膛的交界處，由前后兩排管束所組成。由高壓二次風(fēng)機(jī)吹人的適量二次風(fēng)在爐膛內(nèi)旋轉(zhuǎn)并在第二燃燒區(qū)入口處形成風(fēng)幕，與從熱解區(qū)和中段燃燒區(qū)上來(lái)的高溫?zé)煔獬浞只旌�，保證了可燃?xì)怏w的完全充分燃燒。在無(wú)需燃燒器助燃的情況下，第二燃燒區(qū)的溫度可以有效控制在11000C以上。第二燃燒區(qū)爐膛體積很大，高溫?zé)煔庠诖藚^(qū)域有足夠的停留時(shí)間(大于2秒)。在二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管路上，安裝了中和劑自動(dòng)加入器，加入的中和劑被二次風(fēng)吹入爐內(nèi)，與第一燃燒區(qū)熱解燃燒時(shí)產(chǎn)生的酸性氣體在此處充分混合、反應(yīng)并隨煙氣進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)中。從而實(shí)現(xiàn)了酸性氣體的爐內(nèi)中和，大大降低了尾氣中酸性氣體的含量，減輕了對(duì)系統(tǒng)的腐蝕。

(4)熱能回收區(qū)。熱能回收區(qū)由鍋爐管束和空氣預(yù)熱器等組成。它可以回收物料燃燒產(chǎn)生的熱能，同時(shí)也可以保證出口煙氣的降溫時(shí)間小于 1秒，有效控制了二惡英類物質(zhì)的再形成。鍋爐管束由上下鍋筒和受熱面管子構(gòu)成，為了保證煙氣速度在合理的范圍之內(nèi)，將鍋爐管束的煙氣分為三個(gè)流程�？諝忸A(yù)熱器采用立式管式結(jié)構(gòu)，煙氣在管內(nèi)縱向沖刷，分為2個(gè)行程；空氣在管外橫向沖刷，分為4個(gè)行程。

3 焚燒爐性能參數(shù)

焚燒爐的主要性能參數(shù)見表1。

4 醫(yī)療垃圾焚燒爐的系統(tǒng)

醫(yī)療垃圾焚燒系統(tǒng)流程見圖2。煙氣凈化處理系統(tǒng)主要由爐內(nèi)中和劑加入器、活性炭吸附器、布袋除塵器、消石灰加入器、中和反應(yīng)塔及相關(guān)的設(shè)施所組成。系統(tǒng)各裝置中產(chǎn)生的灰泥通過(guò)各自的自動(dòng)沖灰裝置送入灰泥貯池�；宜�(jīng)分離后回用，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)污水的“零”排放。

此外，還布置有自動(dòng)控制及監(jiān)視系統(tǒng)。主要包括：配電柜、控制柜、PLC、觸摸屏、工控機(jī)、操作臺(tái)、傳感器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、攝像頭和監(jiān)視器等。本監(jiān)控系統(tǒng)采用分級(jí)式布置，系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)采集站和主控機(jī)構(gòu)成。現(xiàn)場(chǎng)站負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)熱工、電量參數(shù)的采集與控制，控制機(jī)完成數(shù)據(jù)的維護(hù)及管理。整個(gè)系統(tǒng)在廢物處理過(guò)程中自動(dòng)封閉運(yùn)行。

5 焚燒系統(tǒng)中的環(huán)保措施

為了降低醫(yī)療垃圾和危險(xiǎn)廢物處理過(guò)程中的環(huán)境污染和焚燒后煙氣對(duì)環(huán)境的污染，在焚燒系統(tǒng)中采用了若干環(huán)保措施。

(1)二惡英控制。一般來(lái)說(shuō)，二惡英的控制技術(shù)大體可分為過(guò)程控制和末端控制兩種。本熱解廢物焚燒處理機(jī)組在控制二惡英排放上除了采用急冷和尾部吸附等常規(guī)技術(shù)之外，還采用了燃燒過(guò)程控制技術(shù)和爐內(nèi)噴人堿性抑制劑的控制技術(shù)。由于本爐獨(dú)特的絕熱燃燒和合理布風(fēng)，廢物在爐內(nèi)高溫條件下燃燒穩(wěn)定、充分，大大減少了二惡英類物質(zhì)的生成量，通過(guò)二次風(fēng)噴人的堿性抑制劑不僅可以在爐內(nèi)中和酸性氣體，同時(shí)也對(duì)二惡英的形成具有很好的抑制作用。通過(guò)余熱回收和空氣預(yù)熱器的雙重冷卻，可以保證尾氣在600— 240℃的降溫時(shí)間小于1秒，尾氣處理系統(tǒng)中活性炭吸附器與布袋式除塵器相聯(lián)，對(duì)二惡英也具有較高的捕集效率。上述技術(shù)的綜合應(yīng)用可以完全保證二惡英類污染物的排放遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

(2)NOx控制。醫(yī)療垃圾焚燒處理廠排放的氣體中，氮化物主要以N02、NO二種形式存在。 N02、NO的生成，一是垃圾中所含各種含氮成分在燃燒時(shí)與氧氣化合生成，二是空氣中所含氮?dú)庠诟邷叵卵趸蒒Ox。去除NOx的方法雖然很多，但最合理的方法通過(guò)燃燒中采取的措施，從根本上抑制NOx的生成。本系統(tǒng)中通過(guò)分級(jí)燃燒 (限制一次助燃空氣量，其他空氣以二次風(fēng)的形式給人)以控制燃燒過(guò)程中NOx的產(chǎn)生量。

(3)CO的控制。由于主燃燒室中的限氧燃燒，可能導(dǎo)致煙道氣中CO含量增高，為解決這一問題，可在二次燃燒室送人二次空氣與煙氣混合，使CO燃燒。

(4)煙塵的凈化。為去除尾氣中的煙塵，系統(tǒng)中采用了布袋除塵器。這種除塵器除塵效率高，對(duì)二惡英等有害氣體的脫除也有效果。

(5)煙氣凈化。煙氣中的硫化物、氯化物、氮化物等污染物質(zhì)一般通過(guò)濕式凈化法去除，其有害氣體去除率可達(dá)95％以上。本系統(tǒng)在除塵器后面設(shè)一洗滌塔，由塔頂噴淋堿性溶液，當(dāng)煙氣自下而上通過(guò)洗滌塔時(shí)，酸性氣體被堿液吸收，廢液經(jīng)沉淀后可循環(huán)使用。

(6)滲濾液處理。醫(yī)療垃基滲濾液具有成份復(fù)雜，有毒有害物質(zhì)含量高，對(duì)環(huán)境危害大，難于處理等特點(diǎn)，而成為污染治理的一大難題。本系統(tǒng)中運(yùn)來(lái)的醫(yī)療垃圾盡量密封，且不在處理廠停放，以盡量減少滲濾液。產(chǎn)生的少量滲濾液可進(jìn)行搜集，定時(shí)或不定時(shí)地噴人爐內(nèi)焚燒處理。

(7)垃圾儲(chǔ)存場(chǎng)臭氣去除。垃圾場(chǎng)臭氣治理也是一大環(huán)境難題，如處理不當(dāng)，將對(duì)周邊環(huán)境會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重危害。本系統(tǒng)中，焚燒爐一次風(fēng)來(lái)自垃圾貯池，含臭空氣從垃圾貯池進(jìn)入空氣預(yù)熱器，加熱后再送入焚燒爐底部，使垃圾貯存池形成微負(fù)壓狀態(tài)，產(chǎn)生的臭氣不會(huì)外溢。

6 設(shè)計(jì)工況下的熱力計(jì)算結(jié)果

醫(yī)療垃圾和柴油特性見表1。熱平衡計(jì)算結(jié)果見表2；主要熱力計(jì)算結(jié)果見表3。

7 結(jié)語(yǔ)

(1)處理量為1t／h的醫(yī)療垃圾焚燒爐采用垅型往復(fù)推動(dòng)爐排，整體呈臥式結(jié)構(gòu)，分為供風(fēng)區(qū)、第一燃燒區(qū)、第二燃燒區(qū)、熱能回收區(qū)等。

(2)醫(yī)療垃圾焚燒系統(tǒng)包括垃圾儲(chǔ)存間、給料系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、點(diǎn)火助燃系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)等。

(3)為了降低醫(yī)療垃圾和危險(xiǎn)廢物處理過(guò)程中的環(huán)境污染和焚燒后煙氣對(duì)環(huán)境的污染，在焚燒系統(tǒng)中采用了若干二惡英控制、NOx控制、CO 的控制、煙塵的凈化、煙氣凈化、滲濾液處理、垃圾儲(chǔ)存場(chǎng)臭氣去除等環(huán)保措施。

(4)處理量為lt／h的醫(yī)療垃圾焚燒爐設(shè)計(jì)熱效率60．cr7％，總有效利用熱量968kW，排煙溫度 194℃。

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