醫(yī)療廢棄物典型組分熱解過程中產(chǎn)氣特性的實驗研究
摘要:為掌握醫(yī)療廢棄物的熱解特性,在管式爐中對醫(yī)療廢棄物典型有機組分進行熱解實驗研究,并用在線氣體分析儀監(jiān)測物料主要熱解氣體成分及其含量的變化,得到了物料產(chǎn)氣過程和產(chǎn)氣成分隨溫度的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,物料特性、熱解終溫對氣體產(chǎn)物的生成過程和分布影響較大。與纖維素類的脫脂棉和竹子相比,聚丙烯的分解反應(yīng)起始溫度明顯較高。提高熱解溫度會提高氣體析出峰值和產(chǎn)量, 以及熱解氣中可燃氣體的比重。
關(guān)鍵詞:醫(yī)療廢棄物;典型有機組分;熱解;產(chǎn)氣特性
引 言
醫(yī)療垃圾通常攜帶有大量的病菌,具有極大的危害性,是我國《國家危險廢物名錄》所列頭號危險廢物。隨著國家醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展,醫(yī)療廢物生成量逐年增加。焚燒處理是目前國內(nèi)外醫(yī)療垃圾的主要處置方法,但由于垃圾的焚燒過程中可能產(chǎn)生二口惡英等毒性更強的污染物,眾多研究人員已經(jīng)開始尋找更合適的垃圾處理方法[1]。與焚燒方法相比,對垃圾進行熱解處理具有實現(xiàn)煙氣減量排放、減輕設(shè)備腐蝕、減少有機污染物的生成等眾多優(yōu)點[2],而且通過對有機廢棄物的熱解,可以提高資源的利用率[34],已經(jīng)有學(xué)者開始關(guān)注醫(yī)療垃圾熱解處理方法的研究[56]。
嚴建華等[7]通過在小型回轉(zhuǎn)窯試驗臺上對4種典型醫(yī)療垃圾組分進行熱解氣化實驗, 發(fā)現(xiàn)700℃ 比較適合實現(xiàn)醫(yī)療垃圾的完全熱解和氣化。祝紅梅等[89]的分析發(fā)現(xiàn)輸液器的熱解氣主要成分是CO2、CH4、H2O、CO。鄧娜[10]用差熱分析對醫(yī)療廢物中含PVC 和纖維素成分的熱解特性進行了研究。一些學(xué)者對醫(yī)療垃圾熱解處置過程中有害氣體的釋放[11]和動力學(xué)模型進行了研究[12]?焖贌峤獗容^接近工程中的實際工況,對快速熱解中氣體析出特性的分析,目前應(yīng)用較多的是氣囊收集后送氣相色譜分析。氣相色譜技術(shù)雖然可以實現(xiàn)多種氣體組分的定量分析,但這種分析只能得到相應(yīng)熱解時間段內(nèi)氣體總量的平均分布,不能得到實時的產(chǎn)氣成分分布情況,即使在不同設(shè)定溫度下的熱解產(chǎn)氣收集,得到的仍是其平均分布[1314]。對有機組分熱解過程進行熱力學(xué)分析雖然可以更詳細地預(yù)測不同工況下的產(chǎn)氣特性[15],但其作為理想條件下的計算結(jié)果,與實際實驗條件下的結(jié)果仍有一定差距。熱重紅外技術(shù)的應(yīng)用有助于完整了解物料熱解過程中的氣體析出情況[1617], 但由于很難完全對各產(chǎn)氣組分進行標(biāo)定,所以通常只對熱解氣體進行定性分析。另外熱重紅外技術(shù)無法對雙原子氣體H2 等進行測定也是其無法克服的缺點。如果能夠?qū)︶t(yī)療廢物的主要熱解氣體成分實現(xiàn)在線分析,則可以提高對熱解氣體分析的實時性和準(zhǔn)確性,對廢物處置過程中物料熱解和焚燒時間的確定有積極意義。本文采用管式爐快速加熱的方法,選取醫(yī)療廢物典型有機組分對醫(yī)療廢物的實際熱解過程進行模擬,并對熱解氣進行在線分析。研究有助于進一步了解醫(yī)療廢物熱解處理中的產(chǎn)氣特性,為醫(yī)療廢物的熱解處置提供更真實詳盡的實驗依據(jù)。
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