420kg/h医疗废弃物焚烧处理技术及其应用
概述
420kg/h医疗废弃物焚烧处理技术（回转窑处理技术）适用于医院、卫生防疫单位、病员疗养院、医学研究院等产生的如下感染性废物的处理：1）医院临床感染性废物；2）医院血透析产生的废物；3）临床、教学、研究等医学活动中产生的含有菌落及病原株培养液和保菌液的废弃物以及感染的动物尸体；4）传染病房产生的所有废物；5）医院产生的废弃锋利物，包括废针头、废皮下注射针、废解剖刀、废手术刀、废输液器、废手术锯、碎玻璃等；6）医院废水产生的污泥；7）过期的药物性和化学废物。
420kg/h医疗废弃物焚烧处理系统处理规模：设计处理量420kg/h，24小时连续运转；以轻柴油作为辅助燃料，低位热值10000kCal/kg。
主要焚烧设备为回转窑+二燃室+尾气处理设备；做到余热的二次利用，通过热水换热器，可提供热水用户利用或者循环使用；尾气经喷雾吸收塔、活性碳吸附、高效袋式除尘器净化；一燃室炉温为850~900摄氏度，二燃室1000~1200摄氏度；高温烟气在炉内停留的时间确大与等于2.0S；燃烧效率大于等于99.9%；焚烧去除率大于等于99.99%；焚烧残渣的热灼减率小于5%；焚烧炉排气筒高度大于等于35米。
焚烧系统以及设备制造、安装执行并达到有关的国家标准。
1 处理工艺方案确定
作为环保、节能示范工程，本工艺采用先进、合理、成熟、可靠的工程技术，具有显著的环保效益、经济效益和社会效益。
1. 1焚烧炉的选型
1.1.1 回转窑是活动炉床中应用最多的一种炉型，该炉型技术成熟，操作简单灵活，广泛用于焚烧各种类型固体、半固体和液体废弃物，尤其适用于焚烧含水率较高、难处理工业废弃物及危险废弃物，它以处理量大、占地面积小、有害成分破除率高和设备简单可长期连续运转等特点，而被各国内外广泛应用。为配合回转窑的焚烧处理，往往要附加一个二燃室装置。
1.1.2 回转窑处理医疗废弃物具有以下特点：
1） 适应性强，对于各种组分的物料以及不同热值的物料可以同时处理；
2） 机械不见比较简单，不易损坏，维修方便；
3） 容易调节窑体旋转速度，便于控制废弃物在炉内的停留时间；
4） 进料弹性大,可接受固、液、气三相中的单相废弃物以及固液混相废弃物;
5） 回转窑处理废弃物系统初投资和运行成本都较低;
6） 能实现连续自动上进和出渣,在旋转过程中对物料进行翻转,使物料均布、配风均匀;
7） 燃烬率高,易实现自动控制,操作人员劳动强度底;
8） 医疗废弃物中的废液等液体在窑体不会流出,经高温燃烧、汽化后随烟气进入二燃室再次焚烧.
1. 2 烟气净化后产生的烟气虽经换热后,但温度还是比较高,仍可达到200摄氏度左右,加之烟气中含一定量的粉尘、酸性气体(氮氧化物、氯化氢),二恶英类物质及重金属汞、镉、铅等,为防止焚烧产生的烟气对大气环境造成的二次污染,必须对烟气进行净化处理.针对烟气成分及环境质量控制要求,选用的烟气净化系统:采用换热器+喷雾吸收塔+布袋除尘器的半干式与干式相结合的烟气净化方案,既可使尾气达标,又可避免处理系统中产生大量的废水,
2 焚烧系统工艺流程介绍
从收集的医疗废弃物运至处理厂后,贮存的独立的房间内分箱(即方便运输,又方便上料)贮存.贮存间应定期消毒,以免滋生害虫.
废弃物处理过程如下:
首先,将桶装的医疗废弃物放在斗式提升机的料斗内,料斗将其提起,送到入料口倒出,桶内废弃物落入上料斗内,由推料机构推入回转窑内焚烧;空桶留在斗内,待卸料后进行清洗,再重复利用.
将清洗废液过滤后用泵输送至废液箱(或经处理达标后进入市政管网),.再由废液泵输送至喷枪由压缩空气雾化后喷入炉内焚烧.
同时,辅助燃料---轻柴油,先后经两级电磁阀、过滤、燃烧器喷入炉内,使炉内保持一定温度:当废弃物的热值较高时,燃烧器熄火;当废弃物的热值较低时燃烧器大小火自动调节,辅助燃烧.
另外,助燃空气经鼓风机加压后,射入炉内,提供必需的氧气量.
在上述的医疗废弃物、轻柴油、空气供给正常时,回转窑炉膛温度控制在850~1000摄氏度,分解有毒物质.焚烧后的灰渣经灰斗落入出灰机中排出,外运固化填埋.焚烧产生的烟气则进入二燃室.
烟气中未燃烬的有害物质在二燃室中进一步销毁.为了使未燃烬物质彻底分解,达到排放要求,二燃室设置了燃烧器助燃,配置了独特的二次供风装置,以保证烟气在高温下同氧气充分接触,同时保证烟气在二燃室的滞留时间并根据二燃室出口烟气的含氧量进行调整供风量.二燃室内温度控制在1000~1200摄氏度,并确保停留时间大于2s，使烟气在炉内充分分解焚烧，从而达到较高的分解率。同时，烟气中大粒径的粉尘落入二燃室底部完成初级除尘。对于40um粒径的粉尘除尘效率大于90%。以免含尘烟气直接进入换热器，大粒径粉尘在换热器外壁沉积，造成堵塞。
为了使烟气迅速降温，从而避免二恶应的再度生成，在二燃室后设置了水换热器和空气换热器。高温烟气与水换热器交换后进入两级空气换热，烟气温度从1100摄氏度被迅速将至200摄氏度，进入后续处理设施；冷水经热交换后由40摄氏度升温至65摄氏度，供用户使用。冷风由20摄氏度升温至200摄氏度入炉助燃。
经换热器降温的含尘烟气通过喷雾吸收塔，去除烟气中酸性气态污染物。烟气从上部进入塔拿，与喷嘴喷射出的吸收剂——石灰浆液（石灰浆液的制备：将生石灰倒入浆液池拿，加入水经搅拌熟化，经过滤后的浆液由泵加压，用专用喷头，喷入塔内）充分混合，吸收剂与酸性气态污染物发生化学反映，同时浆液雾滴中的水分汽化，部分粉尘落入塔底部，烟气则由塔下部排出。
经过石灰浆液吸收的烟气，进入活性碳吸收段。活性碳通过射流器在烟道内与烟气混合，吸附烟气中的污染物（如二恶应等），并同烟气一起进入布袋除尘器，最终同粉尘一起被去除。
带着较细粒径粉尘的烟气继续进入脉冲布袋除尘器。烟气由外经过滤袋时，烟气中的粉尘被截留在滤袋外表面，从而得到净化，再经除尘器内文氏管进入上箱体，从出口排出。积附在滤袋外表面的粉尘不断增加，使除尘器阻力增大，为使设备阻力维持在限定的范围内（一般为120——150毫米水柱），必须定期消除附在滤袋表面的粉尘：由控制仪定期顺序触发各控制阀开启脉冲阀，使气包内压缩空气由喷吹管孔眼喷出（称一次风），通过文氏管，诱导数倍于一次风的周围空气（二次风）进入滤袋，使滤袋在一瞬间急剧膨胀，并伴随着气流的反向作用，抖落粉尘。被抖落的粉尘落入灰斗，经排灰阀排出机体。在清灰过程中，每次喷吹的时间一般为0.1——0.2秒，每排滤袋轮流喷吹。烟气在此完成最终除尘。最后烟气经引风机、烟囱排放。
3 设备的特点
1） 焚烧系统
能同时焚烧固体、液体和半固体。
为了保证在爱焚烧过程中有毒有害气体不得泄漏，转窑的窑头与窑体、窑体与二燃室之间的密封是至关重要的，我们采用了独特的金属密封机构。同其它密封机构相比它的密封性好、结构紧凑、便于维修费用较低。（专利技术）
为了保证在窑内使布风均匀和物料与空气的充分接触，我们为其设计了窑体内独特的扬料机构，与窑体内光滑结构相比，具有很多优点，它能使得物料在燃烧过程中被抛起，从而保证空气与物料充分混合，缩短了燃烧时间，大大提高了烧净率和热分解的效率，节约了燃料，降低了运行成本。（专利技术）
为了防止飞灰落入回转筒体与头罩连接处的密封装置内而影响密封效果，窑内设计了回转型集料器，使掉入料斗内的飞灰连续不断的回到进料槽内再次入炉焚烧。
炉体采用的耐火材料是北京机电院高技术股份有限公司与中国建筑材料科学研究院共同开发的，具有耐腐蚀、耐高温、高强度等优点，可以延长炉体的使用寿命减少耐火材料的维修次数，降低运行成本。该材料经过多次焚烧多种危险废弃物的考验，具有较高技术性能，致密度高，热线性变形小，抵抗酸性或碱性渣、金属液的侵蚀和抗氧化、还原反应等性能均较好。其性能参数达到如下数值：
最高使用温度：1700摄氏度
抗压强度（1000摄氏度）：100Mpa
抗折强度（1000摄氏度）：10 Mpa
恒温3小时线变化率不大于1.5%的试验温度在1500摄氏度
热膨胀率（1000摄氏度）：0.5%
导热系数（1000摄氏度）：1.1W/m.k
回转窑的窑头可移动，底部设有导轨，为窑体的检修提供了十分便利的条件。
回转窑采用变频调速，速度在0.5~2.5转/分连续调节，这样可保证各种焚烧物在炉内需要不同停留时间的要求。该装置运行周期长，故障少，可调性好，操作方便；可在控制室操作旋扭调整压力并设有过载保护。
在二燃室内固体、半固体可同时燃烧，提高了焚烧量及燃烧装置的利用率。
有害物质销毁率高，DRE大于等于99.99%，部分排放指标达到美国先进水平。
有害物质在炉内停留时间长，固体在1~1.5小时，烟气在二燃室停留时间大于2秒。
回转窑炉温控制在850~900摄氏度，二燃事炉温控制在1000~1200摄氏度左右，二燃室烟气滞留时间大于2秒。
废弃物停留时间长，并且采用独特的下供风系统，燃尽率高。
2） 燃烧器
助燃系统设有多级过滤装置，防止燃料油堵塞燃烧器喷头，延长喷头的使用寿命。
燃烧器选用全自动进口两段火焰燃烧器，燃烧器自带加压油泵和送风风扇。
燃烧器具有自动点火、自动火焰监测、灭火保护、故障报警等功能和火焰强度大、燃烧稳定、安全性好、功率调整范围较大等特点。
助燃系统实现自动控温，可以根据炉膛温度控制燃烧器的启停和火焰的大小。
独特的燃烧器安装机构，方便燃烧器的拆卸和检修。
3） 进料系统
进料采用斗式提升机自动上料，可以直接提升垃圾桶，避免操作人员接触垃圾，并防止垃圾中的渗沥液污染进料设备。
进料系统可以实现自动上料，斗式提升机与料斗密封门、推料机构连锁控制，当斗式提升机开启提升后，经过一定的时间（可调）密封门自动打开；当斗式提升机开启返回后，密封门自动关闭，推料机构开始想前推料一次后返回。
设备设有废液雾化喷枪安装口，在焚烧固体的同时可以焚烧废液。
4） 除灰渣系统
出灰采用刮板出灰机自动出灰，减少了人工强度。
出灰系统采用湿式出灰，保证系统的密封。
5） 换热系统
系统中设有热水换热气和空气换热气，保证焚烧系统产生的烟气尽快降温，防止了二恶英的生成。
充分利用系统余热，产生的热水可供用户利用（例如厂区洗浴）或者降温后循环使用（减少系统的用水量）空气换热气的热空气用于炉膛助燃，降低了燃料的消耗。
助燃空气可以从废物储存间取气，防止废物储存间产生的气体污染环境。
6） 尾气吹系统
多级除尘装置保证系统排烟达到国家标准。
半干法处理，减小系统的用水量，整体焚烧工艺不产生污水。
布袋除尘器保护装置，防止烟气高温损坏布袋。
除尘器粉尘密封收集，防止粉尘产生二次污染。
袋式除尘器采用分箱清灰，清灰时逐箱隔离轮换进行，克服了分室反吹时动能强度不够的缺点，扩大除尘器的范围，提高了收尘效率，延长了滤袋的使用寿命。
7） 电气控制系统
本系统设有自动和手动两种运行方式。
系统安装了显示仪表和工艺流程模拟屏,用以显示设备的工作状态,使操作人员在控制室内就能了解废物的处理过程.
提供计算机+PLC全自动控制,实现焚烧系统运行工艺流程的演示及控制,大大减轻了操作人员的劳动强度,提高了生产效率,克服人为因素对数据指标的影响.本控制系统上应用PLC,很大程度上提高了焚烧系统的自控水平.
PLC具有逻辑控制、定时控制、技术控制、步进控制、数据处理、回路控制、通讯联网、监控及停电记忆、故诊断等功能.在实现控制任务时,PLC具有很高的灵活性和通用性;自诊断功能保证了PLC控制系统的工作安全性;良好的花茎适应性使其应用于较恶劣的工业现场;具有友好的用户界面,使用方便,维护简单.
本系统具有过流、过载以及误操作等安全保护装置.
当设备出现异常时,系统发出声、光报警,并发出连锁指令,切断用电设备的电源,待异常解除后重新起动运行.
本系统具有多点烟气温度和系统负压等实时监控功能.
温度:回转窑和二燃室分别安装了温度检测元件,用以控制燃烧器的运行;在换热器烟道上、水换热器循环水进出口、空气换热器风进出口都设置了温度测点,用以控制运行状态、保护设备的 况在设计范围内.在布袋除尘器前安装温度监测点将信号模拟量送入变频调速器,经过PI调节控制碱液泵的转速来调节碱液量,保证布袋除尘器温度趋于恒定.
负压:在炉内设有负压测点,用以时时监测系统运行时负压值(10Pa~20Pa)，并经过PI调节控制引风机的转速，保证炉内处于微负压状态。
系统温度、负压的数据可根据用户的要求对监控值进行显示和打印。
系统设有报警装置，当设备出现异常时，系统发出声、光报警，发出连锁指令切断用电设备的电源，待异常解除，重新启动。
3焚烧处理的关键技术
3.1防止二恶英的措施
对于二恶英的防止，一方面通过温度连续自动控制，抑制其生成、防止再合成。二恶英为多苯有机化合物，它是含氯塑料等物质在燃烧过程中产生的。二恶英气体在700摄氏度以上分解，烟气在400~250摄氏度时又有少量合成。根据此特性，在本系统设计中，烟气在1100摄氏度左右（二燃室中）停留时间大于2秒，使二恶英完全分解；为减少二恶英的低温合成，二燃室后采用换热器使烟气从1100摄氏度迅速降至200摄氏度以下。
另一方面，在布袋除尘器前设活性炭吸附段，将生辰的二恶英吸附在活性炭上，再经过布袋除尘器去除。
3. 2防止二次污染的措施
灰渣 回转窑和二燃室在燃烧过程中会形成灰渣，因这部分灰渣经过了高温焚烧，采用一般填埋处置既可；其它灰固化填埋。
大气 采用喷雾干燥塔+活性炭吸附+布袋除尘使烟气中的二恶英、重金属、粉尘及酸性气体达到《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）排放；
烟气 系统在负压下运行，无烟气外溢，工作环境清洁。
噪音 鼓、引风机等噪音大的设备配有消音器、隔音设备，并在基础处理及安装时采取减震措施；建议设备间、控制室、值班室墙面采用吸声材料，减少噪音对人员的损害。达到《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）II类标准要求；
污水 系统尾气采用半干法处理，不产生废水，洗桶水入焚烧。
热污染 回转窑、二燃室、换热器、喷雾吸收塔、布袋除尘器、热风管道及烟道均采用隔热、保温措施，使其表面温度低于60摄氏度，用以减少热损失、防烫，避免热污染。
3.3 安全措施
防爆装置
焚烧炉在焚烧过程中因操作不当，有可能产生爆炸（气体体积突然膨胀），因此在炉体上装有防爆门，定压排放。焚烧炉设有防爆门，防爆压力2000 Pa，防止炉内爆燃冲击炉体，使炉体损坏。
电气保护装置
自动控制系统安装有停电保护、过载保护、线路故障报警和误操作等安全保护装置；
所有电气设备均设有接地，保证系统在特殊状态下的安全性。焚烧现场建议双路供电，以防止停电后烟气外溢；
防烫保护
炉体、余热锅炉、喷淋吸收塔、布袋除尘器等设备，以及烟道均采用隔热保温等措施使设备的外表温度控制在60摄氏度以下，避免烫伤。
系统中有些部件设有备用，防止因某设备突然损坏，造成整套系统被迫停机，产生二次污染。
被焚烧物中含有病菌及肌体，废物采用密闭运输、储存，操作人员不直接接触；废物上料及出灰采用半自动化，操作人员远离焚烧炉。
焚烧炉内温度自动调节，保证炉内物料焚烧完全；布袋除尘器前温度监控，使烟气不超温，延长滤袋的使用寿命。
检修部位均设有检修门，方便操作并保证人员安全。
上料提升机减速机设有过载保护，并可调；焚烧炉温度、布袋前无度设有超温报警。
3. 4防腐措施
根据物料的化学成分，物料在焚烧后的烟气中含有粉尘、HCL、NOX、水蒸气等复杂组分，酸碱交替，冷热交替，干湿交替，腐蚀与磨损并存，设备必须承受多种多样的物理化学温度和机械负荷，特被是其中HCL是导致设备腐蚀的主体。因此，设备的防腐直接关系到设备的使用寿命。防腐措施如下：耐火炉衬：回转窑和二燃室用抗腐蚀耐火材料砌筑而成。
烟道：在高温段连接各设备的烟道均采用耐酸耐火浇筑材料作为烟道内衬，外包普通钢板。低温段控制烟气温度在露点以上，防止烟气结露。引风机采用耐腐蚀材料。
换热器采用耐腐蚀材料，控制壁温在烟气露点以上，防止低温腐蚀。
喷雾吸收设备内喷过量碱雾，使内部为碱性，防止腐蚀。
布袋出尘器内部支架为不锈钢材料，滤料采用耐腐蚀、耐高温、抗水化性好材料
引丰机外耐腐蚀、耐高温丰机，内部叶片采用不锈钢材料。
3.5维修操作平台及采样孔
本系统在设备需要调节、检修处设有平台，便于操作和维修。
在烟囱上设永久采样孔（GB/T16157）以及相应的采样平台、爬梯等。
4 结语
420kg/h医疗废弃物焚烧回转窑处理技术所提供的设备处理效率高、可靠性高；烟气净化采用半干式和干式相结合的工艺，设备流程简洁、不止紧凑、占地少；操作自动、人工相结合，降低了人工劳动强度；维修管理费用低。值得在医疗卫生领域中推广应用。
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