医疗废物热解焚烧过程中NOX的控制
焚烧法作为一种常见的固体废物处理方法，在医疗废物的处理过程中被广泛应用。焚烧过程中会产生的污染物，如不采取有效控制，会对环境造成毁灭性的破坏。我们根据焚烧过程中各污染物的生成机理及影响因素，结合国内的实际情况研制了一套新型的医疗废物热解系统。该系统可以有效的控制各污染物的生成，并根据污染物的特性进行针对性处理，排出的烟气完全达到《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484-2001)的要求。
本文就该系统NOx的浓度控制方法及效果进行简单介绍。
1 医疗废物热解工艺流程
医疗废物集中收集运输进场，经自动进料系统投入一燃室并在一燃室迅速裂解产生大量的可燃气体（碳氢化合物、氢气等）；可燃气体与过量的助燃空气混合后进入二燃室，在930±30℃充分燃烧，气体中的有毒、有害物质被燃烧分解。产生的高温烟气进入急冷脱酸塔进行急冷脱酸处理。通过喷雾系统将制备的碱液雾化喷入急冷脱酸塔内，水雾在高温烟气中迅速蒸发，吸收烟气的热量，使烟气迅速冷却至200℃以下，同时烟气中酸性气体与雾化后的碱性浆液充分反应，去除烟气中酸性成分，反应产物在塔内迅速干燥为固体颗粒，随烟气一同进入了布袋除尘器。为了降低二噁英类物质及重金属类污染物的排放量，在急冷脱酸塔与布袋除尘器之间的烟道中，设置了活性炭喷射装置。经布袋除尘器过滤后的洁净烟气通过烟囱达标排放。
2 NOX在医疗废物热解焚烧中形成的类型
医疗废物处理过程中所产生的 NOx，按其生成机理可分为热力型、快速型和燃料型。热力型NOx是燃烧时空气中的N2在高温下氧化而生成的氮氧化物。快速型NOx是燃料挥发分中的碳氢化合物高温分解形成的CH自由基撞击N2分子，生成CN类化合物，再进一步以极快的速度与氧反应而生成氮氧化物。而燃料型NOx是燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生成的氮氧化物。
热力型 NOx的生成速度主要受燃烧温度和燃烧过程过量空气系数影响。在温度低于1800K时．生成的热力型NOX的量可忽略不计；而温度高于1800K时，随温度的增大，生成NOx的量与T成指数关系增长【1】。燃烧过程过量空气系数主要是通过改变燃烧温度来控制NOX生成【1】。所以，在医疗废物的热解焚烧过程中，控制燃烧温度在1800K以下，减少热力型NOX的生成。
快速型NOX只有在碳氢燃料燃烧时，碳氢化合物CH较多，氧浓度相对较低时才发生。其生成量与温度关系不大。【2】快速型NOX的生成量在医疗废物的热解焚烧过程中一般很小，不作为重点考虑对象。
燃料型NOx的生成量主要取决于燃料成分和过量空气系数.控制燃料型NOX的生成量和转化率的主要措施，就是减少过量空气系数，在NOX的生成阶段采用富燃料(α＜1)燃烧，以抑制NOX的生成和促使NOX的还原。【3】
3 医疗废物热解焚烧过程中NOX排放的技术措施
3.1 分段燃烧技术
医疗废物热解焚烧系统采用两段焚烧法处理医疗废物，先在一燃室进行低温热解，热解产生的可燃性气体在二燃室再次进行燃烧，破坏其中的有害组分。
一燃室是医疗废物的热解焚烧区。在一燃室内通入理论需氧量30%的空气，保证一燃室处于缺氧燃烧状态，降低了燃料型NOX的形成。同时，由于供氧不足，其只能部分燃烧，延长了燃烧时间，降低了燃烧区的温度，从而达到了降低NOX的目的。再次，在一燃室增加了喷水装置，当医疗废物的含水量骤变下降时，采用水煤化工艺 ，在降低烟气中炭黑含量的同时，抑制了火焰温度局部高温的形成，有利于抑制NOX的产生。
二燃室是可燃气体的二次处理区。在二燃室内通入过量的空气（过氧系数α=1.9），此时可燃气体中的N含量已经很低，空气与燃料的比例远偏离理论当量比，可以有效地抑制燃料型NOX在二燃室的生成。
3.2 低温焚烧技术
医疗废物的焚烧过程中，通过控制一燃室的热解速度和二燃室的补热量，控制二燃室温度在满足国家相关标准的前提下，保持在一个较低的水平（930~1100度）。既保证了二噁英等有害物质在二燃室可以充分的裂解，降低其毒性，又保证了在燃烧过程中，热力型NOX不会大量的生成。
3.3 非催化选择性还原技术
在二燃室配置了液氨雾化喷嘴。二燃室焚烧过程中，通过雾化喷嘴注入适量的液氨，利用二燃室的高温环境（930~1100度），以氨为还原剂选择性地还原烟气中的NO（即SNCR工艺：4 NH3 + 4NO +O2 →4N2 + 6H2O），使之变成N2和水等无害物质，最终排入大气。
4 医疗废物焚烧过程中NOX排放控制效果
该系统目前已经成功在国内多家医疗废物集中处置中心投入使用，我们对湖南某地该医疗废物处理系统进行了跟踪调查，并由湖南省环境监测中心对排放的烟气进行了监测，结果见表1。
表1 湖南某地医疗废物处理系统NOX排放检测结果
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上述结果表明：该医疗废物热解焚烧系统实际运行数据与NOx排放控制研究结果是一致的，焚烧过程中的NOx控制措施是有效的。
参考文献：
［1］马晓茜，梁淑华.燃起火焰中热力型NOX的生成与控制.环境导报，1997，2：17~20。
［2］百度百科。
［3］金维平，燃料型NOX的生成机理及控制措施.中国科技信息，2005，22：17，26。
收稿日期：2011-05-08
作者简介：陈宏（1982-），男，工程师，研究方向：医疗废物处理。
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