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Abstract: Based on an example of Weinan Medical Waste Centrlized Dispoal Engineering(stage 1), a 5t/d medical waste pyrolytic incineration system technique design were introduced,including diposal process,the treatment of the waste remains after disposal.We discuss design technology on medical waste pyrolytic incineration system used in small and media-sized cities.
Key words: Medical waste; pyrolytic incineration;Technological design
医疗废物是指各类医疗卫生机构在医疗、预防、保健、教学、科研以及其他相关活动中产生的具有直接或间接感染性、毒性以及其他危险性的废物[1]，如不妥善安置将严重危害环境和人体健康。国家环保总局先后制定了《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》和《危险废物和医疗废物处置设施建设项目复核大纲（试行）》。根据该规划和大纲[2] [3]要求，对渭南市医疗废物集中处置（一期）工程进行了设计，该工程分两个子项：1）医疗废物收集运输系统；2）焚烧处理系统。工程处理规模5t/d，总投资1528.5万元，其中焚烧系统投资额593.38万元，工程将于2006年年底建成。本文着重介绍焚烧系统总体工艺设计。
1 渭南市医疗废物现状
1．1 渭南市概况
渭南市位于陕西省关中平原东部，距西安市56km，辖一区、两市、八县，2004年底市域总人口530.8万人，城市人口30万人。
该区域属温暖带半湿润大陆性季风气候，年平均气温13.5℃， 年平均相对湿度70～85%，年平均降雨量：577.4mm。
1．2 渭南市医疗废物处理现状及其成分
全市共有医疗机构385家，病床11565余张，据统计日产医疗废物约4.5吨。仅少数几家医疗机构配备焚烧设备，且难以达标排放，二次污染严重；部分医疗废物混入生活垃圾进入生活垃圾填埋场。
根据当地医疗卫生机构的调查，医疗废物主要来自手术废物、用过和污染的材料、检验标本、医疗器材、病人在住院和门诊期间产生的生活垃圾等，医疗废物成分见表1和表2。
表1 医疗废物成分分析表
表2 医疗废物可燃物性质分析
2 医疗废物处理规模的确定
经过分类收集的医疗废物通过收运系统进入焚烧厂处置。经计算，预测2010年医疗废物产量为4.92t/d，2015年为12.5t/d，2020年为14.49t/d。一般地，医疗废物产量相对平稳，但出现重大疫情时，疑似病人的生活垃圾也视为医疗废物，因此应考虑焚烧处置能力的冗余[4]。确定本工程设计处理规模为5t/d。
3 热解焚烧系统总体工艺设计
3．1 技术路线的确定
医疗废物处置工艺主要有回转窑焚烧、热解焚烧、蒸汽灭菌以及微波消毒等，对小于10t/d，优先采用连续热解焚烧炉、高温蒸煮等工艺[5]。热解焚烧在国内外应用较多，技术成熟，价格较低，本工程采用热解焚烧工艺。
热解焚烧工艺常用炉型有竖式连续燃料焚烧炉、AB干馏气化亚熔融式热解炉和卧式连续多阶控氧热解炉。竖式连续燃料焚烧炉价格相对于其他两种炉型，具有价格低、电耗量及柴油耗量较低的优点，本工程选用竖式焚烧炉。
3．2 热解焚烧系统总体工艺
3．2．1 工艺流程
工艺流程简图见图1
图1 热解焚烧工艺流程简图
3．2．2 加料系统
焚烧炉的加料采用连续批式、密闭和负压方式。加料筒有效内径为900×900mm。双层密封门的闸板连锁控制，加料过程中始终有一道闸板处于关闭状态，防止有害气体溢出。加料间隔时间约10～20分钟（约75kg/批次）。
3．2．3 焚烧系统
焚烧设备由废物热解炉、预混器、二燃室、排渣系统组成。
热解炉为立式双层活动式炉排结构。设备尺寸为：外径2076mm，内径1500mm，总高6300mm。主体材质为不锈钢，炉体可保证年运行时间大于8000小时，使用寿命大于15年。
预混器为夹套圆筒状结构，内设扰流板，外径620mm，内径450mm，总长1016mm，主体材质为不锈钢，保温材料为硅酸铝纤维。
二燃室为立式炉，截面积0.79㎡，高度4.4m，外径1666mm，总高度5010mm，外壳为碳钢材质，内衬高铝耐火材料，厚度300mm,最高耐火温度为1500～1600℃，保温材料为硅酸铝纤维。
通过热解炉上部的加料装置将医疗废物加到炉排上，轻油燃烧器点燃医疗废物，医疗废物受热开始进行热解反应变成热解焦和热解气，热解焦通过上炉排的动作落到下炉排上，与受控的一次风进行“表面燃烧”反应，燃烬的残渣在下炉排动作落到排灰阀，然后定时卸下排出。热解气经过料层由热解炉上部引入预混器中预先与预热的二次风（180～230℃）充分混合，然后再喷入二燃室中高温预混焚烧，二燃室排出的烟气进入后续的烟气冷却和烟气净化系统。
这种双层活动炉排的热解炉的特点是：
1）、两个炉排各尽其责，干燥层、热解层、烧焦层、灰层基本维持在一个稳定的厚度范围，使热解炉各层的温度和阻力更加稳定、系统运行更加平稳。
2）、通过控制一次风的供应量使废物热解和烧焦速度受控，进而使二燃室处于受控状态，实现自热式热解焚烧。热解炉下炉排烧焦释放的热量全部贡献于上炉排废物热解，同时烧焦过程又消耗掉一次风中的大部分O2，使得热解炉中废物处于中温底氧的还原环境，有利于废物的热解。另外，热解气首先与热的二次风充分混合后再进入二燃室中进行预混燃烧，一方面燃烧完全，另一方面可使大部分燃烧热贡献在二燃室中，可以在不供或少供助燃油的情况下满足二燃室内≥850℃的技术要求。
3．2．4 焚烧炉助燃系统
助燃系统由油罐、油泵和燃烧器组成，作用是焚烧炉点火启动和辅助炉膛升温（当废物热值较低不能维持自身燃烧时）。本设计中的燃烧器具有以下特点：
1）、有全自动管理燃烧程序、火焰检测、自动判断与提示故障等功能；
2）、出口油压稳定，燃烧均匀充分、无烟怠；
3）、根据焚烧炉设定温度进行自动补偿。
3．2．5 烟气冷却
焚烧炉排出的烟气温度高达1000℃左右，在进入烟气净化系统之前需进行冷却。冷却系统由气水换热器、空冷器、喷水急冷塔组成。气水换热器和空冷器用于高温段烟气冷却，气水换热器产生的热水可供淋浴使用，同时空冷器将助燃空气加热到200-300℃左右再送入焚烧炉，以降低助燃油消耗量。喷水急冷塔为液体雾化直接换热形式，雾化介质为5％NaOH溶液，主要用于中温段（200～600℃）烟气冷却。本工程采用双流式压缩空气雾化喷嘴，将NaOH溶液雾化成20μm左右的雾滴，可在1s内将烟气由600℃降至200℃，快速冷却的同时避免了冷却液的过量冷凝，减少废液的产生。
3．2．6 烟气净化
本设计采用先干式除尘、后湿式吸收的烟气净化路线。烟气先进入高温袋滤器（袋滤器前喷入粉状活性炭），再通过活性炭吸附床，最后进入吸收塔。为保证袋滤器温度保持在烟气露点20℃以上（即160～200℃）工作，采用袋滤器温度与喷水急冷塔中冷却液电动调节阀连锁闭环自动控制方案，即袋滤器温度变化时控制程序可自动调节冷却碱液的供应量。袋滤器压差与反吹控制仪连锁闭环控制，当压差到达设定的上限时，自动启动反吹控制可进行袋滤器的反吹清灰操作。吸收塔喷淋密度为35m3/m2.h，以NaOH为吸收液。
3．2．7 飞灰、废活性炭、废渣、废液和污泥处置
飞灰属于危险废物，经固化处理后运至陕西省危险废物处理中心（建于咸阳市）进行处置。
吸收烟气后的废活性炭含二恶英和重金属等物质，送入焚烧炉高温焚烧。
废物焚烧后排出的废渣含有重金属，经固化送省危险废物处理中心。
生产废水(主要为洗车、洗周转箱的废水)处理后产生的污泥含有致病污染物，经脱水送入焚烧炉焚烧。
吸收塔的废吸收废液中含有大量重金属，送省危险废物处理中心处置。
经计算，每日焚烧过程产生固体飞灰86.4kg、废活性炭3.0kg、废渣300kg、废碱液34.6kg、污泥19.2kg。 3．2．8 自动控制系统
本工程设置必要的电气控制、参数测量和显示系统，以实现中央控制室的集中监测和操作现场的分散控制。采用微型工业控制机和PLC组成的集散控制系统来完成对整个工艺系统的测控。
自动控制系统主要包括操作站(OS)、控制站(CS)和通讯网络。焚烧炉控制站由两套PLC控制站组成，拥有强大的模拟量与开关量处理能力以及功能强大的协议转换接口，具有全智能化和任意冗余配置功能。操作站设2台，具有实时监控、数据管理及报表打印等功能，能提供流程图画面、控制分组画面、趋势图画面、报警画面的显示。
4 焚烧中对焦油凝结的处理措施
焦油凝结是废物焚烧过程中需要解决的关键问题之一，废物热解产物中含有的焦油成分在燃烧中会产生冷凝现象，影响焚烧效果并堵塞预混器、气水换热器、空冷器等设备。本设计采取以下措施抑制焦油产生：
1）、预热到250℃左右的热空气沿切向进风方，尽量隔阻热解气与预混器的接触，减少热解气中焦油雾在预混器内壁的凝结；
2）、将二燃室的轻油燃烧器的喷嘴设置在热解气喷入口的附近，使热解气进入二燃室后立即接触到局部高温、富氧的环境，使焦油成分充分燃烧。
5 结束语医疗废物集中处置工程在我国各大城市已开始筹建，对于中小城市而言，选择合理的工艺和先进的设备，可有效提高医疗废物处理效果、降低工程造价以及便于日后的管理维护。
6 参考文献
[1] 医疗废物管理条例.中华人民共和国国务院令380号.2003
[2] 《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》.国家环保总局185号.2003
[3] 《危险废物和医疗废物处置设施建设项目复核大纲（试行）》. 国家环保总局、国家环保总局环境规划院.环办54号.2004
[4] 《医疗废物集中焚烧处置工程建设技术要求（试行）》. 国家环保总局15号.2004
作者简介：崔宁（1971—），工程师。长期从事环境工程研究、城市基础设施规划和设计管理工作。已发表论文数篇。
