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医疗废物贫氧热解焚烧处理处置技术探讨

环卫在线新闻组 浏览
[摘要]医疗废物在《国家危险废物名录》所列47类危险废物中名列首位。我国长期以来对医疗废物的处置一直重视不够,管理、法规不健全,资金投入少,技术落后,无成熟工艺,致使到目前为止,大部分医疗废物只能做一般消毒填埋或简单焚烧处理,甚至直接混入生活垃圾,造成严重的潜在危险。 2002年,非典疫情发生后,医疗废物的处置问题引起了各级政府高度重视,国家环保总局先后出台多项法律法规文件。这在很大程度上推进了医疗废物焚烧处理处置技术的研究、开发和工程建设。少数大中型城市已建成或正在建设一批医疗废物集中焚烧处理处置装置,有的已投入使用。但无论从已投入使用装置的运行情况还是在建装置情况看,在技术上都很不成熟,装置运行可靠性和处理效果与国家相关技术标准要求还有很大差距。为了促进我国医疗废物集中焚烧处理技术的发展,本文结合竖式炉贫氧热解焚烧工艺的开发,就目前该技术的研究进展及存在的问题做一探讨,希望对医疗废物焚烧处理技术的发展起到有益的作用。 1技术原理 贫氧热解焚烧技术是一种利用垃圾中的可燃成分与空气作用,部分燃烧

医疗废物在《国家危险废物名录》所列47类危险废物中名列首位。我国长期以来对医疗废物的处置一直重视不够,管理、法规不健全,资金投入少,技术落后,无成熟工艺,致使到目前为止,大部分医疗废物只能做一般消毒填埋或简单焚烧处理,甚至直接混入生活垃圾,造成严重的潜在危险。 
2002年,非典疫情发生后,医疗废物的处置问题引起了各级政府高度重视,国家环保总局先后出台多项法律法规文件。这在很大程度上推进了医疗废物焚烧处理处置技术的研究、开发和工程建设。少数大中型城市已建成或正在建设一批医疗废物集中焚烧处理处置装置,有的已投入使用。但无论从已投入使用装置的运行情况还是在建装置情况看,在技术上都很不成熟,装置运行可靠性和处理效果与国家相关技术标准要求还有很大差距。为了促进我国医疗废物集中焚烧处理技术的发展,本文结合竖式炉贫氧热解焚烧工艺的开发,就目前该技术的研究进展及存在的问题做一探讨,希望对医疗废物焚烧处理技术的发展起到有益的作用。 
1技术原理 
贫氧热解焚烧技术是一种利用垃圾中的可燃成分与空气作用,部分燃烧、部分热解气化,使垃圾转变成低热值可燃气体混合物和惰性灰渣的方法。可燃气体混合物在二燃室实现完全燃烧,其中的二恶英等有害物质得到分解。与无氧热解处理技术不同,该技术不对外提供气体燃料。 
该技术适宜炉型是竖式炉,由一燃室和二燃室组成。一燃室空气系数在0.6~0.8之间。由顶部进入炉内的物料受炉内自下而上的高温烟气对流及辐射热的作用,自上而下经过升温干燥、热解、气化与燃烧、残炭燃尽及灰渣冷却过程,产生的灰渣从底部排出炉外。产生的混合气体在专门设计的烧嘴内与二次空气部分混合后,喷入温度为900±50℃的二燃室内完成二次燃烧。常温空气由炉子底部鼓入,对旋转炉排和灰渣起到冷却作用,同时本身受到预热后,在向上流动过程中先后与燃尽层、燃烧层中的残炭以及末来得及热解气化的有机物质作用,使其燃尽,产生几乎不含氧气的高温烟气为上部物料的热解气化、干燥提供必要条件。 
2技术特点 
与生活垃圾相比,医疗废物的产生量要小得多,绝大多数城市日产生量在15t以下。但是医疗废物的毒性大,传染性强,危害极大,因此,医疗废物的焚烧应重点从减容程度、无害化程度、安全、卫生、运行可靠等方面考虑,而不宜以热能回收、废物资源化利用为目标。贫氧热解焚烧技术更符合这些要求,该技术主要有如下特点。 
2.1烟气中二恶英等有害物质浓度低 
在一燃室内,上升气流与炉内物料平稳接触,燃烧层以上没有物料搅动,上部干燥层物料对上升气流起到滤尘作用,产生的可燃气体混合物尘含量下降,对二恶英的合成起催化作用的Cu2+、Fe3+等金属离子浓度降低,这使一燃室产生的混合气体中二恶英等有害物质含量大为降低。由于二次燃烧质量的提高,使混合气体中少量二恶英等有害物质得到进一步分解,同时也降低了后续烟气降温过程中二恶英的再合成能力。焚烧效率及焚毁去除率>99.99%,使得尾气处理更容易、环保效果更好。 
2.2减容效率高,灰渣热灼减率低,焚烧彻底 
一燃室入炉空气依次通过灰渣层、燃尽层和燃烧层,虽然空气系数低,但氧气得到充分利用,仍能使热解气化残余物中固体炭得到充分燃烧,减容效率高达95%,灰渣热灼减率低于3%,焚烧彻底。 
2.3烟气产量少,燃料用量省 
竖炉热效率和氧气利用率高,这使得一燃室内热解与气化的有机物质份额与燃烧掉的有机物质份额之比增加,因而只需要较低的空气系数。产生的混合气体中可燃气体组分含量高,二次燃烧效果好,可保证整个焚烧系统具有最小的空气过剩系数,烟气产量少、补充燃料用量省。 
2.4设备较小,工艺简单,易于工业化 
该技术使炉内物料与高温气流直接接触,热解气化残余物中的可燃物质在炉子底部直接与新入炉空气作用燃尽,因此,与无氧热解处理技术相比,传热速度快、单位炉容处理能力大,也避免了将热解气化残余物导出炉外另行燃尽处置的麻烦。对于大中城市,用热解法处理时,产生的燃气量不足以形成对外供气规模,即使勉强对外供应,也必须经过复杂的净化处理,其安全性受到质疑,这是得不偿失的。该技术克服了无氧热解处理技术的上述缺点,减小了设备体积,工艺简单,易于工业化。 
2.5设备构造简单,投资与运行费用低 
竖式炉的旋转炉排密封于炉内,转速很低,顶部进料装置采用液压驱动双插板结构,这使得焚烧炉结构简单,密封性好,动力消耗低,运行可靠,从而降低了设备投资和运行费用。 
竖式贫氧热解焚烧炉的主要缺点是料层透气性差,传热传质条件、单位炉容处理能力不及回转窑焚烧炉;空气系统阻力稍大,增加了鼓风系统动力消耗。 
3技术现状 
由于贫氧热解焚烧技术的显著优点,近几年国内对此加大了开发力度。出现了多种以贫氧热解技术为基础的炉型,如间歇竖式炉、多层炉篦竖式炉、卧式炉、连续竖式炉等,但是目前都还不够成熟,存在不少问题。

间歇竖式炉存在的问题是,由于受到气流分布和料层透气性的影响,炉膛直径和料层厚度受到限制。因此,每一炉的处理量很小,规模受到限制;间歇操作,工况周期性变化,使二燃室温度波动很大,为维持二燃室温度,必然消耗较多补充燃料;医疗废物焚烧时,多数物料的热解、气化和焚烧速度较快,其控制环节是残余物中残炭和少量湿度大、粒度大的物料,间歇式焚烧炉必须拿出较长时间专门用于残余物的燃尽,在这一点上是不能与连续式焚烧炉相比的。 
多层炉篦竖式炉的特点是炉内物料经常翻动,各层料柱较薄,透气性好,焚烧速度快。但是,也正是由于这一原因,使其失去了贫氧热解焚烧技术的主要优点。 
原则上讲,卧式炉型是不适用于贫氧热解焚烧技术的。因为在卧式炉内不能形成像竖式炉那样的料柱和温度分布,物料与炉内气流的相对运动关系也不同,使得热能利用、氧的利用率都不能与竖式炉相比,无法达到贫氧热解焚烧技术的目的。 
目前,连续式竖式炉的主要问题在于排渣。按照目前医疗废物的分类、收集方法,医疗机构产生的玻璃物品全部进入医疗废物,其所占的比例是很大的。在焚烧炉的燃烧层和燃尽层最高温度可达到1300℃,玻璃在这里熔融,随着向下运动逐渐结块,影响透气性和顺利出渣。这也是目前困扰回转窑等大多数其它焚烧处理技术的主要难题。 
综上所述,在贫氧热解焚烧技术中,最理想的炉型是连续式竖式炉,投入的研究也最多,目前,已有一些小处理量的炉子投入运转,但由于出渣等问题,设备故障比较多,在技术上还有待于进一步完善。 
4结语 
医疗废物贫氧热解焚烧处置技术有许多优点,尤其在控制二恶英方面有明显的优势。但与过氧燃烧技术一样,还存在因玻璃软化而出渣不畅等不少问题,使这一技术尚未达到工业化水平。建议一方面在改进工艺与设备技术方面加大努力,另一方面还可以在医疗废物的分类收集和分类处理做工作。



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