医疗废物热解焚烧处理技术探讨

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医疗废物热解焚烧处理技术探讨

孟宝峰，崔 钧，王 宇

（中钢设备公司，北京 100016）

摘要:本文依据国内目前医疗废物的组成特性，对引进国外的医疗废物热解焚烧炉的技术特性及设计原则进行了阐述，并对其进行了优化设计。

关键词:医疗废物;热解焚烧;适宜技术;技术特点

中图分类号:X705 文献标志码:B 文章编号:1006-5377（2006）08-0034-04

剂及损伤性废物等。

1 医疗废物组成特性

医疗废物是指医院、诊所、卫生防疫、保健、检验及其他与医疗卫生有关的单位中产生的废弃物的总称。1.1医疗废物的种类

各医疗单位所产生的医疗废物的种类主要包括：感染性废弃物、病理性废弃物、细胞毒性废弃物、遗传毒性废弃物、培养基、药剂废物、化学废物、锋利物及传染病区生活垃圾等。

放射性废物、含汞废物、易爆废物及甲级传染性废物另行处理。1.2医疗废物的来源

（1）病房：主要为感染性废物，如衣服、绷带、石膏、手套、一次性注射器、输液器、输血器、血液、体液及各类排泄物等。

（2）手术室及外科系统病房：主要为解剖性废物，如组织、器官、死胎、部分躯体、感染性废物、血液、体液及血液与体液的污染物等。

（3）医技科室：主要为感染性废物、一次性物品、试剂、胶片冲洗液等。

（4）实验室：主要为病理性废物、感染性废物、试

1.3医疗废物的成分特性及热值

鉴于国内目前医疗废物组成方面的资料还很不完善，成分特性数据分析差异与采集数据变化均较大，在目前情况下，医疗废物在收集系统规范时，其质量与发达国家仍有一定的差距，医院的具体操作尚有待逐步规范。大医院的收集分类比较规范，医疗废物的质量较好，而中小医疗机构的医疗废物中生活垃圾较多、分类质量较差。工程设计时应综合考虑城市医疗条件、管理水平及医务人员素质等因素对医疗废物的成分特性及热值的影响。处理规模500kg/h的热解焚烧系统，对于一般医疗废物的低位热值要求在2000kcal/kg以上；对于传染性医疗废物的低位热值要求在4000kcal/kg以上。

2 热解焚烧炉技术

我国目前大部分城镇的医院、门诊、卫生所等都还采用传统的焚烧炉，即单一的燃烧室、没有二燃烧室和尾气净化系统的简单焚烧。由于这种医疗废弃物焚烧不完全、不彻底，具有潜在危害的污染物有可能会重新进入环境，这样不仅危险物质未能彻底处理，而且又带来了更为严重的二次污染。

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某公司引进了荷兰Montair Andersen b.v.公司成套医疗废物热解焚烧处理系统，可以提供从设计、制造、安装到运行调试等全套焚烧处理技术供应和服务，并能够确保处理效果和烟气排放符合国家标准。2.1热解焚烧炉技术特性

医疗废物热解焚烧炉主要由热解室（包含一个焚烧炉启动所需的辅助燃料燃烧器）和二燃室两部分组成，其主要功能为：

（1）在热解室，医疗废物通过缺氧、中温燃烧(800℃～900℃），转化为固体残渣和烟气。

（2）产生的烟气在高温（900℃～1100℃）、过氧的条件下在二燃室得到充分燃烧，可减少烟气量，防止恶臭的产生。

大型医疗废物热解炉（3～8t/d）通常设计为自动连续运行，包括自动给料系统、自动推灰系统、内部燃烧废物自动移动系统等。2.2热解焚烧炉的设计原则

（1）二燃室的焚烧温度应≥900℃，烟气停留时间应≥2s，并要保证100％过量空气以及高湍流度。

（2）具有足够大的热解室空间，以保证焚烧废物停留时间＞1h；热解室应设计折流板或挡板，以增加过量空气与焚烧废物的混合度。

（3）热解室和二燃室应由内衬耐火砖及涂有防腐材

料的钢板制作，以防止烟气腐蚀及高温热负荷。

（4）应有足够大的喂料口，以便于袋装医疗废物的进料操作。移动式推灰装置的尺寸应按焚烧废物中不可燃成分的百分数预计值进行设计。另外，设计还应考虑堆积飞灰最终处置前的冷却。

（5）焚烧炉的运行、监控及调整应由中央控制室进行集中控制，其中包括对运行参数及条件（例如温度、烟气流量、辅助燃料喷射量等）的持续在线监测。

3 医疗废物热解焚烧系统工艺设计

3.1热解焚烧工艺流程（见图1） 3.2热解焚烧工艺设计说明

（1）废物进料系统

袋装垃圾首先由链条提升机送至辊式破碎机，破袋后进入密闭的垃圾储存箱，然后由电动推料装置推入焚烧炉，整个过程均为机械化运行。进料量为额定处理量的10％～25％（50～125kg）/（5～15min）。

所有进料口均采用双闸门密闭连锁控制，以保证进料顺利，防止堵塞。焚烧系统设置为微负压状态，以防止有害气体溢出。

（2）助燃系统

当废物热值较低不能维持燃烧所需温度时，需采用辅助燃料助燃。进入二燃室的烟气必须在高温下充分燃

图1 医疗废物热解焚烧处理工艺流程

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烧，为彻底破坏二恶英类污染物，也需要辅助燃料。燃烧器采用轻柴油燃烧器。通过调节炉内燃烧状况，最大限度地利用废物燃烧所释放的热值来维持炉膛温度，可大大降低辅助燃料消耗。

助燃系统主要设备包括轻柴油输送管道、减压阀、阻火器、截门、过滤器、放空阀和燃烧器等。

（3）热解焚烧系统

热解焚烧系统包括热解室、二燃室及供风系统。热解炉焚烧系统构造如图2所示。

紧急排放烟囱

二燃室

电气控制板

观察孔二燃室燃烧器

二燃室供风系统机械自动推料系统

观察孔清灰门

热解室燃烧器热解室供风系统

热解室

图2 热解炉焚烧系统构造

1）热解室

热解室一般为圆筒形钢质壳体，壳体内壁为厚度不小于6mm的钢板，作用是在其与外壳之间产生气隙。空气通过外壳上部和下部的进风孔被吸入气隙并在气隙间流动，以冷却热解室的外壁。壳体内砌耐火材料，可在1371℃的高温下运行。耐火墙通过锚固件与炉壁牢固结合，锚固件材料为不锈钢。热解室内径一般为2000mm，室内长度一般为3300mm。

热解室上部为空气收集仓，仓上装有两个风机，将炉壳气隙间的余热空气引入。余热空气的一部分沿着热解室后壁，通过一对气道进入位于热解室底部的集风仓，用以辅助室内的燃烧过程；其余的余热空气用于点燃燃烧器和满足二燃室过量空气的需要。空气收集仓的顶部又可作为热解室出口处热反应器的检查和维修平台。平台装有护栏及连接地面的梯子。

2）二燃室

二燃室为水平圆筒形，内衬Stalastic膜，膜内砌有耐火材料。二燃室的有效空间在入口和出口顶端之间，有效容积22.3m3。当烟气温度＞1000℃、以最大设计流

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速23874Nm3/h通过时，烟气停留时间可在3s以上。

二燃室的顶部设有防爆门，在燃烧过程中即使发生爆燃，炉内压力也能得到释放，保证系统的安全。

3）供风系统

供风系统由两台风机组成，分别提供热解炉和二燃室所需的空气量。风道上配置风门，进行燃烧调节。

供风系统除满足焚烧炉燃烧的需要外，还统筹考虑了医疗废物贮存间等的环境治理，故供风系统还采用了从废物库内抽风的方式，以保持厂房内的微负压，防止被污染的空气外泄。

热解炉内的垃圾经点火控氧气化后，产生可燃性气体，气体被导入二燃室。二燃室内设置有角度的二次空气进口及足够的容积，使可燃性气体旋转燃烧，延长烟气停留时间，保证出口烟气温度＞1000℃，滞留时间≥2s，抑制了二恶英类有毒有害物质的产生。

（4）烟气净化系统

采用喷雾吸收塔+袋式除尘器+洗涤塔的烟气净化方案，既可使尾气达标排放，又可避免处理系统中产生过量的废水，并可减少相应设施的投资及人工费。

从二燃室送来的烟气温度为1000℃，由急冷塔将烟气温度急速冷却至250℃，急冷后的烟气进入脱酸反应器同随后进入的增湿消石灰和循环飞灰的混合粉及活性炭充分接触反应，形成粉尘状钙盐，达到降温至160℃和脱除烟气中SO2和HCl等酸性气体的目的，并且同时吸附二恶英和重金属等有害物质。含尘烟气经过活性炭吸附后进入袋式除尘器，由袋式除尘器收集下来的粉尘被送入螺旋输送机，通过分布器循环进入混合增湿器，在此与新进入的消石灰混合、增湿后送入脱酸反应器循环反应。脱酸反应器下部排出的粉尘由排料阀排入手推车送往灰渣固化站。净化后的烟气通过引风机送往高35m的烟囱外排。

消石灰和活性炭由外协提供的专用车分别送至烟气净化系统的吸收剂料仓和活性炭料仓内，再经定量称量和输送设备送至喷雾吸收塔。

每条热解炉焚烧处置线配置1套烟气净化系统。（5）引风机

引风机设在烟气净化系统的尾部，使整个系统完全处于负压状态，污染物不会泄漏。引风机风量约为13300Nm3/h。

（6）烟囱

烟囱的直径和高度应满足危险废物焚烧污染控制标

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准的要求。通常情况下，烟囱内径为558mm，高度为35m。当考虑到焚烧设备周围有建筑物时，烟囱的设计高度应比周围200m以内所有建筑物的高度高出5m。

（7）灰渣处理系统1）焚烧灰渣处理系统

热解焚烧段产生的炉渣，经出渣口落入除渣机水槽，除渣机的埋刮板输送机构将炉渣从冷却水槽底部推出水面，在倾斜部分沥水，大量水分在重力作用下返回水槽，预脱水的炉渣经检验分析后，可直接填埋或进行固化/稳定化处理后填埋。

2）飞灰处理系统

急冷塔、半干式吸收塔、袋式除尘器排出的飞灰因其成分复杂且含有毒物质、重金属等，须按危险废物与炉渣分别处理。各设备收集下来的飞灰通过回转卸灰阀、埋刮板输送机经手推小车送至固化车间，稳定化处理后安全填埋。

（8）电气仪表控制系统

该系统控制室内配有电源柜、操作控制台及变频柜，控制台上安装有仪表按钮及工艺流程模拟屏，模拟屏可随时显示设备任一时刻的工作状态。若设备出现故障，就会自动报警，并指示故障点，非常便于维修。系统设有的温度全自控系统及多点温度自动指示，可根据用户要求设定。

3.3热解焚烧炉的运行和维护

热解炉应由受过良好培训的专业技术人员进行运行和维护操作，以最大限度地提高处理效率、降低运行成本，并延长焚烧炉的使用寿命。两个燃烧室间的运行必须谨慎维持平衡，因为过快的废物燃烧速度会造成更大的烟气量，使得烟气在二燃室的停留时间＜2s，影响烟气的焚烧状况，增加飞灰、灰渣的产生量，最终会影响到焚烧系统的运行；过慢的焚烧速度虽然可以减少二燃室烟气的产生量，但同时也会带来焚烧效率低下、辅助

燃料消耗量增加等问题。辅助燃料消耗量应约为0.03～0.1kg（辅助燃油）/kg（废物），0.04～0.12m3（辅助燃气）/kg（废物）。

定期维护包括对燃烧室的清洗以及空气及助燃油燃烧器的清洁处理。

3.4主要工艺技术参数及指标

焚烧处理系统的技术要求及污染物控制限值执行国家《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484—2001）的要求。

危险废物处理量：4～8t/d；热解炉控制温度：705℃～900℃；二燃室控制温度：900℃～1000℃；烟气停留时间≥3s；辅助燃油消耗量：0.02～0.06kg/kg（医疗废物）；总装机容量：80～120kW，焚烧炉处理垃圾温度≥1000℃；焚烧炉能在30％的最大设计热释放条件下稳定运行；焚烧炉烟气总热焓 1,970,000kcal/h（废料热值3940kcal/kg、二燃室温度1000℃）；烟气粉尘颗粒总去除率≥99.5%；二氧化硫总去除率≥93%；氯化氢总去除率≥98%；烟气中二恶英类物质浓度≤0.5TEQng/Nm3。3.5工艺技术主要特点

通过以上分析可知，热解焚烧炉具有如下特点：（1）对医疗废物种类和组成变化的适应性较强；（2）操作简单，自动化程度高，运营成本低；（3）减容效果显著，燃烧稳定安全，燃烧效率≥99.9%，焚毁去除率≥99.99%，残渣热灼减率

Discussion of Treatment Technology by Pyrolysis

and Incineration for Medical Wastes

MENG Bao-feng, CUI Jun, WANG Yu

(Sinosteel Equipment & Engineering Company, Beijing 100016, China)

Abstract: The article explicates the technical characteristics and designing principles of incinerator by pyrolysis for medi-cal wastes imported from foreign countries and the optimum design in accordance with the present composing characteristics of medical wastes in our country.

Keywords: medical wastes; pyrolysis and incineration; optimum technology; technical characteristic

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