醫療廢物熱解焚燒處理技術探討
1 醫療廢物組成特性
醫療廢物是指醫院、診所、衛生防疫、保健、檢驗及其他與醫療衛生有關的單位中產生的廢棄物的總稱。
1.1 醫療廢物的種類
各醫療單位所產生的醫療廢物的種類主要包括：感染性廢棄物、病理性廢棄物、細胞毒性廢棄物、遺傳毒性廢棄物、培養基、藥劑廢物、化學廢物、鋒利物及傳染病區生活垃圾等。
放射性廢物、含汞廢物、易爆廢物及甲級傳染性廢物另行處理。
1.2 醫療廢物的來源
（1）病房：主要為感染性廢物，如衣服、繃帶、石膏、手套、一次性注射器、輸液器、輸血器、血液、體液及各類排泄物等。
（2）手術室及外科系統病房：主要為解剖性廢物，如組織、器官、死胎、部分軀體、感染性廢物、血液、體液及血液與體液的污染物等。
（3）醫技科室：主要為感染性廢物、一次性物品、試劑、膠片沖洗液等。
（4）實驗室：主要為病理性廢物、感染性廢物、試劑及損傷性廢物等。
1.3 醫療廢物的成分特性及熱值
鑒于國內目前醫療廢物組成方面的資料還很不完善，成分特性數據分析差異與采集數據變化均較大，在目前情況下，醫療廢物在收集系統規范時，其質量與發達國家仍有一定的差距，醫院的具體操作尚有待逐步規范。大醫院的收集分類比較規范，醫療廢物的質量較好，而中小醫療機構的醫療廢物中生活垃圾較多、分類質量較差。工程設計時應綜合考慮城市醫療條件、管理水平及醫務人員素質等因素對醫療廢物的成分特性及熱值的影響。處理規模500kg/h的熱解焚燒系統，對于一般醫療廢物的低位熱值要求在2000kcal/kg以上；對于傳染性醫療廢物的低位熱值要求在4000kcal/kg以上。
2 熱解焚燒爐技術
我國目前大部分城鎮的醫院、門診、衛生所等都還采用傳統的焚燒爐，即單一的燃燒室、沒有二燃燒室和尾氣凈化系統的簡單焚燒。由于這種醫療廢棄物焚燒不完全、不徹底，具有潛在危害的污染物有可能會重新進入環境，這樣不僅危險物質未能徹底處理，而且又帶來了更為嚴重的二次污染。
某公司引進了荷蘭Montair Andersen b.v.公司成套醫療廢物熱解焚燒處理系統，可以提供從設計、制造、安裝到運行調試等全套焚燒處理技術供應和服務，并能夠確保處理效果和煙氣排放符合國家標準。
2.1 熱解焚燒爐技術特性
醫療廢物熱解焚燒爐主要由熱解室（包含一個焚燒爐啟動所需的輔助燃料燃燒器）和二燃室兩部分組成，其主要功能為：
（1）在熱解室，醫療廢物通過缺氧、中溫燃燒(800℃～900℃），轉化為固體殘渣和煙氣。
（2）產生的煙氣在高溫（900℃～1100℃）、過氧的條件下在二燃室得到充分燃燒，可減少煙氣量，防止惡臭的產生。
大型醫療廢物熱解爐（3～8t/d）通常設計為自動連續運行，包括自動給料系統、自動推灰系統、內部燃燒廢物自動移動系統等。
2.2 熱解焚燒爐的設計原則
（1）二燃室的焚燒溫度應≥900℃，煙氣停留時間應≥2s，并要保證100％過量空氣以及高湍流度。
（2）具有足夠大的熱解室空間，以保證焚燒廢物停留時間＞1h；熱解室應設計折流板或擋板，以增加過量空氣與焚燒廢物的混合度。
（3）熱解室和二燃室應由內襯耐火磚及涂有防腐材料的鋼板制作，以防止煙氣腐蝕及高溫熱負荷。
（4）應有足夠大的喂料口，以便于袋裝醫療廢物的進料操作。移動式推灰裝置的尺寸應按焚燒廢物中不可燃成分的百分數預計值進行設計。另外，設計還應考慮堆積飛灰最終處置前的冷卻。
（5）焚燒爐的運行、監控及調整應由中央控制室進行集中控制，其中包括對運行參數及條件（例如溫度、煙氣流量、輔助燃料噴射量等）的持續在線監測。
3 醫療廢物熱解焚燒系統工藝設計
3.1 熱解焚燒工藝流程（見圖1）
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3.2 熱解焚燒工藝設計說明
（1）廢物進料系統
袋裝垃圾首先由鏈條提升機送至輥式破碎機，破袋后進入密閉的垃圾儲存箱，然后由電動推料裝置推入焚燒爐，整個過程均為機械化運行。進料量為額定處理量的10％～25％（50～125kg）/（5～15min）。
所有進料口均采用雙閘門密閉連鎖控制，以保證進料順利，防止堵塞。焚燒系統設置為微負壓狀態，以防止有害氣體溢出。
（2）助燃系統
當廢物熱值較低不能維持燃燒所需溫度時，需采用輔助燃料助燃。進入二燃室的煙氣必須在高溫下充分燃燒，為徹底破壞二惡英類污染物，也需要輔助燃料。燃燒器采用輕柴油燃燒器。通過調節爐內燃燒狀況，最大限度地利用廢物燃燒所釋放的熱值來維持爐膛溫度，可大大降低輔助燃料消耗。
助燃系統主要設備包括輕柴油輸送管道、減壓閥、阻火器、截門、過濾器、放空閥和燃燒器等。
（3）熱解焚燒系統
熱解焚燒系統包括熱解室、二燃室及供風系統。熱解爐焚燒系統構造如圖2所示。
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1）熱解室
熱解室一般為圓筒形鋼質殼體，殼體內壁為厚度不小于6mm的鋼板，作用是在其與外殼之間產生氣隙。空氣通過外殼上部和下部的進風孔被吸入氣隙并在氣隙間流動，以冷卻熱解室的外壁。殼體內砌耐火材料，可在1371℃的高溫下運行。耐火墻通過錨固件與爐壁牢固結合，錨固件材料為不銹鋼。熱解室內徑一般為2000mm，室內長度一般為3300mm。
熱解室上部為空氣收集倉，倉上裝有兩個風機，將爐殼氣隙間的余熱空氣引入。余熱空氣的一部分沿著熱解室后壁，通過一對氣道進入位于熱解室底部的集風倉，用以輔助室內的燃燒過程；其余的余熱空氣用于點燃燃燒器和滿足二燃室過量空氣的需要。空氣收集倉的頂部又可作為熱解室出口處熱反應器的檢查和維修平臺。平臺裝有護欄及連接地面的梯子。
2）二燃室
二燃室為水平圓筒形，內襯Stalastic膜，膜內砌有耐火材料。二燃室的有效空間在入口和出口頂端之間，有效容積22.3m3。當煙氣溫度＞1000℃、以最大設計流速23874Nm3/h通過時，煙氣停留時間可在3s以上。
二燃室的頂部設有防爆門，在燃燒過程中即使發生爆燃，爐內壓力也能得到釋放，保證系統的安全。
3）供風系統
供風系統由兩臺風機組成，分別提供熱解爐和二燃室所需的空氣量。風道上配置風門，進行燃燒調節。
供風系統除滿足焚燒爐燃燒的需要外，還統籌考慮了醫療廢物貯存間等的環境治理，故供風系統還采用了從廢物庫內抽風的方式，以保持廠房內的微負壓，防止被污染的空氣外泄。
熱解爐內的垃圾經點火控氧氣化后，產生可燃性氣體，氣體被導入二燃室。二燃室內設置有角度的二次空氣進口及足夠的容積，使可燃性氣體旋轉燃燒，延長煙氣停留時間，保證出口煙氣溫度＞1000℃，滯留時間≥2s，抑制了二惡英類有毒有害物質的產生。
（4）煙氣凈化系統
采用噴霧吸收塔+袋式除塵器+洗滌塔的煙氣凈化方案，既可使尾氣達標排放，又可避免處理系統中產生過量的廢水，并可減少相應設施的投資及人工費。
從二燃室送來的煙氣溫度為1000℃，由急冷塔將煙氣溫度急速冷卻至250℃，急冷后的煙氣進入脫酸反應器同隨后進入的增濕消石灰和循環飛灰的混合粉及活性炭充分接觸反應，形成粉塵狀鈣鹽，達到降溫至160℃和脫除煙氣中SO2和HCl等酸性氣體的目的，并且同時吸附二惡英和重金屬等有害物質。含塵煙氣經過活性炭吸附后進入袋式除塵器，由袋式除塵器收集下來的粉塵被送入螺旋輸送機，通過分布器循環進入混合增濕器，在此與新進入的消石灰混合、增濕后送入脫酸反應器循環反應。脫酸反應器下部排出的粉塵由排料閥排入手推車送往灰渣固化站。凈化后的煙氣通過引風機送往高35m的煙囪外排。
消石灰和活性炭由外協提供的專用車分別送至煙氣凈化系統的吸收劑料倉和活性炭料倉內，再經定量稱量和輸送設備送至噴霧吸收塔。
每條熱解爐焚燒處置線配置1套煙氣凈化系統。
（5）引風機
引風機設在煙氣凈化系統的尾部，使整個系統完全處于負壓狀態，污染物不會泄漏。引風機風量約為13300Nm3/h。
（6）煙囪
煙囪的直徑和高度應滿足危險廢物焚燒污染控制標準的要求。通常情況下，煙囪內徑為558mm，高度為35m。當考慮到焚燒設備周圍有建筑物時，煙囪的設計高度應比周圍200m以內所有建筑物的高度高出5m。
（7）灰渣處理系統
1）焚燒灰渣處理系統
熱解焚燒段產生的爐渣，經出渣口落入除渣機水槽，除渣機的埋刮板輸送機構將爐渣從冷卻水槽底部推出水面，在傾斜部分瀝水，大量水分在重力作用下返回水槽，預脫水的爐渣經檢驗分析后，可直接填埋或進行固化/穩定化處理后填埋。
2）飛灰處理系統
急冷塔、半干式吸收塔、袋式除塵器排出的飛灰因其成分復雜且含有毒物質、重金屬等，須按危險廢物與爐渣分別處理。各設備收集下來的飛灰通過回轉卸灰閥、埋刮板輸送機經手推小車送至固化車間，穩定化處理后安全填埋。
（8）電氣儀表控制系統
該系統控制室內配有電源柜、操作控制臺及變頻柜，控制臺上安裝有儀表按鈕及工藝流程模擬屏，模擬屏可隨時顯示設備任一時刻的工作狀態。若設備出現故障，就會自動報警，并指示故障點，非常便于維修。系統設有的溫度全自控系統及多點溫度自動指示，可根據用戶要求設定。
3.3 熱解焚燒爐的運行和維護
熱解爐應由受過良好培訓的專業技術人員進行運行和維護操作，以最大限度地提高處理效率、降低運行成本，并延長焚燒爐的使用壽命。兩個燃燒室間的運行必須謹慎維持平衡，因為過快的廢物燃燒速度會造成更大的煙氣量，使得煙氣在二燃室的停留時間＜2s，影響煙氣的焚燒狀況，增加飛灰、灰渣的產生量，最終會影響到焚燒系統的運行；過慢的焚燒速度雖然可以減少二燃室煙氣的產生量，但同時也會帶來焚燒效率低下、輔助燃料消耗量增加等問題。輔助燃料消耗量應約為0.03～0.1kg（輔助燃油）/kg（廢物），0.04～0.12m3（輔助燃氣）/kg（廢物）。
定期維護包括對燃燒室的清洗以及空氣及助燃油燃燒器的清潔處理。
3.4 主要工藝技術參數及指標
焚燒處理系統的技術要求及污染物控制限值執行國家《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB18484—2001）的要求。
危險廢物處理量：4～8t/d；熱解爐控制溫度：705℃～900℃；二燃室控制溫度：900℃～1000℃；煙氣停留時間≥3s；輔助燃油消耗量：0.02～0.06kg/kg（醫療廢物）；總裝機容量：80～120kW，焚燒爐處理垃圾溫度≥1000℃；焚燒爐能在30％的最大設計熱釋放條件下穩定運行；焚燒爐煙氣總熱焓 1,970,000kcal/h（廢料熱值3940kcal/kg、二燃室溫度1000℃）；煙氣粉塵顆粒總去除率≥99.5%；二氧化硫總去除率≥93%；氯化氫總去除率≥98%；煙氣中二惡英類物質濃度≤0.5TEQng/Nm3。
3.5 工藝技術主要特點
通過以上分析可知，熱解焚燒爐具有如下特點：（1）對醫療廢物種類和組成變化的適應性較強；（2）操作簡單，自動化程度高，運營成本低；（3）減容效果顯著，燃燒穩定安全，燃燒效率≥99.9%，焚毀去除率≥99.99%，殘渣熱灼減率<5％；（4）采用半干式+濕式洗滌的煙氣凈化流程，凈化效率高，二次廢物產生量少。各類污染物的排放濃度均低于國家《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB18484-2001）的限值；（5）煙氣在二燃室停留時間≥3s，保證了煙氣及其產物的完全分解、燃燒；（6）根據二惡英產生的機理，流程中采用了多項抑制及去除二惡英類物質的措施，效果顯著；（7）自動化控制水平高、操作及檢修方便、系統運行平穩、安全可靠。
參考文獻：（略）
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