醫(yī)療廢物熱解焚燒總體工藝設(shè)計(jì)方案

.PAGE.5T/d處理規(guī)模的醫(yī)療廢物熱解焚燒系統(tǒng)總體工藝設(shè)計(jì)崔寧1王敏2高繼榮2張文2高文玲3〔1.XX旅游集團(tuán)公司,XX710061；2.XX航天環(huán)境工程設(shè)計(jì)院,XX710000；3.XX外事學(xué)院信息工程系,XX710077摘要：以XX市醫(yī)療廢物集中處置〔一期工程為例,介紹5t/d規(guī)模的熱解焚燒系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì),包括工藝流程以及工藝產(chǎn)生的有害物質(zhì)的處理,探討交流中小城市醫(yī)療廢物熱解焚燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)。關(guān)鍵詞：醫(yī)療廢物；熱解焚燒；工藝設(shè)計(jì)OverallTechnologicalDesignofa5t/dMedicalWastePyrolyticIncinerationSystemCuining,Wangmin,GaoJirong,Zhangwen,GaoWenlingShaanxiTourismCorporationGroup,xi’an710061;2.ShaanxiSpaceEnviromentalEngineeringDesignInstitute,xi’an710000;3.Xi’anInternationalUniversityInformationEngineeringDepartment,xi’an710077>Abstract:BasedonanexampleofWeinanMedicalWasteCentrlizedDispoalEngineering<stage1>,a5t/dmedicalwastepyrolyticincinerationsystemtechniquedesignwereintroduced,includingdiposalprocess,thetreatmentofthewasteremainsafterdisposal.Wediscussdesigntechnologyonmedicalwastepyrolyticincinerationsystemusedinsmallandmedia-sizedcities.Keywords:Medicalwaste;pyrolyticincineration;Technologicaldesign醫(yī)療廢物是指各類(lèi)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)在醫(yī)療、預(yù)防、保健、教學(xué)、科研以及其他相關(guān)活動(dòng)中產(chǎn)生的具有直接或間接感染性、毒性以及其他危險(xiǎn)性的廢物[1],如不妥善安置將嚴(yán)重危害環(huán)境和人體健康。國(guó)家環(huán)?？偩窒群笾贫恕度珖?guó)危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》和《危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目復(fù)核大綱〔試行》。根據(jù)該規(guī)劃和大綱[2][3]要求,對(duì)XX市醫(yī)療廢物集中處置〔一期工程進(jìn)行了設(shè)計(jì),該工程分兩個(gè)子項(xiàng)：1醫(yī)療廢物收集運(yùn)輸系統(tǒng)；2焚燒處理系統(tǒng)。工程處理規(guī)模5t/d,總投資1528.5萬(wàn)元,其中焚燒系統(tǒng)投資額593.38萬(wàn)元,工程將于20XX年底建成。本文著重介紹焚燒系統(tǒng)總體工藝設(shè)計(jì)。1XX市醫(yī)療廢物現(xiàn)狀1．1XX市概況XX市位于XX省關(guān)中平原東部,距XX市56km,轄一區(qū)、兩市、八縣,20XX底市域總?cè)丝?30.8萬(wàn)人,城市人口30萬(wàn)人。該區(qū)域?qū)贉嘏瘞О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫13.5℃,年平均相對(duì)濕度70～85%,年平均降雨量：577.4mm。1．2XX市醫(yī)療廢物處理現(xiàn)狀及其成分全市共有醫(yī)療機(jī)構(gòu)385家,病床11565余張,據(jù)統(tǒng)計(jì)日產(chǎn)醫(yī)療廢物約4.5噸。僅少數(shù)幾家醫(yī)療機(jī)構(gòu)配備焚燒設(shè)備,且難以達(dá)標(biāo)排放,二次污染嚴(yán)重；部分醫(yī)療廢物混入生活垃圾進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)。根據(jù)當(dāng)?shù)蒯t(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的調(diào)查,醫(yī)療廢物主要來(lái)自手術(shù)廢物、用過(guò)和污染的材料、檢驗(yàn)標(biāo)本、醫(yī)療器材、病人在住院和門(mén)診期間產(chǎn)生的生活垃圾等,醫(yī)療廢物成分見(jiàn)表1和表2。表1醫(yī)療廢物成分分析表類(lèi)別有機(jī)物無(wú)機(jī)物組成輸液管棉簽紙屑紗布塑料百分比〔％23.9620.5412.4716.388.1618.5表2醫(yī)療廢物可燃物性質(zhì)分析表水分〔％灰分〔％揮發(fā)分〔％固態(tài)碳〔％平均熱值〔Kcal/Kg顆粒直徑〔mm30.63.456.39.728000-42醫(yī)療廢物處理規(guī)模的確定經(jīng)過(guò)分類(lèi)收集的醫(yī)療廢物通過(guò)收運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)入焚燒廠(chǎng)處置。圖4—1經(jīng)計(jì)算,預(yù)測(cè)20XX醫(yī)療廢物產(chǎn)量為4.92t/d,2015年為12.5t/d,2020年為14.49t/d。一般地,醫(yī)療廢物產(chǎn)量相對(duì)平穩(wěn),但出現(xiàn)重大疫情時(shí),疑似病人的生活垃圾也視為醫(yī)療廢物,因此應(yīng)考慮焚燒處置能力的冗余[4]。確定本工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為5t/d。圖4—13熱解焚燒系統(tǒng)總體工藝設(shè)計(jì)3．1技術(shù)路線(xiàn)的確定醫(yī)療廢物處置工藝主要有回轉(zhuǎn)窯焚燒、熱解焚燒、蒸汽滅菌以及微波消毒等,對(duì)小于10t/d,優(yōu)先采用連續(xù)熱解焚燒爐、高溫蒸煮等工藝[5]。熱解焚燒在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多,技術(shù)成熟,價(jià)格較低,本工程采用熱解焚燒工藝。熱解焚燒工藝常用爐型有豎式連續(xù)燃料焚燒爐、AB干餾氣化亞熔融式熱解爐和臥式連續(xù)多階控氧熱解爐。豎式連續(xù)燃料焚燒爐價(jià)格相對(duì)于其他兩種爐型,具有價(jià)格低、電耗量及柴油耗量較低的優(yōu)點(diǎn),本工程選用豎式焚燒爐。3．2熱解焚燒系統(tǒng)總體工藝3．2．1工藝流程工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1圖1熱解焚燒工藝流程簡(jiǎn)圖3．2．2加料系統(tǒng)焚燒爐的加料采用連續(xù)批式、密閉和負(fù)壓方式。加料筒有效內(nèi)徑為900×900mm。雙層密封門(mén)的閘板連鎖控制,加料過(guò)程中始終有一道閘板處于關(guān)閉狀態(tài),防止有害氣體溢出。加料間隔時(shí)間約10～20分鐘〔約75kg/批次。3．2．3焚燒系統(tǒng)焚燒設(shè)備由廢物熱解爐、預(yù)混器、二燃室、排渣系統(tǒng)組成。熱解爐為立式雙層活動(dòng)式爐排結(jié)構(gòu)。設(shè)備尺寸為：外徑2076mm,內(nèi)徑1500mm,總高6300mm。主體材質(zhì)為不銹鋼,爐體可保證年運(yùn)行時(shí)間大于8000小時(shí),使用壽命大于15年。預(yù)混器為夾套圓筒狀結(jié)構(gòu),內(nèi)設(shè)擾流板,外徑620mm,內(nèi)徑450mm,總長(zhǎng)1016mm,主體材質(zhì)為不銹鋼,保溫材料為硅酸鋁纖維。二燃室為立式爐,截面積0.79㎡,高度4.4m,外徑1666mm,總高度5010mm,外殼為碳鋼材質(zhì),內(nèi)襯高鋁耐火材料,厚度300mm,最高耐火溫度為1500～1600℃,保溫材料為硅酸鋁纖維。通過(guò)熱解爐上部的加料裝置將醫(yī)療廢物加到爐排上,輕油燃燒器點(diǎn)燃醫(yī)療廢物,醫(yī)療廢物受熱開(kāi)始進(jìn)行熱解反應(yīng)變成熱解焦和熱解氣,熱解焦通過(guò)上爐排的動(dòng)作落到下?tīng)t排上,與受控的一次風(fēng)進(jìn)行"表面燃燒"反應(yīng),燃燼的殘?jiān)谙聽(tīng)t排動(dòng)作落到排灰閥,然后定時(shí)卸下排出。熱解氣經(jīng)過(guò)料層由熱解爐上部引入預(yù)混器中預(yù)先與預(yù)熱的二次風(fēng)〔180～230℃充分混合,然后再?lài)娙攵际抑懈邷仡A(yù)混焚燒,二燃室排出的煙氣進(jìn)入后續(xù)的煙氣冷卻和煙氣凈化系統(tǒng)。這種雙層活動(dòng)爐排的熱解爐的特點(diǎn)是：1、兩個(gè)爐排各盡其責(zé),干燥層、熱解層、燒焦層、灰層基本維持在一個(gè)穩(wěn)定的厚度范圍,使熱解爐各層的溫度和阻力更加穩(wěn)定、系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn)。2、通過(guò)控制一次風(fēng)的供應(yīng)量使廢物熱解和燒焦速度受控,進(jìn)而使二燃室處于受控狀態(tài),實(shí)現(xiàn)自熱式熱解焚燒。熱解爐下?tīng)t排燒焦釋放的熱量全部貢獻(xiàn)于上爐排廢物熱解,同時(shí)燒焦過(guò)程又消耗掉一次風(fēng)中的大部分O2,使得熱解爐中廢物處于中溫底氧的還原環(huán)境,有利于廢物的熱解。另外,熱解氣首先與熱的二次風(fēng)充分混合后再進(jìn)入二燃室中進(jìn)行預(yù)混燃燒,一方面燃燒完全,另一方面可使大部分燃燒熱貢獻(xiàn)在二燃室中,可以在不供或少供助燃油的情況下滿(mǎn)足二燃室內(nèi)≥850℃的技術(shù)要求。3．2．4焚燒爐助燃系統(tǒng)助燃系統(tǒng)由油罐、油泵和燃燒器組成,作用是焚燒爐點(diǎn)火啟動(dòng)和輔助爐膛升溫〔當(dāng)廢物熱值較低不能維持自身燃燒時(shí)。本設(shè)計(jì)中的燃燒器具有以下特點(diǎn)：1、有全自動(dòng)管理燃燒程序、火焰檢測(cè)、自動(dòng)判斷與提示故障等功能；2、出口油壓穩(wěn)定,燃燒均勻充分、無(wú)煙??；3、根據(jù)焚燒爐設(shè)定溫度進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。3．2．5煙氣冷卻焚燒爐排出的煙氣溫度高達(dá)1000℃左右,在進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)之前需進(jìn)行冷卻。冷卻系統(tǒng)由氣水換熱器、空冷器、噴水急冷塔組成。氣水換熱器和空冷器用于高溫段煙氣冷卻,氣水換熱器產(chǎn)生的熱水可供淋浴使用,同時(shí)空冷器將助燃空氣加熱到200-300℃左右再送入焚燒爐,以降低助燃油消耗量。噴水急冷塔為液體霧化直接換熱形式,霧化介質(zhì)為5％NaOH溶液,主要用于中溫段〔200～600℃煙氣冷卻。本工程采用雙流式壓縮空氣霧化噴嘴,將NaOH溶液霧化成20μm左右的霧滴,可在1s內(nèi)將煙氣由600℃降至200℃,快速冷卻的同時(shí)避免了冷卻液的過(guò)量冷凝,減少?gòu)U液的產(chǎn)生。3．2．6煙氣凈化本設(shè)計(jì)采用先干式除塵、后濕式吸收的煙氣凈化路線(xiàn)。煙氣先進(jìn)入高溫袋濾器〔袋濾器前噴入粉狀活性炭,再通過(guò)活性炭吸附床,最后進(jìn)入吸收塔。為保證袋濾器溫度保持在煙氣露點(diǎn)20℃以上〔即160～200℃工作,采用袋濾器溫度與噴水急冷塔中冷卻液電動(dòng)調(diào)節(jié)閥連鎖閉環(huán)自動(dòng)控制方案,即袋濾器溫度變化時(shí)控制程序可自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻堿液的供應(yīng)量。袋濾器壓差與反吹控制儀連鎖閉環(huán)控制,當(dāng)壓差到達(dá)設(shè)定的上限時(shí),自動(dòng)啟動(dòng)反吹控制可進(jìn)行袋濾器的反吹清灰操作。吸收塔噴淋密度為35m3/m2.h,以NaOH為吸收液。3．2．7飛灰、廢活性炭、廢渣、廢液和污泥處置飛灰屬于危險(xiǎn)廢物,經(jīng)固化處理后運(yùn)至XX省危險(xiǎn)廢物處理中心〔建于XX市進(jìn)行處置。吸收煙氣后的廢活性炭含二惡英和重金屬等物質(zhì),送入焚燒爐高溫焚燒。廢物焚燒后排出的廢渣含有重金屬,經(jīng)固化送省危險(xiǎn)廢物處理中心。生產(chǎn)廢水<主要為洗車(chē)、洗周轉(zhuǎn)箱的廢水>處理后產(chǎn)生的污泥含有致病污染物,經(jīng)脫水送入焚燒爐焚燒。吸收塔的廢吸收廢液中含有大量重金屬,送省危險(xiǎn)廢物處理中心處置。經(jīng)計(jì)算,每日焚燒過(guò)程產(chǎn)生固體飛灰86.4kg、廢活性炭3.0kg、廢渣300kg、廢堿液34.6kg、污泥19.2kg。3．2．8自動(dòng)控制系統(tǒng)本工程設(shè)置必要的電氣控制、參數(shù)測(cè)量和顯示系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)中央控制室的集中監(jiān)測(cè)和操作現(xiàn)場(chǎng)的分散控制。采用微型工業(yè)控制機(jī)和PLC組成的集散控制系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)的測(cè)控。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括操作站<OS>、控制站<CS>和通訊網(wǎng)絡(luò)。焚燒爐控制站由兩套PLC控制站組成,擁有強(qiáng)大的模擬量與開(kāi)關(guān)量處理能力以及功能強(qiáng)大的協(xié)議轉(zhuǎn)換接口,具有全智能化和任意冗余配置功能。操作站設(shè)2臺(tái),具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理及報(bào)表打印等功能,能提供流程圖畫(huà)面、控制分組畫(huà)面、趨勢(shì)圖畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面的顯示。4焚燒中對(duì)焦油凝結(jié)的處理措施焦油凝結(jié)是廢物焚燒過(guò)程中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一,廢物熱解產(chǎn)物中含有的焦油成分在燃燒中會(huì)產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象,影響焚燒效果并堵塞預(yù)混器、氣水換熱器、空冷器等設(shè)備。本設(shè)計(jì)采取以下措施抑制焦油產(chǎn)生：1、預(yù)熱到250℃左右的熱空氣沿切向進(jìn)風(fēng)方,盡量隔阻熱解氣與預(yù)混器的接觸,減少熱解氣中焦油霧在預(yù)混器內(nèi)壁的凝結(jié)；2、將二燃室的輕油燃燒器的噴嘴設(shè)置在熱解氣噴入口的附近,使熱解氣進(jìn)入二燃室后立即接觸到局部高溫、富氧的環(huán)境,使焦油成分充分燃燒。5結(jié)束語(yǔ)醫(yī)療廢物集中處置工程在我國(guó)各大城市已開(kāi)始籌建,對(duì)于中小城市而言,選擇合理的工藝和先進(jìn)的設(shè)備,可有效提高醫(yī)療廢物處理效果、降低工程造價(jià)以及便于日后的管理維護(hù)。6參考文獻(xiàn)[1]醫(yī)療廢物管理?xiàng)l例.中華人民XX國(guó)國(guó)務(wù)院令380號(hào).2003[2