CN101285577A - 一种用于回转窑气控式医疗废物焚烧工艺及其装置 - Google Patents

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姚强
乐国明
刘惠永
项光明
胡华
李炳余
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Abstract

一种用于回转窑气控式医疗废物焚烧工艺及其装置,涉及环保技术领域。本发明的工艺步骤是:收集整包的医疗废物垃圾袋送入进料斗,然后由连锁封闭的进料机构送入回转窑初燃室,完成医疗废物的干燥、热解和气控缺氧燃烧过程。回转窑初烧室产生的废气进入二燃室进行气控富氧完全燃烧过程,其中含有少量残炭的底灰在二燃室下部灰井所设的倾斜炉箅进行燃烬。二燃室出口烟气经过余热锅炉的余热利用、急冷塔的烟气急冷、吸收塔的干式脱酸和袋式除尘器的布袋除尘后由引风机通过烟囱排入大气。同现有技术相比,本发明具有运行经济性能好、可自动安全连续进料、出渣系统流畅及污染排放指标低的优点。

Description

一种用于回转窑气控式医疗废物焚烧工艺及其装置 技术领域
本发明涉及环保技术领域,特别是医疗垃圾废物利用回转窑进行 气控式焚烧的工艺及其装置。
背景技术
全国目前各级医疗机构拥有的床位数约为317.7万张,每日全国 产生的医疗废物高达1880-2800吨。为了安全、妥善地处理这些有毒 有害废物,国家已明确制定了采用专门回收、集中焚烧处理医疗废物 的方针,因此医疗废物的无害化焚烧技术迅速发展。
医疗废物中含有大量病原体和细菌,其严格的焚烧技术要求必须 整包密闭进料,杜绝医疗废物中的有害渗滤液污染和威胁人类健康, 实现安全燃烧。
我国选取回转窑式焚烧炉作为医疗危险废物焚烧的主力炉型之 一,尤其适用于商业化集中处理厂的焚烧系统。回转窑焚烧炉具有对 毒性污染物质的高强度破坏性和对垃圾物料尺寸形态的良好适应性。 但是现有回转窑焚烧技术尚存在着以下不足:
a)未能从燃烧开始抑制污染物生成。回转窑与二燃室均为富氧燃 烧,空气过量系数高,燃烧的经济性能差。回转窑内局部高温、烟气 流速较高,夹带大量细颗粒。燃烧物质在窑内富氧燃烧,为使二燃室 维持一定的高温,确保烟气在此高温下持续2秒以上,必须投入一定量的辅助燃油,使得运行消耗成本偏高。b)进料系统的局限性。有的进料系统采用叶轮式撕袋机破碎机 构,当密封袋内废物种类较多时,尤其一些手术刀、针头、薄利器皿 的破碎比较困难, 一旦"卡壳"袋内淋滤液和手术残余物的危害性不 堪设想。也有的进料系统采用锁风叶轮给料机,无法满足医疗废物的 自动安全给料。上述进料系统的局限性在于,无论采用漏斗或叶轮式 进料系统都无法实现医疗废物的自动、安全和连续进料。C)回转窑焚烧炉采用富氧燃烧,回转窑内常发生玻璃熔融现象, 二燃室挂焦现象严重。对回转窑耐火材料造成损伤,严重影响出渣系 统的运行,时常需停炉清焦。 发明内容针对上述现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种用于 回转窑气控式医疗废物焚烧工艺及其装置。它具有运行经济性能好、 可自动安全连续进料、出渣系统流畅及污染排放指标低的优点。适用 于大型医疗废物和危险废物集中处置中心建设的项目。为了实现上述的发明目的,本发明的技术方案以如下方式实现。 一种用于回转窑气控式医疗废物焚烧工艺,其步骤是:① 整包的医疗废物垃圾袋由轮式垃圾桶收集后,经链式提升机送 入进料斗。然后由液压活塞推杆、液压压板门和液压火门连锁封闭的 进料机构送入回转窑初燃室,完成医疗废物的干燥、热解和气控缺氧 燃烧过程。② 回转窑初烧室产生的废气经过与其活动密闭嵌接的二燃室内的过渡段縮径涡旋流动结构进入二燃室进行气控富氧完全燃烧过程, 其中含有少量残炭的底灰在二燃室下部灰井所设的倾斜炉蓖进行燃烬。③二燃室出口烟气经过余热锅炉的余热利用、急冷塔的烟气急 冷、吸收塔的干式脱酸和袋式除尘器的布袋除尘后由弓I风机通过烟囱 排入大气。在上述的焚烧工艺中,所述气控缺氧燃烧是指回转窑初燃室内的 空气过量系数小于l。在上述的焚烧工艺中,所述气控富氧完全燃烧是指二燃室内的空气过量系数大于1,燃烧温度控制在90(TC —120(TC之间,通过供风 补燃保证热解燃烧模式下底灰的热灼减率低于4% 。实现上述用于回转窑气控式医疗废物焚烧工艺的装置,它包括由 轮式垃圾桶、链式提升机组成的上料机构,由进料斗、与进料斗相连 接的液压活塞推杆、液压压板门、液压火门组成的连锁封闭的进料机 构,与进料机构连接的回转窑初燃室,与回转窑初燃室活动密闭嵌接 的二燃室,与二燃室依次相连接的余热锅炉、急冷塔、吸收塔、袋式 除尘器、引风机和烟囱。其结构特点是,所述回转窑初燃室设有与其 连接的控制室内气控缺氧燃烧的一次风机和辅助燃油进口一。所述二 燃室设有与其连接的控制室内气控富氧燃烧的二次风机和辅助燃油 进口二。 二燃室与回转窑初燃室活动嵌接处的过渡段设有形状为叶轮 的縮径涡旋流动结构。二燃室下部灰井处设有补燃炉蓖,补燃炉蓖处 连接有燃烬风机。补燃炉蓖的底端置有出灰机构,出灰机构下面置有带刮板出料机的水冷灰仓。
在上述装置中,所述二燃室的上端设有带安全阀的旁路烟道。 在上述装置中,所述吸收塔设有与其连接的消石灰喷射器并由消
石灰仓供料通过压縮空气输入吸收塔内。吸收塔与袋式除尘器连接段
设有与其连接的活性炭喷射器并由活性炭仓供料也通过压縮空气输
入连接段烟道。
在上述装置中,所述回转窑初燃室的转动炉壁内置有隔热层和耐 火层。在耐火层、隔热层之间置有与炉壁连接的锚固件。
在上述装置中,所述回转窑初燃室的转动炉壁进口端的耐火层内 壁均布有起扬料板作用的多个凸起。
本发明与现有技术相比的优点在于:
a)回转窑内气控缺氧燃烧,空气过量系数小于l,形成一定热值
的燃气C0、 H2、 CH4、 C孔等进入二燃室继续燃烧。气控式焚烧方式的 优点是:辅助燃料消耗少、N0x生成少、颗粒物排放少、重金属排放 少。
b)回转窑和二燃室过渡段设置了叶轮形状的缩径涡旋流动结 构,二燃室内采用双燃烧器切向布风的助燃设计,实现湍流燃烧。二 燃室保持在90(TC — 110(TC高温环境下,彻底避免了二恶英前驱物氯 苯和氯酚等有毒物质的破坏。
c)回转窑进口端耐火层内壁均布2-3道纵向异形凸起,这种结构 可以保证回转窑筒体回转过程中物料被充分翻滚和搅动,并防止打滑 和团块,使得燃烧充分彻底,避免炉内高温局部结渣。d)医疗废物收集在可重复使用的轮式收集桶内,收集桶在链式提 升机协助下将废物倾倒在料斗中。然后,进料系统采用液压活塞推杆、 液压压板门和液压火门结合的方式将废物送入回转窑初燃室,实现医 疗废物自动、封闭、连续的给料。e)尾部净化系统采用了烟气喷水急冷和干法吸收塔技术,有效抑 制了二恶英生成和排放,同时吸附烟气中粉尘、重金属和活性炭颗粒。下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明。 附图说明图1是本发明装置的整体结构示意图; 图2是本发明给料机构的结构示意图; 图3是图2的A向示意图;图4是本发明回转窑初燃室与二燃室活动嵌接处的过渡段设置縮 径涡旋流动结构的示意图;图5是图4的B-B向示意图;图6是本发明回转窑初燃室转动炉壁的截面示意图; 图7是本发明回转窑初燃室转动炉壁进口端的截面示意图。 具体实施方式参看图1至图7,本发明装置包括由轮式垃圾桶O、链式提升机2 组成的上料机构,由进料斗3、与进料斗3相连接的液压活塞推杆1、 液压压板门33、液压火门34组成的连锁封闭的进料机构,与进料机 构连接的回转窑初燃室4,与回转窑初燃室4活动密闭嵌接的二燃室 5,与二燃室5依次相连接的余热锅炉17、急冷塔18、吸收塔19、袋式除尘器24、引风机25和烟囱26。回转窑初燃室4设有与其连接 的控制室内气控缺氧燃烧的一次风机8和辅助燃油进口一 9。回转窑 初燃室4的转动炉壁内置有隔热层4-4和耐火层4-5,在耐火层4-5、 隔热层4-4之间置有与炉壁连接的锚固件4-2,回转窑初燃室4的转 动炉壁进口端的耐火层4-5内壁均布有起扬料板作用的多个凸起4-l。 二燃室5设有与其连接的控制室内气控富氧燃烧的二次风机10和辅 助燃油进口二 11。 二燃室5与回转窑初燃室4活动嵌接处的过渡段 设有形状为叶轮的縮径涡旋流动结构30, 二燃室5的上端设有带安 全阀6的旁路烟道7。 二燃室5下部灰井处设有补燃炉蓖12,补燃炉 蓖12处连接有燃烬风机14。补燃炉蓖12的底端置有出灰机构13, 出灰机构13下面置有带刮板出料机16的水冷灰仓15。吸收塔19设 有与其连接的消石灰喷射器21并由消石灰仓20供料通过压縮空气输 入吸收塔19内;吸收塔19与袋式除尘器24连接段设有与其连接的 活性炭喷射器23并由活性炭仓22供料也通过压缩空气输入连接段烟 道。
本发明装置的焚烧工艺步骤是:
①如图2和图3所示,不拆封的整包医疗废物垃圾袋由轮式垃圾 桶O收集后,经链式提升机2提升送入进料斗3,用水冷套管冷 却进料斗3可防止垃圾袋的粘结。轮式垃圾桶0沿链式提升机6 返回并通过电气控制系统发出信号,延迟一段时间后,液压压板 门33从垂直位置转到水平位置,将垃圾袋压紧,继而液压火门 34打开,液压活塞推杆1推动垃圾袋送入回转窑初燃室4。液压活塞推杆1完成一次行程复位后,液压火门34关闭,液压压板门
33打开到垂直位置,完成一次送料操作。 一次风机8由回转窑初 燃室4前端进入回转窑初燃室4内,医疗废物和引入的风在从辅 助燃油进口一 9进入的辅助燃油的助燃下,控制空气过量系数小 于1,完成医疗废物的干燥、热解和气控缺氧燃烧过程。回转窑 初燃室4正常运行时不需要辅助燃油的补燃,辅助燃油进口一 9 根据回转窑初燃室4内温度的变化进行自动切换。回转窑出口温 度在76(TC—96(TC之间。
②回转窑初烧室4产生的烟气及部分未充分破坏的有毒有害物 质经过与其活动密闭嵌接的二燃室5内的过渡段缩径涡旋流动结 构30进入二燃室5进行气控富氧完全燃烧。二燃室5的两个辅助 燃油进口二 11分别由两个燃烧器控制,每个燃烧器都可采用多段 火变负荷,负荷大小根据二燃室5内的烟气温度控制并实现自动 调节,从而保证底灰低于4%的热灼减率。二燃室5内的温度可达 900°C-1200°C,正常运行时不需使用辅助燃油,辅助燃油进口二 11关闭。二次风机10引入的风补充二燃室5内的燃烧空气,控 制空气过量系数大于1,增加二燃室5内气流的扰动。燃烧过程 产生的含有少量残炭的底灰在二燃室5下部灰井所设的倾斜炉蓖 12进行燃烬,剩余的灰烬经翻转板式出灰机构13排入到水冷灰 仓15,再由带刮板的出料机16取出。取出的废弃物如不满足浸 出毒性指标,须水泥固化后再填埋处理。二燃室5的上端设有带 安全阀6的旁路烟道7,它可确保系统出现事故时尾部净化设备免于破坏。
③二燃室5出口烟气经过余热锅炉17冷却到500°C,回收部分 能量进行余热利用。烟气进入急冷塔18采用雾化喷水使温度急速 冷却到20(TC以下,避开二恶英和飞灰的低温合成反应区间,有 效抑制了二恶英的再生。冷却后的烟气进入吸收塔19进行干式脱 酸,同时消石灰仓20中的消石灰由消石灰喷射器21通过压縮空 气输入吸收塔19内,对烟气中的S02、 HC1等酸性气体进行脱除。 活性炭仓22中的活性炭由活性炭喷射器23通过压缩空气输入到 吸收塔19与袋式除尘器24连接段,吸附烟气中带有的少量二恶 英。低压脉冲喷气式袋式除尘器24收集烟气中的颗粒物和活性 炭,并捕获其中的重金属。充分净化后的烟气由引风机25通过烟 囱26排入大气。
回转窑初烧室4的优良燃烧性能需要一些运行经验或参数设计 保证才能实现高温、充分停留时间和强烈湍流扰动的3T燃烧,本发 明经过工程实践,确定以下设计准则确保湍流燃烧: *平均气体流速U=4±30%(m/s;) *体积热负荷 Qv=(2.5±0.5)X105(Kcal/m3hr) *转速限制 5 X 10-4<Fr<2 X 10曙2 (Fr=w2R/g, w=2 n n/60)
*窑内废弃物体积占有份额 r=i5±5(%)
对于医疗废物,回转窑初燃室的长径比 5<L/D<8 .

Claims (8)

1、一种用于回转窑气控式医疗废物焚烧工艺,其步骤是: ①整包的医疗废物垃圾袋由轮式垃圾桶收集后,经链式提升机送入进料斗,然后由液压活塞推杆、液压压板门和液压火门连锁封闭的进料机构送入回转窑初燃室,完成医疗废物的干燥、热解和气控缺氧燃烧过程; ②回转窑初烧室产生的废气经过与其活动密闭嵌接的二燃室内的过渡段缩径涡旋流动结构进入二燃室进行气控富氧完全燃烧过程,其中含有少量残炭的底灰在二燃室下部灰井所设的倾斜炉蓖进行燃烬; ③二燃室出口烟气经过余热锅炉的余热利用、急冷塔的烟气急冷、吸收塔的干式脱酸和袋式除尘器的布袋除尘后由引风机通过烟囱排入大气。
2、 按照权利要求1所述的用于回转窑气控式医疗废物焚烧工艺,其特征在于,所述气控缺氧燃烧是指回转窑初燃室内的空气过量 系数小于1。
3、 按照权利要求1或2所述的用于回转窑气控式医疗废物焚烧 工艺,其特征在于,所述气控富氧完全燃烧是指二燃室内的空气过量 系数大于l,燃烧温度控制在90(TC — 120(rC之间,通过供风补燃保 证热解燃烧模式下底灰的热灼减率低于4% 。
4、 实现权利要求1所述的用于回转窑气控式医疗废物焚烧工艺的装置,它包括由轮式垃圾桶(O)、链式提升机(2)组成的上料机构,由进料斗(3)、与进料斗(3)相连接的液压活塞推杆(1)、液 压压板门(33)、液压火门(34)组成的连锁封闭的进料机构,与进 料机构连接的回转窑初燃室(4),与回转窑初燃室(4)活动密闭嵌 接的二燃室(5),与二燃室(5)依次相连接的余热锅炉(17)、急冷 塔(18)、吸收塔(19)、袋式除尘器(24)、引风机(25)和烟囱(26), 其特征在于,所述回转窑初燃室(4)设有与其连接的控制室内气控 缺氧燃烧的一次风机(8)和辅助燃油进口一 (9),所述二燃室(5) 设有与其连接的控制室内气控富氧燃烧的二次风机(10)和辅助燃油 进口二 (11), 二燃室(5)与回转窑初燃室(4)活动嵌接处的过渡 段设有形状为叶轮的縮径涡旋流动结构(30), 二燃室(5)下部灰井 处设有补燃炉蓖(12),补燃炉蓖(12)处连接有燃烬风机(14),补 燃炉蓖(12)的底端置有出灰机构(13),出灰机构(13)下面置有 带刮板出料机(16)的水冷灰仓(15)。
5、 按照权利要求4所述的用于回转窑气控式医疗废物焚烧工 艺的装置,其特征在于,所述二燃室(5)的上端设有带安全阀(6) 的旁路烟道(7)。
6、 按照权利要求4或5所述的用于回转窑气控式医疗废物焚烧 工艺的装置,其特征在于,所述吸收塔(19)设有与其连接的消石灰 喷射器(21)并由消石灰仓(20)供料通过压縮空气输入吸收塔(19) 内;吸收塔(19)与袋式除尘器(24)连接段设有与其连接的活性炭 喷射器(23)并由活性炭仓(22)供料也通过压缩空气输入连接段烟道。
7、 按照权利要求6所述的用于回转窑气控式医疗废物焚烧工 艺的装置,其特征在于,所述回转窑初燃室(4)的转动炉壁内置有 隔热层(4-4)和耐火层(4-5),在耐火层(4-5)、隔热层(4-4)之 间置有与炉壁连接的锚固件(4-2)。
8、 按照权利要求7所述的用于回转窑气控式医疗废物焚烧工 艺的装置,其特征在于,所述回转窑初燃室(4)的转动炉壁进口端 的耐火层(4-5)内壁均布有起扬料板作用的多个凸起(4-1)。
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