CN103639172B - 医疗垃圾高温蒸汽-空气气化消毒降解方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医疗垃圾高温蒸汽‑空气气化消毒降解方法，属于环境保护和能源技术领域。本发明工艺过程包括医疗垃圾前处理、气化炉、换热锅炉、蓄热式换热器、气化气净化系统。医疗垃圾经前处理后进入气化炉，在气化炉内通入由蓄热式换热器产生的高温蒸汽和高温空气进行消毒降解气化一体化处理；气化炉产生的气化气经换热锅炉与炉内喷淋水进行气水式热交换，产生低温蒸汽，用于制备高温蒸汽，换热锅炉出来的气化气进入净化系统得到富氢净气化气，作蓄热式换热器热源和他用。本发明能够实现医疗垃圾无害化、减容化的同时实现资源化，气化气中焦油裂解率可达99%以上，排放产物无二噁英，实现医疗垃圾的“零能耗”，“零污染”，“零排放”。

Description

医疗垃圾高温蒸汽-空气气化消毒降解方法

技术领域

本发明涉及一种医疗垃圾高温蒸汽-空气气化消毒降解方法，特别是医疗垃圾的高温蒸汽-空气消毒、降解气化、能源回收利用，属于环境和能源技术领域。

背景技术

在医疗及一切相关的活动中产生的废物均为医疗垃圾，主要包括手术残物、动物实验废物、废医用塑料制品、针管、有毒棉球、纸质、纱布物品以及过期药品等。医疗垃圾是各种病源微生物和传染病源的聚集地，具有空间传染、急性传染和潜伏性传染等特征，已经列入了我国《国家危险废物名录》。医疗垃圾的处理不当，有毒物质扩散到环境中将危害人体健康，甚至威胁生态平衡。医疗垃圾的合理处置，是一个重要的环境与人类安全健康问题。同时医疗垃圾比普通生活垃圾具有更高热值，大约在10450～11286kJ/kg，如能将其实现资源化、无害化将会有很可观的社会效益和环境效益。

目前传染性垃圾的传统处理方法主要有：物理消毒法、化学消毒法、高压蒸汽消毒、微波消毒、焚烧处理法和热解焚烧法等。与本发明密切相关的现有技术方法是热解焚烧法和高温蒸汽消毒。它们的技术特征和不足分别叙述如下：

热解焚烧法是将医疗垃圾通过在热解燃烧炉内燃烧消毒并降解（一般是一步法或两步法），但直接热解焚烧存在的缺点一是产生二噁英（二噁英是强致癌物质，且易在生物体内积累，其毒性是氰化物的1000倍，是迄今为止发现的最具毒性的化合物）和焦油排放问题，形成二次污染；缺点二是投资大；缺点三是医疗垃圾热能浪费。

高温蒸汽消毒法是把高危的医疗垃圾在高温蒸汽下消毒杀菌实现无害化，但高温蒸汽消毒法存在的缺点一是没有实现降解，消毒后作为普通垃圾并入城市垃圾，如果消毒不彻底可能在城市垃圾场产生细菌的繁衍，造成二次污染；缺点二是高温蒸汽消毒设备投资及运行成本高；缺点三是医疗垃圾热能没有有效利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决医疗垃圾消毒及无害化降解问题，同时用生物质高温蒸汽热解技术有效地回收了医疗垃圾中蕴含的大量热能的医疗垃圾高温蒸汽-空气气化消毒、降解气化、气化气回收利用方法。

技术解决方案：

本发明包括医疗垃圾前处理系统、气化炉、换热锅炉、蓄热式换热器、气化气净化系统，其中：医疗垃圾经前处理系统进入气化炉，在气化炉内通入由蓄热式换热器产生600～1100℃的高温蒸汽和800～1000℃的高温空气对医疗垃圾进行消毒、降解气化一体化处理；气化炉产生的600～800℃的气化气通过换热锅炉进行汽水热交换产出110～130℃的低温蒸汽，低温蒸汽经蓄热式换热器加热产出高温蒸汽。热锅炉出来的气化气经过净化处理系统处理得到富氢净气化气，部分供给蓄热式换热器做燃烧燃料，剩余部分作其他燃料再利用。

进一步：所述前处理系统包括破碎机、磁选机、风选分离机和布料器，其中布料器采用串罐式。

进一步：所述气化炉采用固定床下吸式气化炉、单流化床气化炉、循环流化床气化炉，对前处理后的医疗垃圾进行高温蒸汽-空气消毒、降解气化。

进一步：换热锅炉将气化炉引出的气化气与换热锅炉内喷淋的软水进行气水式热交换，产生低温蒸汽。

进一步：蓄热式换热器运用气化炉产生的部分气化气燃烧提供热源加热低温蒸汽和空气产生600～1100℃的高温蒸气和800～1000℃的高温空气。

进一步：气化气净化系统包括除尘器、脱酸器、脱水器，其中脱水器包括少量焦油脱除，气化气净化系统由引风机提供动力。

进一步：本发明由蓄热式换热器产生的高温蒸气和高温空气进入气化炉产生的热量形成高温区，使焦油与水蒸气直接反应，裂解无需加入任何催化剂，焦油产生量很低。

进一步：本发明还包括适用于生活垃圾及其他类似物质的降解。

本发明有益效果：

本发明与物理消毒法、化学消毒法、高温蒸汽消毒、微波消毒处理技术相比，能够实现医疗垃圾无害化的同时，可以使医疗垃圾减容90%以上，而且实现资源化；与焚烧法（直接焚烧和热解焚烧）相比较，其排放产物无二噁英，且有效的实现能源储存；与其他热解气化技术相比较，可以产生富氢燃料，产生的气化气中焦油裂解率可达99%以上，从而解决了其他热解气化技术中的焦油问题。本发明所用高温蒸气和高温空气的热源完全是由医疗垃圾本身的降解气化气，并能够产生富余的气化气用作他用，实现医疗垃圾的“零能耗”，“零污染”，“零排放”。

附图说明

图1为本发明系统流程图；

图2为本发明前处理系统结构示意图；

图3为气化炉本体结构示意图；

图4为换热锅炉系统结构示意图；

图5为蓄热式换热系统结构示意图；

图6为气化气净化系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明提供了一种医疗垃圾降解方法：医疗垃圾高温蒸汽-空气气化消毒降解一体化技术。见图1，本发明包括前处理系统1、气化炉本体2、换热锅炉系统3、蓄热式换热系统4及气化气净化系统5五部分。

本发明分为二部分进行，一部分是医疗垃圾进行前处理、气化炉内消毒和气化以及气化气的净化。

①医疗垃圾的前处理系统（图2）：对医疗垃圾进行预处理。前处理系统是包括：进料斗1-1，破碎机1-2，磁选机1-3，风选分离机1-4和布料器1-5，其中布料器1-5采用串罐式。医疗垃圾经过密闭的垃圾罐给入料斗1-1后在破碎机1-2中破碎成5～25mm的颗粒物，经过磁选机1-3把其中的金属分离出来集中处理，剩下的部分经过风选分离机1-4把非可燃材料（如玻璃等）分离出来集中处理，把可燃组分送进串罐式供料器1-5给气化炉供料。

②由气化炉本体（图3）对经过预处理的医疗垃圾进行消毒、降解和气化。气化炉本体包括供料器入口2-1，高温蒸汽入口2-2，炉子内衬2-3，固体炉料2-4，炉壳2-5，高温空气入口2-6，高温蒸汽二次入口2-7，炉篦子2-8，出灰口2-9，气化气出口2-10。医疗垃圾经过前处理后成为固体炉料2-4，由串罐式供料器1-5经过供料器入口2-1均匀布置在气化炉本体内，气化炉内固体炉料2-4自上而下分为消毒层、热分解层、焦油裂解和固定碳气化层。气化炉在初投入使用时，先进行烘炉，将炉温升至600℃。在高温蒸汽入口2-2处通入高温蒸汽（600～800℃），对医疗垃圾进行高温消毒，同时固体料层中的物理水蒸发干燥，温度不断提高，达到热分解温度；在热分解层挥发份挥发，在这一层的底部由高温空气入口2-6供入的800～1000℃的高温空气发生部分燃烧反应进一步提高固体炉料2-4料层温度，焦油析出；在二次高温蒸汽入口2-7通入1100℃高温蒸汽实现焦油裂解反应产生出大量的碳氢化合物，同时高温蒸汽与固定碳发生气化反应生成CO和H₂。在整个反应过程中，如高温区温度在焦油裂解和固定碳气化层达不到所需温度（900～1000℃），通过调节空气和蒸汽的供给量比例来调节高温区温度。固定碳气化层中主要的反应热源由高温蒸汽提供，气化后固体炉料2-4剩余的极少量灰分通过炉篦子2-8到达炉子底部，定期由出灰口2-9排出，产生的气化气由炉子底部气化气出口2-10引出炉外至换热锅炉系统（图4）进行气化气余热利用制备低温水蒸汽。由于气化层的吸热反应，最终气化气出口2-10出气温度约600～800℃。

③换热锅炉系统（图4）利用气化炉产生的气化气余热由于低温蒸汽的制备：包括换热锅炉本体3-1，汽水分离器3-2，集汽包3-3，水泵站3-4。

气化炉引出的600～800℃气化气经高温气化气入口3-5进入热锅炉内设置的螺旋下降换热管道3-6与换热锅炉内喷淋的软水3-7进行气水式热交换，软水经热交换产生110～130℃低温蒸汽，低温蒸汽经汽水分离器3-2脱水后进入集汽包3-3中储存.。低温蒸汽进入蓄热式换热系统（图5）用于高温水蒸汽的制备。软水的喷淋过程由水泵站3-4及循环管路3-8完成。经热交换后的气化气进入气化气净化系统（图6）。

④气化气净化系统（图6）进行气化气的净化。气化气净化系统包括一级旋风除尘器5-1、碱性液喷淋塔5-2、二级旋风脱水器5-3、净气化气储气罐5-4组成。

气化气通过换热锅炉系统（图4）换热后的温度约为150℃，经气化气入口5-5进入气化气净化系统（图6）。气体中的颗粒物经一级旋风除尘器5-1脱除，由于气化反应过程中会产生HCl气体，通过碱性液喷淋塔5-2喷淋除酸，并使气化气冷却至40℃，然后经过二级旋风脱水器5-3脱水及少量的焦油，处理后的气化气为富氢净燃料气，利用净气化气储罐5-4储存。所得富氢精燃料气部分用来燃烧加热蓄热式换热系统（图5）的蓄热室，余下的可作为清洁燃料，也可用来制氢或作为液体燃料资源深加工利用。

第二部分是高温水蒸汽和高温空气的制备，用于气化炉内医疗垃圾消毒和气化。

用蓄热式换热系统（图5）进行高温水蒸汽和高温空气的制备。蓄热式换热系统（图5）采用传统的换向式蓄热式换热器，包括四个蓄热室，蓄热体采用蜂窝陶瓷格子砖。第一蓄热室4-1、第二蓄热室4-2、第三蓄热室4-3、第四蓄热室4-4，四个换向阀，第一换向阀4-5、第二换向阀4-6，第三换向阀4-7，第四换向阀4-8，和燃烧室4-9组成。其中第一蓄热室4-1、第二蓄热室4-2和第一换向阀4-5、第二换向阀4-6为一组，用于制备高温蒸汽；第三蓄热室4-3、第四蓄热室4-4和第三换向阀4-7，第四换向阀4-8为一组，用于制备高温空气。

蓄热式换热器（图5）热源由气化炉产生的部分气化气和助燃空气在燃烧室4-9中燃烧所得高温烟气提供，首先高温烟气进入第一蓄热室4-1、第三蓄热室4-3将热量传给蓄热室内蜂窝陶瓷格子砖而贮蓄起来，烟气经烟道4-12排出。蓄热后换热锅炉系统（图4）集汽包中的低温蒸汽经蒸汽入口4-10通过第一换向阀4-5进入第一蓄热室4-1进行换热制备600～1100℃高温蒸汽，由助燃风机4-11提供的空气通过第三换向阀4-7进入第三蓄热室4-3将空气加热至800-1000℃，第一蓄热室4-1和第三蓄热室4-3经换热后再进入蓄热过程。同时燃烧室4-9产生的高温烟气通过第二换向阀4-6、第四换向阀4-8进入第二蓄热室4-2及第四蓄热室4-4进行蓄热，分别用于高温蒸汽和高温空气制备的换热。四个蓄热室的换热和蓄热过程由四个换向阀控制交替进行。经制备的高温蒸汽经高温蒸汽出口4-13通过耐火材料衬保温管道输送由高温蒸汽入口2-2、二次高温蒸汽入口2-7输入气化炉本体，高温空气经高温空气出口4-14通过耐火材料衬保温管道输送由高温空气入口2-6对医疗垃圾进行消毒和气化。整个系统工作由高温蒸汽和高温空气出口温度及烟道烟气温度信息进行联合自动控制。

Claims (4)

1.医疗垃圾高温蒸汽-空气气化消毒降解方法，其特征在于，包括医疗垃圾前处理系统、气化炉、换热锅炉、蓄热式换热器、气化气净化系统，医疗垃圾经前处理系统进入气化炉，在气化炉内通入由蓄热式换热器产生的高温蒸汽和高温空气对医疗垃圾进行消毒降解气化一体化处理，其中：蓄热式换热器运用气化炉产生的部分气化气燃烧提供热源加热换热锅炉产出的低温蒸汽和空气制备600～1100℃的高温蒸汽和800～1000℃的高温空气，由蓄热式换热器产生高温蒸汽和高温空气进入气化炉，产生的热量形成高温区，使焦油与水蒸汽直接反应，裂解无需加入任何催化剂，焦油产生量很低；气化炉产生的气化气经过换热锅炉与换热锅炉内喷淋的软水进行气水式热交换，产生低温蒸汽；经过换热锅炉的气化气进入气化气净化系统得到富氢净气化气，一部分富氢净气化气作为蓄热式换热器热源燃料，另一部分用作其他燃料。

2.如权利要求1所述医疗垃圾高温蒸汽-空气气化消毒降解方法，其特征在于：所述前处理系统包括破碎机、磁选机、风选分离机和布料器，其中布料器采用串罐式。

3.如权利要求1所述医疗垃圾高温蒸汽-空气气化消毒降解方法，其特征在于：所述气化炉采用固定床下吸式气化炉、单流化床气化炉或循环流化床气化炉，对前处理后的医疗垃圾进行高温蒸汽-空气消毒气化。

4.如权利要求1所述医疗垃圾高温蒸汽-空气气化消毒降解方法，其特征在于：气化气净化系统包括一级旋风除尘器、碱性液喷淋塔脱酸器、二级旋风脱水器，其中脱水器包括少量焦油的脱除，气化气净化系统由引风机提供动力。