CN105444188B - 一种医疗垃圾微波处理方法及处理设备 - Google Patents

一种医疗垃圾微波处理方法及处理设备 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种医疗垃圾微波处理方法及处理设备。使用微波将医疗垃圾升温直至灰化;然后在高压电场中对医疗垃圾灰化过程中产生的气体进行电离分解,去除气体中残留的有害物质。设备由医疗垃圾进料系统、微波灰化炉、气体过滤系统、等离子气体处理系统、气体能量二次利用回路、气体冷却系统组成;其中,微波灰化炉、气体过滤系统、等离子气体处理系统、气体能量二次利用回路、气体冷却系统之间依此通过输送气体的管道相连接。本发明可以是医疗垃圾的处理具有减量化、无害化、高效及节能环保等优势。

Description

一种医疗垃圾微波处理方法及处理设备
技术领域
[0001] 本发明属于微波技术领域,具体涉及一种医疗垃圾微波处理方法及处理设备。
背景技术
[0002] 传统的医疗垃圾处理方法主要包括化学处理方法和物理处理方法。化学处理方 法,主要采用卫生填埋法,即是将医疗垃圾掩埋在深土中,利用微生物自然分解。但医疗垃 圾在无光照和风蚀的情况下几百年也不易分解,因塑料、玻璃、橡胶、铝制品都属无机物质, 单靠微生物自然分解是需要相当长的周期才能达到目的,还要引发土地土壤酸化板结、污 染地下水资源、占用土地资源等诸多弊病。物理处理方法,主要采用焚烧等方法将医疗垃圾 烧掉,将医疗垃圾及病菌一起彻底焚毁。由于焚烧技术几乎对各种医疗垃圾都适用,灭菌性 好,是目前国际上处理医疗垃圾的主要技术。但是医疗垃圾成份复杂,含大量塑料、橡胶等 制品,传统焚烧炉处理温度较低(最多只能达到1000°C),一般为700—800°C,温度从200°C 升至500°C所需时间较长,会大量产生“二噁英”等剧毒气体,严重影响大气环境和人民身体 健康,因此医疗垃圾焚烧产生的烟气污染一直都是焚烧技术中亟待解决的关键问题。并且, 传统医疗垃圾焚烧炉装置不能直接建在医院里,需将医疗垃圾进行分类包装后运送至焚烧 厂集中处理,在运输途中极易散发,致使环境被再次污染。
发明内容
[0003] 本发明提出一种医疗垃圾微波处理方法及处理设备,可以是医疗垃圾的处理具有 减量化、无害化、高效及节能环保等优势。
[0004] 为了解决上述技术问题,本发明提供一种医疗垃圾微波处理方法,使用微波将医 疗垃圾升温直至灰化;然后在高压电场中对医疗垃圾灰化过程中产生的气体进行电离分 解,去除气体中残留的有害物质。
[0005] 上述方法的原理是:在微波灰化炉中利用微波技术,使医疗垃圾迅速升温至1200 °C,使得医疗垃圾进入炉内后,在极短时间内迅速越过200°C-50(TC (此阶段是二噁英大量 产生期),直接灰化,极大降低了医疗垃圾燃烧过程中释放的二噁英的产生量。对于医疗垃 圾燃烧过程中产生的少量二噁英,通过气体过滤系统,再采用微波等离子体火炬进行高温 裂解,等离子体中的离子和电子具有很高的能量,可以将二噁英等有害物的分子彻底分解, 再重新组合,重金属可以被分离出来,残余的有害物质被熔融后被固化成硅石,可完全终结 二噁英危害。由于有管道输送气体,整个处理过程和处理环境实现全封闭无害化处理。
[0006] 本发明还提出一种医疗垃圾微波处理设备,由医疗垃圾进料系统、微波灰化炉、气 体过滤系统、等离子气体处理系统、气体能量二次利用回路、气体冷却系统组成;其中,微波 灰化炉、气体过滤系统、等离子气体处理系统、气体能量二次利用回路、气体冷却系统之间 依此通过输送气体的管道相连接。
[0007] 本发明与现有技术相比,其显著优点在于,本发明医疗垃圾微波处理设备将灰化 处理技术与微波等离子裂解技术相结合,利用微波独有的穿透加热特性,使得医疗垃圾灰 化时间由传统的“小时”变为“分钟”,通过医疗垃圾在炉内状态的改善,极大降低了燃烧过 程中二噁英的产量;烟气中少量二噁英等有害有毒气体通过微波等离子体技术裂解后,可 完全实现安全排放;医疗垃圾燃烧过程无需添加辅助燃料,一般情况下医疗垃圾经灰化处 理后,垃圾体积比原来可缩小70-S0%,分类收集的可燃性医疗垃圾经灰化处理后甚至可缩 小 95 %。
附图说明
[0008] 图1是医疗垃圾微波处理设备结构示意图。
具体实施方式
[0009] 医疗垃圾微波处理方法
[0010]本发明一种医疗垃圾微波处理方法具体包括以下步骤:
[0011]步骤一、使用医疗垃圾进料系统将医疗垃圾送入微波灰化炉;
[0012]步骤二、使用微波能发生器在微波灰化炉内产生微波功率焚烧医疗垃圾,是医疗 垃圾快速灰化;
[0013]步骤三、在焚烧医疗垃圾过程中,使用搅拌系统搅拌医疗垃圾,使医疗垃圾与灰化 形成的灰料的充分分离,从而使医疗垃圾能够更充分地焚化;
[0014]步骤四、在焚烧医疗垃圾过程中,使用出料系统将医疗垃圾灰化后的灰料及时清 理出波灰化炉腔体,进入灰料收集装置,提高处理效率;
[0015]步骤五、将医疗垃圾在微波灰化炉灰化过程中产生包含有二噁英、水份、灰尘颗粒 等有害物的气体,通过管道送入气体过滤系统进行初步过滤,过滤掉气体中含有的水份,灰 尘颗粒等,以便后续处理;气体过滤系统初步处理完气体后,将气体通过管道送入等离子尾 气处理系统;
[0016] 步骤六、等离子尾气处理系统的微波发生器产生的微波功率输入等离子火发生 器,在等离子火发生器的谐振腔内形成高强度的电场击穿气体,使气体电离,把气体内的硫 化物、氮化物及二噁英等污染物质进行电离分解,形成单质3、犯、0)、}12,降解有害气体组 份,减少二噁英的产生;剩余的高温气体经收经管道引入气体能量二次利用回路,实现余能 利用;
[0017] 步骤七、将气体能量二次利用回路置于微波灰化炉腔体下方,使高温气体在能量 二次利用回路中流动,并与微波灰化炉腔体交流热量,将高温热量传递给微波灰化炉腔体 实现能量二次利用,其剩余热量可以提供给微波灰化炉腔体,实现余能利用;
[0018] 步骤八、经过气体能量二次利用回路的气体任然具有较高的温度,但最终排放到 大气的气体的温度需要符合国家排放标准,因此将经过气体能量二次利用回路的高温气体 送入气体冷却系统,将高温气体冷却为符合国家排放标准的气体后排放。
[0019] 医疗垃圾微波处理设备
[0020] 1、医疗垃圾进料系统
[0021] 医疗垃圾进料系统用于将医疗垃圾送入微波灰化炉,医疗垃圾进料系统包括皮带 线送料机构和气缸进料机构。
[0022] 皮带线送料机构包括输送带、移动式机腿、第一组导轨、第一气缸和第二组导轨组 成;输送带在靠近料仓上仓门一端的两侧安装有至少两个滚轮,滚轮放置在第二组导轨上, 第二组导轨设置在气缸进料机构机架的台面上,输送带的另一端固定放置在移动式机腿 上;移动式机腿下端安装有至少两个滚轮,移动式机腿通过机腿上的滚轮放置在第一组导 轨上。移动式机腿起到支持输送带的作用,其形式多种多样,可以为四根机腿通过连杆焊接 在一起的框架,也可以为前后两块挡板通过连杆焊接在一起的框架。第一气缸一端固定在 移动式机腿上,另一端固定在气缸进料机构的机架上。
[0023]第一气缸缩回时,移动式机腿沿着第一组导轨向料仓方向移动,此间,移动式机腿 带动输送带沿着第二组导轨向料仓方向移动,同时输送带也在转动,输送带带动其上面的 物料向料仓的上仓门处移动。当物料接近上仓门时,通过红外装置检测,上仓门打开,输送 带进入通过上仓门进入到料仓内,输送带通过自身的转动将物料投放到料仓内;然后第一 气缸伸展开,通过移动式机腿带动输送带撤出料仓,输送结构恢复到原位,上仓门关闭。 [0024]气缸进料机构由料仓、第二气缸、机架、炉门组合,第三组导轨组成。料仓安装在机 架的台面上,粮仓无底、台面开有与粮仓底部相配合的进料口;机架,包括台面、支撑柱、气 缸安装柱,支撑柱支撑台面;炉门组合包括门框架、顶板、承料板,顶板安装在门框架的顶 部,承料板安装在门框架的前部,承料板的水平位置低于顶板的水平位置,门框架的底部安 装有滚轮,炉门组合通过滚轮放置在第三组导轨上;第二气缸水平安装板在机架的气缸安 装柱上,第二气缸的活塞杆端头安装有顶部为球面的气缸传递座,门框架安装有卡口式导 向板,气缸传递座的球面端头卡在导向板内。气缸传递座与门框架之间采用球面接触方式, 减少了二者之间的接触面,有效防止因高温引起变形而造成的受力不均。
[0025]第二气缸的活塞杆顶出时,炉门组合的顶板停留在料仓的底部,顶板作为料仓的 地板承载由皮带线送料机构送入的物料,当第二气缸的活塞杆收回时,带动炉门组合沿第 三组导轨向后移动,炉门组合的顶板同时向后移动,料仓的底部打开,物料在重力作用下落 至炉门组合的承料板上,当第二气缸的活塞杆再次顶出时,炉门组合的顶板停留在料仓的 底部准备承载由皮带线送料机构送入的物料,同时炉门组合的承料板将物料送入至微波灰 化炉的医疗垃圾进口。
[0026] 2、微波灰化炉
[0027]微波灰化炉,包括微波灰化炉腔体和微波能发生器,微波灰化炉腔体用于剩放待 处理的医疗垃圾,微波能发生器用于产生微波功率,医疗垃圾在微波的作用下快速焚烧,最 终使得医疗垃圾灰化。
[0028]微波灰化炉腔体包括第一圆柱形腔体和第二圆柱形腔体,第一圆柱形腔体和第二 圆柱形腔体之间径向连接,且第一圆柱形腔体和第二圆柱形腔体之间设置有通槽连通第一 圆柱形腔体和第二圆柱形腔体;在第一圆柱形腔体轴向一侧的侧壁上开设有医疗垃圾进 口;第一圆柱形腔体的侧壁上开有第一气体出口;第二圆柱形腔体轴向一侧的侧壁上开有 灰料出口。
[0029] 3、搅拌系统
[0030]在第一圆柱形腔体轴向另一侧的侧壁中心位置安装有搅拌系统,搅拌系统在医疗 垃圾灰化过程中搅拌医疗垃圾,使医疗垃圾与灰化形成的灰料的充分分离,从而使医疗垃 圾能够更充分地焚化。
[0031]所述搅拌系统包括搅拌叶片、转轴臂和转轴,搅拌叶片的一端垂直固定在转轴臂 的一端,转轴臂的另一端垂直固定在转轴的一端,转轴的另一端安装在第一圆柱形腔体侧 壁中心位置。
[0032] 4、出料系统
[0033]微波灰化炉的灰化炉腔体内部安装有出料系统,出料系统将医疗垃圾灰化后的灰 料清理出波灰化炉腔体,进入灰料收集装置。出料系统为螺旋出料机构,安装在第二圆柱形 腔体轴向侧壁中心位置,螺旋出料机构为一个大螺距的螺旋叶片,将医疗垃圾灰化后的灰 料螺旋出灰化炉进入收集罐。
[0034]医疗垃圾在微波灰化炉灰化过程中产生包含有二噁英、水份、灰尘颗粒等有害物 的气体,这些气体通过管道送入气体过滤系统。
[0035] 5、气体过滤系统
[0036]气体过滤系统,用于过滤气体中含有的水份,灰尘颗粒等,以便后续处理。气体过 滤系统初步处理完气体后,将气体通过管道送入等离子尾气处理系统。
[0037] 6、等离子尾气处理系统
[0038]等离子尾气处理系统,由微波能发生器和等离子火发生器组成。微波发生器产生 的微波功率输入等离子火发生器,在等离子火发生器的谐振腔内积累大量微波能,在等离 子发生区域,形成高功率密度区,即形成高强度的电场,当医疗垃圾火化后产生的气体进入 离子火发生器的谐振腔内后,高强度电场击穿气体,使气体电离,把气体内的硫化物、氮化 物及二噁英等污染物质进行电离分解,形成单质5、吧、《)、112,降解有害气体组份,减少二噁 英的产生。经等离子尾气处理系统处理的气体具有较高的温度,将剩余的高温气体经收经 管道引入气体能量二次利用回路,实现余能利用。
[0039] 7、气体能量二次利用回路
[0040]气体能量二次利用回路,所述气体能量二次利用回路包括一个腔体,腔体的内部 设置有至少一个隔板,隔板将腔体内部分割成多个腔室,隔板的一端与腔体一侧侧壁连接, 隔板的另一端与腔体另一侧侧壁之间留有缝隙,相邻隔板之间的缝隙不在腔体同一侧的侧 壁上;腔体的侧壁上开有气体进口和气体出口,气体进口通过管道与等离子尾气处理系统 连接,气体出口通过管道与气体冷却系统相连。气体能量二次利用回路位于微波灰化炉腔 体下方,且能量二次利用回路的顶面形状与微波灰化炉腔体的底面形状相配合。当经等离 子尾气处理系统处理的气体经过气体能量二次利用回路时,其剩余热量可以提供给微波灰 化炉腔体,实现余能利用。
[0041] 8、气体冷却系统
[0042]气体冷却系统,经过气体能量二次利用回路的气体任然具有较高的温度,但最终 排放到大气的气体的温度需要符合国家排放标准,气体冷却系统用于将高温气体冷却为符 合国家排放标准的气体。

Claims (8)

1. 一种医疗垃圾微波处理方法,其特征在于,使用微波将医疗垃圾升温直至灰化;然后 在高压电场中对医疗垃圾灰化过程中产生的气体进行电离分解,去除气体中残留的有害物 质; 包括以下步骤: 步骤一、使用医疗垃圾进料系统将医疗垃圾送入微波灰化炉; 步骤二、使用微波能发生器在微波灰化炉内产生微波功率焚烧医疗垃圾; 步骤三、在焚烧医疗垃圾过程中,使用搅拌系统搅拌医疗垃圾; 步骤四、在焚烧医疗垃圾过程中,使用出料系统将医疗垃圾灰化后的灰料及时清理出 波灰化炉腔体; 步骤五、将医疗垃圾在焚烧过程中产生的气体通过管道送入气体过滤系统进行初步过 滤,过滤掉气体中含有的灰尘颗粒,然后将气体通过管道送入等离子尾气处理系统; 步骤六、使用等离子尾气处理系统的微波发生器产生微波功率并输入等离子火炬发生 器,在等离子火矩发生器的谐振腔内形成高强度的电场击穿气体,使气体内的有害物质电 离分解;将剩余的高温气体经管道引入气体能量二次利用回路; 步骤七、将气体能量二次利用回路置于微波灰化炉腔体下方,使高温气体通过能量二 次利用回路,然后将气体送入气体冷却系统; 步骤八、使用气体冷却系统对气体降温后排出。
2. —种实现权利要求1所述医疗垃圾微波处理方法的设备,其特征在于,由医疗垃圾进 料系统、微波灰化炉、气体过滤系统、等离子气体处理系统、气体能量二次利用回路、气体冷 却系统组成;其中,微波灰化炉、气体过滤系统、等离子气体处理系统、气体能量二次利用回 路、气体冷却系统之间依此通过输送气体的管道相连接。
3.如权利要求2所述医疗垃圾微波处理方法的设备,其特征在于,医疗垃圾进料系统包 括皮带线送料机构和气缸进料机构; 皮带线送料机构包括输送带、移动式机腿、第一组导轨、第一气缸和第二组导轨组成; 输送带在靠近料仓上仓门一端的两侧安装有至少两个滚轮,滚轮放置在第二组导轨上,第 二组导轨设置在气缸进料机构机架的台面上,输送带的另一端固定放置在移动式机腿上; 移动式机腿下端安装有至少两个滚轮,移动式机腿通过机腿上的滚轮放置在第一组导轨 上,第一气缸一端固定在移动式机腿上,另一端固定在气缸进料机构的机架上; 气缸进料机构由料仓、第二气缸、机架、炉门组合,第三组导轨组成;料仓安装在机架的 台面上,粮仓无底、台面开有与粮仓底部相配合的进料口;机架,包括台面、支撑柱、气缸安 装柱,支撑柱支撑台面;炉门组合包括门框架、顶板、承料板,顶板安装在门框架的顶部,承 料板安装在门框架的前部,承料板的水平位置低于顶板的水平位置,门框架的底部安装有 滚轮,炉门组合通过滚轮放置在第三组导轨上;第二气缸水平安装板在机架的气缸安装柱 上,第二气缸的活塞杆端头安装有顶部为球面的气缸传递座,门框架安装有卡口式导向板, 气缸传递座的球面端头卡在导向板内。
4.如权利要求2所述医疗垃圾微波处理方法的设备,其特征在于,微波灰化炉包括微波 灰化炉腔体和微波能发生器,微波灰化炉腔体用于盛放待处理的医疗垃圾,微波能发生器 用于产生微波功率; 微波灰化炉腔体包括第一圆柱形腔体和第二圆柱形腔体,第一圆柱形腔体和第二圆柱 形腔体之间径向连接,且第一圆柱形腔体和第二圆柱形腔体之间设置有通槽连通第一圆柱 形腔体和第二圆柱形腔体;在第一圆柱形腔体轴向一侧的侧壁上开设有医疗垃圾进口;第 一圆柱形腔体的侧壁上开有第一气体出口;第二圆柱形腔体轴向一侧的侧壁上开有灰料出 □。
5.如权利要求4所述医疗垃圾微波处理方法的设备,其特征在于,搅拌系统包括搅拌叶 片、转轴臂和转轴,搅拌叶片的一端垂直固定在转轴臂的一端,转轴臂的另一端垂直固定在 转轴的一端,转轴的另一端安装在第一圆柱形腔体侧壁中心位置。
6.如权利要求4所述医疗垃圾微波处理方法的设备,其特征在于,出料系统为一个大螺 距的螺旋叶片,安装在第二圆柱形腔体轴向侧壁中心位置。
7.如权利要求2所述医疗垃圾微波处理方法的设备,其特征在于,等离子尾气处理系统 由微波能发生器和等离子火矩发生器组成。
8.如权利要求2所述医疗垃圾微波处理方法的设备,其特征在于,所述气体能量二次利 用回路包括一个腔体,腔体的内部设置有至少一个隔板,隔板将腔体内部分割成多个腔室, 隔板的一端与腔体一侧侧壁连接,隔板的另一端与腔体另一侧侧壁之间留有缝隙,相邻隔 板之间的缝隙不在腔体同一侧的侧壁上;腔体的侧壁上开有气体进口和气体出口,气体进 口通过管道与等离子尾气处理系统连接,气体出口通过管道与气体冷却系统相连;气体能 量二次利用回路位于微波灰化炉腔体下方,且能量二次利用回路的顶面形状与微波灰化炉 腔体的底面形状相配合。
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