CN109631052A - 一种医疗废物的稳定连续热解焚烧方法 - Google Patents

一种医疗废物的稳定连续热解焚烧方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，其包括以下步骤：将医疗废物送入一燃室，产生的高温烟气，进入二燃室，进行过氧燃烧，将其中有机气体燃烬，使燃烧温度达到1100℃，确保烟气停留时间大于2s，烟气通过余热锅，温度降至600℃，进入急冷塔，在1s内，迅速冷却至200℃，进入除酸塔，将高温烟气中和成干粉状反应物，烟气进入布袋除尘器，喷入活性碳粉，将烟气中有害物质吸附除去，再经过触媒反应塔，催化剂将烟气中的二恶英和NOx彻底分解为无机物，降低毒性，最后经35m高烟囱达标排放。本案通过一燃室的热解气化焚烧，将危险废物热解成气体，无需辅助能源或仅需少量辅助能源即可保证二燃室出口1100℃的温度，从而节约了能源，提高了经济效益。

Description

一种医疗废物的稳定连续热解焚烧方法
技术领域
本发明属于医疗废物处理技术领域，具体涉及一种医疗废物的稳定连续热解焚烧方法。
背景技术
目前，医疗废物的处置工艺主要有两大类：非焚烧法和焚烧法。非焚烧法相对焚烧法总体投资低，但是，处置范围比较窄，而且不减量，需要二次转运，容易消毒不彻底，对医疗废物的粉碎要求较高。焚烧法具有投资大，消毒彻底，减容减量不低于90%，节约土地等优点，但是，焚烧尾气处置较为复杂和困难，尤其是产生的二恶英不容易控制。
国内各地区主要根据需要处置的医疗废物规模、城市土地利用情况、管理水平、经济能力等诸多因素选择处置工艺。国内处置规模较大的城市还是以焚烧工艺居多。
发明内容
本发明提出了一种医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，来解决热解焚烧效率低下、燃烧不充分等问题，且尽可能地避免了有害物质的生成，及对产生的有害物质进行了有效及合理的去除。本发明的技术方案是这样实现的：
一种医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，其包括以下步骤：
步骤一：将医疗废物由上料系统送入焚烧系统立式旋转热解气化焚烧炉内，即一燃室，医疗废物在一燃室内布料均匀，通过控制一次风量以确保焚烧所需要的氧气量，一燃室从上至下，依次为干燥段、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段，具体步骤为：
干燥：医疗废物首先在干燥段经由热解段产生的烟气进行加热干燥，让其中的水分挥发；
热解气化：干燥后的医疗废物在热解段和气化燃烧段分解出一氧化碳、氢气、甲烷等可燃物，进入混合烟气；
燃烧：热解气化后的残留物，液态焦油、油的化合物、较纯的固定碳以及医疗废物本身含有的无机灰土和惰性物质，进入燃烧段充分燃烧，燃烧温度达到≧850℃，产生的能量用来提供热解段和干燥段所需的热量；
燃烬：燃烧段产生的残渣经过燃烬段继续燃烧；
冷却：燃烬段燃烧后，进入冷却段，由热解气化炉底部的一次供风冷却后，同时达到了预热一次风的目的，经炉排的机械挤压破碎成150mm以下的块状物排出至炉底的水封槽内，经湿式出渣系统排出炉外；
步骤二：一燃室产生的高温混合烟气按筒体切线方向进入二燃室，经分层设置的二次风供氧进行过氧燃烧，在高温过氧状态下将其中有机气体燃烬，通过自动点火器与燃油燃烧器的间歇工作，使燃烧温度达到1000-1200℃，确保烟气停留时间大于2s；
步骤三：高温烟气进入烟气净化系统，通过余热锅，将烟气从1200℃降温至600℃，有效地避开了生成二恶英类物质的温度区间700-800℃，利用余热锅回收600℃以上的烟气热量，并产生0.98Mpa的蒸汽，产生的蒸汽可用于布袋除尘器伴热，及采暖，浴室方面；
步骤四：上述步骤三中产生的600℃的烟气进入急冷塔，在1s内，由雾化后的冷却水将烟气迅速冷却至200℃，再次避开了生成二恶英类物质的温度区间300-400℃；
步骤五：烟气进入除酸塔，采用半干法，即在除酸塔中喷入碱液，对烟气中的酸性污染物进行中和，碱液的喷入量控制在能将高温烟气中和成干粉状反应物；
步骤六：烟气进入布袋除尘器，在布袋除尘器中，喷入活性碳粉作吸附剂，烟气通过时，将烟尘、一氧化碳、二氧化硫、氟化氢、氯化氢、氮氧化物、二恶英类和重金属，这些有害物质吸附除去；
步骤七：布袋出口的烟气再经过触媒反应塔，反应塔内烟气流速设置在3-5m/s区间内，通过催化剂实现对烟气中二恶英和NOx的破坏，将其彻底分解为无机物，降低毒性，处理后的废气最后由引风机抽出经35m高烟囱达标排放。
在本发明的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法中，医疗废物燃烧产生的烟气一般含有烟尘、一氧化碳、二氧化硫、氟化氢、氯化氢、氮氧化物、二恶英类和重金属污染物。
在本发明的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法中，步骤一中，由热解气化炉底部送入的一次风穿过残渣层，为燃烬段、燃烧段及热解气化燃烧段提供充分的助燃氧。
在本发明的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法中，步骤二中所述的自动点火器与燃油燃烧器的间歇工作，使燃烧温度达到1100℃。
在本发明的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法中，步骤四中所述的急冷塔进口烟气温度大于200℃时，将开启急冷塔冷却水，保证烟气降至200℃，避开了二恶英的再次合成温度区间，一般情况下，不启用急冷塔的喷淋系统，避免烟气中水分过高，造成布袋结露。
在本发明的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法中，步骤五中所述的采用半干法是为了防止结垢，及减少二次污水处理。
在本发明的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法中，步骤六中所述的布袋除尘器内的布袋应定期更换，布袋除尘器的下部设置卸灰装置，排出的飞灰采用水泥固化处理，固化后送往危险废物填埋场进行填埋处理。
在本发明的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法中，步骤七中所述的触媒反应塔中的反应原理为：焚烧烟气与催化剂接触，烟气中的二恶英首先被吸附在催化剂表面，被吸附的二恶英与烟气中的氧气在催化剂主要活性成分五氧化二钒的参与下发生氧化反应，最佳反应温度在200-240℃之间，二恶英被降解为氯化氢，水和二氧化碳，同时，氮氧化物与通入的氨气发生反应生产氮气和水，处理后的废气中的二恶英浓度低于0.1ng-TEQ/m3，达到国内最先进水平，反应塔内设置的最佳烟气流速为3.5m/s。
实施本发明的这种医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，具有以下有益效果：
1、该方法中的一燃室从上至下分成干燥段、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段，热解段产生的烟气上升到干燥段，为干燥段的反应提供能量条件，燃烧段反应产生的能量继续为热解段和干燥段的反应提供热量，冷却段提供的一次供风，将燃烧完全的底渣冷却，同时一次风达到了预热的目的，继续为燃烬段、燃烧段及热解段提供充分的助燃氧，该设备结构精密，工艺紧凑，能量多次循环使用，极大地节约了能源；
2、该方法中的二燃室进行分层二次风供氧，加大气体的接触空间，使得所有烟气在过氧环境下充分燃烧，减少了有毒有害物质的生成；
3、该方法通过在余热锅内，将烟气从1200℃直降到600℃，有效地避开了二恶英类物质的生成温度区间700-800℃；通过在急冷塔内，将600℃的烟气在1s内直降到200℃，再次避开了生成二恶英类物质的温度区间300-400℃，反应过程，精确合理地控制温度，极大地降低了二恶英的生成量；
4、该方法在除酸塔中利用雾化的碱液中和酸性污染物，不仅有效地除去酸性污染物，还可以防止结垢，减少二次污水处理。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明保护范围的限定。
实施例1 医疗废物热解焚烧方法
医疗废物燃烧产生的烟气一般含有烟尘、一氧化碳、二氧化硫、氟化氢、氯化氢、氮氧化物、二恶英类和重金属污染物，其包括如下步骤：首先，将医疗废物由上料系统送入焚烧系统立式旋转热解气化焚烧炉内，即一燃室，医疗废物在一燃室内布料均匀，通过控制一次风量以确保焚烧所需要的氧气量，一燃室从上至下，依次为干燥段、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段，具体步骤为：医疗废物首先在干燥段经由热解段产生的烟气进行加热干燥，让其中的水分挥发；干燥后的医疗废物在热解段和气化燃烧段分解出一氧化碳、氢气、甲烷等可燃物，进入混合烟气；热解气化后的残留物，液态焦油、油的化合物、较纯的固定碳以及医疗废物本身含有的无机灰土和惰性物质，进入燃烧段充分燃烧，燃烧温度达到≧850℃，产生的能量用来提供热解段和干燥段所需的热量；燃烧段产生的残渣经过燃烬段继续燃烧；燃烬段燃烧后，进入冷却段，由热解气化炉底部的一次供风冷却后，同时达到了预热一次风的目的，经炉排的机械挤压破碎成150mm以下的块状物排出至炉底的水封槽内，经湿式出渣系统排出炉外，由热解气化炉底部送入的一次风穿过残渣层，为燃烬段、燃烧段及热解气化燃烧段提供充分的助燃氧；进一步，一燃室产生的高温混合烟气按筒体切线方向进入二燃室，经分层设置的二次风供氧进行过氧燃烧，在高温过氧状态下将其中有机气体燃烬，通过自动点火器与燃油燃烧器的间歇工作，使燃烧温度达到1100℃，确保烟气停留时间大于2s；进一步，高温烟气进入烟气净化系统，通过余热锅，将烟气从1200℃降温至600℃，有效地避开了生成二恶英类物质的温度区间700-800℃，利用余热锅回收600℃以上的烟气热量，并产生0.98Mpa的蒸汽，产生的蒸汽可用于布袋除尘器伴热，及采暖，浴室方面；进一步，上述步骤中产生的600℃的烟气进入急冷塔，在1s内，由雾化后的冷却水将烟气迅速冷却至200℃，再次避开了生成二恶英类物质的温度区间300-400℃，急冷塔进口烟气温度大于200℃时，将开启急冷塔冷却水，保证烟气降至200℃，避开了二恶英的再次合成温度区间，一般情况下，不启用急冷塔的喷淋系统，避免烟气中水分过高，造成布袋结露；进一步，烟气进入除酸塔，采用半干法，即在除酸塔中喷入雾化的碱液，对烟气中的酸性污染物进行中和，碱液的喷入量控制在能将高温烟气中和成干粉状反应物，半干法能防止结垢，及减少二次污水处理；进一步，烟气进入布袋除尘器，在布袋除尘器中，喷入活性碳粉作吸附剂，烟气通过时，将烟尘、一氧化碳、二氧化硫、氟化氢、氯化氢、氮氧化物、二恶英类和重金属，这些有害物质吸附除去；最后，布袋出口的烟气再经过触媒反应塔，反应塔内设置的最佳烟气流速为3.5m/s，通过催化剂实现对烟气中二恶英和NOx的破坏，将其彻底分解为无机物，降低毒性，处理后的废气最后由引风机抽出经35m高烟囱达标排放，触媒反应塔中的反应原理为：焚烧烟气与催化剂接触，烟气中的二恶英首先被吸附在催化剂表面，被吸附的二恶英与烟气中的氧气在催化剂主要活性成分五氧化二钒的参与下发生氧化反应，最佳反应温度在200-240℃之间，二恶英被降解为氯化氢，水和二氧化碳，同时，氮氧化物与通入的氨气发生反应生产氮气和水，处理后的废气中的二恶英浓度低于0.1ng-TEQ/m3，达到国内最先进水平。
实施例2 医疗废物焚烧过程监控，
将医疗废物以2000kg/h投入焚烧炉内，并进行以下各项参数的监测，
焚烧炉运行工况记录：对一燃室烟气温度、二燃室中心温度、二燃室底部温度、锅炉进口温度、急冷塔出口温度、除尘器进口温度、触媒反应塔进口温度和触媒反应塔反应温度进行在线实时监测数据，并每半小时记录一次以上各参数：
时间 一燃室烟气温度 二燃室中心温度 二燃室底部温度 锅炉进口温度 急冷塔出口温度 除尘器进口温度 触媒反应塔进口温度 触媒反应塔反应温度
8:00 610 1109 990 1055 230 168 180 213
8:30 585 1061 963 1024 206 157 181 209
9:00 556 1080 970 1030 210 155 173 215
9:30 620 1110 1020 1048 230 178 185 220
10:00 537 1118 1010 1067 222 169 179 235
10:30 675 1145 1040 1091 237 159 175 223
11:00 654 1083 986 1013 210 165 180 204
11:30 570 1078 1036 1082 241 173 182 236
12:00 528 1136 1043 1017 229 160 176 214
废气成分监测：将医疗废物以2000kg/h投入焚烧炉内，在医疗废物处理装置间，实施监测布点，分别为监测点1、监测点2和监测点3，监测点1布置在余热锅废气进口处，监测点2布置在布袋除尘器的布袋废气进口处，监测点3布置在烟囱外排口处，对烟气黑度、烟尘、二氧化硫、氟化氢、氯化氢、氮氧化物、一氧化碳、二恶英类和汞及其化合物这些项目进行监测，监测频次为每天监测两次，每次取三个平行样。
一次取样监测：
二次取样监测：
三次取样监测：
采用这种依赖废物稳定连续热解焚烧的方法，医疗废物送入一燃室，一燃室从上至下分成干燥段、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段，热解段产生的烟气上升到干燥段，为干燥段的反应提供能量条件，燃烧段反应产生的能量继续为热解段和干燥段的反应提供热量，冷却段提供的一次供风，将燃烧完全的底渣冷却，同时一次风达到了预热的目的，继续为燃烬段、燃烧段及热解段提供充分的助燃氧，该设备结构精密，工艺紧凑，能量多次循环使用，极大地节约了能源；烟气进入二燃室，二燃室进行分层二次风供氧，加大气体的接触空间，使得所有烟气在过氧环境下充分燃烧，减少了有毒有害物质的生成；烟气进入余热锅，余热锅将烟气从1200℃直降到600℃，有效地避开了二恶英类物质的生成温度区间700-800℃；烟气进入急冷塔，在急冷塔内，将600℃的烟气在1s内直降到200℃，再次避开了生成二恶英类物质的温度区间300-400℃，反应过程，精确合理地控制温度，极大地降低了二恶英的生成量；烟气进入除酸塔，在除酸塔中，利用雾化的碱液中和酸性污染物，不仅有效地除去酸性污染物，还可以防止结垢，减少二次污水处理，烟气通过布袋除尘器时，喷入的活性碳粉将烟尘、一氧化碳、二氧化硫、氟化氢、氯化氢、氮氧化物、二恶英类和重金属，这些有害物质吸附除去；烟气经过触媒反应塔，通过塔内催化剂作用实现对烟气中二恶英和NOx的破坏，将其彻底分解为无机物，降低毒性，处理后的废气最后由引风机抽出经35m高烟囱达标排放。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将医疗废物由上料系统送入焚烧系统立式旋转热解气化焚烧炉内，即一燃室，医疗废物在一燃室内布料均匀，通过控制一次风量以确保焚烧所需要的氧气量，一燃室从上至下，依次为干燥段、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段，具体步骤为：
干燥：医疗废物首先在干燥段经由热解段产生的烟气进行加热干燥，让其中的水分挥发；
热解气化：干燥后的医疗废物在热解段和气化燃烧段分解出一氧化碳、氢气、甲烷等可燃物，进入混合烟气；
燃烧：热解气化后的残留物，液态焦油、油的化合物、较纯的固定碳以及医疗废物本身含有的无机灰土和惰性物质，进入燃烧段充分燃烧，燃烧温度达到≧850℃，产生的能量用来提供热解段和干燥段所需的热量；
燃烬：燃烧段产生的残渣经过燃烬段继续燃烧；
冷却：燃烬段燃烧后，进入冷却段，由热解气化炉底部的一次供风冷却后，同时达到了预热一次风的目的，经炉排的机械挤压破碎成150mm以下的块状物排出至炉底的水封槽内，经湿式出渣系统排出炉外；
步骤二：一燃室产生的高温混合烟气按筒体切线方向进入二燃室，经分层设置的二次风供氧进行过氧燃烧，在高温过氧状态下将其中有机气体燃烬，通过自动点火器与燃油燃烧器的间歇工作，使燃烧温度达到1000-1200℃，确保烟气停留时间大于2s；
步骤三：高温烟气进入烟气净化系统，通过余热锅，将烟气从1200℃降温至600℃，有效地避开了生成二恶英类物质的温度区间700-800℃，利用余热锅回收600℃以上的烟气热量，并产生0.98Mpa的蒸汽，产生的蒸汽可用于布袋除尘器伴热，及采暖，浴室方面；
步骤四：上述步骤三中产生的600℃的烟气进入急冷塔，在1s内，由雾化后的冷却水将烟气迅速冷却至200℃，再次避开了生成二恶英类物质的温度区间300-400℃；
步骤五：烟气进入除酸塔，采用半干法，即在除酸塔中喷入碱液，对烟气中的酸性污染物进行中和，碱液的喷入量控制在能将高温烟气中和成干粉状反应物；
步骤六：烟气进入布袋除尘器，在布袋除尘器中，喷入活性碳粉作吸附剂，烟气通过时，将烟尘、一氧化碳、二氧化硫、氟化氢、氯化氢、氮氧化物、二恶英类和重金属，这些有害物质吸附除去；
步骤七：布袋出口的烟气再经过触媒反应塔，反应塔内烟气流速设置在3-5m/s区间内，通过催化剂实现对烟气中二恶英和NOx的破坏，将其彻底分解为无机物，降低毒性，处理后的废气最后由引风机抽出经35m高烟囱达标排放。
2.根据权利要求1所述的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，其特征在于，医疗废物燃烧产生的烟气一般含有烟尘、一氧化碳、二氧化硫、氟化氢、氯化氢、氮氧化物、二恶英类和重金属污染物。
3.根据权利要求1所述的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，其特征在于，步骤一中，由热解气化炉底部送入的一次风穿过残渣层，为燃烬段、燃烧段及热解气化燃烧段提供充分的助燃氧。
4.根据权利要求1所述的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，其特征在于，步骤二中所述的自动点火器与燃油燃烧器的间歇工作，使燃烧温度达到1100℃。
5.根据权利要求1所述的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，其特征在于，步骤四中所述的急冷塔进口烟气温度大于200℃时，将开启急冷塔冷却水，保证烟气降至200℃，避开了二恶英的再次合成温度区间，一般情况下，不启用急冷塔的喷淋系统，避免烟气中水分过高，造成布袋结露。
6.根据权利要求1所述的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，其特征在于，步骤五中所述的采用半干法是为了防止结垢，及减少二次污水处理。
7.根据权利要求1所述的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，其特征在于，步骤六中所述的布袋除尘器内的布袋应定期更换，布袋除尘器的下部设置卸灰装置，排出的飞灰采用水泥固化处理，固化后送往危险废物填埋场进行填埋处理。
8.根据权利要求1所述的医疗废物的稳定连续热解焚烧方法，其特征在于，步骤七中所述的触媒反应塔中的反应原理为：焚烧烟气与催化剂接触，烟气中的二恶英首先被吸附在催化剂表面，被吸附的二恶英与烟气中的氧气在催化剂主要活性成分五氧化二钒的参与下发生氧化反应，最佳反应温度在200-240℃之间，二恶英被降解为氯化氢，水和二氧化碳，同时，氮氧化物与通入的氨气发生反应生产氮气和水，处理后的废气中的二恶英浓度低于0.1ng-TEQ/m3，达到国内最先进水平，反应塔内设置的最佳烟气流速为3.5m/s。
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