CN112207115A - 一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺 - Google Patents
一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺，水泥回转窑，水泥回转窑一端与分解炉相连通，水泥回转窑的另一端与篦冷机相连通；还包括在水泥回转窑的烟气出口与分解炉的燃气进口之间通过烟气管道串联回转式低温热解装置、烟气脱氯装置、气化炉的烟气形成的烟气通路，所述回转式低温热解装置的固废排出口与气化炉的顶端相连通，所述气化炉的底端与排渣机相连通，气化炉还从水泥回转窑引入高温烟气。本发明通过对医疗废料进行完全脱氯和实现热量的循环使用，从源头减少参与二噁英合成反应的氯元素，抑制其对窑体污染腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及医疗废料处理技术领域，具体为一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺。
背景技术
我国每年产生医疗废物达200万吨以上，但医疗废弃物组分复杂、传染性强不能直接回收利用，目前我国90％以上的医疗废物采用焚烧法处置。水泥窑协同处置固废具有处置效率高、资源利用率高、设备投资低等优点，欧美和日本早在20世纪70年代便应用水泥窑协同处置固废技术。国务院印发了《循环经济发展战略及近期行动计划》，明确提出鼓励水泥窑协同资源化处理固体废弃物，并相继出台了《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》(HJ662-2013)和《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB30485-2013)等规范。我国具有水泥窑协同处置固废资质的企业68家，覆盖了25个省市。近年来，华新水泥、广东粤堡、中材集团、海螺水泥、北京金隅等相继开发了生物干化-水泥窑协同处置技术、热盘炉-水泥窑协同处置技术和水泥窑协同处置RDF技术等。但是由于医疗废物组分复杂、传染性强、硫氯含量高和低温挥发组分含量高，导致水泥窑焚烧医疗废物过程易产生爆燃现象、窑内氯富集结皮堵塞和二噁英污染等问题，目前水泥窑处置医疗废物应用较少。构建匹配水泥窑协同处置医疗废物的预处理技术和装备是水泥窑协同处置医疗废物的前提和保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺，以解决上述背景技术中提出的现有的医疗废物组分复杂、硫氯含量高和低温挥发组分含量高，导致水泥窑直接焚烧医疗废物过程易产生爆燃现象、窑内氯富集结皮堵塞和二噁英污染等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺，所述医疗废物在回转式低温热解装置内被220～280℃的热烟气加热分解成含HCl的挥发气体和固体残留物，所述热烟气是从水泥回转窑的篦冷机引出并送至除尘器除去飞灰且降温的热烟气，所述含HCl的挥发气体被引入至烟气脱氯装置脱氯，脱氯后的烟气与回转式低温热解装置排出的固体残留物在气化炉中被引入低温气化炉的高温烟气加热至550～600℃，裂解生成的裂解气作为燃料引入至分解炉焚烧配入的水泥原料，裂解剩余的无机固体残渣排出至排渣机，所述医疗废物包括棉签、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、橡胶手套及人体组织；
所述水泥回转窑一端与分解炉相连通，水泥回转窑的另一端与篦冷机相连通，所述水泥回转窑的篦冷机烟气出口与所述分解炉的燃气进口之间通过烟气管道串联了所述除尘器、回转式低温热解装置、烟气脱氯装置、低温气化炉的烟气形成了烟气通路，所述低温气化炉的底端与排渣机相连通，低温气化炉还通过管道连通水泥回转窑的高温烟气，所述低温气化炉的燃气排出口与水泥窑分解炉相连通。
进一步地，所述烟气脱氯装置为错流移动床，包括容纳脱氯剂的脱氯反应室，连通脱氯反应室与进气管道的进气室，连通脱氯反应室与出气管道的出气室，所述脱氯反应室与进气室、出气室之间通过设有篦孔的隔板间隔隔开，所述脱氯反应室顶部连通脱氯剂料斗，所述出气管道将脱氯后的烟气送入低温气化炉。
进一步地，所述回转式低温热解装置设有连通进气管的进料排气装置，和连通低温气化炉顶端的出料进气装置，所述出料进气装置还连通烟气管道。
进一步地，所述低温气化炉顶部通过烟气管道将高热值燃气输送至分解炉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过将从水泥回转窑的篦冷机流出的250～300℃热烟气经除尘净化后送入回转式低温热解装置对医疗废弃物进行热解，使含氯和硫的低温挥发物挥发后送入烟气脱氯装置内，经脱氯剂处理进行脱氯，脱氯后的挥发气体与回转式低温热解装置排出的未挥发物在低温气化炉中隔绝空气高温干馏进一步热解，高温干馏热源主要有水泥回转窑未经篦冷机的550～600℃高温烟气提供热量，在低温气化炉内医疗废弃物彻底气化裂解，无法气化的无机物：玻璃、金属通过排渣机排出，气化后烟气具有高热值的烟气作为燃料输送至分解炉对投入分解炉内的水泥原料进行加热，本系统充分利用了水泥回转窑排出烟气的余热。
2、二噁英是氯化多核芳香化合物的总称，主要有多氯二苯并呋喃和多氯二苯并-二噁英两种，垃圾燃烧过程中会出现局部缺氧等情况，垃圾中的氯元素会以HCl形式释放，部分转化为氯气，垃圾热解产生的大分子残碳与氯、氢、氧通过基元反应能产生二噁英，二噁英主要在300℃以上生成，本发明通过在回转式低温热解装置中对医疗废弃物进行220～280℃的低温热解，仅使聚氯乙烯中Cl与碳链分离产生HCl、橡胶手套中S和Cl气化，而医疗废物在此过程没有发生碳链断裂，基本不产生碳氢化合物和残碳，因此分离出的HCl不能与残碳进行基元反应就直接在烟气脱氯装置除去了氯成分，医疗废弃物再在高温下二次裂解，使挥发物作为水泥回转窑燃气使用时，由于减少了参与二噁英合成反应的氯元素，抑制其对水泥回转窑的污染腐蚀，本发明的技术方案有效将医疗废物中的HCl挥发与碳链断裂过程分开在不同的时段，有效避免了碳链断裂物与HCl反应生成二噁英的前驱体。
3.分解炉以热烟气为气化介质，实现医疗废物中有机组分的热解-气化制备高值化燃气作为水泥窑的辅助燃料，气化炉底部分离出炉渣用作水泥生料的配料，解决了医疗废物有机组分与无机组分分离难度大、人工分离存在生物安全问题、有机组分直接焚烧易爆燃而导致热效率低等问题。
附图说明
图1是本发明的实施例中医疗废物的棉签气化时热分解特性图；
图2是本发明的实施例中医疗废物的聚氯乙烯气化时热分解特性图；
图3是本发明的实施例中医疗废物的聚苯乙烯气化时热分解特性图；
图4是本发明的实施例中医疗废物的聚丙烯气化时热分解特性图；
图5是本发明的实施例中医疗废物的聚乙烯气化时热分解特性图；
图6是本发明的实施例中医疗废物的橡胶手套气化时热分解特性图；
图7为本发明整体的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
医疗废物的组分主要包括棉签、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、橡胶手套及人体组织，如表1按成分类型分类为塑料、木质、橡胶、玻璃、金属、人体组织。医疗废物中可燃物的工业分析及元素分析如表2。表3为不同温度下医疗废物气化产生燃气的组分分析结果，200～300℃时未检测到医疗废物气化得到燃气。
表1医疗废物组分分析
表2医疗废物中可燃物的工业分析及元素分析(空气干燥基)
表3不同温度下1#医疗废物气化产生燃气的组分分析
棉签、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、橡胶手套在0～600℃温度下分别进行热重分析，结果如图1～图6。医疗废物中的Cl从聚氯乙烯中析出的温度为220～320℃，而医疗废物中有机物裂解产生残炭的范围为280～560℃，为防止医疗废物进行生物干化-水泥窑协调处理中挥发出的氯源与残炭发生基元反应产生二噁英，参阅图7，本发明提供一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺，其步骤为：将从水泥回转窑1的篦冷机3引出的250～300℃的热烟气经除尘器2捕集飞灰并降温至220～280℃后，引入回转式低温热解装置11，使回转式低温热解装置11内的医疗废物热解挥发形成HCl和固体残留物，医疗废物包括棉签、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、橡胶手套及人体组织，再将HCl引入至烟气脱氯装置4脱氯，脱氯后的烟气与回转式低温热解装置11排出的固体残留物在气化炉9中被引入气化炉9的高温烟气预热后进行不充分燃烧使得气化炉温度稳定在550～600℃，裂解生成的裂解气作为燃料引入至分解炉5焚烧配入的水泥原料，裂解剩余的无机固体残渣排出至排渣机6；
以上步骤在图7中的装置中实施，包括：水泥回转窑1，水泥回转窑1一端与分解炉5相连通，水泥回转窑1的另一端与篦冷机3相连通；还包括在篦冷机3的烟气出口与分解炉5的燃气进口之间通过烟气管道串联了除尘器2、回转式低温热解装置11、烟气脱氯装置4、低温气化炉9的烟气形成的烟气通路，回转式低温热解装置11的固废排出口1121与低温气化炉9的顶端相连通，低温气化炉的底端与排渣机6相连通，低温气化炉9还从水泥回转窑1引入高温烟气。图1中，回转式低温热解装置11与篦冷机3之间还串联的烟气净化系统2。
烟气脱氯装置4为错流移动床，包括容纳脱氯剂的脱氯反应室44，连通脱氯反应室44与进气管道41的进气室42，连通脱氯反应室44与出气管道45的出气室43，脱氯反应室44与进气室42、出气室43之间通过设有篦孔的隔板46间隔隔开，脱氯反应室44顶部连通脱氯剂料斗47，氯剂料斗47下方安装排泄阀，出气管道45将脱氯后的烟气送入低温气化炉9，错流移动床为论文“错流移动床中颗粒行为的研究中”介绍的两相反应器。
类似专利CN210796182U，回转式低温热解装置11设有连通进气管的进料排气装置111，和连通气化炉9顶端的出料进气装置112，出料进气装置112还通过烟气管道连通烟气净化系统2。
气化炉9顶部通过烟气管道将高热值燃气输送至分解炉5。
通过采用上述技术方案进行脱氯操作，保证烟气能够完全脱氯；医疗废弃物中的有机物能完全气化热解，而不能热解的无机物分离排出；脱氯的热烟气不会在作为燃料生产水泥时参与二噁英合成反应，或对水泥回转窑污染腐蚀，或在医疗废物热解时与残碳发生基元反应合成二噁英。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (4)
1.一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺，其特征在于，所述医疗废物在回转式低温热解装置内被220～280℃的热烟气加热分解成含HCl的挥发气体和固体残留物，所述热烟气是从水泥回转窑引出并送至除尘器除去飞灰且降温的热烟气，所述含HCl的挥发气体被引入至烟气脱氯装置脱氯，脱氯后的烟气与回转式低温热解装置排出的固体残留物在气化炉中被引入低温气化炉的高温烟气预热后发生不充分燃烧加热至550～600℃，裂解生成的裂解气作为燃料引入至分解炉焚烧配入的水泥原料，裂解剩余的无机固体残渣排出至排渣机，所述医疗废物包括棉签、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、橡胶手套及人体组织；
所述水泥回转窑一端与分解炉相连通，水泥回转窑的另一端与篦冷机相连通，所述水泥回转窑的烟气出口与所述分解炉的燃气进口之间通过烟气管道串联了所述除尘器、回转式低温热解装置、烟气脱氯装置、低温气化炉的烟气形成了烟气通路，所述低温气化炉的底端与排渣机相连通，低温气化炉还通过管道连通水泥回转窑的高温烟气，所述低温气化炉的燃气排出口与水泥窑分解炉相连通。
2.根据权利要求1所述的一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺，其特征在于，所述烟气脱氯装置为错流移动床，包括容纳脱氯剂的脱氯反应室，连通脱氯反应室与进气管道的进气室，连通脱氯反应室与出气管道的出气室，所述脱氯反应室与进气室、出气室之间通过设有篦孔的隔板间隔隔开，所述脱氯反应室顶部连通脱氯剂料斗，所述出气管道将脱氯后的烟气送入低温气化炉。
3.根据权利要求1所述的一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺，其特征在于，所述回转式低温热解装置设有连通进气管的进料排气装置，和连通低温气化炉顶端的出料进气装置，所述出料进气装置还连通烟气管道。
4.根据权利要求1所述的一种利用热烟气低温热解脱氯提质耦合水泥窑协同处置医疗废物的工艺，其特征在于，所述低温气化炉顶部通过烟气管道将高热值燃气输送至分解炉。
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