汪力勁，鄒廬泉，盧 青，李 娜

(上海市固體廢物處置中心，上海 200336)

醫(yī)療廢物焚燒處理核心技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用

汪力勁，鄒廬泉，盧 青，李 娜

(上海市固體廢物處置中心，上海 200336)

國內(nèi)已建成的醫(yī)療廢物焚燒設(shè)施目前普遍存在進(jìn)料系統(tǒng)不穩(wěn)定、玻璃結(jié)渣和高濃度HCl氣體的排放的問題。這些技術(shù)難點(diǎn)已成為醫(yī)療廢物焚燒處置行業(yè)發(fā)展的瓶頸。本文介紹了可解決上述問題的“可調(diào)節(jié)醫(yī)療廢物恒流量進(jìn)料技術(shù)”、“醫(yī)廢焚燒防玻璃結(jié)渣技術(shù)”和“含高濃度氯化氫醫(yī)廢尾氣處理技術(shù)”三項(xiàng)醫(yī)療廢物焚燒處理核心技術(shù)的主要特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)與應(yīng)用實(shí)例。

醫(yī)療廢物;焚燒處理;玻璃結(jié)渣;尾氣;核心技術(shù)

根據(jù)國家發(fā)改委、國家環(huán)?？偩?003年聯(lián)合發(fā)布的《全國危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》要求，在全國范圍內(nèi)共規(guī)劃建設(shè)功能齊全的綜合性危險(xiǎn)廢物處理處置中心31個(gè)，在300個(gè)地級(jí)市建設(shè)300項(xiàng)醫(yī)療廢物集中處置設(shè)施。

據(jù)調(diào)研，從技術(shù)的角度出發(fā)，國內(nèi)已建成的醫(yī)療廢物焚燒設(shè)施目前普遍存在進(jìn)料系統(tǒng)不穩(wěn)定、玻璃結(jié)渣和高濃度HCl氣體的排放問題。這些技術(shù)難點(diǎn)已成為醫(yī)療廢物焚燒處置行業(yè)發(fā)展的瓶頸。本文重點(diǎn)介紹了可解決上述問題的“可調(diào)節(jié)醫(yī)療廢物恒流量進(jìn)料技術(shù)”、“醫(yī)廢焚燒防玻璃結(jié)渣技術(shù)”和“含高濃度氯化氫醫(yī)廢尾氣處理技術(shù)”三項(xiàng)醫(yī)療廢物焚燒處理核心技術(shù)的主要特點(diǎn)、技術(shù)指標(biāo)以及應(yīng)用實(shí)例。以解決現(xiàn)有醫(yī)療廢物處置設(shè)施技術(shù)改進(jìn)的需求。

1 可調(diào)節(jié)醫(yī)療廢物恒流量進(jìn)料技術(shù)

1.1 技術(shù)簡介

目前醫(yī)療廢物焚燒爐中由于進(jìn)料系統(tǒng)多為液壓或電動(dòng)推板進(jìn)料裝置，為批次進(jìn)料模式，以處置規(guī)模為25噸/天為例，袋裝醫(yī)療廢物均放置在660L周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，每次660L周轉(zhuǎn)箱醫(yī)療廢物的傾倒量為100～125公斤，每小時(shí)的倒料頻率為8～10次，每間隔6～8分鐘需推料一次。由于醫(yī)療廢物熱值高、燃點(diǎn)低，醫(yī)療廢物在窯頭會(huì)快速發(fā)生燃燒反應(yīng)，醫(yī)療廢物中的氯與氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出大量HCl，因此在推料后2～3分鐘會(huì)出現(xiàn)由于快速燃燒反應(yīng)，HCl濃度進(jìn)入最高峰值，而接下來的3～5分鐘HCl的濃度會(huì)隨著物料中氯含量的降低而逐漸到達(dá)最低谷，并緊隨著下一批次的推料會(huì)循環(huán)形成HCl濃度的反復(fù)波動(dòng)。

批次進(jìn)料后醫(yī)療廢物中含氯量和熱值及其他污染成分的波動(dòng)范圍極大，HCl濃度一般波動(dòng)范圍在900～5000mg/Nm3，而通過可調(diào)節(jié)醫(yī)療廢物恒流量進(jìn)料系統(tǒng)，HCl濃度變化范圍較小，基本可穩(wěn)定在3000～4000mg/Nm3之間。

本工藝針對(duì)醫(yī)療廢物特性采用了可調(diào)節(jié)醫(yī)療廢物恒流量進(jìn)料系統(tǒng)（見圖1），通過變頻調(diào)節(jié)醫(yī)療廢物進(jìn)料量，從源頭控制醫(yī)療廢物的熱值和污染物濃度的波動(dòng)。一方面減少由于醫(yī)療廢物熱值和HCl濃度的變化而帶來的煙氣量和HCl濃度的大幅波動(dòng)，使得整個(gè)運(yùn)營工況都處于穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行狀態(tài)中，提高了設(shè)備使用壽命；同時(shí)憑借連續(xù)、穩(wěn)定的進(jìn)料量，設(shè)備選型無需考慮設(shè)備最不利工況的參數(shù)，減少了設(shè)備的投資和運(yùn)營成本，并獲得最佳的脫酸藥劑投加調(diào)節(jié)控制，可避免煙氣污染物濃度在高峰或低谷時(shí)，脫酸藥劑來不及投加或過度投加而造成用量浪費(fèi)等問題，減少了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

圖1 醫(yī)療廢物焚燒爐恒流量進(jìn)料系統(tǒng)

1.2 主要技術(shù)特點(diǎn)

醫(yī)療廢物焚燒爐恒流量進(jìn)料系統(tǒng)由無軸雙螺旋輸送+撥料器+電動(dòng)閘板+無軸單螺旋輸送組合裝置組成。該裝置的技術(shù)特點(diǎn)是：

（1）無軸單、雙螺旋輸送裝置

采用可實(shí)現(xiàn)醫(yī)療廢物動(dòng)態(tài)連續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)料無軸雙螺旋輸送機(jī)和無軸單螺旋輸送機(jī)的輸送裝置。螺旋料槽中均無中心軸，抗纏繞性非常強(qiáng)，對(duì)于輸送醫(yī)療廢物中的棉紗、衣被等帶狀、易纏繞物料的進(jìn)料，不易發(fā)生結(jié)拱和堵料的現(xiàn)象，確保了運(yùn)行的可靠性，大大降低了能耗。

（2）DCS變頻調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

采用DCS變頻調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，可在線根據(jù)回轉(zhuǎn)窯出口的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)雙螺旋電機(jī)頻率，并與撥料門、電動(dòng)閘門實(shí)現(xiàn)在線聯(lián)鎖控制，從而確保進(jìn)入爐內(nèi)的醫(yī)療廢物焚燒量處于恒定流量和穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）電機(jī)均具備正、反轉(zhuǎn)功能

無軸單、雙螺旋輸送電機(jī)均具備正、反轉(zhuǎn)功能，一旦發(fā)生堵料現(xiàn)象，控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)切換電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，防止物料卡阻。

1.3 適用范圍及技術(shù)指標(biāo)

該技術(shù)適用于20～100噸/天的醫(yī)療廢物或者危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置廠。主要技術(shù)指標(biāo)為：（1）確保醫(yī)療廢物能穩(wěn)定、連續(xù)、可靠地輸送；（2）HCl濃度波動(dòng)控制在3000～4000mg/Nm3；（3）二燃室出口煙氣量波動(dòng)范圍穩(wěn)定在設(shè)計(jì)負(fù)荷的80%～120%；（4）煙氣排放指標(biāo)全部達(dá)到歐盟2000排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 醫(yī)療廢物焚燒防玻璃結(jié)渣技術(shù)

2.1 技術(shù)簡介

醫(yī)療垃圾中的玻璃主要來源于醫(yī)療機(jī)構(gòu)的載玻片、輸液瓶、藥瓶、注射管等玻璃制品。在回轉(zhuǎn)窯的高溫焚燒過程中，特別是在700℃～1000℃的溫度區(qū)間, 玻璃極易結(jié)成大塊熔渣，通常在連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)發(fā)生結(jié)渣現(xiàn)象，造成窯尾至二燃室底部的有效內(nèi)徑不斷縮小繼而堵塞出渣口，最終導(dǎo)致出渣不順暢、處理量減少，必須完全停爐進(jìn)行人工清渣，影響了焚燒爐的正常生產(chǎn)。本工藝針對(duì)醫(yī)療廢物玻璃結(jié)渣問題，在窯內(nèi)易結(jié)渣處使用防結(jié)渣專用耐火材料（特種剛玉磚），并結(jié)合搖擺防渣及高溫熔渣運(yùn)行手段的處置技術(shù)，在防玻璃結(jié)渣方面取得了理想的效果。醫(yī)療廢物焚燒線回轉(zhuǎn)窯見圖2。

圖2 醫(yī)療廢物焚燒回轉(zhuǎn)窯

2.2 主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）回轉(zhuǎn)窯采用熔渣專用搖擺技術(shù)

回轉(zhuǎn)窯配置可正、反轉(zhuǎn)的變頻電機(jī)達(dá)到搖擺功能，由回轉(zhuǎn)窯爐床通過搖擺來翻動(dòng)醫(yī)療廢物，使之燃燒均勻，延長焚燒停留時(shí)間，使軸向窯尾剖面形成較大的溫度差，高溫區(qū)使熔渣尤其是極易粘附在耐火材料上的玻璃熔渣流動(dòng)性加強(qiáng)，最終使得玻璃熔渣順利排出出渣口。同時(shí)控制回轉(zhuǎn)窯的搖擺角度，使得廢物能在搖擺的作用下被均勻散料達(dá)到完全燃燒。

（2）抗熔渣性耐火材料

在最易玻璃結(jié)渣的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壁采用耐腐蝕、耐高溫、耐壓強(qiáng)度高、熱震穩(wěn)定性好、高耐磨性、高抗渣性、抗剝落性優(yōu)良和使用壽命長的特種剛玉材料。

（3）高溫熔渣技術(shù)

根據(jù)窯尾已經(jīng)結(jié)焦的玻璃熔渣結(jié)渣情況，提高窯尾溫度至熔點(diǎn)以上（一般高達(dá)1200℃左右），采用高溫熔化，結(jié)合轉(zhuǎn)窯搖擺，將窯尾各處的大塊熔渣熔化至流態(tài)，連續(xù)流入底部出渣口，達(dá)到清除熔渣的目的。

2.3 技術(shù)適用范圍及技術(shù)指標(biāo)

該技術(shù)適用于20～100噸/天的醫(yī)療廢物或者危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置廠。主要技術(shù)指標(biāo)為：（1）能確保焚燒設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)天數(shù)在180天以上，年運(yùn)轉(zhuǎn)總天數(shù)超過300天；（2）焚燒爐燃燒效率＞99.99%；焚燒爐焚毀去除率＞99.99%；殘?jiān)鼰嶙茰p率＜5%；（3）耐火材料使用壽命在8000～12,000小時(shí)；（4）煙氣排放全部達(dá)到歐盟2000排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 含高濃度氯化氫醫(yī)療廢物尾氣處理技術(shù)

3.1 技術(shù)簡介

焚燒爐的煙氣成分主要取決于廢物成分和燃燒條件。醫(yī)療廢物中通常一次性塑料制品（主要有聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯四大類）占有量較多，使得燃燒后煙氣成分中HCl的濃度含量特別高，在不均勻進(jìn)料狀態(tài)下，瞬時(shí)值甚至?xí)^7000mg/Nm3，灰塵顆粒小且極易產(chǎn)生二英，加上送入焚燒爐的醫(yī)療廢物的組分、特性不同，熱值、煙氣成分也會(huì)有一定的波動(dòng)，因此醫(yī)療廢物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)應(yīng)具有快速應(yīng)對(duì)煙氣成分、流量、HCl濃度變化的功能。

含高濃度氯化氫醫(yī)療廢物尾氣處理技術(shù)采用的是干式脫酸塔（包括濾袋）+濕式洗滌塔組合尾氣處理技術(shù)。尾氣首先經(jīng)急冷塔降溫至250℃以下，隨后煙氣進(jìn)入干式脫酸塔，脫酸塔內(nèi)經(jīng)噴入石灰粉后在濾袋上形成Ca(OH)2濾餅，Ca(OH)2和煙氣中的SO2、HCl和HF等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以達(dá)到初步去除氣體中的酸性氣體的目的。

經(jīng)凈化后的煙氣再進(jìn)入濕式洗滌塔，通過帶噴嘴的噴頭將循環(huán)液擴(kuò)散到整個(gè)塔截面，確保所有氣體都能夠與循環(huán)液充分接觸。最下層的噴頭用來噴水以確保煙氣進(jìn)入反應(yīng)段之前達(dá)到露點(diǎn)溫度以下。洗滌塔上面有一個(gè)除霧器，通過該除霧器可從煙氣流中去除所有的液滴。洗滌塔下部是循環(huán)水槽，循環(huán)泵從水槽抽取循環(huán)堿液，使得NaOH和HCl的比可達(dá)到30:1～60:1，使脫酸反應(yīng)完全。

醫(yī)療廢物焚燒爐煙氣凈化系統(tǒng)見圖3。

圖3 醫(yī)療廢物焚燒爐煙氣凈化系統(tǒng)

3.2 主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）操作彈性大，對(duì)高濃度HCl的波動(dòng)適用性強(qiáng)，確?？蛇_(dá)標(biāo)排放

從國內(nèi)區(qū)域性醫(yī)療廢物焚燒廠的實(shí)際運(yùn)行情況看，煙氣含氯量普遍較高。本技術(shù)強(qiáng)化了酸性氣體脫除的工藝設(shè)計(jì)措施。該工藝通過實(shí)時(shí)檢測進(jìn)出口HCl濃度和煙氣流量，對(duì)不同的煙氣流量、煙氣成分能進(jìn)行快速響應(yīng)，迅速調(diào)整脫酸劑的投加量、補(bǔ)水量等工況參數(shù)，確保在HCl含量波動(dòng)和濃度極高的情況下能夠長期穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)運(yùn)行。采用該技術(shù)HCl脫除效率能達(dá)到99.99%以上，HCl排放濃度可在10mg/Nm3以下，遠(yuǎn)低于歐盟2000中的氯化氫排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）Ca(OH)2和NaOH配比投加量經(jīng)濟(jì)合理

根據(jù)干式脫酸塔進(jìn)口、煙囪處的HCl含量和濕塔pH值，系統(tǒng)可自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)Ca(OH)2和NaOH的投加量，采用最佳的Ca(OH)2、NaOH與Cl的配比，最大限度地提高脫酸劑的利用率。

（3）注重防腐材料在各環(huán)節(jié)的合理應(yīng)用

3.3 技術(shù)適用范圍及技術(shù)指標(biāo)

該技術(shù)適用于20～100噸/天的醫(yī)療廢物或者危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置廠。主要技術(shù)指標(biāo)為：（1）確保HCl濃度在55%～120%設(shè)計(jì)煙氣量和濃度負(fù)荷的前提下，系統(tǒng)能穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行；（2）確保焚燒設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)天數(shù)在180天以上，年運(yùn)轉(zhuǎn)總天數(shù)超過300天；（3）HCl脫除效率＞99.99%，且HCl排放指標(biāo)＜10mg/Nm3，低于歐盟2000排放標(biāo)準(zhǔn)中的氯化氫排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 三項(xiàng)醫(yī)療廢物焚燒技術(shù)的應(yīng)用案例

為確保上海市醫(yī)療廢物處置不間斷安全運(yùn)行，上海市固體廢物處置中心目前已建成三條醫(yī)療廢物焚燒生產(chǎn)線。其中，第一、第二條焚燒生產(chǎn)線為改造工程，處置規(guī)模合計(jì)為50噸/天，作為備用線（見圖4）；第三條焚燒生產(chǎn)線處置規(guī)模為72噸/天，為目前世界上規(guī)模最大的醫(yī)療廢物專用焚燒生產(chǎn)線（見圖5），已于2009年年底投入運(yùn)行。三條焚燒生產(chǎn)線共同承擔(dān)起了上海市全市的醫(yī)療廢物焚燒處置任務(wù)，上文介紹的三項(xiàng)醫(yī)療廢物焚燒處理核心技術(shù)已成功應(yīng)用于這三條醫(yī)療廢物焚燒生產(chǎn)線。

第三條焚燒生產(chǎn)線遵循高起點(diǎn)、高質(zhì)量、高水準(zhǔn)的要求，按照國內(nèi)一流、國際領(lǐng)先的水平設(shè)計(jì)建設(shè)，采用回轉(zhuǎn)窯+二燃室焚燒處置工藝，主要由周轉(zhuǎn)箱自動(dòng)清洗、消毒、倒料、輸送系統(tǒng)；恒流量自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)；雙進(jìn)料保障系統(tǒng)；焚燒處置系統(tǒng)；煙氣處理系統(tǒng)；余熱回收發(fā)電系統(tǒng)；汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)；實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)；一體化輔助管理系統(tǒng)組成。

圖4 第一、二條焚燒生產(chǎn)線

圖5 第三條焚燒生產(chǎn)線

該生產(chǎn)線由于應(yīng)用了可調(diào)節(jié)醫(yī)療廢物恒流量進(jìn)料技術(shù)，自2009年正式投入使用，運(yùn)行狀況良好。通過該技術(shù)的使用，源頭各項(xiàng)污染物（如HCl、二英等）波動(dòng)范圍小，HCl排放濃度基本可穩(wěn)定在3000～4000mg/Nm3，各項(xiàng)污染物的排放指標(biāo)基本能達(dá)到歐盟2000排放標(biāo)準(zhǔn)，避免了醫(yī)療廢物處理所造成的二次污染。該生產(chǎn)線采用含高濃度氯化氫醫(yī)廢尾氣處理技術(shù)后，可有效去除高濃度HCl，根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)出口HCl濃度在線監(jiān)測儀表顯示，排放濃度低于10mg/Nm3，脫除效率達(dá)到99.99%以上， HCl濃度遠(yuǎn)低于歐盟2000排放標(biāo)準(zhǔn)，保證了尾氣的達(dá)標(biāo)排放。

第一、第二條焚燒線將原有兩條焚燒線改造，改造后單條焚燒生產(chǎn)線的焚燒規(guī)模提高到25噸/天（即總規(guī)模有50噸/天），年設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)能力可超過310天。工程采用回轉(zhuǎn)窯焚燒、二次燃燒室高溫分解的處理工藝。燃燒煙氣經(jīng)急冷塔急冷、旋風(fēng)除塵器降塵并噴射干石灰、活性炭中和，布袋除塵，濕式洗滌塔脫酸，最后經(jīng)50m煙囪高空排放。

醫(yī)療廢物焚燒防玻璃結(jié)渣技術(shù)在三條生產(chǎn)線中均有應(yīng)用，采用該技術(shù)，可使焚燒生產(chǎn)線設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率大大提高，清渣頻率大大減少，焚燒生產(chǎn)線連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)天數(shù)在180天以上，焚燒爐燃燒效率高于99.99%，煙氣排放符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

按照《全國危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》要求，我國將以地級(jí)市為單位建設(shè)醫(yī)療廢物集中處置設(shè)施300個(gè)，新增處置能力282萬噸/年，同時(shí)隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，國內(nèi)對(duì)舊有固體廢物焚燒處理廠進(jìn)行技術(shù)改造升級(jí)也將提上日程，可調(diào)節(jié)醫(yī)療廢物恒流量進(jìn)料技術(shù)、醫(yī)廢焚燒防玻璃結(jié)渣技術(shù)、含高濃度氯化氫醫(yī)療廢物尾氣處理技術(shù)三項(xiàng)醫(yī)療廢物焚燒處理核心技術(shù)不論在危險(xiǎn)廢物還是醫(yī)療廢物焚燒處置領(lǐng)域均有著廣闊的應(yīng)用前景。

Development and Application on Core Technology of Incineration and Disposal of Medical Wastes

WANG Li-jin, ZOU Lu-quan, LU Qing, LI Na
(Shanghai Disposal Centre of Solid Wastes, Shanghai 200336, China)

Incineration facilities of medical wastes set up in the country show instability in feed system at present time and emission problem in glass residues and HCI gas with high concentration. The settlement of these technical difficulties has become the key to break through the development bottle-neck of incineration and disposal of medical wastes. The paper presents the main characteristics, technical guidelines and application examples of core technology of incineration and disposal of medical wastes, mainly on “feed technology of constant flow of adjustable medical wastes”, “technology of anti-glass residue of medical incineration”, “treatment technology of medical waste tail gas of hydrogen chloride with high concentration.”

medical wastes; incineration and disposal; glass residue; tail gas; core technology

X799.5

A

1006-5377（2010）09-0019-04