医疗废物焚烧处理核心技术的开发及应用

汪力劲，邹庐泉，卢 青，李 娜

(上海市固体废物处置中心，上海 200336)

医疗废物焚烧处理核心技术的开发及应用

汪力劲，邹庐泉，卢 青，李 娜

(上海市固体废物处置中心，上海 200336)

国内已建成的医疗废物焚烧设施目前普遍存在进料系统不稳定、玻璃结渣和高浓度HCl气体的排放的问题。这些技术难点已成为医疗废物焚烧处置行业发展的瓶颈。本文介绍了可解决上述问题的“可调节医疗废物恒流量进料技术”、“医废焚烧防玻璃结渣技术”和“含高浓度氯化氢医废尾气处理技术”三项医疗废物焚烧处理核心技术的主要特点及技术指标与应用实例。

医疗废物;焚烧处理;玻璃结渣;尾气;核心技术

根据国家发改委、国家环保总局2003年联合发布的《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》要求，在全国范围内共规划建设功能齐全的综合性危险废物处理处置中心31个，在300个地级市建设300项医疗废物集中处置设施。

据调研，从技术的角度出发，国内已建成的医疗废物焚烧设施目前普遍存在进料系统不稳定、玻璃结渣和高浓度HCl气体的排放问题。这些技术难点已成为医疗废物焚烧处置行业发展的瓶颈。本文重点介绍了可解决上述问题的“可调节医疗废物恒流量进料技术”、“医废焚烧防玻璃结渣技术”和“含高浓度氯化氢医废尾气处理技术”三项医疗废物焚烧处理核心技术的主要特点、技术指标以及应用实例。以解决现有医疗废物处置设施技术改进的需求。

1 可调节医疗废物恒流量进料技术

1.1 技术简介

目前医疗废物焚烧炉中由于进料系统多为液压或电动推板进料装置，为批次进料模式，以处置规模为25吨/天为例，袋装医疗废物均放置在660L周转箱内，每次660L周转箱医疗废物的倾倒量为100～125公斤，每小时的倒料频率为8～10次，每间隔6～8分钟需推料一次。由于医疗废物热值高、燃点低，医疗废物在窑头会快速发生燃烧反应，医疗废物中的氯与氢发生化学反应释放出大量HCl，因此在推料后2～3分钟会出现由于快速燃烧反应，HCl浓度进入最高峰值，而接下来的3～5分钟HCl的浓度会随着物料中氯含量的降低而逐渐到达最低谷，并紧随着下一批次的推料会循环形成HCl浓度的反复波动。

批次进料后医疗废物中含氯量和热值及其他污染成分的波动范围极大，HCl浓度一般波动范围在900～5000mg/Nm3，而通过可调节医疗废物恒流量进料系统，HCl浓度变化范围较小，基本可稳定在3000～4000mg/Nm3之间。

本工艺针对医疗废物特性采用了可调节医疗废物恒流量进料系统（见图1），通过变频调节医疗废物进料量，从源头控制医疗废物的热值和污染物浓度的波动。一方面减少由于医疗废物热值和HCl浓度的变化而带来的烟气量和HCl浓度的大幅波动，使得整个运营工况都处于稳定、可靠的运行状态中，提高了设备使用寿命；同时凭借连续、稳定的进料量，设备选型无需考虑设备最不利工况的参数，减少了设备的投资和运营成本，并获得最佳的脱酸药剂投加调节控制，可避免烟气污染物浓度在高峰或低谷时，脱酸药剂来不及投加或过度投加而造成用量浪费等问题，减少了系统的运行成本。

图1 医疗废物焚烧炉恒流量进料系统

1.2 主要技术特点

医疗废物焚烧炉恒流量进料系统由无轴双螺旋输送+拨料器+电动闸板+无轴单螺旋输送组合装置组成。该装置的技术特点是：

（1）无轴单、双螺旋输送装置

采用可实现医疗废物动态连续、稳定进料无轴双螺旋输送机和无轴单螺旋输送机的输送装置。螺旋料槽中均无中心轴，抗缠绕性非常强，对于输送医疗废物中的棉纱、衣被等带状、易缠绕物料的进料，不易发生结拱和堵料的现象，确保了运行的可靠性，大大降低了能耗。

（2）DCS变频调节控制系统

采用DCS变频调节控制系统，可在线根据回转窑出口的温度自动调节双螺旋电机频率，并与拨料门、电动闸门实现在线联锁控制，从而确保进入炉内的医疗废物焚烧量处于恒定流量和稳定运行。

（3）电机均具备正、反转功能

无轴单、双螺旋输送电机均具备正、反转功能，一旦发生堵料现象，控制系统能够自动切换电机正、反转，防止物料卡阻。

1.3 适用范围及技术指标

该技术适用于20～100吨/天的医疗废物或者危险废物集中焚烧处置厂。主要技术指标为：（1）确保医疗废物能稳定、连续、可靠地输送；（2）HCl浓度波动控制在3000～4000mg/Nm3；（3）二燃室出口烟气量波动范围稳定在设计负荷的80%～120%；（4）烟气排放指标全部达到欧盟2000排放标准。

2 医疗废物焚烧防玻璃结渣技术

2.1 技术简介

医疗垃圾中的玻璃主要来源于医疗机构的载玻片、输液瓶、药瓶、注射管等玻璃制品。在回转窑的高温焚烧过程中，特别是在700℃～1000℃的温度区间, 玻璃极易结成大块熔渣，通常在连续运行一段时间后，会发生结渣现象，造成窑尾至二燃室底部的有效内径不断缩小继而堵塞出渣口，最终导致出渣不顺畅、处理量减少，必须完全停炉进行人工清渣，影响了焚烧炉的正常生产。本工艺针对医疗废物玻璃结渣问题，在窑内易结渣处使用防结渣专用耐火材料（特种刚玉砖），并结合摇摆防渣及高温熔渣运行手段的处置技术，在防玻璃结渣方面取得了理想的效果。医疗废物焚烧线回转窑见图2。

图2 医疗废物焚烧回转窑

2.2 主要技术特点

（1）回转窑采用熔渣专用摇摆技术

回转窑配置可正、反转的变频电机达到摇摆功能，由回转窑炉床通过摇摆来翻动医疗废物，使之燃烧均匀，延长焚烧停留时间，使轴向窑尾剖面形成较大的温度差，高温区使熔渣尤其是极易粘附在耐火材料上的玻璃熔渣流动性加强，最终使得玻璃熔渣顺利排出出渣口。同时控制回转窑的摇摆角度，使得废物能在摇摆的作用下被均匀散料达到完全燃烧。

（2）抗熔渣性耐火材料

在最易玻璃结渣的回转窑内壁采用耐腐蚀、耐高温、耐压强度高、热震稳定性好、高耐磨性、高抗渣性、抗剥落性优良和使用寿命长的特种刚玉材料。

（3）高温熔渣技术

根据窑尾已经结焦的玻璃熔渣结渣情况，提高窑尾温度至熔点以上（一般高达1200℃左右），采用高温熔化，结合转窑摇摆，将窑尾各处的大块熔渣熔化至流态，连续流入底部出渣口，达到清除熔渣的目的。

2.3 技术适用范围及技术指标

该技术适用于20～100吨/天的医疗废物或者危险废物集中焚烧处置厂。主要技术指标为：（1）能确保焚烧设备连续运转天数在180天以上，年运转总天数超过300天；（2）焚烧炉燃烧效率＞99.99%；焚烧炉焚毁去除率＞99.99%；残渣热灼减率＜5%；（3）耐火材料使用寿命在8000～12,000小时；（4）烟气排放全部达到欧盟2000排放标准。

3 含高浓度氯化氢医疗废物尾气处理技术

3.1 技术简介

焚烧炉的烟气成分主要取决于废物成分和燃烧条件。医疗废物中通常一次性塑料制品（主要有聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯四大类）占有量较多，使得燃烧后烟气成分中HCl的浓度含量特别高，在不均匀进料状态下，瞬时值甚至会超过7000mg/Nm3，灰尘颗粒小且极易产生二英，加上送入焚烧炉的医疗废物的组分、特性不同，热值、烟气成分也会有一定的波动，因此医疗废物焚烧烟气净化系统应具有快速应对烟气成分、流量、HCl浓度变化的功能。

含高浓度氯化氢医疗废物尾气处理技术采用的是干式脱酸塔（包括滤袋）+湿式洗涤塔组合尾气处理技术。尾气首先经急冷塔降温至250℃以下，随后烟气进入干式脱酸塔，脱酸塔内经喷入石灰粉后在滤袋上形成Ca(OH)2滤饼，Ca(OH)2和烟气中的SO2、HCl和HF等发生化学反应，以达到初步去除气体中的酸性气体的目的。

经净化后的烟气再进入湿式洗涤塔，通过带喷嘴的喷头将循环液扩散到整个塔截面，确保所有气体都能够与循环液充分接触。最下层的喷头用来喷水以确保烟气进入反应段之前达到露点温度以下。洗涤塔上面有一个除雾器，通过该除雾器可从烟气流中去除所有的液滴。洗涤塔下部是循环水槽，循环泵从水槽抽取循环碱液，使得NaOH和HCl的比可达到30:1～60:1，使脱酸反应完全。

医疗废物焚烧炉烟气净化系统见图3。

图3 医疗废物焚烧炉烟气净化系统

3.2 主要技术特点

（1）操作弹性大，对高浓度HCl的波动适用性强，确保可达标排放

从国内区域性医疗废物焚烧厂的实际运行情况看，烟气含氯量普遍较高。本技术强化了酸性气体脱除的工艺设计措施。该工艺通过实时检测进出口HCl浓度和烟气流量，对不同的烟气流量、烟气成分能进行快速响应，迅速调整脱酸剂的投加量、补水量等工况参数，确保在HCl含量波动和浓度极高的情况下能够长期稳定的达标运行。采用该技术HCl脱除效率能达到99.99%以上，HCl排放浓度可在10mg/Nm3以下，远低于欧盟2000中的氯化氢排放标准。

（2）Ca(OH)2和NaOH配比投加量经济合理

根据干式脱酸塔进口、烟囱处的HCl含量和湿塔pH值，系统可自动变频调节Ca(OH)2和NaOH的投加量，采用最佳的Ca(OH)2、NaOH与Cl的配比，最大限度地提高脱酸剂的利用率。

（3）注重防腐材料在各环节的合理应用

3.3 技术适用范围及技术指标

该技术适用于20～100吨/天的医疗废物或者危险废物集中焚烧处置厂。主要技术指标为：（1）确保HCl浓度在55%～120%设计烟气量和浓度负荷的前提下，系统能稳定、可靠、安全运行；（2）确保焚烧设备连续运转天数在180天以上，年运转总天数超过300天；（3）HCl脱除效率＞99.99%，且HCl排放指标＜10mg/Nm3，低于欧盟2000排放标准中的氯化氢排放标准。

4 三项医疗废物焚烧技术的应用案例

为确保上海市医疗废物处置不间断安全运行，上海市固体废物处置中心目前已建成三条医疗废物焚烧生产线。其中，第一、第二条焚烧生产线为改造工程，处置规模合计为50吨/天，作为备用线（见图4）；第三条焚烧生产线处置规模为72吨/天，为目前世界上规模最大的医疗废物专用焚烧生产线（见图5），已于2009年年底投入运行。三条焚烧生产线共同承担起了上海市全市的医疗废物焚烧处置任务，上文介绍的三项医疗废物焚烧处理核心技术已成功应用于这三条医疗废物焚烧生产线。

第三条焚烧生产线遵循高起点、高质量、高水准的要求，按照国内一流、国际领先的水平设计建设，采用回转窑+二燃室焚烧处置工艺，主要由周转箱自动清洗、消毒、倒料、输送系统；恒流量自动进料系统；双进料保障系统；焚烧处置系统；烟气处理系统；余热回收发电系统；汽轮机发电系统；实时控制系统；一体化辅助管理系统组成。

图4 第一、二条焚烧生产线

图5 第三条焚烧生产线

该生产线由于应用了可调节医疗废物恒流量进料技术，自2009年正式投入使用，运行状况良好。通过该技术的使用，源头各项污染物（如HCl、二英等）波动范围小，HCl排放浓度基本可稳定在3000～4000mg/Nm3，各项污染物的排放指标基本能达到欧盟2000排放标准，避免了医疗废物处理所造成的二次污染。该生产线采用含高浓度氯化氢医废尾气处理技术后，可有效去除高浓度HCl，根据项目进出口HCl浓度在线监测仪表显示，排放浓度低于10mg/Nm3，脱除效率达到99.99%以上， HCl浓度远低于欧盟2000排放标准，保证了尾气的达标排放。

第一、第二条焚烧线将原有两条焚烧线改造，改造后单条焚烧生产线的焚烧规模提高到25吨/天（即总规模有50吨/天），年设计运转能力可超过310天。工程采用回转窑焚烧、二次燃烧室高温分解的处理工艺。燃烧烟气经急冷塔急冷、旋风除尘器降尘并喷射干石灰、活性炭中和，布袋除尘，湿式洗涤塔脱酸，最后经50m烟囱高空排放。

医疗废物焚烧防玻璃结渣技术在三条生产线中均有应用，采用该技术，可使焚烧生产线设备运转率大大提高，清渣频率大大减少，焚烧生产线连续运转天数在180天以上，焚烧炉燃烧效率高于99.99%，烟气排放符合相关标准。

5 结语

按照《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》要求，我国将以地级市为单位建设医疗废物集中处置设施300个，新增处置能力282万吨/年，同时随着环保标准的不断提高，国内对旧有固体废物焚烧处理厂进行技术改造升级也将提上日程，可调节医疗废物恒流量进料技术、医废焚烧防玻璃结渣技术、含高浓度氯化氢医疗废物尾气处理技术三项医疗废物焚烧处理核心技术不论在危险废物还是医疗废物焚烧处置领域均有着广阔的应用前景。

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