醫療廢物焚燒處理核心技術的開發及應用

汪力勁，鄒廬泉，盧 青，李 娜

(上海市固體廢物處置中心，上海 200336)

醫療廢物焚燒處理核心技術的開發及應用

汪力勁，鄒廬泉，盧 青，李 娜

(上海市固體廢物處置中心，上海 200336)

國內已建成的醫療廢物焚燒設施目前普遍存在進料系統不穩定、玻璃結渣和高濃度HCl氣體的排放的問題。這些技術難點已成為醫療廢物焚燒處置行業發展的瓶頸。本文介紹了可解決上述問題的“可調節醫療廢物恒流量進料技術”、“醫廢焚燒防玻璃結渣技術”和“含高濃度氯化氫醫廢尾氣處理技術”三項醫療廢物焚燒處理核心技術的主要特點及技術指標與應用實例。

醫療廢物;焚燒處理;玻璃結渣;尾氣;核心技術

根據國家發改委、國家環保總局2003年聯合發布的《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》要求，在全國范圍內共規劃建設功能齊全的綜合性危險廢物處理處置中心31個，在300個地級市建設300項醫療廢物集中處置設施。

據調研，從技術的角度出發，國內已建成的醫療廢物焚燒設施目前普遍存在進料系統不穩定、玻璃結渣和高濃度HCl氣體的排放問題。這些技術難點已成為醫療廢物焚燒處置行業發展的瓶頸。本文重點介紹了可解決上述問題的“可調節醫療廢物恒流量進料技術”、“醫廢焚燒防玻璃結渣技術”和“含高濃度氯化氫醫廢尾氣處理技術”三項醫療廢物焚燒處理核心技術的主要特點、技術指標以及應用實例。以解決現有醫療廢物處置設施技術改進的需求。

1 可調節醫療廢物恒流量進料技術

1.1 技術簡介

目前醫療廢物焚燒爐中由于進料系統多為液壓或電動推板進料裝置，為批次進料模式，以處置規模為25噸/天為例，袋裝醫療廢物均放置在660L周轉箱內，每次660L周轉箱醫療廢物的傾倒量為100～125公斤，每小時的倒料頻率為8～10次，每間隔6～8分鐘需推料一次。由于醫療廢物熱值高、燃點低，醫療廢物在窯頭會快速發生燃燒反應，醫療廢物中的氯與氫發生化學反應釋放出大量HCl，因此在推料后2～3分鐘會出現由于快速燃燒反應，HCl濃度進入最高峰值，而接下來的3～5分鐘HCl的濃度會隨著物料中氯含量的降低而逐漸到達最低谷，并緊隨著下一批次的推料會循環形成HCl濃度的反復波動。

批次進料后醫療廢物中含氯量和熱值及其他污染成分的波動范圍極大，HCl濃度一般波動范圍在900～5000mg/Nm3，而通過可調節醫療廢物恒流量進料系統，HCl濃度變化范圍較小，基本可穩定在3000～4000mg/Nm3之間。

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

圖1 醫療廢物焚燒爐恒流量進料系統

1.2 主要技術特點

醫療廢物焚燒爐恒流量進料系統由無軸雙螺旋輸送+撥料器+電動閘板+無軸單螺旋輸送組合裝置組成。該裝置的技術特點是：

（1）無軸單、雙螺旋輸送裝置

采用可實現醫療廢物動態連續、穩定進料無軸雙螺旋輸送機和無軸單螺旋輸送機的輸送裝置。螺旋料槽中均無中心軸，抗纏繞性非常強，對于輸送醫療廢物中的棉紗、衣被等帶狀、易纏繞物料的進料，不易發生結拱和堵料的現象，確保了運行的可靠性，大大降低了能耗。

（2）DCS變頻調節控制系統

采用DCS變頻調節控制系統，可在線根據回轉窯出口的溫度自動調節雙螺旋電機頻率，并與撥料門、電動閘門實現在線聯鎖控制，從而確保進入爐內的醫療廢物焚燒量處于恒定流量和穩定運行。

（3）電機均具備正、反轉功能

無軸單、雙螺旋輸送電機均具備正、反轉功能，一旦發生堵料現象，控制系統能夠自動切換電機正、反轉，防止物料卡阻。

1.3 適用范圍及技術指標

該技術適用于20～100噸/天的醫療廢物或者危險廢物集中焚燒處置廠。主要技術指標為：（1）確保醫療廢物能穩定、連續、可靠地輸送；（2）HCl濃度波動控制在3000～4000mg/Nm3；（3）二燃室出口煙氣量波動范圍穩定在設計負荷的80%～120%；（4）煙氣排放指標全部達到歐盟2000排放標準。

2 醫療廢物焚燒防玻璃結渣技術

2.1 技術簡介

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

圖2 醫療廢物焚燒回轉窯

2.2 主要技術特點

（1）回轉窯采用熔渣專用搖擺技術

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

（2）抗熔渣性耐火材料

在最易玻璃結渣的回轉窯內壁采用耐腐蝕、耐高溫、耐壓強度高、熱震穩定性好、高耐磨性、高抗渣性、抗剝落性優良和使用壽命長的特種剛玉材料。

（3）高溫熔渣技術

根據窯尾已經結焦的玻璃熔渣結渣情況，提高窯尾溫度至熔點以上（一般高達1200℃左右），采用高溫熔化，結合轉窯搖擺，將窯尾各處的大塊熔渣熔化至流態，連續流入底部出渣口，達到清除熔渣的目的。

2.3 技術適用范圍及技術指標

該技術適用于20～100噸/天的醫療廢物或者危險廢物集中焚燒處置廠。主要技術指標為：（1）能確保焚燒設備連續運轉天數在180天以上，年運轉總天數超過300天；（2）焚燒爐燃燒效率＞99.99%；焚燒爐焚毀去除率＞99.99%；殘渣熱灼減率＜5%；（3）耐火材料使用壽命在8000～12,000小時；（4）煙氣排放全部達到歐盟2000排放標準。

3 含高濃度氯化氫醫療廢物尾氣處理技術

3.1 技術簡介

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，在不均勻進料狀態下，瞬時值甚至會超過7000mg/Nm3，灰塵顆粒小且極易產生二英，加上送入焚燒爐的醫療廢物的組分、特性不同，熱值、煙氣成分也會有一定的波動，因此醫療廢物焚燒煙氣凈化系統應具有快速應對煙氣成分、流量、HCl濃度變化的功能。

含高濃度氯化氫醫療廢物尾氣處理技術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。尾氣首先經急冷塔降溫至250℃以下，隨后煙氣進入干式脫酸塔，脫酸塔內經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等發生化學反應，以達到初步去除氣體中的酸性氣體的目的。

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

醫療廢物焚燒爐煙氣凈化系統見圖3。

圖3 醫療廢物焚燒爐煙氣凈化系統

3.2 主要技術特點

（1）操作彈性大，對高濃度HCl的波動適用性強，確保可達標排放

從國內區域性醫療廢物焚燒廠的實際運行情況看，煙氣含氯量普遍較高。本技術強化了酸性氣體脫除的工藝設計措施。該工藝通過實時檢測進出口HCl濃度和煙氣流量，對不同的煙氣流量、煙氣成分能進行快速響應，迅速調整脫酸劑的投加量、補水量等工況參數，確保在HCl含量波動和濃度極高的情況下能夠長期穩定的達標運行。采用該技術HCl脫除效率能達到99.99%以上，HCl排放濃度可在10mg/Nm3以下，遠低于歐盟2000中的氯化氫排放標準。

（2）Ca(OH)2和NaOH配比投加量經濟合理

根據干式脫酸塔進口、煙囪處的HCl含量和濕塔pH值，系統可自動變頻調節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節的合理應用

3.3 技術適用范圍及技術指標

該技術適用于20～100噸/天的醫療廢物或者危險廢物集中焚燒處置廠。主要技術指標為：（1）確保HCl濃度在55%～120%設計煙氣量和濃度負荷的前提下，系統能穩定、可靠、安全運行；（2）確保焚燒設備連續運轉天數在180天以上，年運轉總天數超過300天；（3）HCl脫除效率＞99.99%，且HCl排放指標＜10mg/Nm3，低于歐盟2000排放標準中的氯化氫排放標準。

4 三項醫療廢物焚燒技術的應用案例

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

第三條焚燒生產線遵循高起點、高質量、高水準的要求，按照國內一流、國際領先的水平設計建設，采用回轉窯+二燃室焚燒處置工藝，主要由周轉箱自動清洗、消毒、倒料、輸送系統；恒流量自動進料系統；雙進料保障系統；焚燒處置系統；煙氣處理系統；余熱回收發電系統；汽輪機發電系統；實時控制系統；一體化輔助管理系統組成。

圖4 第一、二條焚燒生產線

圖5 第三條焚燒生產線

該生產線由于應用了可調節醫療廢物恒流量進料技術，自2009年正式投入使用，運行狀況良好。通過該技術的使用，源頭各項污染物（如HCl、二英等）波動范圍小，HCl排放濃度基本可穩定在3000～4000mg/Nm3，各項污染物的排放指標基本能達到歐盟2000排放標準，避免了醫療廢物處理所造成的二次污染。該生產線采用含高濃度氯化氫醫廢尾氣處理技術后，可有效去除高濃度HCl，根據項目進出口HCl濃度在線監測儀表顯示，排放濃度低于10mg/Nm3，脫除效率達到99.99%以上， HCl濃度遠低于歐盟2000排放標準，保證了尾氣的達標排放。

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線的焚燒規模提高到25噸/天（即總規模有50噸/天），年設計運轉能力可超過310天。工程采用回轉窯焚燒、二次燃燒室高溫分解的處理工藝。燃燒煙氣經急冷塔急冷、旋風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50m煙囪高空排放。

醫療廢物焚燒防玻璃結渣技術在三條生產線中均有應用，采用該技術，可使焚燒生產線設備運轉率大大提高，清渣頻率大大減少，焚燒生產線連續運轉天數在180天以上，焚燒爐燃燒效率高于99.99%，煙氣排放符合相關標準。

5 結語

按照《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》要求，我國將以地級市為單位建設醫療廢物集中處置設施300個，新增處置能力282萬噸/年，同時隨著環保標準的不斷提高，國內對舊有固體廢物焚燒處理廠進行技術改造升級也將提上日程，可調節醫療廢物恒流量進料技術、醫廢焚燒防玻璃結渣技術、含高濃度氯化氫醫療廢物尾氣處理技術三項醫療廢物焚燒處理核心技術不論在危險廢物還是醫療廢物焚燒處置領域均有著廣闊的應用前景。

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