总684期第二十二期2019年8月
河南科技卧式钻床
Henan Science and Technology
应用研究
李清亚卢晓涛刘辉
（郑州瀚洋天辰危险废物处置有限公司，河南郑州450000） 摘要：作为危险废物名录中的第一类，医疗废物在国内的处理目前多采用焚烧、消毒灭菌等手段。本文对立式旋转热解焚烧炉工艺在医疗废物处理中的应用进行研究，为医疗垃圾乃至生活垃圾、危险废物等适用物料的焚烧处理提供工艺及设备选择的参考。
关键词：医疗废物；立式旋转热解焚烧炉；焚烧处置量
中图分类号：X799.5文献标识码：A文章编号：1003-5168（2019）22-0040-03 Application of Vertical
Rotary Pyrolysis Incinerator in
Medical Waste Treatment
LI Qingya LU Xiaotao LIU Hui
（Zhengzhou Hanyang Tianchen Hazardous Waste Disposal Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan450000）
Abstract:As the first category in the list of hazardous wastes,domestic treatment of medical waste is currently done by incineration,disinfection and sterilization.This paper studied the application of vertical rotary pyrolysis incinera⁃tor in medical waste treatment,in order to provide reference for process and equipment selection for incineration of medical waste and even domestic waste,hazardous waste and other applicable materials.
Keywords:medical waste；vertical rotary pyrolysis incinerator；incineration disposal capacity
1研究背景
医疗废物简称医废，是指医院等医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或间接感染性、毒性以及其他危害性的废物。医疗废物在我国被列为危险废物名录第一类，因具有极大的危害性，环保部门高度重视其无害化处理。
近年来，我国医疗垃圾处理能力不断增强，处置技术水平明显提高。2014年，我国大中城市医疗废物产生量
高效除雾器62.2万t，处置量60.7万t，处置率达到97.5%，大部分城市的医疗废物处置率都达到了100%。目前，我国大部分城市已经建立了医疗废物集中处置设施。我国处理医疗废物常用的方法有焚烧法和消毒灭菌法，其中焚烧法是美国和WHO等国家与组织优先推荐的技术。目前，焚烧处置在我国仍是主要的处置方式，占总处置量的80%～90%［1-4］。焚烧法不但可以利用高温灭菌使医疗废物无害化，还可使废物减容减量化，同时焚烧产生的大量热能可回收利用。但是，焚烧法也有其局限性，如投资较高、烟气无害化处理较复杂、容易造成大气污染等。目前，我国大城市建设的医疗垃圾处置设施大多以焚烧为主，中小城市因医疗废物产生量较小，多采用灭菌消毒工艺。
焚烧法与消毒法的优缺点比较如表1所示。
国内采用焚烧法处置医疗废物的厂家基本采用两种焚烧炉：一种是立式旋转炉；一种是卧式回转窑。立式旋转炉与卧式回转窑的优缺点对比如表2所示。
2立式旋转热解气化炉
郑州瀚洋天辰危险废物处置有限公司采用的焚烧设备是立式旋转热解焚烧炉，该设备具有运行费用低
、耐火材料维护周期长、焚烧效率高、密封性好等特点，尤其适合固态、流动性差的半固态物料的处理，如医疗垃圾、生活垃圾或固态的危险废物。
收稿日期：2019-07-08
作者简介：李清亚（1989—），男，硕士，工艺工程师，研究方向：危险废物处理工艺设计、焚烧尾气净化处理。
工业技术
表1焚烧法与消毒法的对比
方法焚烧法
消毒法
优势
适用性广，适合所有医疗
废物；减容减量，焚烧后
残渣为一般性固废，减容
可达90%以上，利于后期
填埋处理；焚烧产生热能
可回收利用；处理量较
大，技术较成熟
工艺简单、投资小、运行
成本较低；处理过程产生
担架车
的废液、废气较少
劣势
占地较大、投资大；焚烧
后烟气需要净化处理；
产生的飞灰需要无害化
处理
减容减量不明显，处理
后的物料还需较大的填
埋空间或需焚烧后再填
埋；高温蒸汽消毒会产
生大量空气污染物，甲
醛、苯酚和汞无法处理；
化学消毒对破碎设备的
可靠性要求高
表2立式旋转炉与卧式回转窑的对比
焚烧炉立式旋转炉卧式回转窑
优势
水封密封性好，占地少，耐
火材料更换周期长，燃烧
稳定，容易控温，物料无需
预处理，运行费用低
适合处理液态物料，可以
直接进入炉内燃烧
劣势
液态物料不能直接进料，
需要雾化后进入燃烧室
一般采用鱼鳞片密封，密
封不完全，耐火材料更换
周期短，容易翻滚的块状
物料不易处理
焚烧炉的大体结构如图1所示。从图1可知，炉体上部为耐火层和保温层，炉体中部炉排位置是水套。整个炉体是可以旋转的，进料口的位置在炉子顶部是固定的，旋转的目的是使进料能均匀地分布在炉子的炉排上，炉子上部炉盖与炉体连接位置和下部水封槽与炉体连接位置全部用水封进行密封，保证不会有烟气外漏和空气进入。偏心的炉排相对炉体可以旋转以实现出渣。
烟气
进料
水封
耐火层
炉排
一次风
水封槽
图1焚烧炉结构
焚烧过程中，渣层从上往下可以被分为三层：干燥熔融裂解层、氧化燃烧层、燃烬冷渣层。干燥熔融裂解层是物料进入炉内后先蒸发干燥，然后在高温缺氧或无氧状态下熔融裂解气化，产生的可燃气体通过引风机被引入后部二燃室进行燃烧，在这里物料主要吸收热量。氧化燃烧层主要通过燃烧放热为干燥熔融裂解层提供热能，该位置物料在氧气充足的情况下氧化燃烧放热。燃烬冷渣层主要对燃烬的残渣通过冷空气降温，最后残渣通过炉排旋转挤压掉入水封槽内，再通过出渣机排出。
在炉子底部水封槽的位置通过管道对焚烧炉配空气，空气和料逆向运动，空气从炉排上渣层的底部往上进入炉内，空气可先对燃烬的炉渣进行降温，同时空气温度被提高，然后通过燃烧层消耗氧气燃烧物料放热。
正常焚烧过程中，炉排相对炉体是静止的，物料相对炉体也是静止的。出渣时，炉排旋转挤压炉渣排出，炉渣高度基本不超过炉体水套高度。这种设计使整个运行过程中炉料不会对耐火材料造成磨损，可大大提高耐火材料的使用年限。
炉体上部和下部的水封具有很好的密封性，能完全保证不漏气、不透风。回转窑密封基本都采用鱼鳞片方式，不可避免会造成漏气透风，而且窑尾后部温差大，容易造成结焦堵塞。对一些回转窑焚烧处理危险废物和医疗废物的厂家进行考察发现，布袋除尘器上飞灰湿度过大易粘附在布袋上，这除了与物料本身水含量大有关外，还与回转窑后出渣方式有很大关系。回转窑后部基本都是水封槽与高温烟气直接接触，高温渣靠重力掉落进水封槽内，再利用出渣机排出，这样会产生大量蒸汽，并进入系统内，增加烟气湿度。立式旋转热解气化炉出渣先利用冷空气对渣降温，然后冷渣进入水封槽，完全不存在飞灰湿度过大的问题。
3立式旋转热解气化炉焚烧工艺
郑州瀚洋天辰危险废物处置有限公司医疗废物处理采用的焚烧工艺为立式旋转热解气化炉→二燃室→余热锅炉→急冷锅炉→除酸塔→活性炭吸附→布袋除尘器→引风机→烟囱。医疗废物经过进料装置进入立式旋转热解气化炉，通过供风燃烧裂解气化，在引风机作用下，裂解可燃气被引入二燃室，通过供风进一步燃烧完全，然后高温烟气经过余热锅炉和急冷锅炉降温，再通过除酸塔脱酸、活性炭吸附二噁英和布袋除尘器除尘后经引风机通过烟囱排空。
郑州瀚洋天辰危险废物处置有限公司焚烧线的设计处置量为30t/d，在表3中所列温度参数下处于满负荷运行状态，除必要的停炉进行灰渣清理或耐火保温材料更换外，可连续稳定运行，年运行时间可达到340d以上。
利用该工艺进行医疗废物处理不会产生废水，固体废物主要有焚烧残渣和飞灰。焚烧残渣作为一般性固
废填埋，飞灰属于危险废物，需要外运至危废处置企业处理。通过烟囱排放经过净化处理的废气指标如图2所示。
表3
运行温度参数表
位置
漆雾净化装置立式旋转热解气化炉
二燃室余热锅炉急冷锅炉除酸塔布袋除尘器烟囱
温度/℃11501250
1150～550550～200200～170170～150
130图2废气排放指标
从图2的排放指标可以看到，利用该焚烧工艺处置医疗废物进行净化处理过的废气排放指标远远低于
《危险废物焚烧污染控制标准》（GB 18484—2001）限值：氮氧化物500mg/m 3、二氧化硫200mg/m 3、颗粒物65mg/m 3、一氧化碳80mg/m 3。此外，有组织废气二噁英类物质检测结果为0.049TEQng/m 3，低于0.5TEQng/m 3的国家标准。有组织排放废气完全达标。
通过锅炉既可对高温烟气降温，又能产生大量蒸汽，蒸汽变为热水或直接出售给处置厂周边的用户，既产生了经济效益，又可间接取缔燃煤锅炉，具有良好的经济和环境效益。
综合来看，利用立式旋转热解气化炉焚烧工艺处置医疗废物具有焚烧稳定、年运行时间长、焚烧废气排放指标好、副产蒸汽能源等特点。
4
纱焚烧处置量设计计算
根据之前分析的焚烧原理，限制焚烧炉处置量的因素是干燥熔融裂解层对物料干燥熔融裂解的速率，如果该速率偏小，会造成氧化燃烧层产生的热量不能及时被吸收，焚烧炉温度升高。如果在一定处置量下降低供风量进而减少燃烧放热，会造成物料不能完全燃烧，焚烧残渣热灼减率会升高。干燥熔融裂解的速率主要取决于物料进入焚烧炉后展开的面积，因此，限制焚烧炉焚烧处置
量的决定性因素是焚烧炉的炉径大小，也就是焚烧炉截面积的大小。在这里引入单位截面热容量的概
念，即在一定的焚烧温度要求下，保证焚烧残渣热灼减率达标的前提下，焚烧炉单位截面单位时间内可以处置的物料的
最大总热值。接下来对立式旋转热解焚烧炉单位截面热容量进行计算。
郑州瀚洋天辰危险废物处置有限公司焚烧处置线连续10d 的处置量见图3
。
图3焚烧处置量
平均每小时处置量为1142kg 。
根据邹庐泉等［5］在医疗废弃物焚烧挥发性氯含量与热值测试与估算中的实验计算，医疗废物的热值大致在21.8MJ/kg 。计算可得，平均每小时处置医疗废物的总热值为24895.6MJ 。该立式旋转热解气化炉的内径为
2.6m ，截面积为5.31m 2。由此可计算得到，立式旋转热解气化炉在炉温控制在1150℃，单位截面热容量可以达到4688MJ/h·m 2。如果处置量超过该单位截面热容量过多，
可能造成焚烧残渣热灼减率高或焚烧炉超温。
5结论
贴片线圈
通过本文的研究可得出以下结论。
①立式旋转热解气化炉焚烧工艺处置医疗废物具有
焚烧稳定、年运行时间长、焚烧废气排放指标好、副产蒸汽能源等特点。
②在焚烧炉温度控制在1150℃，保证焚烧残渣热
灼减率达标的前提下，立式焚烧炉单位截面热容量可达4688MJ/h·m 2。
参考文献：
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［4］罗帅，张祥明，吴江彬，等.我国医疗废物处置技术及现状［J ］.广东化工，2017（1）：44-45.
［5］邹庐泉，羌宁，蒲敏，等.医疗废弃物焚烧挥发性氯含量与热值测试与估算［J ］.环境工程学报，2010（2）：441-444.
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