醫(yī)療廢物貧氧熱解焚燒處理處置技術(shù)探討

醫(yī)療廢物在《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》所列47類(lèi)危險(xiǎn)廢物中名列首位。我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)醫(yī)療廢物的處置一直重視不夠，管理、法規(guī)不健全，資金投入少，技術(shù)落后，無(wú)成熟工藝，致使到目前為止，大部分醫(yī)療廢物只能做一般消毒填埋或簡(jiǎn)單焚燒處理，甚至直接混入生活垃圾，造成嚴(yán)重的潛在危險(xiǎn)。 
2002年，非典疫情發(fā)生后，醫(yī)療廢物的處置問(wèn)題引起了各級(jí)政府高度重視，國(guó)家環(huán)保總局先后出臺(tái)多項(xiàng)法律法規(guī)文件。這在很大程度上推進(jìn)了醫(yī)療廢物焚燒處理處置技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和工程建設(shè)。少數(shù)大中型城市已建成或正在建設(shè)一批醫(yī)療廢物集中焚燒處理處置裝置，有的已投入使用。但無(wú)論從已投入使用裝置的運(yùn)行情況還是在建裝置情況看，在技術(shù)上都很不成熟，裝置運(yùn)行可靠性和處理效果與國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求還有很大差距。為了促進(jìn)我國(guó)醫(yī)療廢物集中焚燒處理技術(shù)的發(fā)展，本文結(jié)合豎式爐貧氧熱解焚燒工藝的開(kāi)發(fā)，就目前該技術(shù)的研究進(jìn)展及存在的問(wèn)題做一探討，希望對(duì)醫(yī)療廢物焚燒處理技術(shù)的發(fā)展起到有益的作用。 
1技術(shù)原理 
貧氧熱解焚燒技術(shù)是一種利用垃圾中的可燃成分與空氣作用，部分燃燒、部分熱解氣化，使垃圾轉(zhuǎn)變成低熱值可燃?xì)怏w混合物和惰性灰渣的方法。可燃?xì)怏w混合物在二燃室實(shí)現(xiàn)完全燃燒，其中的二惡英等有害物質(zhì)得到分解。與無(wú)氧熱解處理技術(shù)不同，該技術(shù)不對(duì)外提供氣體燃料。 
該技術(shù)適宜爐型是豎式爐，由一燃室和二燃室組成。一燃室空氣系數(shù)在0.6～0.8之間。由頂部進(jìn)入爐內(nèi)的物料受爐內(nèi)自下而上的高溫?zé)煔鈱?duì)流及輻射熱的作用，自上而下經(jīng)過(guò)升溫干燥、熱解、氣化與燃燒、殘?zhí)咳急M及灰渣冷卻過(guò)程，產(chǎn)生的灰渣從底部排出爐外。產(chǎn)生的混合氣體在專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的燒嘴內(nèi)與二次空氣部分混合后，噴入溫度為900±50℃的二燃室內(nèi)完成二次燃燒。常溫空氣由爐子底部鼓入，對(duì)旋轉(zhuǎn)爐排和灰渣起到冷卻作用，同時(shí)本身受到預(yù)熱后，在向上流動(dòng)過(guò)程中先后與燃盡層、燃燒層中的殘?zhí)恳约澳﹣?lái)得及熱解氣化的有機(jī)物質(zhì)作用，使其燃盡，產(chǎn)生幾乎不含氧氣的高溫?zé)煔鉃樯喜课锪系臒峤鈿饣⒏稍锾峁┍匾獥l件。 
2技術(shù)特點(diǎn) 
與生活垃圾相比，醫(yī)療廢物的產(chǎn)生量要小得多，絕大多數(shù)城市日產(chǎn)生量在15t以下。但是醫(yī)療廢物的毒性大，傳染性強(qiáng)，危害極大，因此，醫(yī)療廢物的焚燒應(yīng)重點(diǎn)從減容程度、無(wú)害化程度、安全、衛(wèi)生、運(yùn)行可靠等方面考慮，而不宜以熱能回收、廢物資源化利用為目標(biāo)。貧氧熱解焚燒技術(shù)更符合這些要求，該技術(shù)主要有如下特點(diǎn)。 
2.1煙氣中二惡英等有害物質(zhì)濃度低 
在一燃室內(nèi)，上升氣流與爐內(nèi)物料平穩(wěn)接觸，燃燒層以上沒(méi)有物料攪動(dòng)，上部干燥層物料對(duì)上升氣流起到濾塵作用，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w混合物塵含量下降，對(duì)二惡英的合成起催化作用的Cu2+、Fe3+等金屬離子濃度降低，這使一燃室產(chǎn)生的混合氣體中二惡英等有害物質(zhì)含量大為降低。由于二次燃燒質(zhì)量的提高，使混合氣體中少量二惡英等有害物質(zhì)得到進(jìn)一步分解，同時(shí)也降低了后續(xù)煙氣降溫過(guò)程中二惡英的再合成能力。焚燒效率及焚毀去除率＞99.99%，使得尾氣處理更容易、環(huán)保效果更好。 
2.2減容效率高，灰渣熱灼減率低，焚燒徹底 
一燃室入爐空氣依次通過(guò)灰渣層、燃盡層和燃燒層，雖然空氣系數(shù)低，但氧氣得到充分利用，仍能使熱解氣化殘余物中固體炭得到充分燃燒，減容效率高達(dá)95%，灰渣熱灼減率低于3%，焚燒徹底。 
2.3煙氣產(chǎn)量少，燃料用量省 
豎爐熱效率和氧氣利用率高，這使得一燃室內(nèi)熱解與氣化的有機(jī)物質(zhì)份額與燃燒掉的有機(jī)物質(zhì)份額之比增加，因而只需要較低的空氣系數(shù)。產(chǎn)生的混合氣體中可燃?xì)怏w組分含量高，二次燃燒效果好，可保證整個(gè)焚燒系統(tǒng)具有最小的空氣過(guò)剩系數(shù)，煙氣產(chǎn)量少、補(bǔ)充燃料用量省。 
2.4設(shè)備較小，工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化 
該技術(shù)使?fàn)t內(nèi)物料與高溫氣流直接接觸，熱解氣化殘余物中的可燃物質(zhì)在爐子底部直接與新入爐空氣作用燃盡，因此，與無(wú)氧熱解處理技術(shù)相比，傳熱速度快、單位爐容處理能力大，也避免了將熱解氣化殘余物導(dǎo)出爐外另行燃盡處置的麻煩。對(duì)于大中城市，用熱解法處理時(shí)，產(chǎn)生的燃?xì)饬坎蛔阋孕纬蓪?duì)外供氣規(guī)模，即使勉強(qiáng)對(duì)外供應(yīng)，也必須經(jīng)過(guò)復(fù)雜的凈化處理，其安全性受到質(zhì)疑，這是得不償失的。該技術(shù)克服了無(wú)氧熱解處理技術(shù)的上述缺點(diǎn)，減小了設(shè)備體積，工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化。 
2.5設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，投資與運(yùn)行費(fèi)用低 
豎式爐的旋轉(zhuǎn)爐排密封于爐內(nèi)，轉(zhuǎn)速很低，頂部進(jìn)料裝置采用液壓驅(qū)動(dòng)雙插板結(jié)構(gòu)，這使得焚燒爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性好，動(dòng)力消耗低，運(yùn)行可靠，從而降低了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。 
豎式貧氧熱解焚燒爐的主要缺點(diǎn)是料層透氣性差，傳熱傳質(zhì)條件、單位爐容處理能力不及回轉(zhuǎn)窯焚燒爐；空氣系統(tǒng)阻力稍大，增加了鼓風(fēng)系統(tǒng)動(dòng)力消耗。 
3技術(shù)現(xiàn)狀 
由于貧氧熱解焚燒技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)，近幾年國(guó)內(nèi)對(duì)此加大了開(kāi)發(fā)力度。出現(xiàn)了多種以貧氧熱解技術(shù)為基礎(chǔ)的爐型，如間歇豎式爐、多層爐篦豎式爐、臥式爐、連續(xù)豎式爐等，但是目前都還不夠成熟，存在不少問(wèn)題。

間歇豎式爐存在的問(wèn)題是，由于受到氣流分布和料層透氣性的影響，爐膛直徑和料層厚度受到限制。因此，每一爐的處理量很小，規(guī)模受到限制；間歇操作，工況周期性變化，使二燃室溫度波動(dòng)很大，為維持二燃室溫度，必然消耗較多補(bǔ)充燃料；醫(yī)療廢物焚燒時(shí)，多數(shù)物料的熱解、氣化和焚燒速度較快，其控制環(huán)節(jié)是殘余物中殘?zhí)亢蜕倭繚穸却蟆⒘６却蟮奈锪希g歇式焚燒爐必須拿出較長(zhǎng)時(shí)間專(zhuān)門(mén)用于殘余物的燃盡，在這一點(diǎn)上是不能與連續(xù)式焚燒爐相比的。 
多層爐篦豎式爐的特點(diǎn)是爐內(nèi)物料經(jīng)常翻動(dòng)，各層料柱較薄，透氣性好，焚燒速度快。但是，也正是由于這一原因，使其失去了貧氧熱解焚燒技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)。 
原則上講，臥式爐型是不適用于貧氧熱解焚燒技術(shù)的。因?yàn)樵谂P式爐內(nèi)不能形成像豎式爐那樣的料柱和溫度分布，物料與爐內(nèi)氣流的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系也不同，使得熱能利用、氧的利用率都不能與豎式爐相比，無(wú)法達(dá)到貧氧熱解焚燒技術(shù)的目的。 
目前，連續(xù)式豎式爐的主要問(wèn)題在于排渣。按照目前醫(yī)療廢物的分類(lèi)、收集方法，醫(yī)療機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的玻璃物品全部進(jìn)入醫(yī)療廢物，其所占的比例是很大的。在焚燒爐的燃燒層和燃盡層最高溫度可達(dá)到1300℃，玻璃在這里熔融，隨著向下運(yùn)動(dòng)逐漸結(jié)塊，影響透氣性和順利出渣。這也是目前困擾回轉(zhuǎn)窯等大多數(shù)其它焚燒處理技術(shù)的主要難題。 
綜上所述，在貧氧熱解焚燒技術(shù)中，最理想的爐型是連續(xù)式豎式爐，投入的研究也最多，目前，已有一些小處理量的爐子投入運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于出渣等問(wèn)題，設(shè)備故障比較多，在技術(shù)上還有待于進(jìn)一步完善。 
4結(jié)語(yǔ) 
醫(yī)療廢物貧氧熱解焚燒處置技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，尤其在控制二惡英方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。但與過(guò)氧燃燒技術(shù)一樣，還存在因玻璃軟化而出渣不暢等不少問(wèn)題，使這一技術(shù)尚未達(dá)到工業(yè)化水平。建議一方面在改進(jìn)工藝與設(shè)備技術(shù)方面加大努力，另一方面還可以在醫(yī)療廢物的分類(lèi)收集和分類(lèi)處理做工作。