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Abstract: Based on an example of Weinan Medical Waste Centrlized Dispoal Engineering(stage 1), a 5t/d medical waste pyrolytic incineration system technique design were introduced,including diposal process,the treatment of the waste remains after disposal.We discuss design technology on medical waste pyrolytic incineration system used in small and media-sized cities.
Key words: Medical waste; pyrolytic incineration;Technological design
醫療廢物是指各類醫療衛生機構在醫療、預防、保健、教學、科研以及其他相關活動中產生的具有直接或間接感染性、毒性以及其他危險性的廢物[1]，如不妥善安置將嚴重危害環境和人體健康。國家環保總局先后制定了《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》和《危險廢物和醫療廢物處置設施建設項目復核大綱（試行）》。根據該規劃和大綱[2] [3]要求，對渭南市醫療廢物集中處置（一期）工程進行了設計，該工程分兩個子項：1）醫療廢物收集運輸系統；2）焚燒處理系統。工程處理規模5t/d，總投資1528.5萬元，其中焚燒系統投資額593.38萬元，工程將于2006年年底建成。本文著重介紹焚燒系統總體工藝設計。
1 渭南市醫療廢物現狀
1．1 渭南市概況
渭南市位于陜西省關中平原東部，距西安市56km，轄一區、兩市、八縣，2004年底市域總人口530.8萬人，城市人口30萬人。
該區域屬溫暖帶半濕潤大陸性季風氣候，年平均氣溫13.5℃， 年平均相對濕度70～85%，年平均降雨量：577.4mm。
1．2 渭南市醫療廢物處理現狀及其成分
全市共有醫療機構385家，病床11565余張，據統計日產醫療廢物約4.5噸。僅少數幾家醫療機構配備焚燒設備，且難以達標排放，二次污染嚴重；部分醫療廢物混入生活垃圾進入生活垃圾填埋場。
根據當地醫療衛生機構的調查，醫療廢物主要來自手術廢物、用過和污染的材料、檢驗標本、醫療器材、病人在住院和門診期間產生的生活垃圾等，醫療廢物成分見表1和表2。
表1 醫療廢物成分分析表
表2 醫療廢物可燃物性質分析
2 醫療廢物處理規模的確定
經過分類收集的醫療廢物通過收運系統進入焚燒廠處置。經計算，預測2010年醫療廢物產量為4.92t/d，2015年為12.5t/d，2020年為14.49t/d。一般地，醫療廢物產量相對平穩，但出現重大疫情時，疑似病人的生活垃圾也視為醫療廢物，因此應考慮焚燒處置能力的冗余[4]。確定本工程設計處理規模為5t/d。
3 熱解焚燒系統總體工藝設計
3．1 技術路線的確定
醫療廢物處置工藝主要有回轉窯焚燒、熱解焚燒、蒸汽滅菌以及微波消毒等，對小于10t/d，優先采用連續熱解焚燒爐、高溫蒸煮等工藝[5]。熱解焚燒在國內外應用較多，技術成熟，價格較低，本工程采用熱解焚燒工藝。
熱解焚燒工藝常用爐型有豎式連續燃料焚燒爐、AB干餾氣化亞熔融式熱解爐和臥式連續多階控氧熱解爐。豎式連續燃料焚燒爐價格相對于其他兩種爐型，具有價格低、電耗量及柴油耗量較低的優點，本工程選用豎式焚燒爐。
3．2 熱解焚燒系統總體工藝
3．2．1 工藝流程
工藝流程簡圖見圖1
圖1 熱解焚燒工藝流程簡圖
3．2．2 加料系統
焚燒爐的加料采用連續批式、密閉和負壓方式。加料筒有效內徑為900×900mm。雙層密封門的閘板連鎖控制，加料過程中始終有一道閘板處于關閉狀態，防止有害氣體溢出。加料間隔時間約10～20分鐘（約75kg/批次）。
3．2．3 焚燒系統
焚燒設備由廢物熱解爐、預混器、二燃室、排渣系統組成。
熱解爐為立式雙層活動式爐排結構。設備尺寸為：外徑2076mm，內徑1500mm，總高6300mm。主體材質為不銹鋼，爐體可保證年運行時間大于8000小時，使用壽命大于15年。
預混器為夾套圓筒狀結構，內設擾流板，外徑620mm，內徑450mm，總長1016mm，主體材質為不銹鋼，保溫材料為硅酸鋁纖維。
二燃室為立式爐，截面積0.79㎡，高度4.4m，外徑1666mm，總高度5010mm，外殼為碳鋼材質，內襯高鋁耐火材料，厚度300mm,最高耐火溫度為1500～1600℃，保溫材料為硅酸鋁纖維。
通過熱解爐上部的加料裝置將醫療廢物加到爐排上，輕油燃燒器點燃醫療廢物，醫療廢物受熱開始進行熱解反應變成熱解焦和熱解氣，熱解焦通過上爐排的動作落到下爐排上，與受控的一次風進行“表面燃燒”反應，燃燼的殘渣在下爐排動作落到排灰閥，然后定時卸下排出。熱解氣經過料層由熱解爐上部引入預混器中預先與預熱的二次風（180～230℃）充分混合，然后再噴入二燃室中高溫預混焚燒，二燃室排出的煙氣進入后續的煙氣冷卻和煙氣凈化系統。
這種雙層活動爐排的熱解爐的特點是：
1）、兩個爐排各盡其責，干燥層、熱解層、燒焦層、灰層基本維持在一個穩定的厚度范圍，使熱解爐各層的溫度和阻力更加穩定、系統運行更加平穩。
2）、通過控制一次風的供應量使廢物熱解和燒焦速度受控，進而使二燃室處于受控狀態，實現自熱式熱解焚燒。熱解爐下爐排燒焦釋放的熱量全部貢獻于上爐排廢物熱解，同時燒焦過程又消耗掉一次風中的大部分O2，使得熱解爐中廢物處于中溫底氧的還原環境，有利于廢物的熱解。另外，熱解氣首先與熱的二次風充分混合后再進入二燃室中進行預混燃燒，一方面燃燒完全，另一方面可使大部分燃燒熱貢獻在二燃室中，可以在不供或少供助燃油的情況下滿足二燃室內≥850℃的技術要求。
3．2．4 焚燒爐助燃系統
助燃系統由油罐、油泵和燃燒器組成，作用是焚燒爐點火啟動和輔助爐膛升溫（當廢物熱值較低不能維持自身燃燒時）。本設計中的燃燒器具有以下特點：
1）、有全自動管理燃燒程序、火焰檢測、自動判斷與提示故障等功能；
2）、出口油壓穩定，燃燒均勻充分、無煙??；
3）、根據焚燒爐設定溫度進行自動補償。
3．2．5 煙氣冷卻
焚燒爐排出的煙氣溫度高達1000℃左右，在進入煙氣凈化系統之前需進行冷卻。冷卻系統由氣水換熱器、空冷器、噴水急冷塔組成。氣水換熱器和空冷器用于高溫段煙氣冷卻，氣水換熱器產生的熱水可供淋浴使用，同時空冷器將助燃空氣加熱到200-300℃左右再送入焚燒爐，以降低助燃油消耗量。噴水急冷塔為液體霧化直接換熱形式，霧化介質為5％NaOH溶液，主要用于中溫段（200～600℃）煙氣冷卻。本工程采用雙流式壓縮空氣霧化噴嘴，將NaOH溶液霧化成20μm左右的霧滴，可在1s內將煙氣由600℃降至200℃，快速冷卻的同時避免了冷卻液的過量冷凝，減少廢液的產生。
3．2．6 煙氣凈化
本設計采用先干式除塵、后濕式吸收的煙氣凈化路線。煙氣先進入高溫袋濾器（袋濾器前噴入粉狀活性炭），再通過活性炭吸附床，最后進入吸收塔。為保證袋濾器溫度保持在煙氣露點20℃以上（即160～200℃）工作，采用袋濾器溫度與噴水急冷塔中冷卻液電動調節閥連鎖閉環自動控制方案，即袋濾器溫度變化時控制程序可自動調節冷卻堿液的供應量。袋濾器壓差與反吹控制儀連鎖閉環控制，當壓差到達設定的上限時，自動啟動反吹控制可進行袋濾器的反吹清灰操作。吸收塔噴淋密度為35m3/m2.h，以NaOH為吸收液。
3．2．7 飛灰、廢活性炭、廢渣、廢液和污泥處置
飛灰屬于危險廢物，經固化處理后運至陜西省危險廢物處理中心（建于咸陽市）進行處置。
吸收煙氣后的廢活性炭含二惡英和重金屬等物質，送入焚燒爐高溫焚燒。
廢物焚燒后排出的廢渣含有重金屬，經固化送省危險廢物處理中心。
生產廢水(主要為洗車、洗周轉箱的廢水)處理后產生的污泥含有致病污染物，經脫水送入焚燒爐焚燒。
吸收塔的廢吸收廢液中含有大量重金屬，送省危險廢物處理中心處置。
經計算，每日焚燒過程產生固體飛灰86.4kg、廢活性炭3.0kg、廢渣300kg、廢堿液34.6kg、污泥19.2kg。 3．2．8 自動控制系統
本工程設置必要的電氣控制、參數測量和顯示系統，以實現中央控制室的集中監測和操作現場的分散控制。采用微型工業控制機和PLC組成的集散控制系統來完成對整個工藝系統的測控。
自動控制系統主要包括操作站(OS)、控制站(CS)和通訊網絡。焚燒爐控制站由兩套PLC控制站組成，擁有強大的模擬量與開關量處理能力以及功能強大的協議轉換接口，具有全智能化和任意冗余配置功能。操作站設2臺，具有實時監控、數據管理及報表打印等功能，能提供流程圖畫面、控制分組畫面、趨勢圖畫面、報警畫面的顯示。
4 焚燒中對焦油凝結的處理措施
焦油凝結是廢物焚燒過程中需要解決的關鍵問題之一，廢物熱解產物中含有的焦油成分在燃燒中會產生冷凝現象，影響焚燒效果并堵塞預混器、氣水換熱器、空冷器等設備。本設計采取以下措施抑制焦油產生：
1）、預熱到250℃左右的熱空氣沿切向進風方，盡量隔阻熱解氣與預混器的接觸，減少熱解氣中焦油霧在預混器內壁的凝結；
2）、將二燃室的輕油燃燒器的噴嘴設置在熱解氣噴入口的附近，使熱解氣進入二燃室后立即接觸到局部高溫、富氧的環境，使焦油成分充分燃燒。
5 結束語醫療廢物集中處置工程在我國各大城市已開始籌建，對于中小城市而言，選擇合理的工藝和先進的設備，可有效提高醫療廢物處理效果、降低工程造價以及便于日后的管理維護。
6 參考文獻
[1] 醫療廢物管理條例.中華人民共和國國務院令380號.2003
[2] 《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》.國家環?？偩?85號.2003
[3] 《危險廢物和醫療廢物處置設施建設項目復核大綱（試行）》. 國家環保總局、國家環保總局環境規劃院.環辦54號.2004
[4] 《醫療廢物集中焚燒處置工程建設技術要求（試行）》. 國家環?？偩?5號.2004
作者簡介：崔寧（1971—），工程師。長期從事環境工程研究、城市基礎設施規劃和設計管理工作。已發表論文數篇。
