醫(yī)療廢棄物焚燒處理研究的發(fā)展概況

1、醫(yī)療廢棄物焚燒處理研究的發(fā)展概況醫(yī)療廢棄物是指醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)在醫(yī)療、預(yù)防、保健以及其他相關(guān)活動中產(chǎn)生的具有直接或者間接感染性、毒性以及其他危害性的廢棄物。醫(yī)療廢棄物中可能存在傳染性病菌、病毒、化學污染物及放射性等有害物質(zhì)。據(jù)有關(guān)檢測，醫(yī)療廢棄物中細菌總數(shù)為8.6×1031.7×107個mL(或g)，大腸菌群數(shù)4.8×1032.82×104100mL(或100g)。抽查7份樣品中沙門氏菌均為陽性；1份樣品綠膿桿菌結(jié)果為陽性；1份樣品乙肝表面抗原結(jié)果為陽性。它們污染環(huán)境、傳播疾病、威脅健康，具有極大的危險性。另外，廢棄物中的有機物不僅滋生蒼蠅、蚊蟲等傳播疾病的

2、有害昆蟲，同時有機物的分解會釋放出難聞的NH3、H2S、SO2等有害物質(zhì)。這些有害物質(zhì)及病原體大量附在廢棄物中的顆粒物質(zhì)上，在風、氣流和水體的作用下，飄散于空氣和水體中。如果處理不當，會成為醫(yī)院感染和社會環(huán)境的公害源，甚至成為疫病流行的疫情源頭。醫(yī)療廢棄物在國外被視為“頂級危險”和“致命殺手”， 在國內(nèi)也被列為國家危險廢棄物名錄47類危險廢棄物中的首要廢棄物。 據(jù)統(tǒng)計，我國2003年醫(yī)療機構(gòu)日產(chǎn)醫(yī)療廢棄物4500噸，年產(chǎn)165萬噸，僅北京市各級醫(yī)療機構(gòu)日產(chǎn)醫(yī)療廢棄物就60余噸，年產(chǎn)21900余噸，且以每年36% 的速度增長。如此眾多的醫(yī)療廢棄物必須采取嚴格的管理和有效的處理措施，來減少潛在的傳

3、染危險。但是目前我國對醫(yī)療廢棄物的處理很不到位，雖然一些城市實現(xiàn)了醫(yī)療廢棄物集中處置，但處理效率和處置方式參差不齊，大部分醫(yī)院由于負擔不起或不愿承擔昂貴的醫(yī)療廢棄物集中處置費用而由醫(yī)院自行處理，其中只有部分有條件的醫(yī)院設(shè)置了小型焚燒爐進行焚燒處理，工藝也很簡單，達不到國家醫(yī)療廢棄物焚燒爐大氣污染物排放的限值。在一些中小醫(yī)院和社區(qū)、村衛(wèi)生室等，還普遍地存在未經(jīng)過任何處理的醫(yī)療廢棄物和生活垃圾混合處理的情況，導(dǎo)致大量的醫(yī)療廢棄物散落到社會上，給人民的健康帶來極大的危害。本文將詳細介紹醫(yī)療廢棄物的組成、分類以及焚燒處理技術(shù)，特別是焚燒爐的幾種典型爐型、操作參數(shù)、PCDD/Fs生產(chǎn)量的影響因素、煙氣的

4、凈化等。 1、 醫(yī)療廢棄物的分類 醫(yī)療機構(gòu)特別是醫(yī)院每天都產(chǎn)生大量的廢棄物，這些廢棄物種類繁多，性質(zhì)也各不相同。因此應(yīng)根據(jù)廢棄物的不同性質(zhì)進行分類，以采取不同有效的措施對這些廢棄物進行處理。 表1 醫(yī)療廢棄物的物理組成表2四種主要醫(yī)用塑料的化學成份(wt% )醫(yī)療廢棄物中約有7590%是無危險性的普通廢棄物，這些廢棄物主要產(chǎn)生于醫(yī)療機構(gòu)的行政管理或后勤部門，以及維修醫(yī)療設(shè)備時所排放的廢棄物。其余1025%的醫(yī)療廢棄物則是有危險性的，必須要進行嚴格處理，以減少對人體健康的危害和環(huán)境的污染。目前國際上尚無公認的醫(yī)療廢棄物分類方法，往往因地域不同而略有差異。在美國，把需要焚燒的醫(yī)療廢棄物分為三類：紅

5、袋子廢棄物（red bag waste）、病理性廢棄物（pathological waste）和一般廢棄物（general hospital waste）。葡萄牙法律把醫(yī)療廢棄物分為四類：類似于城市垃圾的醫(yī)療廢棄物，不需要特別處理的可以認為類似于城市垃圾的沒有危害的醫(yī)療廢棄物，具有生物危險性的在銷毀前必須經(jīng)過預(yù)處理的醫(yī)療廢棄物，必須焚燒的特殊醫(yī)療廢棄物。我國把醫(yī)療廢棄物分為以下五類：（1）感染性廢棄物，指攜帶病原微生物具有引發(fā)感染性疾病傳播危險的廢棄物，包括被病人血液、體液、排泄物污染的物品，隔離傳染病病人或者疑似傳染病病人產(chǎn)生的生活垃圾，病原體的培養(yǎng)基、標本和菌種、毒種保存液，各種廢棄的醫(yī)學

6、標本，廢棄的疫苗、血清、血液及血制品，使用后的一次性醫(yī)療器械視為感染性廢棄物；（2）病理性廢棄物，指人體切除物和醫(yī)學實驗動物尸體等，包括手術(shù)及其他診療過程中直接切除下來的人體組織、臟器、胚胎、殘肢，醫(yī)學動物實驗的組織、尸體，病理室切片后用的人體組織、病理臘塊等；（3）損傷性廢棄物，指能夠扎傷或者割傷人體的廢棄的銳器，包括所有的針頭、縫合針，各類刀、鋸，載玻片、玻璃試管、玻璃安瓿等；（4）藥物性廢棄物，指過期、淘汰、變質(zhì)或者污染的廢棄的藥品，包括廢棄的一般性藥品，廢棄的細胞毒性藥物和遺傳毒性藥物等；（5）化學性廢棄物，指具有毒性、腐蝕性、易燃易爆性的廢棄的化學物品，包括醫(yī)學影像室、實驗室廢棄的試

7、劑、膠片沖洗液等。2、 國內(nèi)外醫(yī)療廢棄物處理的研究發(fā)展概況 世界各發(fā)達國家為實現(xiàn)醫(yī)療廢棄物處理無污染的要求，投入大量的人力物力研究開發(fā)了各類醫(yī)療廢棄物處理處置技術(shù)與裝備。有資料表明，世界上許多國家已經(jīng)對醫(yī)療廢棄物處理做出了明文規(guī)定，并開發(fā)了相應(yīng)的管理設(shè)施和處理處置設(shè)備。如日本、德國等發(fā)達國家，采用集中焚燒處理的方法。將醫(yī)療廢棄物同可燃生活垃圾分類收集在一起，作為燃料進行焚燒并獲得熱能進行回收利用。法國要求醫(yī)療廢棄物必須由專業(yè)的醫(yī)療廢棄物焚燒處理站處理，規(guī)定所有醫(yī)院產(chǎn)生的垃圾，即使是辦公室垃圾也不得混入生活垃圾，有償?shù)卦趯I(yè)醫(yī)療廢棄物焚燒處理站進行集中處理。加拿大協(xié)德技術(shù)公司開發(fā)了一種醫(yī)療廢棄物

8、高溫高壓粉碎處理技術(shù)及設(shè)備，該技術(shù)是將醫(yī)療廢棄物通過鋁制小車送入特種壓力容器中，由計算機控制對醫(yī)療廢棄物進行真空、高溫和高壓蒸汽等消毒處理，使醫(yī)療廢棄物達到規(guī)定的安全排放標準，再送入粉碎機徹底銷毀。 醫(yī)療廢棄物的處理方法主要可以分為焚燒和非焚燒兩大類。非焚燒技術(shù)有機械處理法、化學處理法、熱處理法、高溫滅菌法、生物處理法、微波處理法、等離子體法、填埋法等。然而焚燒技術(shù)因大幅度無害化減容，滅菌徹底，占地面積少，處理方便快捷等優(yōu)點而成為醫(yī)療廢棄物最基本、最有效的處理方法之一，已在一個多世紀的應(yīng)用實踐中，被各國廣泛采納，成為各國醫(yī)療廢棄物處理的主要方式。國內(nèi)在20世紀80年代開始研制開發(fā)了以焚燒爐為主

9、的醫(yī)療廢棄物處理技術(shù)。焚燒處理技術(shù) 在爐型結(jié)構(gòu)上由簡單的蓖式爐型、小型焚燒裝置，發(fā)展到兩段式智能控制焚燒爐及其凈化設(shè)備，在焚燒工藝上由低溫氧化態(tài)燃燒處理，發(fā)展到高溫還原態(tài)燃燒加二次高溫氧化態(tài)燃燒，在焚燒規(guī)模上由分散單獨焚燒處理發(fā)展到大規(guī)模集中焚燒處理。在處理醫(yī)療廢棄物的過程中，提高了焚燒溫度、改善了燃燒狀況以及增加了自動控制裝置，極大地降低二次污染物（如煙氣中的有毒有機物PCDD/Fs等，灰渣中的重金屬污染物）的產(chǎn)生量，提高了焚燒處理的效率，大幅度控制有害氣體的排放。鞍山熱能研究院 結(jié)合醫(yī)療廢棄物的特性，將醫(yī)療廢棄物貧氧燃燒熱解氣化技術(shù)同冶金工業(yè)的爐渣綜合利用技術(shù)、氧燃供熱技術(shù)、水冷掛渣爐壁技

10、術(shù)、水淬渣技術(shù)、余熱利用技術(shù)等進行復(fù)合，發(fā)展了“熔渣法熱解焚燒技術(shù)”處理醫(yī)療廢棄物。在特定地區(qū)極具應(yīng)用前景和借鑒性。但是，為了克服醫(yī)療廢棄物在焚燒過程中產(chǎn)生劇毒性的持久性有機污染物PCDD /Fs的缺點，在焚燒技術(shù)處理時，需要配備一定的煙氣凈化裝置以及焚燒殘留物處理設(shè)備。 3、 醫(yī)療廢棄物焚燒過程及影響因素 醫(yī)療固體廢棄物的焚燒過程，本質(zhì)上是質(zhì)量傳遞、熱傳遞、動量傳遞、化學反應(yīng)、結(jié)構(gòu)變化等物理化學反應(yīng)綜合在一起的一個復(fù)雜過程。廢棄物的焚燒過程可分為預(yù)熱、水分蒸發(fā)、升溫、揮發(fā)份析出、著火和固定炭燃燒等過程。伴隨著這些過程的開始、發(fā)展、結(jié)束、交替，廢棄物先吸收熱量，溫度上升，失去水分，局部分解析出

11、可燃成分，然后著火燃燒，放出熱量，直到燃燼冷卻。廢棄物本身隨著這些過程逐步減容，最后成為殘留灰渣。 廢棄物焚燒的影響因素主要包括：垃圾的性質(zhì)、在燃燒室停留時間、溫度、湍流度、過量空氣系數(shù)等。其中停留時間、燃燒溫度、湍流度是關(guān)鍵因素，通常被稱為“三T（即time、temperature、turbulence）”要素。停留時間影響焚燒殘渣的熱灼減率和焚燒去除率，也影響燃燒效率、焚燒去除率和PCDD/Fs分解率。廢棄物在焚燒爐內(nèi)的停留時間越長，與空氣接觸越充分，燃燒越完全，PCDD/Fs分解越徹底。廢棄物焚燒過程還要求控制適宜的燃燒溫度。燃燒溫度過低，會使廢棄物燃燒不完全。熱解過程中溫度對PCDD/

12、Fs生成的影響很大，在700850溫度區(qū)間很容易生成PCDD/Fs。我國醫(yī)療廢棄物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)要求（試行）（環(huán)發(fā)200415號）規(guī)定，控制二次燃燒室煙氣溫度850，煙氣停留時間2.0秒?？刂茻煔庠诙紵彝Ａ魰r間大于2s，煙氣出二燃燒室的溫度大于1000，則PCDD/Fs可以完全分解。燃燒溫度愈高，燃燒反應(yīng)速度越快，廢棄物在焚燒爐內(nèi)的停留時間就可以縮短，但過高的燃燒溫度會加快焚燒爐內(nèi)結(jié)構(gòu)的腐蝕速度，使灰渣熔結(jié)，還會促進氮氧化物的生成。所以燃燒溫度不宜過高，通常，回轉(zhuǎn)式焚燒爐其燃燒溫度不宜高于1200。目前醫(yī)療廢棄物焚燒裝置普遍采用燃油/燃氣作為輔助燃料，以減少二次污染問題。湍流度是

13、表征醫(yī)療固體廢棄物和空氣混合程度的指標。湍流度越大，廢棄物與空氣的混合程度越好，有機可燃物能及時獲取燃燒所需的氧氣，燃燒反應(yīng)越完全。湍流度受多種因素影響，如空氣的供給量和廢棄物在焚燒爐中的行進方式等。最近，新型節(jié)能無污染焚燒技術(shù)不斷更新出現(xiàn)，如日本的微波焚燒裝置（10kg/h），美國加利福尼亞州的高效調(diào)協(xié)式焚燒爐（30kg/h）等.另外，醫(yī)療廢棄物的熱值以及組成成分尺寸也是影響焚燒的兩個主要因素。熱值越高，燃燒過程越易進行，燃燒效果越好。廢棄物的組成成分尺寸越小，單位質(zhì)量或體積廢棄物的比表面積越大，與周圍氧氣接觸的面積越大，焚燒過程中傳熱傳質(zhì)效果越好，燃燒效果越完全。4、 常用的焚燒爐類型 醫(yī)

14、療廢棄物的焚燒需要專用的焚燒設(shè)備。它要求高而穩(wěn)定的爐溫、良好的氧氣混合、足夠的氣體停留時間、深度的氣體凈化過程等。按焚燒形式可分為燃氣焚燒、燃油焚燒和燃煤焚燒；按照主燃室的外型結(jié)構(gòu)可分為臥式和立式兩種；從燃燒的方式上可分為層燃燒方式、流化懸浮燃燒方式和沸騰懸浮燃燒方式；從爐型結(jié)構(gòu)上可分為固定床焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐、流化床焚燒爐、爐排型焚燒爐、熱解焚燒爐等。4.1固定床焚燒爐如圖1所示，固定床焚燒爐外型尺寸相對較小，制造簡單，在中小醫(yī)院中廣泛使用。它含固定床焚燒第一燃燒室和立式圓筒第二燃燒室。醫(yī)療廢棄物通過自動進料系統(tǒng)進入料槽中，在推料油壓缸的作用下，經(jīng)下方進料門進入臥式燃燒室的爐床。 圖1 固

15、定床焚燒爐示意圖 第一燃燒室爐床的底部和四周由鼓風機送人空氣，供廢棄物燃燒，未燃燼的可燃氣體進入第二燃燒室。正常運行時第一燃燒室爐溫維持在8501000，第二燃燒室的運行溫度維持在9001100。為了達到設(shè)計的焚燒溫度和焚燒效果，配置了第一、第二燃燒室的送風系統(tǒng)和柴油燃燒器。根據(jù)爐溫控制第一、第二燃燒室燃燒器的啟、停。浮在爐床上的廢棄物在爐內(nèi)與熱空氣接觸，升溫、干燥、著火、燃燼，并由推灰油缸推向前進。除灰渣系統(tǒng)采用水封密閉除灰渣設(shè)備， 自動除渣設(shè)備可將爐灰從燃燒室爐床連續(xù)或間斷地輸送到固化線上。整個焚燒設(shè)備和尾氣處理設(shè)備負壓運行。 由于廢棄物物料在固定床面上透氣性較差，燃燒過程中缺少必要的翻動

16、，湍流度差，容易產(chǎn)生死角，加之集中處理等因素，已逐漸地被其它爐型取代。 4.2 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐用于醫(yī)療廢棄物焚燒的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐由回轉(zhuǎn)窯第一燃燒室和立式圓筒第二燃燒室組成?；剞D(zhuǎn)窯第一燃燒室主體是一個圓柱形筒體，內(nèi)襯耐火材料，其略傾斜水平安裝，進料端高于出料端，筒體外圍輪帶，輪帶擱置在前后傳動軸上，通過傳動軸帶動筒體圍繞軸心整體轉(zhuǎn)動，使廢棄物混合、著火并沿傾斜角度向傾斜端翻騰狀移動。爐內(nèi)廢棄物在爐體緩慢轉(zhuǎn)動過程中，分解、氣化成為可燃氣體進行燃燒，并在二燃室內(nèi)實現(xiàn)完全燃燒，通過助燃油使二燃室溫度達到所要求的溫度?；剞D(zhuǎn)式焚燒爐結(jié)構(gòu)見圖2： 圖2 回轉(zhuǎn)式焚燒爐結(jié)構(gòu)示意圖 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐處理醫(yī)療固體廢棄物時采

17、用富氧燃燒方式。鼓風機送來的燃燒空氣在窯體的前端進入爐內(nèi)，并在附近部位設(shè)置第一燃燒室，以確?；剞D(zhuǎn)窯的燃燒溫度在8501000。第二燃燒室是一個襯有耐火材料的垂直圓形鋼制筒體，底部設(shè)有二次燃燒器和二次風接口，以滿足設(shè)計溫度9001200的要求。第二燃燒室要有足夠的空間，保證煙氣在第二燃燒室的停留時間為2秒以上，以確保廢氣中的CO成份徹底焚燒和PCDD/Fs高度分解。為了減少煙氣中的氮氧化物的含量，第二燃燒室的正常燃燒溫度維持在1100以下（氮氧化物的生成一般需1200以上的高溫）。同時在第二燃燒室中，尾氣中的灰塵顆粒下落，這樣有助于減少焚燒爐出口的飛塵濃度。 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐有諸多優(yōu)點，比如：焚燒物

18、料翻騰前進，輻射、對流、傳導(dǎo)三種傳熱方式并存于一爐，熱利用率高；焚燒過程中垃圾在爐內(nèi)能得到充分的攪拌、翻滾，使廢棄物的新鮮表面不斷曝露于空氣中，與空氣充分接觸；湍流度好，爐內(nèi)不存在因垃圾分布不均勻或料層太厚而產(chǎn)生垃圾未燒到的死角；回轉(zhuǎn)窯對燃料的適應(yīng)性廣，可焚燒不同性質(zhì)的廢棄物；進料彈性較大，對焚燒物形狀、含水率要求不高；回轉(zhuǎn)窯的熱灼減率可以達到小于3的效果。然而回轉(zhuǎn)窯的保溫效果不十分理想，熱損失稍高；當廢棄物熱值低于2200kcal/kg時需要添加噴油助燃，噴油量大小取決于廢棄物熱值及低熱值廢棄物處理量。 4.3 循環(huán)流化床焚燒爐CETEC渦旋循環(huán)流化床焚燒爐的結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖3 CETE

19、C渦旋循環(huán)流化床焚燒爐結(jié)構(gòu)示意圖 焚燒爐由內(nèi)循環(huán)流化床，渦旋燃燒段，高效旋風分離器及物料循環(huán)系統(tǒng)組成。流化床獨特的結(jié)構(gòu)和流化風控制，使砂粒產(chǎn)生大尺度內(nèi)循環(huán)運動。垃圾入爐后和灼熱的石英砂迅速混合燃燒，其中的不可燃物在內(nèi)循環(huán)流動砂的作用下推向排渣口排出。二次風從爐體中部分級切向高速噴入，在懸浮燃燒段產(chǎn)生強烈的渦旋流動，使懸浮段湍流強度大，燃燒速率高。煙氣離開爐膛后進入高溫旋風分離器，未燃燼的顆粒被分離下來，送回焚燒爐內(nèi)進一步燃燒，部分未燃氣體在高溫和強烈的湍流作用下可充分燃燼。 循環(huán)流化床焚燒爐的優(yōu)點在于：（1）最適合焚燒低熱值垃圾燃料。由于焚燒爐爐內(nèi)含有一定量的爐料，爐內(nèi)氣、固流體強烈混合，垃圾

20、進入爐內(nèi)即和熾熱的石英砂迅速、充分混合，垃圾從加熱、干燥到燃燒全過程完成迅速，焚燒爐蓄熱量大，著火條件好，燃燒穩(wěn)定性好。（2）環(huán)保性能好。循環(huán)流化床燃燒室溫度控制在850950之間，氮氧化物排放低。循環(huán)流化床垃圾焚燒爐燃燒溫度穩(wěn)定且均勻，在爐型的設(shè)計上使煙氣在爐內(nèi)停留時間加長，因此破壞了有毒、有害氣體的產(chǎn)生環(huán)境，從根本上降低了有害氣體產(chǎn)生量。（3）垃圾減量化程度最高，灰渣可綜合利用。循環(huán)流化床焚燒爐對垃圾的燃燼率最高，灰渣中不含有機物和可燃物，灰渣無異味可直接填埋或綜合利用，灰渣中金屬可回收。 4.4 爐排型焚燒爐將廢棄物置于爐排上進行焚燒的爐子稱為爐排型焚燒爐。爐排型焚燒爐又可分為固定爐排焚

21、燒爐和活動爐排焚燒爐。 固定爐排焚燒爐的爐排可以是水平的也可以是傾斜的。水平固定爐排焚燒爐的廢棄物從爐子上部投入后經(jīng)人工扒平，使物料均勻鋪在爐排上，爐排下部的灰坑兼作通風室，由出灰門處靠自然通風送人燃燒空氣，也可采用風機強制通風。為了使廢棄物焚燒完全，在焚燒過程中，需對料層進行翻動，燃盡的灰渣落在爐排下面的灰坑，人工扒出，勞動條件和操作穩(wěn)定性差，爐溫不易控制，因此對廢棄物量較大及難于燃燒的固體廢棄物是不適用的。它只適用于焚燒少量的如廢紙屑、木屑及纖維素等易燃性廢棄物。傾斜式固定爐排焚燒爐的基本原理同前，只是爐排布置成傾斜式，有的傾斜爐排后仍有水平爐排，這樣增加一段傾斜段可有一個干燥段以適應(yīng)含水

22、量較大的固體廢棄物的焚燒。此種爐型仍只能用于小型易燃的固體廢棄物焚燒。固定爐排焚燒爐只能手工操作、間歇運行，勞動條件差、效率低，撥料不充分時會焚燒不徹底。 活動爐排焚燒爐即為機械爐排焚燒爐。爐排是活動爐排焚燒爐的心臟部分，其性能直接影響垃圾的焚燒處理效果，可使焚燒操作自動化、連續(xù)化。按爐排構(gòu)造不同可分為鏈條式、階梯往復(fù)式、多段滾動式焚燒爐等。我國目前制造的大部分中小型垃圾焚燒爐為鏈條爐和階梯往復(fù)式爐排焚燒爐，功能較差。 4.5 熱解焚燒爐 熱解焚燒爐也稱為缺氧式熱裂解焚燒爐，基本原理為：醫(yī)療廢棄物在一燃燒室氧氣不足的狀態(tài)下加熱、干燥、引燃，熱裂解為可燃性氣體并將其導(dǎo)入第二燃燒室。導(dǎo)出的可燃性氣

23、體在第二燃室與空氣充分混合、引燃，在充分的空氣供應(yīng)下高溫氧化。利用高溫熱解焚燒，廢棄物在空氣不足的情況下燃燒或裂解產(chǎn)生的氣體含有較多的碳氫化合物，這些煙氣可以在第二燃燒室中很容易充分破壞掉，因此對尾氣排放有利。其最大優(yōu)勢是PCDD/Fs的檢測值非常低。 熱解焚燒爐又有立式和臥式兩種，立式旋轉(zhuǎn)熱解焚燒爐有第一燃燒室和第二燃燒室。第一燃燒室主要功能是給料、干燥、熱解氣化、燃燒和出渣；第二燃燒室主要功能是將第一燃燒室生成的CO、H2、CH4氣體充分燃燼。其結(jié)構(gòu)示意見圖4： 圖4立式旋轉(zhuǎn)熱解焚燒爐示意圖 醫(yī)療廢棄物倒入爐體上部的料倉后,由給料機均勻送入爐膛,通過爐體旋轉(zhuǎn)使醫(yī)療廢棄物均勻分布在干燥層上部

24、。爐膛內(nèi)自上而下依次為干燥層、熱解氣化層、燃燒層、燃燼層和冷卻層。運行時,從爐體底部送入一定量的空氣(只滿足燃燒層所需氧量),先經(jīng)過冷卻層冷卻燃燼的爐渣,同時加熱空氣,再通過燃燼層和燃燒層,供給其空氣量使醫(yī)療廢棄物燃燒至11001300 ,所產(chǎn)生的熱量由煙氣帶入熱解氣化層,在1100600溫度下使醫(yī)療廢棄物熱解氣化生成以H2 、CO、CH4等低分子碳氫化合物為主的可燃性氣體,與煙氣混合并進入干燥層。高溫氣體使剛加入爐膛內(nèi)的醫(yī)療廢棄物干燥,溫度達600300的混合氣體再進入第二燃燒室,停留時間2s 。在二次空氣及輔助燃料(實際運行時很少使用)作用下,1100的燃燒溫度使混合氣體充分燃燼,產(chǎn)生的高

25、溫氣體進入余熱鍋爐進行熱交換。 立式旋轉(zhuǎn)熱解焚燒爐的特點是供給一燃室的空氣由爐子底部進入，冷卻爐渣的同時加熱空氣；熱分解層為缺氧分解,因此NOx 、SOx 、HCl的產(chǎn)生量少；和其他焚燒爐相比, 立式旋轉(zhuǎn)熱解焚燒爐在整個運行過程中粉塵的產(chǎn)生量最少。 國外多為臥式熱裂解焚化爐，臥式熱裂解醫(yī)療廢棄物焚化爐處理流程（干式）見圖5： 圖5 臥式熱裂解醫(yī)療廢棄物焚化爐處理流程（干式） 臥式熱裂解焚化爐爐體從外觀上也包括兩個圓筒狀燃燒室，分別為主燃室及二次燃燒室。 該熱裂解焚化爐及控氣熱裂解式燃燒系統(tǒng)采用獨立分段式向主燃室提供助燃空氣。為了保持缺氧燃燒，提供的助燃空氣量低于理論完全燃燒的空氣量。由于主燃燒

26、室為缺氧燃燒，產(chǎn)生的廢氣中含有大量的H2、CO及碳氮化合物等高熱值的可燃性氣體。為了使這些氣體充分燃燒，在二次燃燒室口處設(shè)置一高低火式燃燒機輔助燃燒，以確保燃燒氣體于二次燃燒室出口中心溫度達到8501100，并使燃燒氣體有足夠的滯留時間(2s)，比較徹底地破壞包括PCDD/Fs 等有毒有害氣體，并使燃燒效率維持在99.9%以上。 醫(yī)療廢棄物熱解與直接焚燒相比具有諸多優(yōu)點，比如：（1）可將固體廢棄物中的有機物轉(zhuǎn)化為燃料氣、炭黑、燃料油，而這些可以做為新的能源；熱解爐所需空氣量僅為焚燒所需空氣量的2030；熱解產(chǎn)生的熱解氣體熱值很高，第二燃燒室可靠熱解氣自燃，基本不耗油；另外還可用尾氣加熱空氣，向

27、熱解爐通入空氣。（2）廢棄物先在還原性氣氛下熱分解制備可燃氣體，廢棄物中的有價金屬沒有被氧化，利于有價金屬的回收利用；同時垃圾中的Cu、Fe等金屬不易生成促進PCDD/Fs形成的催化劑；廢棄物中的硫、重金屬等有害成分被固定在炭黑中，減少了處理成本。（3）熱分解氣體燃燒時空氣過剩系數(shù)較低，由于是缺氧分解，其排氣量少，有利于減輕對環(huán)境的二次污染，提高能量利用率，降低NOx的排放量。（4）含碳灰渣在高于1300以上的高溫熔融狀態(tài)下進行燃燒，能扼制PCDD/Fs毒性物的形成，熔融渣被高溫消毒可實現(xiàn)再生利用，同時能最大限度地實現(xiàn)垃圾減容、減量化。因此熱分解焚燒爐配風量小、耗能低，技術(shù)比較先進，適用于處理

28、熱值高的醫(yī)療固體廢棄物。由于PCDD/Fs是由氧原子鍵合含氯苯環(huán)，廢棄物在沒有氧氣參與的情況下熱解，就能有效地抑制PCDD/Fs的生成。因此熱解排放物中的PCDD/Fs的濃度極低。 5、 PCDD/Fs的排放 PCDD/Fs是由苯環(huán)與氧、氯等組成的族有機化合物，無色無味的固體，在大部分有機溶劑中溶解度很小，但是有很強的脂溶性，極易溶于脂肪，因此也極易蓄積在人和動物的脂肪、肝臟和乳汁內(nèi)。PCDD/Fs具有很高的致死性，其毒性是氰化鉀的1000倍，砒霜的900倍，是至今已知物質(zhì)中毒性最強的化合物。而且PCDD/Fs在環(huán)境中化學穩(wěn)定性很好，很難分解，其半衰期一般長達510年，因而蓄積在環(huán)境中或在環(huán)境

29、中運動時常常對大氣、土壤、河流、湖泊、海洋等造成嚴重污染。 研究表明，PCDD/Fs對人體產(chǎn)生的主要危害有以下幾個方面：可產(chǎn)生氯痤瘡、出現(xiàn)黑頭粉刺、淡黃色囊腫，主要分布在眶周、顳部、耳后、陰囊等；可引起軟組織、結(jié)締組織、肺、肝、胃癌及非何杰氏淋巴瘤；對生殖系統(tǒng)也有很多的影響，可以降低男性精子數(shù)、可致睪丸畸形、行為反應(yīng)女性化等；可改變女性激素水平，降低受孕率，增加流產(chǎn)率等；出生缺陷如腭裂、生殖器異常等。比如在19621971年間，美國在越南北部噴灑了4163萬升含有PCDD/Fs的脫葉劑，使至少100萬人身患精神錯亂、癌癥、生育能力喪失或降低等疾病，同時造成了數(shù)十萬計的畸形兒；19981999年

30、間，在德國、比利時等國先后發(fā)生人和家禽PCDD/Fs中毒及多氯聯(lián)二苯中毒等惡性事件，造成了巨大的經(jīng)濟損失。 5.1 焚燒過程中PCDD/Fs的合成 環(huán)境中PCDD/Fs的一個重要來源是燃燒反應(yīng)。含鉛汽油由于添加了由四乙基鉛及含氯有機物例如1氯萘、二氯乙烷等配成的鉛水，燃燒時就容易生成少量PCDD/Fs；焚燒氯丁橡膠制品、聚氯乙烯制品(廢棄輪胎、管線、一次性醫(yī)療用具、日用品等)，焚燒PCBs，PHAs等危險化學品污染物、醫(yī)療廢棄物，甚至焚燒城市垃圾，其煙氣、飛灰和殘渣中都含有PCDD/Fs。據(jù)報道，焚燒生活垃圾1kg能產(chǎn)生11255ng PCDDFs(以ITEQ 計，以下同)，而焚燒廢棄塑料1k

31、g則會產(chǎn)生高達370ng的PCDDFs。醫(yī)療廢棄物中塑料制品的比例明顯高于生活垃圾，因此焚燒醫(yī)療廢棄物時如處理不當極易產(chǎn)生PCDD/Fs，而且焚燒醫(yī)療廢棄物時PCDD/Fs的產(chǎn)生量是一般垃圾的數(shù)倍或數(shù)十倍。PCDD/Fs的產(chǎn)生和廢棄物的焚燒溫度有密切的關(guān)系， 圖6 熱解過程中溫度對二噁英類毒物生成的影響圖6是熱解溫度對二噁英類毒物生成的影響，在醫(yī)療廢棄物熱解過程中，700850這個溫度段最容易產(chǎn)生PCDD/Fs。研究結(jié)果表明，PCDD/Fs在900下2秒或是1000下1秒會徹底分解。但當尾氣溫度為300400時，前驅(qū)體在銅、鐵等重金屬的催化下會再合成PCDD/Fs，350時是合成的峰值。當CO

32、的濃度在102144ppm之間時，PCDD/Fs的排放因數(shù)和CO的排放因數(shù)存在線性關(guān)系。尾氣中PCDD/Fs的含量與原料中的有機氯含量并不呈現(xiàn)線性關(guān)系，無機氯也會在降溫過程中參與合成PCDD/Fs。例如：CuC12就是較好的氯化催化劑。Gullett從3個方面概括了銅絡(luò)合物在形成PCDDFs時的催化活性：使HCl和O2生成C12；使芳環(huán)結(jié)構(gòu)被Cl2氯化；使氯代芳烴形成雙環(huán)結(jié)構(gòu)。Ronald用浸漬CuC12的活性炭于300 ,在體積分數(shù)為5%的HC1濕空氣流中燃燒，模擬垃圾焚燒飛灰在有無機氯源時低溫催化燃燒的情況，證實了上述過程，并進一步闡述了垃圾焚燒時PCDDFs的形成機理，提出有氯酚前體存在

33、時形成PCDDFs的速率比從殘?zhí)奸_始 “從頭合成”(the de novo synthesis)約快3 000倍。5. 2 焚燒過程中降低PCDD/Fs排放量的方法在醫(yī)療廢棄物焚燒過程中，降低PCDD/Fs的排放可采取下列的方法：（1）高溫穩(wěn)定燃燒：第二燃燒室溫度要大于900，并且煙氣停留時間2s，約99.9的PCDD/Fs可被分解。（2）添加助燃物混合焚燒：焚燒時在爐內(nèi)加入紙、木等助燃物，也可明顯降低PCDD/Fs濃度。(3)急速冷卻或活性噴射碳吸附：煙氣飛出燃燒爐后，在0.2s內(nèi)將煙氣溫度急速降到100，煙塵和PCDD/Fs的驅(qū)除率達99。也可用活性噴射碳吸附，減少PCDD/Fs的排放。(

34、4)盡量減少廢棄物中氯的含量；(5)采用三乙醇胺、乙醇胺、異丙醇胺和三乙醇胺與NaOH、KOH的混合物作為PCDD/Fs再合成反應(yīng)的抑制劑；(6)用V2O5和WO3作為氧化分解PCDD/Fs的催化劑；(7)采用濕法洗滌煙氣，用布袋除塵器除塵可以將吸附在飛灰上的PCDD/Fs濾除；(8)尾氣中含有硫會毒化重金屬，降低催化作用，減少PCDD/Fs再合成，可將廢棄物與煤混燒。 6、 煙氣凈化系統(tǒng) 醫(yī)療廢棄物焚燒煙氣中還含有大量的污染物，主要包括酸性氣體（HCl、HF、SOx、NOx等）、固體顆粒物（惰性金屬鹽類、金屬氧化物等）、重金屬（Hg、Pb、Cr等）和有機劇毒性污染物（PCDD/Fs等）四大類

35、。為了防止醫(yī)療廢棄物焚燒處理過程對環(huán)境造成二次污染，必須采取嚴格的措施，利用煙氣凈化系統(tǒng)控制污染物的排放。 6.1煙氣冷卻 煙氣冷卻是將高溫煙氣迅速冷卻到300以下，一方面使煙氣的溫度適合于煙氣凈化設(shè)備的工作溫度，另一方面防止PCDD/Fs再生。 煙氣冷卻方式可用管式冷卻、水噴淋冷卻、風冷卻等形式。一般采用管式冷卻方式，可同時回收余熱產(chǎn)生熱水或蒸汽，對后續(xù)的煙氣凈化影響小。水噴淋冷卻也是經(jīng)常會用到的，主要設(shè)備是蒸發(fā)冷卻塔，即往塔內(nèi)噴灑水霧，利用水在高溫條件下迅速蒸發(fā)而吸收大量的熱量，從而達到降溫的目的，同時也可除去部分煙塵。6. 2酸性氣體的凈化 傳統(tǒng)的酸性氣體凈化方法有濕法、半干法和干法三種

36、。濕法凈化工藝流程是煙氣經(jīng)過除塵后，從底部進入NaOH填充塔，與自上而下流動的堿性溶液接觸，除去酸性氣體。從填充塔排出的廢液經(jīng)冷卻塔冷卻并加入堿液后循環(huán)使用，其沉淀物和部分廢水需定期處理達標排放。該方法吸收劑耗量?。?:1.2）；煙氣與堿性溶液接觸面積大、時間充分、反應(yīng)快，凈化效率高達9899；對重金屬和顆粒物也具有比較好的去除效果；可以滿足嚴格的排放標準。但是流程復(fù)雜，配套設(shè)備多，而且產(chǎn)生的洗滌廢水需要處理，尤其是廢水中的重金屬含量高，需要復(fù)雜的廢水處理工藝。 半干法凈化工藝流程是將石灰乳噴入霧化反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)煙氣中的酸性氣體與石灰乳發(fā)生反應(yīng)，水分被蒸發(fā)，吸附生成的較大的固態(tài)顆粒沉降在反

37、應(yīng)器的底部，細小的顆粒與粉塵一道被其后的除塵器捕捉下來。該方法吸收劑用量為1:2，凈化效率9599%，流程相對簡單，不會產(chǎn)生廢水。但是對操作水平要求比較高，如煙氣在吸收塔停留的時間、吸收劑的顆粒度和濃度等；對噴嘴的要求也高。 干法凈化工藝流程為將石灰粉噴人反應(yīng)器中，與酸性氣體接觸發(fā)生反應(yīng)后產(chǎn)生固態(tài)化合物。反應(yīng)生成物一部分從反應(yīng)器的底部攤出，另一部分在除塵器中被捕捉下來。這種工藝吸收劑用量較高(1:34),凈化效率不高（8090），工藝簡單，對噴嘴的要求高。 在實際的應(yīng)用中，往往采用綜合的工藝流程。如向高溫煙氣中噴入含有NaOH的溫堿水，在煙氣降溫的同時，NaOH與煙氣中的酸性氣體發(fā)生化學反應(yīng)，

38、降低了煙氣中的酸性氣體、重金屬和顆粒物的含量，隨后向含水量很高的煙氣噴入消石灰粉末，進一步凈化了煙氣。這種綜合工藝結(jié)合了濕法和干法的優(yōu)點，提高了吸收效率，并可以使高溫煙氣迅速降溫，大幅度縮短煙氣在500300的PCDD/Fs易重新合成溫度區(qū)間的停留時間。 6. 3重金屬和有機劇毒污染物的凈化重金屬和有機劇毒污染物的凈化主要是采用活性炭吸附?；钚蕴坑袠O大的比表面積，因此即使是少量的活性炭，只要與煙氣混合均勻，且接觸時間足夠長，就可以達到很高的吸附凈化效率。 6. 4顆粒物污染物的凈化 顆粒物的凈化主要有袋式除塵器和靜電除塵器。它們各有優(yōu)缺點，見表3： 表3 袋式除塵器與靜電除塵器性能比較表袋式除塵器除塵效果優(yōu)于靜電除塵器，同時還具有凈化其它污染物的能力(如重金屬、PCDDs等)。雖然袋式除塵器易受氣體溫度和顆粒物粘性的影響，致使濾料(耐高溫、耐沖擊)的造價增加和對清灰不利，但凈化效率卻不受顆粒物比電阻和原始濃度的影響。而太高或太低的比電阻卻使靜電除塵的凈化效率降低，故二者各有其優(yōu)缺點。由于袋式除塵器在高效除塵的同時兼有凈化其它污染物的作用，近年來國內(nèi)外的現(xiàn)代化垃圾焚燒廠大都采用袋式除塵器。 另外還有多管旋風除塵的方法。旋風除塵器是利用離心力原理從氣體中去除塵粒的設(shè)備。含塵氣體進入此除塵