用于醫(yī)療固廢的焚燒爐技術(shù)
焚燒法是醫(yī)療廢物最基本、最有效的處理方法，在整個焚燒系統(tǒng)中，最主要的部分就是焚燒爐，下面就介紹幾種能用于醫(yī)療廢物處理的焚燒爐技術(shù)。
1、荷蘭的Zavin技術(shù)
Zavin公司是荷蘭專業(yè)從事醫(yī)療廢物處理的公司，他們專門為焚燒醫(yī)療感染性垃圾而設(shè)計的 (VSP-1200型) 焚燒爐，由一燃室和二燃室兩部分組成，分兩段燃燒。一燃室內(nèi)呈傾斜階梯形，每個階梯間裝有輸送桿，每隔6—7min往前推進(jìn)一次，每個燃燒室至少裝置一個輔助燃燒器，以維持爐內(nèi)最佳焚燒溫度。焚燒爐呈負(fù)壓運行。一燃室底部裝有空氣導(dǎo)管，吸取爐外空氣。嚴(yán)格控制一燃室的空氣量，引入一燃室空氣量為理論空氣量的70%—80%。貧氧狀態(tài)下的燃燒使垃圾在7000C以上的高溫下，充分裂解、氣化。有機(jī)物大分子鏈被打開，變成可燃的較小分子團(tuán)和細(xì)小的碳粒，此時火焰呈桔紅色。裂解反應(yīng)的產(chǎn)物包括各種烴類、固體碳粒和未完全燃燒的細(xì)小顆粒。
醫(yī)療垃圾中的活化能的大小決定了有機(jī)物熱分溫度的高低、速度的快慢、熱分解是否完全徹底。
荷蘭的Zavin公司還提供專為包裝醫(yī)療垃圾，特別是具有很高感染性醫(yī)療垃圾的垃圾箱（PV材質(zhì)）增加了這種活化能，使它在焚燒爐內(nèi)成為一種助燃劑，促使醫(yī)療垃圾裂解完全、燃燒充分。這一過程十分重要，垃圾燃燒越完全徹底，殘渣的熱灼減率越小，煙氣中有害成分越少。給后面殘渣處理和煙氣凈化系統(tǒng)減少了負(fù)荷。
焚燒后的殘渣自動排入一燃室后面的水坑，該爐渣還要經(jīng)過高溫熔煉爐。在1600℃—1700℃高溫熔融后作建材加以利用。在此高溫下殘渣中攜帶少量二惡英被全部分解去除掉。
與其它燃燒方式相比，供給一燃室的空氣量較少、速度低，氣體的低速和幾乎不湍流使氣流帶起的顆粒物數(shù)量最少，避免了風(fēng)量大，使沒完全裂解的垃圾顆粒帶入二燃室。
經(jīng)過充分裂解的煙氣進(jìn)入二燃室，二燃室的內(nèi)腔在結(jié)構(gòu)上經(jīng)過精心設(shè)計，有兩個腔與特殊布置的空氣噴嘴，按照過量空氣系數(shù)設(shè)計好的空氣量與煙氣充分?jǐn)噭印⒒旌希_(dá)到最佳湍流度。湍流度是表征醫(yī)療垃圾燃燒時煙氣與空氣混合程度的指標(biāo)，湍流度越大，煙氣、空氣混合程度越好，有機(jī)物的燃燒反應(yīng)也就越完全。此時，煙氣溫度可達(dá)1100℃—1300℃，煙氣中可燃?xì)怏w幾乎全部燃盡，二惡英在此溫度下也全部分解。
2、加拿大的CAO技術(shù)
加拿大的CAO控氣型焚燒爐采用批量連續(xù)進(jìn)料的方式，它由兩個控氣型焚燒的燃燒室組成，即一燃室和二燃室。這種工藝也可稱為"缺氧燃燒"、"二級燃燒"和"系數(shù)燃燒"。對這兩個燃燒室中焚燒條件進(jìn)行控制，可使該設(shè)備不產(chǎn)生二次污染。
一燃室在控制溫度及氣體流速很低的情況下運行。一燃室中燃燒廢物釋放的熱量取決于加入的空氣量，這一空氣量是低于完全燃燒時的所需量。在這種亞化學(xué)計量的情況下，廢物將被干燥，加熱并被氧化（氣化）。廢物中不可揮發(fā)的可燃部分，將在一燃室的末端燃燒并為一燃室提供熱量。一燃室釋放的可燃?xì)怏w將通過一個紊流混合區(qū)域進(jìn)入二燃室，在二燃室中被高溫燃燒并被不斷充入的助燃空氣完全氧化。
在一燃室中殘留的是一些不可燃物，例如金屬和玻璃，及燃燒物中未燃燼的碳。未燃燼的碳將被充入的空氣進(jìn)一步氧化，使不可燃物再次經(jīng)過高溫燃燒，最終成為被氧化的灰渣。
控制一燃室的氣體流速是控制污染的一個重要因素。由一燃室流出的氣體中是在控制燃燒過程中空氣與廢物相互作用的結(jié)果。氣體的數(shù)量及流速依據(jù)溫度及燃燒的廢物類型產(chǎn)生不同的變化。對一燃室及二燃室進(jìn)行整體控制，可將污染程度控制為最小，同樣對于配備能源回收系統(tǒng)時也很適合。
當(dāng)一燃室內(nèi)燃燒速率過高時，污染控制將會由于兩個不良原因而降低。首先氣體流速將增大到一定范圍，在此范圍內(nèi)，由于顆粒過大以致于不能被完全氧化就被帶入到二燃室內(nèi)；其次，流入二燃室的氣量將超過它的燃燒容積，氣體未完全反應(yīng)就由煙囪排出。所以控制一燃室的燃燒速率是控制達(dá)標(biāo)排放的第一主要控制手段。
二燃室完成的是可燃產(chǎn)物的氧化反應(yīng)。為了完成這一過程二燃室必須在一個適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)進(jìn)行控制。
空氣和燃料控制系統(tǒng)通過控制空氣輸入量和燃燒器的燃油輸入量（如果有必要）維持二燃室所要求的條件。調(diào)節(jié)最初是由一個氣流調(diào)節(jié)器來完成的，一旦二燃室達(dá)到工況要求，燃燒器將只提供一個火種以防止火焰熄滅。在正常工作時二燃室的溫度將被控制在不低于1100℃，做為達(dá)標(biāo)排放的第二主要控制手段。在這個系統(tǒng)中我們設(shè)計二燃室的溫度不超過1200℃，以控制氮氧化物的產(chǎn)生量并延長設(shè)備的使用壽命。運行溫度可根據(jù)現(xiàn)場焚燒的不同廢物類型進(jìn)行調(diào)節(jié)。
控制二燃室溫度的基本原理是控制助燃空氣的數(shù)量。溫度低于設(shè)置溫度時，氣流量隨之減少，而溫度超過設(shè)置點時，氣流量增大。雖然二燃室可在很寬的范圍內(nèi)運行，但我們將系統(tǒng)設(shè)計在一個特定的溫度范圍內(nèi)運行。一燃室及二燃室的控制系統(tǒng)在這個范圍內(nèi)運行時是一個整體。
3、日本的回轉(zhuǎn)窯技術(shù)
回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐爐體為采用耐火磚或水冷壁爐墻的圓柱形滾筒。它是通過整體轉(zhuǎn)動，使廢棄物均勻混合并沿傾斜角度向傾斜端翻騰狀移動。為達(dá)到完全燃室都設(shè)有二燃室。其獨特的結(jié)構(gòu)使三種傳熱方式同時并存。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?xì)怏w進(jìn)行燃燒，并在二燃室內(nèi)實現(xiàn)完全燃燒。回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐對焚燒物種類、熱值變化適應(yīng)性強，特別對于含水份高的特種垃圾均能正常燃燒。
在焚燒較低熱值垃圾時，依靠回轉(zhuǎn)窯體本身具有較大的蓄熱能力以及垃圾在窯內(nèi)的慢速翻滾前進(jìn)。可以使垃圾被點燃著火并逐漸焚燒盡。而對于高熱值垃圾可以采用控氧窯內(nèi)焚燒。通過控制進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的一次風(fēng)量和溫度，使?fàn)t內(nèi)垃圾裂解，一部分轉(zhuǎn)為可燃?xì)怏w出爐窯，進(jìn)入在二燃室內(nèi)再焚燒。二燃室內(nèi)的焚燒溫度很高，根據(jù)設(shè)計要求能較方便地使煙氣溫度達(dá)到1100℃或更高。經(jīng)過高溫焚燒后的煙氣達(dá)到了消毒及滅菌的目的。
采用回轉(zhuǎn)窯焚燒有害垃圾能比較容易地實現(xiàn)有關(guān)技術(shù)要求。垃圾被送入轉(zhuǎn)窯，由于其熱值較高，依靠不多的燃料油能較早地被點燃，回轉(zhuǎn)窯具一定長度，且蓄熱量較高。垃圾在窯內(nèi)進(jìn)行翻滾和慢速移動。送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的一次風(fēng)是被控制的，由于具備這些條件，垃圾在800～850℃溫度下被裂解、焚燒和放出可燃?xì)怏w，未完全釋放可燃?xì)饣虿会尫趴扇細(xì)怏w的垃圾殘渣在轉(zhuǎn)窯內(nèi)800～850℃溫度下繼續(xù)焚燒。可燃?xì)怏w排出回轉(zhuǎn)窯進(jìn)入二燃室，在二燃室內(nèi)布置了能噴射一定風(fēng)量的二次熱風(fēng)，它們提供了可燃?xì)怏w燃燒需要的氧氣，這些850℃煙溫的可燃?xì)怏w迅速焚燒放出大量熱，使煙氣溫度升高至1100℃及以上。
二燃室內(nèi)設(shè)置輔助燃燒器，當(dāng)垃圾熱值低時，根據(jù)對煙溫的檢測信號能及時啟動輔助燃燒器使煙氣溫度繼續(xù)升高至所要求的溫度從而滿足煙氣在爐內(nèi)大于2秒行程內(nèi)溫度達(dá)到不低于1100℃的要求。
4、等離子熱解氣化技術(shù)
等離子熱解氣化技術(shù)采用潔凈燃燒和獨特的湍流噴射燃燒結(jié)構(gòu)，確保高溫狀況下固體廢物高減量化和尾氣處理排放的無害化。由于垃圾得到充分的燃燒，焚燒排放煙塵黑度低于林格曼一級，符合國家的相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。氣體燃室燃燒溫度可達(dá)1300℃，使可燃性氣體及微粒完全燃燒，具有減量、殺菌、分解轉(zhuǎn)化有害物質(zhì)等功能。
熱解氣化湍流噴射燃燒裝置由依次串接的熱解氣化釜、氫氧化鎂吸附器、催化反應(yīng)器、湍流噴射燃燒器、氣相燃燒室、多孔陶瓷過濾器、等離子體凈化器、智能控制系統(tǒng)及點火器、風(fēng)機(jī)組成。該裝置利用發(fā)熱反應(yīng)機(jī)理，燃燒過程中無須外加熱源，湍流噴射燃燒器和氫氧化鎂吸附器、催化器、多孔陶瓷過濾器及等離子體凈化器的綜合作用可確保垃圾焚燒所產(chǎn)生的有害氣體被充分燃燒、吸附、催化、過濾和分解，實現(xiàn)了低成本下的尾氣高效處理。由于該產(chǎn)品與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有突出的無二次污染，排放達(dá)標(biāo)，節(jié)省能源等優(yōu)點。
醫(yī)療廢物由于其中塑料的含量較多，在一般燃燒中會產(chǎn)生大量有毒氣體（如二堊英）。對此本技術(shù)有專門的解決方案：在高溫?zé)峤猱a(chǎn)生可燃?xì)怏w后利用氫氧化鎂吸附降低氯化氫含量；采用多孔陶瓷高溫過濾及緩沖，可吸附通過此燃燒尾氣中的有害微粒及二堊英類前體物氯化銅、硫酸銅，并增加煙氣在高溫環(huán)境的滯留時間，使有害的物質(zhì)充分分解，有效消除了燃燒尾氣在降溫時形成二堊英物質(zhì)所依賴的催化條件，二堊英排放低于歐盟標(biāo)準(zhǔn)。
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