醫(yī)療廢物熱解氣化爐結(jié)構(gòu)設(shè)計

摘要：首先對國內(nèi)外常用的醫(yī)療廢物處置技術(shù)進行了比較，隨后分析了立式熱解氣化爐的爐體結(jié)構(gòu)、排渣和供風(fēng)機構(gòu)的設(shè)計要點，最后通過實驗對熱解氣化爐的性能進行了驗證，驗證了該設(shè)計方案的可行性。

關(guān)鍵詞：醫(yī)療廢物;立式熱解氣化爐;爐體結(jié)構(gòu);排渣;供風(fēng)機構(gòu)

0 引言

我國現(xiàn)代醫(yī)療水平雖然得到了很大提升，但在醫(yī)療廢物的處置方面還存在一些不足。醫(yī)療廢物是指醫(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)生的具有直接或間接感染性、毒性以及其他危害性的廢物。醫(yī)療廢物屬于傳染性廢物，其中的污染物質(zhì)是附著其上的病原微生物。醫(yī)療廢物若處置不當，很可能對人或動物、環(huán)境等造成嚴重威脅，因此，加強對醫(yī)療廢物的穩(wěn)定化、安全化（有毒、有害物質(zhì)的分解去除，細菌、病毒的殺滅消毒）和減量化處置顯得尤為必要。

1 醫(yī)療廢物的處置技術(shù)

目前國內(nèi)外常用的醫(yī)療廢物處置技術(shù)包括高溫焚燒、等離子體滅菌、高溫滅菌、化學(xué)消毒、微波滅菌和衛(wèi)生填埋等，醫(yī)療廢物的不同處置技術(shù)比較如表1所示。

由表1可知，高溫焚燒具有殺菌徹底、減量效果突出、適應(yīng)性廣等優(yōu)點，在其他處置技術(shù)尚未成規(guī)模的條件下，高溫焚燒仍是目前醫(yī)療廢物處置的首要選擇方式。

醫(yī)療廢物焚燒的關(guān)鍵設(shè)備是焚燒爐，主要爐型包括機械爐排爐、回轉(zhuǎn)窯和熱解氣化爐。機械爐排爐單爐處理量大，技術(shù)成熟，運行可靠，但對醫(yī)療廢物的適應(yīng)性較弱?；剞D(zhuǎn)窯和熱解氣化爐對醫(yī)療廢物有較強的適應(yīng)性，可以處理所有醫(yī)療廢物（除化學(xué)性廢物以外）。其中，熱解氣化爐具有運行穩(wěn)定、尾氣處理負荷較小、投資運營費用適中、占地面積較小等優(yōu)點。目前國內(nèi)外熱解氣化爐型主要有兩種：AB爐和立式熱解氣化爐。其中，立式熱解氣化爐具有投資較低、操作簡單、焚燒徹底、污染物排放低等優(yōu)點。

2 立式熱解氣化爐設(shè)計

立式熱解氣化爐設(shè)計內(nèi)容包括進料裝置、爐體結(jié)構(gòu)、排渣和供風(fēng)、爐襯、管口等。本文重點介紹立式熱解氣化爐的爐體結(jié)構(gòu)、排渣和供風(fēng)方面的設(shè)計要點。

2.1 ? ?爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計

灰渣層高度可根據(jù)醫(yī)療廢物的灰分導(dǎo)熱系數(shù)和旋轉(zhuǎn)爐排的耐受溫度計算;灰層的高度和醫(yī)療廢物的含灰量決定旋轉(zhuǎn)爐排的排灰速率。氣相空間的高度根據(jù)合成氣每小時體積流量和氣體停留時間設(shè)計，同時相關(guān)文獻中提到一般氣化爐的高徑比H/D在3：1左右[2-3]。

2.2 ? ?排渣和供風(fēng)機構(gòu)設(shè)計

排渣和供風(fēng)機構(gòu)設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)爐芯供風(fēng)及簡易刮板式除灰一體化結(jié)構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)爐芯、上部刮灰刀、落灰盤、下部刮灰刀、驅(qū)動電機等部件。爐芯上布置一定數(shù)量的供風(fēng)管道，底部布置有上下兩層刮灰刀。爐芯旋轉(zhuǎn)可使空氣在爐內(nèi)布置更均勻。爐內(nèi)產(chǎn)生的灰渣，通過上下部刮灰刀排出氣化爐外。為延長供風(fēng)管道使用壽命，爐芯外層采用耐火澆注料澆筑而成。與傳統(tǒng)氣化爐相比，旋轉(zhuǎn)爐芯可以在很大程度上降低物料流動不均勻和局部過熱導(dǎo)致的燒結(jié)問題。排渣和供風(fēng)機構(gòu)如圖1所示。

3 實驗驗證

某3 t/d立式熱解氣化爐結(jié)構(gòu)如圖2所示，設(shè)計處理量為125 kg/h。爐體內(nèi)徑根據(jù)式（1）設(shè)計為1 380 mm，爐體高度根據(jù)式（2）（3）（4）（5）設(shè)計為4 500 mm。爐內(nèi)敷設(shè)兩層耐火材料，外層為150 mm耐火層，內(nèi)層為50 mm絕熱層。爐頂部設(shè)置進料裝置和導(dǎo)流墻，側(cè)壁布置有檢修人孔和合成氣出口氣化爐，底部采用旋轉(zhuǎn)爐芯供風(fēng)及簡易刮板式除灰一體化結(jié)構(gòu)。爐體設(shè)置有多組熱電偶和壓力變送器，監(jiān)測爐內(nèi)溫度梯度和負壓情況。

爐內(nèi)生成的合成氣進入燃燒室充分燃燒，合成氣中的有機污染物完全分解;燃燒產(chǎn)生的熱量提供給后端余熱回用系統(tǒng)產(chǎn)生蒸汽，燃燒的尾氣經(jīng)過除塵和凈化工藝再排放至大氣，整體的工藝流程如圖3所示。

測試物料的元素分析和工業(yè)分析如表2所示，通過熱解氣化爐每小時處理量、灰渣熱灼減率、鍋爐出口氧含量等參數(shù)評估氣化爐的性能。氣化爐經(jīng)過連續(xù)運行72 h的測試，處理量為123 kg/h，滿足設(shè)計處理負荷要求。穩(wěn)定運行后，對鍋爐出口煙氣和爐底部排出的灰渣進行6次取樣檢測，灰渣熱灼減率和出口氧含量滿足國家相關(guān)標準，檢測結(jié)果如表3所示。

4 結(jié)語

本文對立式熱解氣化爐的爐體結(jié)構(gòu)、排渣和供風(fēng)機構(gòu)等進行了設(shè)計，并通過實驗驗證，從每小時處理量、灰渣熱灼減率、鍋爐出口氧含量等方面評估了氣化爐的性能，驗證了該設(shè)計方案的可行性，可為醫(yī)療廢物熱解氣化爐的工程放大設(shè)計提供參考。

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收稿日期：2020-05-07

作者簡介：黃強（1989—），男，安徽安慶人，助理工程師，研究方向：固廢氣化及工程轉(zhuǎn)化。