疗废物回转窖式焚烧炉在设计运营中应注意的问题
前言
医疗废物集中焚烧处理在大连市城市中心区已运行10年之久，由于当时设计标准低、炉型的选择上适应性不强，加之焚烧量少等原因，2002年，在旧焚烧炉原址上采取BOT方式，向社会招标，对其进行了重建。经多方考察、论证，新建焚烧炉采用回转窑焚烧技术，按照现行国标和工艺参数，基本达到医疗废物焚烧自动化、密闭化、连续进料、自动清渣的设计工艺要求，并于2003年10月正式投产使用，日处理量为10吨。其处理系统包括：医疗废物卸料储存系统、上料系统、回转窑热解系统、点火辅助燃烧系统、除渣系统、尾气处理系统、尾气净化系统、燃料供应系统、自动化控制系统。其工艺原理是采用厌氧热解加二次燃烧好氧氧化工艺，能够合理控制热解温度、湍流度、烟气停留时间和过剩空气率。焚烧过程分一燃段和二燃段。医疗废物在一燃段采用厌氧燃烧，使废物得到干燥、加热和分解，将水分和可分解的组分释放掉，不可分解的可燃部分在一燃段中燃烧，同时为一燃段提供热量直至成为灰烬，在一燃段中释放的可燃气体进入二燃段好氧燃烧，经高温（850 —1000℃）将热解气体中有害物质得到充分分解后燃烧。其特点是将废物的热量进行二级分配，提高了二次燃烧的温度，节省了燃料，同时降低一次热解温度，减少排尘量，并防止熔渣挂窑现象的出现。
下面谈一谈回转窑式医疗废物焚烧炉在设计和运转中应注意的几点问题。
1 工艺路线的确定
目前，在国内应用于焚烧固体废物的各种类型焚烧炉达几十种，按燃烧反应过程可分为直接焚烧和热解气化焚烧，按燃料运动和气固混合方式可分为机械炉排炉，回转窑炉和流化床炉等。直接焚烧机械炉排炉和流化床炉应用于生活废物处理比较广泛，热解气化焚烧多用于有机污泥和工业固废以及医疗废物处理。经国内考察论证分析，由于医疗废物的成分复杂，如果采用直接焚烧式的机械炉排炉和流化床炉，废物中玻璃输液瓶分离不出来，加之输液管、绷带和棉纱等软纤维组织比较多等诸多因素，势必会造成玻璃溶化后固结链排，又因软纤维组织入炉前废物切断困难，使流化床难以吹拂起来。因此，我们选择回转窑焚烧炉热解气化焚烧方式。
回转窑焚烧炉是在圆柱形金属壳内砌筑保温砖和耐火砖，水平安放稍有倾斜，通过炉体整体转动达到垃圾均匀混合并沿倾斜角度向出料端移动，医疗废物入炉前无须处理，将收集后袋装废物整体通过液压往复进料装置挤入回转窑。由于一燃段的温度容易控制，玻璃输液瓶并不会溶化，避免一些熔渣挂窑现象出现。通常一燃段温度采用燃烧器来助燃废料，当温度设置一定时，用一次风来控制气化温度，医疗废物在回转窑内分解气化产生可燃气体，剩余的残渣随回转窑转动向出料端尾部移出渣仓。对灰渣热灼率的情况判断，可根据控制室仪表温度进行合理掌握进料时间，一般情况下用一个恒定值来自动控制，如灰渣的热灼率高，可适当对恒定值给予修正，保证热灼率达到现行国家标准。
2 系统工艺设计应注意的问题
鉴于医疗废物处理的敏感性与生活废物处理不同，在整体布局上首先考虑医疗废物储存时间，严格遵照国务院[2003]380号令《医疗废物管理条例》规定，滞留时间不能超过两天，其次应考虑上料系统、自动控制工艺系统的合理布局。
2.1 上料系统
考虑窑体与卸料间有一定高差，需要铺设运输车辆坡道或采用提升装置，将收集车运来的袋装医疗废物卸入储存间有密封装置的长方体斗式容器内，容器下端联接一个与容器垂直的液压式往复推料器，将容器内医疗废物靠自身重量，或外部辅助垂直重锺，或采用机械链排，定时输入下边的液压往复推料器，然后利用时间继电器根据工况将废料推入回转窑进入一燃段气化。
上料系统包括废物的储存、下料、废物中的渗滤液，下料过程保证光滑过渡无积存物。即料仓四壁不能完全呈锥体状，至少保证一组对面相互平行且与料斗底部垂直。废物中的渗滤液应随医疗废物通过密封挤压装置挤入炉内燃烧。根据国外经验，当垃圾热值达到一定程度时，有一定量的渗滤液对燃烧工艺影响不大，焚烧产生的有害物质随烟气一道进入净化系统，无后续处理问题。
2.2 回转窑炉体工艺结构
2.2.1 回转窑壁为绝热结构，内衬隔热材料和耐火材料，窑头和窑尾的端板工艺结构要合理，防止受热后变形，一旦产生变形，窑内隔热材料和耐火材料因受轴向力过大，容易产生松动，出现掉砖现象。其次是严格控制风温，一般在一燃段的热解温度应控制在350～650℃之间。参考国内有关资料分析，医疗废物中的主要成分，如纸类、竹棒、塑料的最佳热解温度在400～600℃之间，但塑料较纸类、竹棒难热解。
国内医疗垃圾热解中试试验结果
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从上表可见，可燃成分热解出现在370-618℃范围，峰值512℃，与实际操作基本吻合。当炉温在370℃时，烟气量小，尾气中水汽浓度高，经实际操作分析，一般一燃段温度控制在500～600℃左右为佳，此时尾气中水汽浓度小，灰渣的热灼率适中。
2.2.2 回转窑窑体内的空间直径要根据医疗垃圾的成分进行确定，且要保证设计的日处理能力，过大或过小都有不利之处，一般选择在1m左右为宜。
2.3尾气净化系统
尾气净化系统采用半干法净化工艺，其组合形式为半干吸附塔喷雾反应器+袋式除尘器+活性碳过滤器，焚烧炉的烟气经尾气冷却系统进入尾气净化系统，烟气中含有大量的烟尘和高浓度的有害物质在此进行处理，半干吸附塔喷雾反应器是以碱性反应物以乳浊液的形式加入，中和反应的生成物以固态中的酸性气体，根据烟气中酸性气体的含量多少，可调节喷入石灰浆的浓度和流量，达到脱硫脱酸以及控制烟气入布袋除尘器前的温度。反应后的固体物一部分落到灰斗中，一部分随烟气进入布袋除尘器。布袋除尘器选用离线低压脉冲清灰方式，滤料采用防粘结、透气性好、耐高温、防腐蚀的玻纤覆膜滤袋，在布袋除尘器后设置活性碳过滤器，吸附尾气中的有害物质及微生物、二恶英等排放浓度。
布袋除尘器的集尘性能极高，对控制在灰尘中含有的二恶英排出很有效，烟气入布袋前的温度控制在 200℃以内，避免二恶英在低温生成。不足之处，一是成本高，二是滤袋的使用寿命低。随着环境保护力度的加强，它的处理技术也在不断提高。就除尘技术而言，不仅要考虑设备的高效和廉价，还必须通盘考虑操作温度的控制。为此，渴望能有一种既具备充分去除烟气性能工艺、又高效廉价的新产品被开发出来，期待医疗废物焚烧处理技术的发展与进步。
2.4设备布局及尾气冷却系统
依据国家对医疗废物重视程度，既要考虑保证设备的全年正常运转，又要考虑设备的正常检修，采用两套回转窑（一用一备），两套二燃室，一套尾气处理系统。一燃段热解气体经二燃室高温燃烧后（风温控制在850-950℃之间），高温烟气经水换热器和空气换热器冷却后，烟气温度急剧下降，在此阶段工艺设计上应重点考虑高温烟气对水换热器和空气换热器的高温腐蚀，尽量避开强风对设备的侵蚀。医疗废物中含有大量氯和硫的成分，焚烧产生的烟气中HCI的浓度是一般生活废物的几倍，对布置在烟道内的金属受热面会产生腐蚀作用，金属的腐蚀速率与金属表面温度有关，金属温度在 320 -480℃范围，会形成氯化铁和硫酸盐，温度进一步提高到480 -800℃，氯化铁和硫酸盐产生分解，使得金属材料失去氧化保护层而腐蚀，如果此时再有强风侵入，分解后将产生强酸，出现高温腐蚀现象。烟气温度在硫酸露点温度约150℃以下时，会发生电化学腐蚀，亦称为低温腐蚀，低温腐蚀通常在酸性气体露点温度以下20-50℃时最为严重。金属的腐蚀速率随着金属温度的提高而加快，当金属温度为430-450℃时，腐蚀情况尚属轻微，若温度继续升高则腐蚀随之加剧。一般过热器的管壁温度约比管内蒸汽温度高30 -50℃，因此在设计空气换热器和水换热器时应布置在烟气温度600 -650℃的烟道中，设法加大冷却水循环速度和面积，以降低过热器管壁温度，减少腐蚀速率。
金属低温腐蚀主要发生在150℃以下的受热面，排烟温度通常在200℃左右，若空气预热器进口为冷空气，则空气预热器进口处温度低，易发生低温腐蚀现象。若将空气在蒸汽加热器内加热到90℃左右后再进入空气预热器，可有效防止低温腐蚀产生。
2.5 飞灰的处理方法
飞灰主要成分为医疗废物焚烧后产生的无机物和重金属等。虽然目前医疗废物产生的飞灰量很少，但已被国际认定为有害危险物，我国在相关标准中已明确将焚烧飞灰列为危险废物。飞灰的处理方法很多，根据各种焚烧工艺采取方法有安全填埋、高温处理、固化与稳定化、湿式化学处理等。
本工艺采用固化与稳定化处理法，利用固化剂将含大量重金属的除尘器飞灰混合形成固化体，以减少有害物质溶出的处理方法。依据固化剂不同，固化处理可分为水泥固化、沥青固化、塑料固化、石灰固化和其它固化等。因医疗废物焚烧量小，产生的飞灰也很少，我们采用了水泥固化，此方法具有工艺成熟、操作简单、处理成本低的优点，只需在飞灰中加入10%-20%的固化剂和10%-15%的水并经充分搅拌混合后，固化体毒性浸出值即可达标。
3 结论
在经过半年试运转、调试和一年多的运行过程中，该回转窑式医疗废物焚烧炉在设计方面尚存在不同程度的缺陷，在设计与实际操作中存在参数相互配合不协调的问题。这些问题的存在导致设备性能不能得到充分发挥。为了更好地使设备发挥应有的效能，也便于国内专业人士对这些问题得到更多的了解，我们通过对经验的总结，提出几点粗浅的设想和看法，希望有利于在今后的此类建设中，避免同类问题的发生。
参考文献
李东红等《城市医疗垃圾热解焚烧技术研究》环境卫生工程，2001，9（3）：109～111
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