4.4.1 热解焚烧炉型及控制参数选择
在各种医疗废物焚烧技术中,根据其不同的工作原理和燃烧方式可分为小型单燃烧室焚烧炉、机械炉排焚烧炉、回转窑焚烧炉、控气式焚烧炉(CAO)、两段式热解气化焚烧(批式)、立式热解气化焚烧炉、电弧炉法等,或组合技术。医疗废物焚烧炉的燃烧方式和炉型有很多种。按焚烧方式来分,有过氧燃烧方式、热解气化方式等;按炉型分有回转窑式、往复炉排炉、链条炉、立式旋转炉等。一般设置有尾气净化系统,但进料系统和监控系统较为简单。
小型单燃烧室焚烧炉由于自动化程度低,缺少完善的烟气净化系统,对环境产生二次污染,不能满足新的环保要求,从而已经不适合处理医疗废物,目前已经基本淘汰。
回转窑焚烧炉技术成熟,二次污染少,但因其一次性投资大,用于焚烧医疗废物时运行费用高,一般需要与其他焚烧用途组合。该技术具有处理效果好、适应性强、运行稳定等特点,适合较大的城市和地区的医疗废物集中处理。
电弧炉和等离子体对处理医疗废物效果较好,其主要的特点是在超高温下焚烧难降解危险废物(PCBs等),用于医疗废物尚不能充分发挥其特点。此外,高额的建设和运营费用也阻碍了其应用于医疗废物处理处置领域。
相对而言,近年来热解技术发展较快,并在加拿大、美国、英国和墨西哥等国使用,效果很好。目前,热解焚烧技术在国外的处理医疗废物等危险废物领域得到了较多的使用。
目前,我国生产并投入运行的城市医疗废物焚烧炉较多采用了热解气化焚烧技术。热解气化焚烧处理技术在处理效果和处理成本方面均有较大优点,是一种主要用于处理医疗废物等危险废物的焚烧炉。焚烧炉具有燃尽率高,辅助燃料消耗量小,产生的烟气量少,烟气中污染物浓度低,后处理的负荷较小,粉尘夹带很少等优点。但热解焚烧的技术设备差异较大,难以实现稳定燃烧、良好的自控,热解段、燃烧段、燃尽段相互影响,在实际运营中往往由于进料状态与设计相差太大、自控系统难以调控到理想状态、尾气系统负荷频繁变化等原因,也演变成为固定炉床的过氧燃烧,故实际效果不理想。又由于其技术门槛较低,技术市场混乱。
炉排焚烧炉应用也较多。我国曾采用炉排焚烧炉的有广州、天津、鞍山、吉林、大连、贵阳、顺德等城市。在实际应用中存在焚烧物燃尽率低,辅助燃料消耗量大等缺点。目前,国内已经禁止仅配置单燃烧室的炉排炉应用于医疗废物处理。
固定床焚烧炉具有投资少,操作简单,运行稳定,处理成本低等特点,但缺少完善成熟的烟气净化系统,会对周围环境产生二次污染。
在医疗废物炉型选择方面,应根据医疗废物特性和焚烧厂处理规模选择合适的焚烧炉炉型,严禁选用不能达到污染物排放标准的焚烧装置。应选择技术成熟、自动化水平高、运行稳定的焚烧炉,严禁采用单燃烧室焚烧炉、没有自控系统和尾气处理系统的焚烧装置。医疗废物焚烧炉的选择,应符合下列要求:
(1)焚烧炉结构由一燃室和二燃室组成,一燃室是燃烧或热解作用,二燃室是实现完全燃烧。
(2)焚烧炉炉床设计应防止液体或未充分燃烧的废物溢漏,保证未充分燃烧的医疗废物不通过炉床遗漏进炉渣,并能使空气沿炉床底部均匀分配。供风孔应采取免清孔设计,避免因积灰或结垢而堵塞。
(3)焚烧控制条件应符合《医疗废物处理处置污染控制标准》(GB 39707—2020)、《医疗废物管理条例》和《医疗废物焚烧炉技术要求(试行)》等相关规定。
(4)应有适当的超负荷处理能力,废物进料量应可调节。
(5)正常运行期间,焚烧炉内应处于微负压燃烧状态。
(6)炉体可接触壳体外表温度应≤50℃。
(7)控制二次燃烧室烟气温度≥850℃,烟气停留时间≥2.0 s。
(8)设备的燃烧效率应≥99.9%,焚烧残渣的热灼减率<5%。
(9)焚烧炉出口烟气中的氧含量应控制在6%~10%(干气)。
(10)焚烧炉可以由一个中心控制台进行操作、监控和管理,包括连续显示操作参数和条件(温度、压力、含氧量、空气量、燃料量等),并能实现反馈控制。
(11)应可实现对热解和燃烧过程的控制,防止燃烧不完全或炉体烧塌。
(12)焚烧炉二燃室应设紧急排放烟囱;热解焚烧炉一燃室应设防爆门或其他防爆排压设备。