4.4.2 热解焚烧尾气控制技术
4.4.2.1 脱酸技术
1）半干法脱酸控制技术
半干法脱酸工艺实际上是一个喷雾干燥系统（设备通常称为喷雾干燥吸收塔）。烟气从吸收塔的上部进入，下部流出。利用高效雾化器将消石灰浆液（浓度为5%～10%的氢氧化钙浆液）喷淋入吸收塔中，烟气与喷淋入的浆液充分接触并发生中和作用。由于系统内雾化效果好、接触面大，半干法不仅可有效降低烟气温度，中和烟气中的酸性气体，并且喷入的浆液可在吸收塔中完全蒸发。
半干法的优点是具有较高的脱酸净化效率，设备投资较湿法工艺少，不产生废水的二次污染，占地少，运行费用低；缺点是制浆设备比较复杂，喷嘴易磨损、结垢，石灰浆的输送管路容易出现故障，系统维护要求较高。该工艺对烟气在半干法塔中的停留时间、吸收浆液中的吸收剂种类、粒度及配置浓度以及喷嘴的要求都比较高。
在半干法净化工艺中，烟气有两种进料方式：一种是上方进气，烟气与吸收剂浆液一起向下流动，然后进入后续的除尘设备；另一种是下进气，烟气与吸收剂浆液一起向上流动。在下进气方式中，吸收后的烟气通常进入旋风分离器进行固气分离，所得的部分固体分离物返回脱酸塔内，使未完全反应的吸收剂得以充分利用，从而提高了吸收剂使用效率，烟气在通过旋风分离器后再进入除尘设施。通常前种工艺的设备称为喷雾干燥吸收塔，后者工艺的设备称为气态悬浮吸收塔。实际工程应用中，前种工艺应用较为普遍。
2）干法脱酸控制技术
通常采用消石灰中和剂，将消石灰喷射装置设置在急冷塔和布袋除尘器之间。通过烟道上的混合器，在压缩空气作用下，使消石灰均匀地混合于烟气中。在布袋除尘器袋壁上沉积，形成反应层，使消石灰与烟气中的气态酸性物质进行中和反应，达到去除酸性物质的目的。为了加强反应速率，实际碱性固体的用量为反应需求量的3～4倍，固体停留时间至少需1.0 s以上。
消石灰（熟石灰），主要成分是Ca（OH）2，白色粉末状，微溶于水，其澄清的水溶液是无色无嗅的碱性透明液体。一般情况下，要求Ca（OH）2过筛率200目超过90%。近年来，为提高干式洗气法对难以去除的一些污染物质的去除效率，有用硫化钠（Na2 S）及活性炭粉末混合石灰粉一起喷入，可以有效地吸收气态汞及二噁英。
干式洗气塔与布袋除尘器组成工艺是焚烧厂中尾气污染控制的常用方法。优点为设备简单，维修容易，造价便宜，消石灰输送管线不易阻塞；缺点是由于固相与气相的接触时间有限且传质效果不佳，常须超量加药，药剂的消耗量大，整体的去除效率也比其他两种方法为低，产生的反应物及未反应物量亦较多，需要适当最终处置。目前，虽已有部分厂商运用回收系统，将由除尘器收集下来的飞灰、反应物与未反应物，按一定比例与新鲜的消石灰粉混合再利用，以期节省药剂消耗量；但其成效并不显著，且会使整个药剂准备及喷入系统变得复杂，管线系统亦因飞灰及反应物的介入而增加了磨损或阻塞的频率，反而失去原系统设备操作简单、维修容易的优势。
3）湿法脱酸控制技术
焚烧烟气处理系统中最常用的湿法脱酸控制技术为湿式洗气塔。该系统是对流操作的填料吸收塔，尾气与向下流动的碱性溶液不断地在填料空隙及表面接触、反应，使尾气中的污染气体被有效吸收。常用的吸收药剂（碱性药剂）主要有NaOH溶液（0～15%，质量浓度）或Ca（OH）2溶液（0～10%，质量浓度）。洗气塔的碱性洗涤溶液采用循环使用方式，当循环溶液的p H值或盐度超过一定标准时，排泄部分补充新鲜的NaOH溶液，以维持一定的酸性气体去除效率。排出液中通常有很多溶解性重金属盐类（如HgCl2、PbCl2等），氯盐浓度亦高达3%，必须予以适当处理。湿式洗气塔的最大优点为酸性气体的去除效率高，对HCl去除率为98%，SO x去除率为90%以上，并附带有去除高挥发性重金属物质（如汞）的潜力。其缺点为造价较高，用电量及用水量亦较高，为避免尾气排放后产生白烟现象，须另加装废气再热器。此外，湿式洗气法产生的含量金属和高浓度氯盐的废水需要进行处理。
4.4.2.2 袋式除尘污染防控技术
尾气除尘对所有焚烧炉的运行来说都是非常关键的。除尘器按净化机理可分为机械式除尘器、湿式除尘器、袋式除尘器、静电除尘器。国际上各种技术都在用，焚烧炉除尘装置应选用袋式除尘器，我国推荐采用布袋除尘器。袋式除尘器适用于清除粒径0.1μm以上的尘粒，除尘效率达99%。
医疗废物焚烧的除尘设备中，袋式除尘器相比其他除尘设备更具优势，特别适合于在干法或者半干法脱酸工艺中。袋式除尘器不仅是除尘设备，也是去除烟气中其他有害物质的反应装置，是尾气处理的最关键设备之一。危险废物／医疗废物焚烧烟气净化应优先采用袋式除尘装置，不得使用静电除尘和机械除尘装置。若选择湿式除尘装置，必须配备完整的废水处理设施。
袋式除尘器通常由多个直径在16～20 cm、长度在2～3 m，由玻璃纤维材料或者PTFE材料制成的布袋，按照序列排列组成。织物的多孔性和滤袋表面形成的滤饼形成了布袋除尘器的过滤层，可以去除颗粒大小在0.05～20μm，压力降在1～2 kPa，并高效地去除烟气中的含尘物质，以及尾气中吸附在烟尘颗粒物上的重金属（特别是Hg）和二噁英物质。除尘效率一般可达99%以上。
袋式除尘器根据清灰方式的不同，可分为机械振动袋式除尘器、逆气流反吹袋式除尘器、脉冲喷吹袋式除尘器等。脉冲喷吹清灰方式中，废气自滤袋外向内流动，粒状污染物积累于滤袋的外层，滤袋仅上端固定。清洗时，借助由内向外的高压气体将滤袋膨胀。该法较为迅速，并可采用在线连续操作的方式。推荐优先采用脉冲喷吹清灰方式的袋式除尘器。此类袋式除尘器的结构主要包括箱体、灰斗、支柱、楼梯（爬梯）、栏杆、平台、滤袋框架、滤袋、提升阀、清灰气路系统、清灰控制仪、排灰设备、卸灰装置、脉冲阀分气箱、脉冲阀、气包等。滤袋长度设计时受制于喷入气体压力的极限。为了维护清洗效果，一般均小于5 m。
由于布袋对于酸性物质比较敏感，通常会在其前设置脱酸装置。推荐采用前面所述的半干法脱酸工艺，其一方面起到脱酸的作用，另一方面降低烟气的温度到布袋滤袋适宜的范围，起到保护滤袋的作用。另外，还需要特别注意烟气中的含水量。对于达标排放难度较高的焚烧设施，可以采用湿法脱酸工艺。
布袋除尘器出口烟气中颗粒物排放浓度从一定程度上可以间接反映二噁英的排放浓度。目前，正在制定的《医疗废物处理处置污染控制标准》颗粒物排放限值为30 mg／m3（1 h均值）和20 mg／m3（24 h均值或日均值），二噁英排放浓度规定为0.5 ng TEQ／Nm3。提高布袋除尘效率，降低出口颗粒物排放浓度对于控制二噁英有积极的作用。
4.4.2.3 NO x处理技术
目前国内一般采用SCR和SNCR两种NO x处理技术。选择性催化还原法（SCR）：在催化剂（如V2 O5／TiO2和V2-O5WO3／TiO2）作用下，还原剂NH3在290～400℃下将NO和NO2还原成N2，而几乎不发生NH3的氧化反应，从而提高了N2的选择性，减少了NH3的消耗。选择性非催化还原法（SNCR）是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的温度范围内喷入还原剂将烟气中的NO x还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NO x。还原剂只和烟气中的NO x反应，一般不与氧反应，该技术不采用催化剂。SNCR脱硝法最主要的特点为建设时只需一次性投资，日常运行成本低，设备占地面积小，较其他方法而言SNCR脱硝技术经济性高，比较适合我国的国情。SNCR目前常用还原剂为氨水和尿素。从安全性考虑，尿素容易保存，使用安全性较高，而氨水的制备和使用均有严格要求。从经济性考虑，尿素的使用成本和运输成本较氨水高得多。从使用效果上考虑，使用氨水的NO x脱除率可高达70%～80%，较使用尿素的NO x脱除率30%～45%高得多。总而言之，如优先考虑安全性，建议选用尿素作为脱硝还原剂；如优先考虑经济效率，则建议优先考虑氨水作为脱硝还原剂。
4.4.2.4 二噁英类及主要重金属过程控制技术
1）烟气高温燃烧技术
医疗废物一次燃烧后产生的烟气含有大量不完全燃烧产生的产物，必须对烟气进行高温燃烧。一燃室产生的混合烟气进入二燃室燃烧。二燃室是一个气体燃烧室，它的主要功能是将一燃室生成的易燃的热解气体燃尽，最大程度上减少有害物质。从抑制二噁英产生的角度来讲，高温燃烧是非常重要的，而且也是必备的。在燃烧过程中由含氯前体物（如聚氯乙烯、氯代苯等）生成的二噁英在高温条件下大部分是可以被分解掉的。
二次燃烧是否完全，可以根据出口烟气中的一氧化碳浓度来判断。一般在燃烧完全的情况下，出口烟气中的一氧化碳浓度应在50×10－6以下。通常可用燃烧效率这一指标进行衡量，要求燃烧效率应该在99.99%以上。
要实现充分完全的燃烧，烟气的停留时间、焚烧温度、湍流度以及充足的空气供应是影响燃烧效率的主要指标。高温燃烧技术主要围绕这些指标进行工程设计和运行操作。
燃烧炉采用立式圆筒状结构，包括头部、直段及附属装置、柴油燃烧器固定装置、鼓风口、防爆门、紧急排放口及内衬耐火材料。
2）烟气急冷技术
许多医疗废物中含有重金属的化合物和易挥发或蒸发的重金属成分。当医疗废物被焚烧处理时，这些重金属成分会随飞灰或黏附于飞灰进入烟气中。其中，有一些会挥发或蒸发形成气态进入烟气，与烟气一起流出。在流动过程中，随着烟气温度的变化，这些重金属气体成分会发生凝结和团聚；如果流出烟道直接进入环境，必将引起非常大的危害。
从二燃室排出的烟气温度高达850℃以上，必须先通过冷却降温才能进行烟气净化。烟气冷却降温一般分两个阶段进行：第一阶段是将烟气温度从850℃降至600℃；第二阶段是将烟气温度从600℃降至200℃左右。在烟气降温过程中，部分蒸发的重金属气体会重新凝结或团聚到灰尘的颗粒上，然后通过除尘器收集灰尘去除重金属。温度愈低，去除效果愈佳。
3）活性炭吸附技术
为减少二噁英的排放量，通常在布袋除尘前的烟道中喷入活性炭粉或者多孔性吸附剂（以活性炭居多），在布袋除尘器的滤袋表面上形成截留层，吸附烟气中的二噁英物质以及重金属类物质。这种技术称为活性炭喷注（ACI）吸附技术；在布袋除尘器后设置活性炭或者多孔性吸附剂的吸收塔（床），这种技术称为活性炭固定床（FCB）吸附技术。
活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色、内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。增加活性炭的喷入量可以显著减少二噁英向大气的排放数量。可在系统中的袋式除尘器之前的烟气管路上设置石灰粉、活性炭喷射反应器。活性炭采用压缩空气输送至烟道中。由于活性炭容易吸潮结块，传统的给料设备不可靠。可选用悬浮喷射式计量给料器，将活性炭人工倒入上料仓内进入气化室。气化室的顶部接入压缩空气，由压线空气将气化室内一定浓度的活性炭粉送入烟道内。该装置克服了常规装置易堵塞、喷粉量控制差的缺点。或者采用螺旋板加料器，在螺旋挡板中加料并通过管道内的负压把活性炭吸入。
烟气通过急冷塔及半干脱酸塔后，其中的酸性物质及灰尘已经去除了绝大部分。由于烟气成分随工况变化，脱酸后的烟气仍或多或少有酸性物质存在。为确保烟气的净化效果，在进入布袋除尘器之前，在烟气中喷入石灰粉作为脱酸剂，和活性炭粉一同喷入袋式除尘器前烟气管道内。这样既可进一步脱除烟气中的酸性物质并去除大部分二噁英等有害物质，又利于吸收烟气中的水分，保证后续操作的效果。
定量地向烟气中添加粉状活性炭。在低温（200℃）下二噁英类物质极易被活性炭吸附。活性炭喷入后在烟道中同烟气混合，进行初步吸附；然后混合均匀的烟气进入袋式除尘器；活性炭颗粒被吸附到滤袋表面，在滤袋表面继续吸附，从而提高二噁英类物质的去除效率。
另外，在烟气中添加活性炭对于去除烟气中的汞也非常有效。外购的活性炭贮存在密闭的储罐中，通过小型回转给料机送入反应器和压缩空气混合，可以通过调整回转给料的转速调节活性炭喷入量。
加料储仓设在烟道上方，由连通管分别与活性炭干粉、石灰干粉管道相连。管道在烟气的顺流方向开孔。在喷干粉管道后面，烟气管道局部缩口，提高烟气流速，喷出的活性炭干粉、石灰干粉与烟气流动方向一致，这样可减少系统阻力。在烟气提速的过程中，喷出的活性炭干粉、石灰干粉与烟气混合均匀，达到吸收的目的。
4）低温等离子体分解技术
该技术由高电压冲击电流发生装置在气相中放电。在此过程中强电流在极短时间（百纳秒）向放电通道涌入，形成电子雪崩，引起电子升温（104～105 K）。放电通道内完全由稠密的等离子体充满，且产生羟基自由基、臭氧和紫外线；同时，由于窄脉冲上升沿产生时间极短，等离子通道以102～103 m／s速度向外膨胀，完成整个击穿，利用极高的电子能量对二噁英分子进行断键重组，使其直接分解成单质原子或无害分子，达到析出和去除效果，完成对二噁英的降解。其原理为：高能电子非弹性碰撞轰击二噁英分子，造成分子环装结构键的断裂，使二噁英被分解生成CO2、H2 O、HCl等无机产物的技术。该技术作为深度净化的创新技术选择，可与其他技术联合应用，达到理想的去除效果。
4.4.2.5 飞灰及残渣污染控制技术
飞灰、底灰或滤渣形式排放到环境中去，故对于以上形式废物的处理十分重要。例如，可以进行预处理，或者在根据最佳可行技术专门设计并运行的垃圾填埋场进行填埋。密闭运输和专业填埋是管理这些焚烧残渣的常用方法。
残渣处理系统应包括炉渣处理系统和飞灰处理系统。炉渣处理系统应包括除渣冷却、输送、贮存、碎渣等设施。飞灰处理系统应包括飞灰收集、输送、贮存等设施。
布袋除尘产生的飞灰以及其他设施截留的粉尘，由于含有相当数量的二噁英和重金属，属于危险废物，应按有关规定和要求实行无害化处理。一般来说，由于产生量较少，各医疗废物集中处置设施不宜配置固化稳定化等无害化处理设施。建议安全贮存，由各地危险废物集中处置单位进行收集和集中处置。
残渣处理系统应有稳定可靠的机械性能和易维护的特点。炉渣处理装置的选择应符合下列要求：与焚烧炉衔接的除渣机应有可靠的机械性能和保证炉内密封的措施；优选推荐带水封的链板出渣机，在水封下运行的链轮及传动件宜选用不锈钢材质；炉渣输送设备应有足够宽度和净空高度。
炉渣和飞灰处理系统各装置应保持密闭状态。烟气净化系统采用半干法方式时，飞灰处理系统应采取机械除灰或气力除灰方式。气力除灰系统应采取防止空气进入与防止灰分结块的措施。采用湿法烟气净化方式时，应采取有效脱水措施。
飞灰收集应采用避免飞灰散落的密封容器。收集飞灰用的储灰罐容量宜按飞灰额定产生量确定。储灰罐应设有料位指示、除尘和防止灰分板结的设施，并宜在排灰口附近设置增湿设施。
4.4.2.6 自动控制系统集成及优化技术
医疗废物焚烧系统技术优化的一个重要要求就是要具备完整的自动控制系统，具备完整的工艺控制功能、安全功能，操作简便，大大简化人力操作强度。医疗废物焚烧系统采用PC＋PLC（可编程序控制器）的自动控制方式。目前，PLC控制技术相当成熟，控制功能强，可使整个焚烧过程更加平稳、各个过程的控制变量更容易协调。焚烧厂的自动化控制系统必须适用、可靠，应根据危险废物焚烧设施的特点进行设计，并应满足设施安全、经济运行和防止对环境二次污染的要求。焚烧厂的自动化系统应采用成熟的控制技术和可靠性高、性能价格比适宜的设备和元件。设计中采用的新产品、新技术应在相关领域有成功运行的经验。主要内容一般包括：
1）医疗废物焚烧线监视系统
（1）医疗废物卸料过程的视频监控。
（2）医疗废物上料过程视频监控。
（3）窑内火焰视频监控。
（4）烟囱排烟口视频监控。
（5）每批固体进料重量及累计重量显示。
2）焚烧炉窑系统自动监控项目
（1）热解气化出口温度。
（2）二燃室出口温度。
（3）热解气化炉空气阀开度。
（4）二燃室空气阀开度。
（5）气化炉和二燃室的负压。
（6）二燃室出口烟气中O2检测、自动显示。
3）自烟气净化及排烟系统动监测项目
（1）急冷塔入口和出口的烟气温度及压力。
（2）急冷器冷却水供水压力及流量。
（3）除尘器入口和出口烟气温度及压力。
（4）除尘器的压差。
（5）机进口温度及风量。
（6）石灰粉及活性炭粉流量及管道压力。
4）尾气在线监测系统
应对焚烧烟气中的烟尘、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、氯化氢、二氧化碳、含氧量实现自动连续在线监测。烟气黑度、氟化氢、重金属及其化合物应每季度至少采样监测1次。二噁英采样检测频次不少于1次／年。应对焚烧系统的主要工艺参数以及表征焚烧系统运行性能的指标包括烟气中的CO、CO2、NO x、SO2、烟尘、O2、HCl浓度实施在线监测。
5）自动连锁控制项目
（1）进料系统上、下闸板连锁控制。热解炉的加料操作要求按顺序启停提升机、水平输送机以及上下闸板。为防止有害气体在进料过程中外泄，要求上、下闸板连锁控制，两闸板不能同时打开。
（2）热解炉气阀和燃烧室空气阀开度与二燃室温度的连锁控制。二燃室温度控制850～1 100℃，通过调节热解炉气阀和燃烧室空气阀开度使燃烧炉温度维持在设定的温度。
（3）二次风量与二燃室出口烟气氧浓度的连锁控制。二燃室出口烟气中氧浓度控制在6%～10%，需要控制二次风量的大小，将二次风量与二燃室出口烟气氧浓度形成闭环控制。
（4）二燃室温度与燃烧器的连锁控制。当医疗废物发热量较低，二燃室温度难以维持在850℃以上时，必须启动助燃系统。因此，轻油燃烧器与二燃室温度连锁构成闭环控制。当二燃室温度低于850℃时，控制器自动启动轻油燃烧器；当二燃室温度高于900℃时，控制器自动关闭轻油燃烧器。同时，在二燃室设置摄像头，可在中控室监视器上观察二燃室燃烧情况。
（5）气化炉负压与引风机的连锁控制。气化炉负压自动控制在－100 Pa，通过变频器控制引风机转速来维持燃烧炉负压恒定。
（6）急冷塔出口温度与冷却液喷入量的连锁控制。中和急冷塔出口温度控制180～200℃，将急冷塔出口温度与喷水急冷塔的冷却液的电动调节阀连锁闭环自动控制，即急冷塔出口温度波动时，PLC的PID调节模块通过冷却液供应管道中的电动调节阀来实现冷却液供应量的控制，为后续袋滤器的正常工作提供良好的温度环境。当需人工干预时（如调试、维修等情况），可通过中控室冷却液手操器直接调节用量。
（7）在线监控系统的HCl含量与消石灰加入量的链锁控制。通过变频改变消石灰、活性炭的粉尘浓度，对消石灰及活性炭的加入量进行调整。
（8）袋滤压差与反吹电磁阀连锁控制。随着烟尘在滤袋表面的积累，袋滤器净室和尘室的压差不断增大；阻力增大到某一定值（1 500 Pa）后，必然导致过滤效率降低，影响系统的总负压。因此，设计袋滤压差与反吹电磁阀连锁控制。当压差到达设定的上限值时，PLC自动启动反吹控制程序及时进行袋滤器的反吹清灰操作，依次对各组滤袋反吹清灰。当袋滤器恢复初始压力后停止反吹清灰操作，此时自动启动喷涂开关，开始对袋滤器进行喷涂操作。
（9）紧急排放烟囱与事故或紧急情况的联动。二燃室上方设置紧急排放烟囱，设置紧急联动装置使其只有在紧急情况或者事故情况下才可打开，如停电、引风机故障、布袋进口烟气超温超过一定时间、二燃室正压等情况。
计算机监视系统的全部测量数据、数据处理结果和设施运行状态，应能在显示器显示。