医疗垃圾焚烧处理工艺设计毕业设计

医疗垃圾焚烧处理工艺设计毕业设计

本科毕业论文（设计）

论文题目：医疗垃圾焚烧工艺设计姓名：董新龙

学号：

班级：环境工程1001班

年级：级

专业：环境工程

学院：食品工程学院

指导教师：袁力志副教授桂震助教完成时间： 5月15日

作者声明

本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其它侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已文中以明确方式表明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。

毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。

特此声明。

作者专业：环境工程

作者学号：

作者签名：

年月日

医疗垃圾焚烧工艺设计

董新龙

Design of Medical Waste Incineration Disposal Process

Dong, Xinlong

5月 15日

摘要

医疗垃圾含有大量传染性微生物，属于危险废物范畴，需要进行专门处理。当前，武汉市医疗垃圾年产生量达3700吨，并以0.31%速度增长，对医疗垃圾进行处理是医疗企业必须面正确问题，关系到公共健康安全。医疗垃圾主要含有纤维、塑料及生物组织等有机物，热值较高，一般采用燃烧处理，有助于减量化和传染性控制（高温消毒）。

本设计对武汉市医疗垃圾进行焚烧处理，模拟设计了一套处理规模达32吨的焚烧处理工艺，并对工艺各段的设备处理能力进行了计算和进行了设备选型。工艺以机械炉排焚烧炉为核心，采用自动密封上料方式将有机医疗废物送入焚烧炉，利用二段焚烧的方法控制二噁英的产生，设计一燃室焚烧温度800℃，二燃室燃烧温度1000℃，对产生热量进行利用，设计水汽换热器产生的热水供淋浴使用，空气换热装置对入炉空气进行预热，盘管加热对吸收剂进行雾化。另外，工艺产生的废渣经过密封排渣系统排出，最终送入危险废物处理机构处理，工艺产生的废气经过冷却，袋虑除尘、SO2吸收后经烟囱排放。设计达到GB/T 15262-94气体排放标准。

关键词:医疗垃圾；焚烧；工艺设计

文档仅供参考，不当之处，请联系改正。

Abstract

Medical waste contains large amounts of infectious microorganisms, which belongs to the category of hazardous wastes, needs special treatment. At present, Wuhan City medical garbage annual production capacity of 3700 tons, and the growth rate to 0.31%, to carry out medical waste treatment is medical enterprises must face the problems, related to public health and safety. Medical waste contains fiber, plastic and biological tissue and other organic matter, high calorific value, usually by burning treatment, contribute to the reduction and infectious control (sterilization). The design of Wuhan City medical waste incineration, simulation and design of the incineration process of a scale of 32 tons, and the process of each section of the equipment processing capacity is calculated and the selection of equipment. Process to mechanical grate incinerator as the core, adopts automatic seal feeding the organic medical waste into the incinerator, the use of two incineration method to control the generation of dioxin, a combustion chamber burning temperature of 800 ℃, two combustion chamber combustion temperature of 1000 ℃, the heat generated by the design of heat exchanger, water vapor generated hot water for showers, air heat exchanger preheats the air into the furnace, coil heating atomization of absorbent. In addition, waste residue produced by sealed

deslagging system discharge, eventually into the hazardous waste disposal agencies, waste gas generated by the cooling process, a bag filter dust, SO2 absorbed by the chimney emissions. Designed to achieve GB/T 15262-94 gas emission standard.

Key word: medical waste; burn; process design

目录

1 前言 ....................................................................... 错误!未定义书签。

1.1设计背景 ....................................................... 错误!未定义书签。

1.2医疗垃圾焚烧技术概括 ................................ 错误!未定义书签。

1.3设计内容及意义............................................ 错误!未定义书签。

2 工艺设计................................................................. 错误!未定义书签。

2.1焚烧工艺流程................................................ 错误!未定义书签。

2.2加料系统 ....................................................... 错误!未定义书签。

2.3焚烧炉系统 ................................................... 错误!未定义书签。

2.4空气系统 ....................................................... 错误!未定义书签。

2.5烟气冷却 ....................................................... 错误!未定义书签。

2.6烟气净化 ....................................................... 错误!未定义书签。

2.7医疗垃圾焚烧过程中二噁英的生成 ............ 错误!未定义书签。

2.8炉渣与飞灰 ................................................... 错误!未定义书签。

2.9自动控制系统................................................ 错误!未定义书签。

3 工艺设备选型与计算 ............................................. 错误!未定义书签。

3.1机械炉排焚烧炉............................................ 错误!未定义书签。

3.2二燃室 ........................................................... 错误!未定义书签。

3.3自动密封出灰机............................................ 错误!未定义书签。

3.4高温袋滤器 ................................................... 错误!未定义书签。

3.5湿式吸收塔 ................................................... 错误!未定义书签。

3.7引风机 ........................................................... 错误!未定义书签。

3.8其它设备选型................................................ 错误!未定义书签。致谢........................................................................... 错误!未定义书签。主要参考文献 ............................................................ 错误!未定义书签。附图............................................................................ 错误!未定义书签。

1 前言

1.1设计背景

随着中国环境保护事业的发展和人们环境意识的增强，人们已不但关心由于工农业生产产生的环境污染，同时也关注由于医疗垃圾处理不当，管理不严产生的环境污染。根据调查显示主要体现在三个方面：对医疗垃圾污染环境认识不到位、没有很好符合要求的处理设施、污染环境。经过对武汉市的医院调查发现垃圾统一处理得到了所有医院的认可，但仅有28.6%的医院认为统一处理有利于成本降低，这一方面反映出统一处理前一部分医院为了降低成本未规范处理，另一方面也反映出医疗垃圾的统一处

理需要资金的投入和社会的支持。武汉市统一处理医疗垃圾对于加强医疗垃圾的无害化处理，加强公共卫生基础设施建设，防止突发性医疗卫生事件，提高抵御突发事件的能力具有极其重要的意义，因此针对这一现状，本论文设计了医疗垃圾的集中焚烧处理工艺，来达到医疗垃圾的无害化、减量化处理要求。

1.2医疗垃圾焚烧技术概括

1）医疗垃圾处理技术

焚烧处理技术与其它处理技术相比有显著的优点，焚烧技术工艺简单、运行可靠。全封闭工业化生产模式，能够基本上不受自然条件的影响，确保焚烧厂全天候运行，使用年限长，焚烧处理技术，处理垃圾速度快，处理容量大，焚烧处理技术还有减容量大的优点，减容量为70%到90%，有效的抑制了垃圾的堆积，这对土地资源紧缺的大中城市而言尤为重要，在高温焚烧过程中，医疗垃圾携带的大量病原体被消灭，这对医疗垃圾的处理来说尤为关键，改进了城市的环境卫生。在当前的大中小城市，医疗垃圾进行集中焚烧处理，已经得到了广泛的应用。

2）医疗垃圾应用综述

国外医疗垃圾的处理，先后采用过卫生填埋、无人区深埋、集中包装沉海、高压消毒、微波处理等方法，但比较实用的方法还是焚烧法。据统计，美国1996年有3700台医疗垃圾焚烧炉在运行。加拿大的CEO公司（1994年成立）的CEO热氧化器（热解

炉），该炉是基于热裂解原理设计，由第一燃烧室、第二燃烧室、热能回收系统、烟气洁净装置、自动控制系统、计算机显示系统6部分组成，可根据用户需要设计水平推式给料机和真空除灰系统。设备处理能力为2～25吨／日。该技术用于处理普通医疗垃圾尾气。

国内医疗垃处理的现状，长期以来，中国医疗垃圾大多已经由医院自行焚烧处理，1994年卫生部发的《医院感染管理规范（试行）》已有明确的规定。医院自行处理医疗垃圾，单独设置焚烧炉，可是由于处理成本较高，部分医院的焚烧炉处于闲置状态，而一套烟尘处理装置的费用比建一台焚烧炉还要贵，大部分医院建焚烧炉不建烟气净化装置。因此，从国内对医疗垃圾的处理方式来看，医疗垃圾的焚烧技术已经得到广泛应用，在上个世纪90年代初期就有建议对医疗垃圾，需要进行集中处理，来达到无害化、减量化的要求。

1.3设计内容及意义

1）设计内容

本设计对武汉市医疗垃圾进行焚烧处理，模拟设计了一套处理规模达32吨的焚烧处理工艺，并对工艺各段的设备处理能力进行了计算和进行了设备选型。工艺以机械炉排焚烧炉为核心，采用自动密封上料方式将有机医疗废物送入焚烧炉，利用二段焚烧的方法控制二噁英的产生，设计一燃室焚烧温度800℃，二燃室

燃烧温度1000℃，对产生热量进行利用，设计水汽换热器产生的热水供淋浴使用，空气换热装置对入炉空气进行预热，盘管加热对吸收剂进行雾化。另外，工艺产生的废渣经过密封排渣系统排出，最终送入危险废物处理机构处理，工艺产生的废气经过冷却，袋滤除尘、SO2吸收后经烟囱排放。

2）设计意义

医疗垃圾集中焚烧处理，是国家技术政策的明确要求，也是解决中国医疗垃圾现存问题的关键和基础。焚烧技术是国内外处理医疗垃圾及危险废弃物的最先进、最实用的方法。WKA型机械炉排式焚烧炉适合中国医疗垃圾的集中处理，同其它炉型相比，自动化程度高、控制灵活，国内已掌握了其核心技术，技术上成熟、可靠。

2 工艺设计

2.1 焚烧工艺流程

工艺流程介绍：医疗垃圾采用焚烧处理工艺，自动投料系统，从医院收集的医疗垃圾，在焚烧炉预热启动运行后，由自动上料系统将垃圾投入炉膛内燃烧，经过主炉的燃烧进行热分解，热分解的气体进入二燃室，在高温下充分燃烧,灰渣排出，其余物质经过急冷塔的冷却净化之后进入烟气净化系统,烟气先进入高温袋滤器,再经过活性炭吸附床,最后进入湿式吸收塔,以NaOH作为吸收液来去除医疗垃圾烟气中的酸性气体。最后气体达标排放。

根据流程分析绘制出如下图所示的医疗垃圾焚烧系统工艺流程图：

医疗垃圾

排空

2.2加料系统

焚烧炉的加料分为连续批式、密闭、负压的方式。加料筒有效内径为5400×5400mm。双层密封门的闸板连锁控制，加料过程中始终有一道闸板处于关闭状态，防止有害气体溢出。加料间隔时间约20分钟（500kg/批次）。

2.3焚烧炉系统

焚烧炉系统的主体设备是焚烧炉，本设计应用的焚烧炉属于机械炉排焚烧炉，工作原理：垃圾经过进料斗进入倾斜向下的炉排（炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区），由于炉排之间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次经过炉排上的各个区域（垃圾由一个区进入到另一区时，起到一个大翻身的作用），直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合；高温烟气经过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，最后烟气经烟气处理装置处理后排出。设计采用WKA型焚烧炉，特点优势明显。WKA型焚烧炉炉型独特，炉体采用旋转式，搅拌及燃烧效果好。燃烧效率高达90%。无臭、无公害、焚化兼干燥，运

转费低，自动进料、出灰、操作方便。

2.4空气系统

空气系统，即助燃空气系统，是焚烧炉非常重要的组成部分。空气系统除了为固体废物的正常焚烧提供必须的助燃氧气外，还有冷却炉排、混合炉料和控制烟气气流等作用。

助燃空气可分为一次助燃空气和二次助燃空气。一次助燃空气是指由炉排下送入焚烧炉的助燃空气，即火焰下空气。主要起助燃、冷却炉排搅动炉料的作用。一次助燃空气分别从炉排的干燥段（着火段）、燃烧段（主燃烧段）和燃尽段（后燃烧段）送入炉内，火焰上空气和二次燃烧室的空气属于二次助燃空气。二次助燃空气主要是为了助燃和控制气量的湍流程度。

2.5烟气冷却

焚烧炉排出的烟气温度高达1000℃左右，在进入烟气净化系统之前需进行冷却。冷却系统由气水换热器、空冷器、喷水急冷塔组成。气水换热器和空冷器用于高温段烟气冷却，气水换热器产生的热水可供淋浴使用，同时空冷器将助燃空气加热到200-300℃左右再送入焚烧炉，以降低助燃油消耗量。喷水急冷塔为液体雾化直接换热形式，雾化介质为5％NaOH溶液，主要用于中温段（200～600℃）烟气冷却。本设计采用双流式压缩空气雾化喷嘴，将NaOH溶液雾化成20μm左右的雾滴，可在1s内将烟气由

600℃降至200℃，快速冷却的同时避免了冷却液的过量冷凝，减少废液的产生。

2.6烟气净化

本设计采用先干式除尘、后湿式吸收的烟气净化路线。烟气先进入高温袋滤器（袋滤器前喷入粉状活性炭），再进入吸收塔。为保证袋滤器温度保持在烟气露点20℃以上（即160～200℃）工作，采用袋滤器温度与喷水急冷塔中冷却液电动调节阀连锁闭环自动控制方案，即袋滤器温度变化时控制程序可自动调节冷却碱液的供应量。袋滤器压差与反吹控制仪连锁闭环控制，当压差到达设定的上限时，自动启动反吹控制可进行袋滤器的反吹清灰操作。吸收塔喷淋密度为35m3/m2.h，以NaOH为吸收液。

2.7医疗垃圾焚烧过程中二噁英的生成

1）二噁英在炉内各个区域的反应

1.预热区，主要是垃圾中原本含有的二噁英在20～500℃的温度区域内会释放出来，含有的前驱物会经过低温反应生成二噁英，这里释放和生成的二噁英会在炉膛内高温区得到分解，对尾部排放影响不大。

2.炉膛反应区，在这个区域里，二噁英以及垃圾中的各种前驱物以高温分解为主，燃烧状况的好坏直接影响到了尾部二噁英的再生成。

3.高温换热区，已有研究表明，在这个区域中二噁英反应以高温气相生成为主，生成的时间很短，而且生成量与灰渣区和低温热换区相比几乎能够忽略不计。

4.灰渣区，主要以重新合成反应为主。

5.低温换热区，反应以低温表面催化反应和重新合成反应为主。区域4、5 是二噁英生成的主要区域，特别是温度区间为250～450℃的生成量占到了二噁英总生成量的70％以上。预热区的二噁英生成对尾部二噁英排放影响不大。

2）二噁英的控制

根据二噁英类物质生成的机理和可能途径，一般控制二噁英类物质可采用以下三个措施：一是严格控制焚烧炉燃烧室温度和固体垃圾、烟气的停留时间，确保固体垃圾及烟气中有机气体，包括二噁英类物质前驱体的有效焚毁率；二是减少烟气在200至500℃温度段的停留时间，以避免减少二噁英类物质的炉外生成；三是对烟气进行有效的进化处理，以去除可能存在的微量二噁英类物质，本设计的是利用温度控制外加后期净化，利用活性炭进行净化去除二噁英类物质。

2.8炉渣与飞灰

炉渣与飞灰应分别收集、贮存、运输，并妥善处理。符合要求的炉渣可进行综合利用。飞灰应按《危险废物鉴别标准》GB5085.1-3的规定进行鉴定后，妥善处理；属于危险废物的，应

按危险废物处理；不属于危险废物的，可按一般固体废物处理。

2.9自动控制系统

本工程设计设置必要的电气控制、参数测量和显示系统，以实现中央控制室的集中监测和操作现场的分散控制。采用微型工业控制机和PLC组成的集散控制系统来完成对整个工艺系统的测控。

自动控制系统主要包括操作站(OS)、控制站(CS)和通讯网络。焚烧炉控制站由两套PLC控制站组成，拥有强大的模拟量与开关量处理能力以及功能强大的协议转换接口，具有全智能化和任意冗余配置功能。操作站设2台，具有实时监控、数据管理及报表打印等功能，能提供流程图画面、控制分组画面、趋势图画面、报警画面的显示。

3 工艺设备选型与计算

3.1 机械炉排焚烧炉

日处理:36T

平均每小时处理量：1500kg/h 焚烧炉包括干燥带和燃烧带。 干燥带所需容积(V a) 为:

()

3

a m 100009.0W V =

燃烧带所需容积(V b) 为:

418105.35b ??=

QW

V

W-每小时处理医疗垃圾的重量，Q 医疗垃圾的热值取