CN106244242B - 一种新型医疗垃圾等离子体气化处理*** - Google Patents

一种新型医疗垃圾等离子体气化处理*** Download PDF

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Abstract

一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，涉及环保设备领域。包括等离子体炉，所述等离子体炉的合成气出口依次连接有合成气冷却***、合成气净化***以及合成气利用***。本发明采用等离子体气化技术，医疗垃圾在1100℃左右的高温气化，能够遏制二恶英类毒性物质的形成。

Description

一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***
技术领域
本发明涉及环保设备领域，具体为一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***。
背景技术
根据2014年环保部发布《全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》得知，2013年全国261个大、中城市医疗废物处置量为54.21万吨，处置率仅约为全国医疗废物产生量的三分之一。此外，由于我国相当部分的医疗废物是结合工业危险废物一同处置，而现有的专门的医疗废物处置中心又基本都是于2005年前建设并投产，且只是主要分布在各省份的主要城市。建设年代已久，扩建不及时等问题，也导致了目前各地的医疗废物处置规模基本不能满足我国医疗废物的产生量。
目前我国广泛运用的两种处理方式是高温蒸煮（高压）灭菌和热解焚烧法。但是高温灭菌法处理垃圾后，体积和外观基本没有改变，可能有空气污染物排放，易产生臭气，不能处理甲醛、苯酚及汞等物质；热解焚烧法不易实现稳定燃烧，尾气***负荷频繁变化易产生二噁英，需要配置完善的尾气净化***，底渣和飞灰具有危害性。
随着人们生活水平的提高，环保意识也逐渐增强，对医疗垃圾实行无害化处理的要求也越来越严格。医疗垃圾处理管理体系逐步健全，各地亟需符合国情的医疗垃圾处理技术。等离子体炉把垃圾高温气化和灰渣在1350℃以上熔融的2个过程结合起来，不仅能够遏制二恶英类毒性物质的形成，且熔融产生的玻璃体渣无害，可被再生利用。医废中有机物含量较高，利用等离子体技术处理医废会得到较高热值的合成气，净化后合成气可进一步利用，如利用内燃机发电或制备燃料，达到高效利用能源的目的。因此等离子体气化技术，能够最大限度地实现医疗废物的无害化、减容化、减量化处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，该***采用等离子体气化技术，可以产生高热值的合成气，净化后可通过内燃机发电，达到利用能源的目的，还可以提高企业的经济效益。
实现上述目的的技术方案是：一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，其特征在于:包括等离子体炉，所述等离子体炉的合成气出口依次连接有合成气冷却***、合成气净化***以及合成气利用***。
进一步地，所述合成气净化***和合成气利用***之间还串接有压缩冷凝器。
进一步地，合成气冷却***包括换热器和冷却塔，换热器的热媒进口连接等离子体炉的合成气出口，换热器的热媒出口连接急冷塔，所述冷却塔的顶端还安装有NaOH溶液喷射装置；所述合成气净化***包括依次连接的湿式静电除尘器、COS水解反应器以及洗涤塔。
进一步地，该处理***还包括污水处理***，急冷塔、湿式静电除尘器、COS水解反应器以及洗涤塔的废水出口分别连接污水处理***。
进一步地，所述合成气利用***为内燃机发电***，经合成气冷却***合和成气净化***处理后合成气输送至内燃机发电***作为发电燃料。
进一步地，所述合成气利用***的废气出口连接有SCR反应器。
进一步地，等离子体炉包括炉体，炉体的顶部一侧设置有进料口，炉体内的下部设置有炉篦；
炉篦上方的炉体上设置有一次风进口管和二次风进口管，一次风进口管设置在二次风进口管的上方，炉篦下方的炉体上设置有等离子体炬和合成气出口，炉体的底部还设置有熔渣出口。
进一步地，所述炉体内的底部还设置有电阻加热器。
进一步地，所述一次风进口管和二次风进口管均为两根，均分别对称设置在炉体的两侧；并且一次风进口管倾斜设置，与炉体的外壁之间呈60°夹角，二次风进口管水平设置；等离子体炬为两个，并对称设置在炉体的两侧，等离子体炬的炬喷口与水平线呈30°～45°的夹角。
进一步地，所述炉体的顶端设置有升降机构，升降机构的输出端连接有伸缩杆，伸缩杆向下延伸至炉体内，并且下端连接有破焦爪。
进一步地，换热器的冷媒进口连接空气源，换热器的冷媒出口连接二次风进口管。
进一步地，炉体的顶部一侧设置有进料装置，进料装置包括进料斗，进料斗的一侧设置有进料口，进料斗的出口端连接有粉碎机，粉碎机的出口端连接有一级无轴螺旋输送机，一级无轴螺旋输送机的出口端连接有二级有轴螺旋输送机，二级有轴螺旋输送机的出口端与炉体顶部一侧的进料口连接；进料斗的一侧设置有挂桶提升机，通过挂桶提升机将袋装的固体医疗垃圾经进料斗的进料口输入粉碎机。
本发明的工作过程将在具体实施方式部分作具体说明。
本发明的有益效果：
本发明采用等离子体气化技术，医疗垃圾在1100℃左右的高温气化，能够遏制二恶英类毒性物质的形成。
本发明采用等离子体炬以及电阻加热元件提供热源，灰渣在1350℃以上熔融，产生的玻璃体渣无害，可被再生利用。一方面解决了填埋带来的土地浪费，另一方面也可带来一定的经济效益。
本发明克服了传统的热解焚烧处理技术产生的蒸汽品位低，环境污染和能源浪费严重，热源利用率低等问题。.
本发明采用等离子体气化技术，可以产生高热值的合成气，净化后可通过内燃机发电，不仅可以达到高效利用能源的目的，还可以提高企业的经济效益。
从压缩冷凝器出来的洁净合成气经内燃机燃烧发电，产生的废气经SCR脱硝后达标排放，避免环境污染。
袋装的医废物料经过破碎后，进入两级螺旋输送***，抗缠绕性非常强，对于输送医疗废物中的棉纱、衣被等带状、易缠绕物料的进料，不易发生结拱和堵料的现象，防止阻塞引起故障，可实现医废动态连续、稳定进料。
附图说明
图1为本发明的***原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括等离子体炉1，等离子体炉1的合成气出口端依次连接有换热器2、急冷塔3、湿式静电除尘器4、COS水解反应器5以及洗涤塔6、压缩冷凝器7和合成气利用***8。
等离子体炉1包括炉体1-1，炉体1-1内的物料自上而下分为干燥层、热分解层、氧化层、还原层，炉体1-1的顶部一侧设置有进料口1-2，炉体1-1内的下部设置有炉篦1-3；炉篦1-3上方的炉体1-1上设置有两根对称设置的一次风进口管1-4和两根对称设置的二次风进口管1-5，一次风进口管1-4设置在二次风进口管1-5的上方，一次风进口管1-4倾斜设置，与炉体1-1的外壁之间形成夹角a，a=60°，二次风进口管1-5水平设置。
炉体1的顶部一侧设置有进料装置10，进料装置10包括进料斗10-1，进料斗10-1的一侧设置有进料口10-1-1，进料斗10-1的出口端连接有粉碎机10-2，粉碎机10-2的出口端连接有一级无轴螺旋输送机10-3，一级无轴螺旋输送机10-3的出口端连接有二级有轴螺旋输送机10-4，二级有轴螺旋输送机10-4的出口端与炉体1顶部一侧的进料口1-2连接；进料斗10-1的一侧设置有挂桶提升机11，通过挂桶提升机11将袋装的固体医疗垃圾经进料斗10-1的进料口10-1-1输入粉碎机10-2。
一次风进口管1-4位于干燥层，用于提供小部分气化剂，同时调节炉体1-1上部空间压力，防止压力过小气体倒灌到进料口1-2，导致进料口1-2温度过高。
二次风进口管1-5位于热分解层和氧化层之间，为气化反应提供所需的气化剂，并水平设置，在二次风喷口附近会产生高热流密度，如果倾斜放置，会导致了二次风喷口下方壁面超温破裂。
合成气精炼区的炉体1-1上设置有两个对称设置的等离子体炬1-6和两个对称设置的合成气出口1-7，等离子体炬1-6设置在合成气出口1-7的上方，等离子体炬1-6的炬喷口与水平线之间形成有夹角b，b=30°～45°。
等离子体炬1-6为合成气精炼区提供1100-1200℃的高温，对合成气进行重整，提高可燃气品质；同时未裂解的焦油在精炼区被进一步被裂解，从而进一步降低合成气中焦油含量。
炉体1-1内的底部还设置有电阻加热器1-8，电阻加热器1-8的加热元件可以采用硅钼棒、硅碳棒等，与等离子体炬1-6一起为灰渣熔融区提供约1350℃左右的高温，灰渣在高温下被充分熔融。
炉体1-1底部的两侧分别设置有熔渣出口1-9。
等离子体炉1还设置有破焦装置，防止炉内反应区结渣。
破焦装置包括设置在炉体1-1顶端的升降机构1-10，升降机构1-10可以采用液压缸，升降机构1-10的输出端连接有破焦爪1-12，伸缩杆1-11向下延伸至炉体1-1内，并且下端连接有破焦爪1-12，破焦爪1-12为三个连接在伸缩杆1-11下端环周的爪体。
换热器2的热媒进、出口连接在等离子体炉1的合成气出口端与急冷塔3之间，换热器2的冷媒进口连接空气源，换热器2的冷媒出口连接二次风进口管1-5。
冷却塔3的顶端还安装有NaOH溶液喷射装置3-1。
急冷塔3、湿式静电除尘器4、COS水解反应器5以及洗涤塔6的工作废水分别输送至污水处理***9进行处理。
合成气利用***8为内燃机发电***，等离子体炉1产生的合成气经合成气冷却***合和成气净化***处理后合成气输送至合成气利用***8作为发电燃料，合成气利用***8的废气出口连接有SCR反应器10。
本发明的工作原理：
挂桶提升机11将袋装的固体医疗垃圾经进料斗10-1的进料口10-1-1输入粉碎机10-2，经粉碎机10-2粉碎后依次输入一级无轴螺旋输送机10-3和二级有轴螺旋输送机10-4，最后输入等离子体炉1，等离子体炉1内的物料自上而下分为干燥层、热分解层、氧化层、还原层，热解产物通过炽热的氧化层、还原层而得到充分的裂解，从而使产气中的焦油大为减少。
炉篦1-3下方向下依次分为合成气精炼区和灰渣熔融区，从还原层出来的粗合成气进入合成气精炼区，重整后从合成气出口进入换热器2。 还原层产生的灰烬通过炉篦1-3落入到等离子体炉1底部，进入灰渣熔融区熔融后，最后经熔渣出口1-9排出等离子体炉1。.
从等离子体炉出来的1050~1150℃合成气经过换热器2降温至500℃左右，这部分热量用于加热经二次风进口管1-5进入等离子体炉1内反应的工作气体，工作气体进入换热器2的温度为当地环境温度，出口温度约为600℃左右，利用合成气的余热加热等离子体炉的工作气体，可有效减少约16%等离子炬能量消耗。
换热器2出来的的合成气进入急冷塔3，在1S内急冷至150℃~ 200℃，避免二噁英的再合成区间，同时喷入的NaOH溶液可除去氯化氢等酸性气体。考虑到排灰和清洗问题，本发明中采用立式换热器，灰尘在烟气的冲刷下，慢慢积聚在换热器的末端出落入排灰口，进行外排处理。
急冷塔3出来的合成气再进入湿式静电除尘器4脱除颗粒物，湿式静电除尘器4除尘效率可达90%以上。湿式静电除尘器4运行时沉集在极板上的粉尘可以通过水将其冲洗下来，冲洗下来的水经污水输送泵输送至污水处理***。
合成气中硫元素的存在形式主要有有机硫与H2S两种，有机硫的含量约占20%。由于H2S形态的硫元素更容易脱除，故经湿式静电除尘器4处理后的合成气再输送至COS水解反应器5对有机硫（COS）进行水解，使其转化成H2S气体，然后利用洗涤塔6进行脱除。
合成气的高含水率会直接影响到合成气作为内燃机发电***燃料的燃烧特性，且在烟气净化过程中湿式洗涤与水解反应均会提高合成气的含水率，故合成气净化过程中设置压缩冷凝器7去除合成气中水分子，确保合成气能稳定燃烧，最后输送至合成气利用***8作为发电燃料。

Claims (8)

1.一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，其特征在于:包括等离子体炉，所述等离子体炉的合成气出口依次连接有合成气冷却***、合成气净化***以及合成气利用***；
等离子体炉包括炉体，炉体内的物料自上而下分为干燥层、热分解层、氧化层、还原层，炉体的顶部一侧设置有进料口，炉体内的下部设置有炉篦；
炉篦上方的炉体上设置有一次风进口管和二次风进口管，一次风进口管设置在二次风进口管的上方，一次风进口管位于干燥层，二次风进口管位于热分解层和氧化层之间，炉篦下方的炉体上设置有等离子体炬和合成气出口，炉体的底部还设置有熔渣出口；所述炉体内的底部还设置有电阻加热器；
所述一次风进口管和二次风进口管均为两根，均分别对称设置在炉体的两侧；并且一次风进口管倾斜设置，与炉体的外壁之间呈60°夹角，二次风进口管水平设置；等离子体炬为两个，并对称设置在炉体的两侧，等离子体炬的炬喷口与水平线呈30°～45°的夹角。
2.根据权利要求1所述的一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，其特征在于:所述合成气净化***和合成气利用***之间还串接有压缩冷凝器。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，其特征在于:合成气冷却***包括换热器和冷却塔，换热器的热媒进口连接等离子体炉的合成气出口，换热器的热媒出口连接急冷塔，所述冷却塔的顶端还安装有NaOH溶液喷射装置；所述合成气净化***包括依次连接的湿式静电除尘器、COS水解反应器以及洗涤塔。
4.根据权利要求3所述的一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，其特征在于:该处理***还包括污水处理***，急冷塔、湿式静电除尘器、COS水解反应器以及洗涤塔的废水出口分别连接污水处理***。
5.根据权利要求1或2所述的一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，其特征在于:所述合成气利用***的废气出口连接有SCR反应器，所述合成气利用***为内燃机发电***，经合成气冷却***合和成气净化***处理后合成气输送至内燃机发电***作为发电燃料。
6.根据权利要求1所述的一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，其特征在于: 所述炉体的顶端设置有升降机构，升降机构的输出端连接有伸缩杆，伸缩杆向下延伸至炉体内，并且下端连接有破焦爪。
7.根据权利要求3所述的一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，其特征在于: 换热器的冷媒进口连接空气源，换热器的冷媒出口连接二次风进口管。
8.根据权利要求1所述的一种新型医疗垃圾等离子体气化处理***，其特征在于：炉体的顶部一侧设置有进料装置，进料装置包括进料斗，进料斗的一侧设置有进料口，进料斗的出口端连接有粉碎机，粉碎机的出口端连接有一级无轴螺旋输送机，一级无轴螺旋输送机的出口端连接有二级有轴螺旋输送机，二级有轴螺旋输送机的出口端与炉体顶部一侧的进料口连接；进料斗的一侧设置有挂桶提升机，通过挂桶提升机将袋装的固体医疗垃圾经进料斗的进料口输入粉碎机。
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