医疗废弃物焚烧处理研究的发展概况

4.4 炉排型焚烧炉[24,28~29]
将废弃物置于炉排上进行焚烧的炉子称为炉排型焚烧炉。炉排型焚烧炉又可分为固定炉排焚烧炉和活动炉排焚烧炉。
固定炉排焚烧炉的炉排可以是水平的也可以是倾斜的。水平固定炉排焚烧炉的废弃物从炉子上部投入后经人工扒平，使物料均匀铺在炉排上，炉排下部的灰坑兼作通风室，由出灰门处靠自然通风送人燃烧空气，也可采用风机强制通风。为了使废弃物焚烧完全，在焚烧过程中，需对料层进行翻动，燃尽的灰渣落在炉排下面的灰坑，人工扒出，劳动条件和操作稳定性差，炉温不易控制，因此对废弃物量较大及难于燃烧的固体废弃物是不适用的。它只适用于焚烧少量的如废纸屑、木屑及纤维素等易燃性废弃物。倾斜式固定炉排焚烧炉的基本原理同前，只是炉排布置成倾斜式，有的倾斜炉排后仍有水平炉排，这样增加一段倾斜段可有一个干燥段以适应含水量较大的固体废弃物的焚烧。此种炉型仍只能用于小型易燃的固体废弃物焚烧。固定炉排焚烧炉只能手工操作、间歇运行，劳动条件差、效率低，拨料不充分时会焚烧不彻底。
活动炉排焚烧炉即为机械炉排焚烧炉。炉排是活动炉排焚烧炉的心脏部分，其性能直接影响垃圾的焚烧处理效果，可使焚烧操作自动化、连续化。按炉排构造不同可分为链条式、阶梯往复式、多段滚动式焚烧炉等。我国目前制造的大部分中小型垃圾焚烧炉为链条炉和阶梯往复式炉排焚烧炉，功能较差。
4.5 热解焚烧炉
热解焚烧炉也称为缺氧式热裂解焚烧炉，基本原理为：医疗废弃物在一燃烧室氧气不足的状态下加热、干燥、引燃，热裂解为可燃性气体并将其导入第二燃烧室。导出的可燃性气体在第二燃室与空气充分混合、引燃，在充分的空气供应下高温氧化。利用高温热解焚烧，废弃物在空气不足的情况下燃烧或裂解产生的气体含有较多的碳氢化合物，这些烟气可以在第二燃烧室中很容易充分破坏掉，因此对尾气排放有利。其最大优势是PCDD/Fs的检测值非常低。
热解焚烧炉又有立式和卧式两种，立式旋转热解焚烧炉[30]有第一燃烧室和第二燃烧室。第一燃烧室主要功能是给料、干燥、热解气化、燃烧和出渣；第二燃烧室主要功能是将第一燃烧室生成的CO、H2、CH4气体充分燃烬。其结构示意见图4： 

图4　立式旋转热解焚烧炉示意图
医疗废弃物倒入炉体上部的料仓后,由给料机均匀送入炉膛,通过炉体旋转使医疗废弃物均匀分布在干燥层上部。炉膛内自上而下依次为干燥层、热解气化层、燃烧层、燃烬层和冷却层。运行时,从炉体底部送入一定量的空气(只满足燃烧层所需氧量),先经过冷却层冷却燃烬的炉渣,同时加热空气,再通过燃烬层和燃烧层,供给其空气量使医疗废弃物燃烧至1100～1300 ℃,所产生的热量由烟气带入热解气化层,在1100～600℃温度下使医疗废弃物热解气化生成以H2 、CO、CH4等低分子碳氢化合物为主的可燃性气体,与烟气混合并进入干燥层。高温气体使刚加入炉膛内的医疗废弃物干燥,温度达600～300℃的混合气体再进入第二燃烧室,停留时间≥2s 。在二次空气及辅助燃料(实际运行时很少使用)作用下,≥1100℃的燃烧温度使混合气体充分燃烬,产生的高温气体进入余热锅炉进行热交换。
立式旋转热解焚烧炉的特点是供给一燃室的空气由炉子底部进入，冷却炉渣的同时加热空气；热分解层为缺氧分解,因此NOx 、SOx 、HCl的产生量少；和其他焚烧炉相比, 立式旋转热解焚烧炉在整个运行过程中粉尘的产生量最少。
国外多为卧式热裂解焚化炉[31~32]，卧式热裂解医疗废弃物焚化炉处理流程（干式）见图5： 

图5 卧式热裂解医疗废弃物焚化炉处理流程（干式）
卧式热裂解焚化炉炉体从外观上也包括两个圆筒状燃烧室，分别为主燃室及二次燃烧室。
该热裂解焚化炉及控气热裂解式燃烧系统采用独立分段式向主燃室提供助燃空气。为了保持缺氧燃烧，提供的助燃空气量低于理论完全燃烧的空气量。由于主燃烧室为缺氧燃烧，产生的废气中含有大量的H2、CO及碳氮化合物等高热值的可燃性气体。为了使这些气体充分燃烧，在二次燃烧室口处设置一高低火式燃烧机辅助燃烧，以确保燃烧气体于二次燃烧室出口中心温度达到850～1100℃，并使燃烧气体有足够的滞留时间(≥2s)，比较彻底地破坏包括PCDD/Fs 等有毒有害气体，并使燃烧效率维持在99.9%以上。
医疗废弃物热解与直接焚烧相比具有诸多优点，比如：（1）可将固体废弃物中的有机物转化为燃料气、炭黑、燃料油，而这些可以做为新的能源；热解炉所需空气量仅为焚烧所需空气量的20％～30％；热解产生的热解气体热值很高，第二燃烧室可靠热解气自燃，基本不耗油；另外还可用尾气加热空气，向热解炉通入空气。（2）废弃物先在还原性气氛下热分解制备可燃气体，废弃物中的有价金属没有被氧化，利于有价金属的回收利用；同时垃圾中的Cu、Fe等金属不易生成促进PCDD/Fs形成的催化剂；废弃物中的硫、重金属等有害成分被固定在炭黑中，减少了处理成本。（3）热分解气体燃烧时空气过剩系数较低，由于是缺氧分解，其排气量少，有利于减轻对环境的二次污染，提高能量利用率，降低NOx的排放量。（4）含碳灰渣在高于1300℃以上的高温熔融状态下进行燃烧，能扼制PCDD/Fs毒性物的形成，熔融渣被高温消毒可实现再生利用，同时能最大限度地实现垃圾减容、减量化。因此热分解焚烧炉配风量小、耗能低，技术比较先进，适用于处理热值高的医疗固体废弃物。