医疗垃圾论文04202.doc

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1、目 录第一章 绪 论11.1 引言11.2 我国医疗垃圾现状11.3 医疗垃圾的危害21.4 医疗垃圾的常用处理方法31.4.1医疗垃圾的常用处理方法31.4.2垃圾热解气化技术51.5 课题研究背景及意义71.6 本课题研究内容8第二章 医疗垃圾成分及热解产物92.1医疗垃圾成分分析92.2医疗垃圾热解产物92.3影响热解的因素102.3.1医疗垃圾组成对热值的影响102.3.2水分对医疗垃圾热解的影响112.3.3医疗垃圾尺寸对热解的影响112.5 本章小结11第三章 医疗垃圾热解气化实验研究133.1实验装置与方法133.1.1实验装置133.1.2特殊部件的图解分析153.2实验装置的

2、改进和创新173.2.1.热解装置管道的简化173.2.2加热带的安装183.2.3水蒸气制备装置193.3 本章小结22第四章 实验方法及结果分析234.1实验方法234.1.1实验原料的制备234.1.2实验步骤234.2实验数据整理与分析234.2.1输液管热解特性234.2.2棉签棒热解特性304.2.3输液器与猪肝混合热解特性354.2.4输液器与锯末混合热解特性384.3本章小结40第五章 结论与建议415.1结论415.2论文创新之处425.3进一步研究工作及建议42参考文献43致 谢45第一章 绪 论1.1引言垃圾的处理是全球性的环境问题之一。我国城市垃圾的产量在2003年约达

3、2.5亿吨/年左右。处理率约为1/3。二百多个城市处于“垃圾围城”的局面。大多数城市的垃圾仍处于集中倾倒的境况。城市垃圾的无害化，减容化已成为政府和大众非常关切的问题。医疗垃圾是指医院及其它医疗机构中产生的废弃物，它含有较多的有机物，含水量大，容易腐败变质，散发恶性臭味，并且招惹苍蝇，鼠类觅食，传播滋长疾病。按其来源、成分可以划分为传染性废物、化学类有毒废物、放射性废物和一般性固体废物1，其对环境的污染尤比一般城市生活垃圾更为严重。目前我国各大医院医疗垃圾采取焚烧或由环卫、环保部门集中焚烧处理等方法，发现大部分焚烧炉结构简单、设备简陋、垃圾焚烧不充分，焚烧后残渣中的细菌总数和大肠菌值有超标现象

4、，并检查出了病原菌，不符合无害化处理的要求。因此人们提出了垃圾热解技术。垃圾热解技术是在近几年研究开发的一种垃圾处理新技术。在20世纪90年代初，国外科学家研究发现垃圾焚烧过程中会产生对人类极其有害的致癌物二恶英。垃圾热解技术被各国环保专家普遍看好，认为这是垃圾处理无害化、减量化和资源化的一条新路。1.2 我国医疗垃圾现状 医疗垃圾与普通生活垃圾相比有很大区别。医疗垃圾指的是医院临床废弃物，包括手术中被摘除的人体病变组织，外科包扎过程中产生的废物，废弃的一次性医疗用品及敷料，细菌培养、化验检查、动物实验残余物，传染病区产生的各种污染物，患者治疗期间的废弃物，乃至医院废水处理产生的污泥等等。我国

5、一般对医疗垃圾有如下分类:1.一般废弃物:碎纸类:废病例卡、包装用的纸箱、旧报纸、稿纸、杂志等;木屑:用过的托板、废支架等;碎纤维:绷带、纱布、脱脂棉、亚麻布等;动、植物性残渣:厨房垃圾、剩饭;实验用动物的粪便、尸体、一般废弃物的残渣;2.特殊管理一般废弃物一般感染性废弃物;含有粘附或有可能粘附的废弃物;术后病理废弃物:脏器组织;在与病原微生物有关的实验检查中产生的废弃物:培养基、实验动物的尸体;沾有血液的废弃物，沾血的碎纸、纤维屑(脱脂棉、纱布、绷带等)。沾有污染物的碎纸、纤维屑。3.医疗废弃物废塑料:注射器等合成树脂材料的器具，X光底片、乙烯管、已杀菌的注射针管，其它合成树脂物品;碎玻璃、

6、碎陶瓷:玻璃器具、瓶子，其它玻璃制品，陶瓷器具;金属屑:金属机械器具，空罐头盒，金属床杀菌后的针管等;碎橡胶:天然橡胶器具，医务人员用过的手套。4.特殊管理的废弃物感染性废弃物:有感染性病原体或粘附感染性病原体的废弃物，有可能粘附感染性病原体的废弃物。1.3 医疗垃圾的危害根据国家卫生部门的医疗检测报告表明，医疗垃圾具有全空间污染、急性传染和潜伏性污染等特征，其病毒、病菌的危害性是普通生活垃圾的几十、几百甚至上千倍，如果处理不当，将造成环境的严重污染，并很可能成为疫病流行的源头降。调查发现，目前我国对于医疗垃圾的处置仍然存在许多问题，现实状况不容乐观。据调查，一般由综合医院排出的垃圾可能受到各

7、种梭菌、血清型大肠埃希氏菌、沙门氏菌、志贺菌、金黄色葡萄球菌等病菌的污染，有的垃圾还带有大量乙肝病毒。此外，垃圾中的有机物不仅滋生蚊蝇，造成疾病的传播，并且在腐败分解时生成多种有害物质，污染大气，危害人体健康。同时也是造成医院内交叉感染和空气污染的主要原因。当前国内医疗垃圾处理存在三大隐患，一是许多医疗垃圾被混入普通生活垃圾中，任由风吹雨打，任由拾荒者随意翻拣，将病菌传播到四面八方;二是一次性医疗器具的无序性回收和再利用;三是医疗垃圾在简单焚烧过程中存在对环境的二次污染问题。由于处置不当，医疗垃圾有可能成为传染病传播流行的重要污染源4。由于医疗垃圾有着比普通生活垃圾更大的危害性，所以对医疗垃圾

8、不能进行简单的填埋、堆肥或者是焚烧，在运输和存放的过程中也要格外加以注意。现在国内外处理医疗垃圾普遍采用焚烧法和热解气化法，以求更有效、更加安全的处理医疗垃圾。1.4医疗垃圾的常用处理方法1.4.1医疗垃圾的常用处理方法（一） 焚烧处理焚烧处理是一个深度氧化的化学过程，它是由专门设计的焚烧设备来完成的。要求焚烧炉有较高而稳定的炉温，良好的氧气混合工况，足够的气体停留时间等条件。医疗垃圾的含水量高，热值波动大，为保证有较高的炉温，焚烧炉必须加入辅助燃料。美国的医疗垃圾焚烧炉是用重柴油或天然气作辅助燃料的，焚烧炉的升级换代也经历了几个阶段。60年代以前，美国所使用的医疗垃圾焚烧炉采用的是一种炉蓖式

9、炉型，焚烧时炉态呈氧化态，虽有良好的氧化接触，但这种炉型空气过剩系数大，烟气排放量高，飞灰卷吸严重，因而烟气颗粒物浓度较大。随着环保标准的提高，这种炉型淘汰后，出现了干式小型焚烧装置，由于取消了炉蓖，很好地解决了焚烧残余物的烧尽问题，垃圾在炉内呈明火反烧提高了焚烧效率。但是，炉态仍是在氧化态运行，投料时炉温波动也较大。为了满足颗粒物排放要求就必须在炉后安装湿式除尘器，这样导致了许多运行和维护方面的困难，使得许多焚烧炉的设计转移到空气控制式焚烧炉上来。当时在美国普遍使用的空气控制式焚烧炉是一种干馏床式两段焚烧炉。由于其有效地控制气体流速，烟气中颗粒物大幅度减小。第二段由于注入过量空气，使此段呈氧

10、化态燃烧，在高温作用下，将末燃尽的气体充分燃尽。在此基础上，又给焚烧炉增设了智能化仪表和自动监测装置，对整个焚烧过程进行动态自动跟踪控制，尾气经湿式高效除尘器净化，既提高了焚烧效率，又大幅度控制了有害气体的排放。近几年来，由于艾滋病等传染性疾病的出现，美国政府更加重视医疗垃圾的处理，针对医疗垃圾中塑料制品不断增多的现状，为了避免形成二次污染，对医疗垃圾焚烧炉提出了更加严格的技术要求37。对原焚烧炉进行改型，推出了第四代产品，这种焚烧炉在空气控制式二级焚烧炉的基础上，增设了智能化仪表，以及烟气自动监测装置，在焚烧炉的尾部安装了高效的湿式除尘装置，以控制氯化物、硫化物等气体的排放。1992年，美国

11、科学家经过多年研究，将PLASMA技术运用到垃圾处理上，利用1个或多个PLASMA吹管，产生3000-5000的高温，在这样的极度高温下，有机垃圾被分解成一种含有氢和一氧化碳的可燃气体，无机垃圾则成为一种惰性的玻璃状熔渣。解决了普通焚烧炉由于温度不会超过1000，不能使所有有机和无机的垃圾完全分解，从而造成二次污染的问题。这种技术克服了焚烧方法产生二嗯英的缺点，使垃圾实现全部无害化处理和有效利用。该技术近两年在美国、欧洲、日本等发达国家兴起。全球垃圾焚烧厂最多的日本，全国有垃圾焚烧厂1916个，占世界总数的70%以上。1997年日本颁布了更加严格地控制二嗯英的新标准，强制改造二嗯英排放超标的垃

12、圾焚烧厂，并且开始大规模引进热解气化处理技术。垃圾发电是近30年发展起来的新技术，按照焚烧原理不同，有炉排炉焚烧、流化床焚烧、热解法三种方法。西方发达国家大部分都建有垃圾发电厂，美国在20世纪80年代投资70亿美元，兴建了90座垃圾焚烧厂，年处理垃圾总能力达3000万吨;20世纪90年代又建了近400座。然而过去几年我国垃圾发电厂发展缓慢，除了资金不足外，还跟认识有关。由于西方一些建有垃圾发电厂的国家早年发生数起人接触“二嗯英”致死事件，使中国部分政府官员和民众对兴建垃圾发电厂褒贬不一，有人担心它成为“新的污染源”。对焚烧造成环境污染的忧虑并非没有依据，马来西亚Kbenagsana大学燃烧焚化

13、工程系Abdul Halim博士认为，“垃圾中全然不同的成分导致垃圾焚化过程非常复杂”。不同的物质有不同的燃点，这会造成某些物质在某一温度下燃烧不充分。人们发现焚烧条件如果控制不当会产生比垃圾灾难更可怕的二嗯英，这种毒气会导致人和动物患上癌症。在1985年，专家们发现，烟道中的气体在逐渐降温时会形成二嗯英。如今在美国，垃圾焚化炉是除了水银污染的第二大罪魁祸首。去年10月份，法国因其至少有12个焚化炉生产的二氧化物排放量超标而遭到欧委会的责难。目前，国外通过改进焚烧系统工艺及强化烟气处理等手段已经较好地解决了尾气污染问题，但投资也相应增加。针对发展中国家，世界银行、世界卫生组织和联合国环境规划署

14、联合编写和出版了一套有害废物安全处置指南书(世界银行第93号技术报告)。该书介绍了加拿大安大略省环保局的有关标准及医院有关保健措施，提出了焚烧病理废物的焚烧炉设计和运转标准:该焚烧炉是一个可控制空气、无炉蓖型双室燃烧装置;采用一个二次燃烧室，它在最大燃烧速率时停留时间最少为15分钟，停留时间应在1000时计算;二次燃烧室设计应使热解温度达到1100。主燃烧室热释放不超过258W/m3;炉床负荷一般不超过73. 3kg/m3. h，炉床设计应预防燃烧室流体溢漏和流体进入初级风口，应使空气沿废物床体均匀分配，不允许侧壁空气冲击;焚烧操作是分批式进料，配置液压操作进料装置。在医疗垃圾的收集、辨别、净

15、化、贮存和运输方面，美国、法国、加拿大等各国都推荐将垃圾分类按有传染性的解剖垃圾(人体、动物)和非解剖垃圾、无传染性的其它垃圾进行分类，分别用有颜色标记的防漏塑料袋包装，选择坚硬容器来盛放和运输这些塑料袋，这样可使医疗垃圾危害公众的潜在可能性降至最小。 废水污泥医院废水一般均为二级处理，经生化曝气再加次氯酸钠溶液消毒后，排入管网。沉淀的污泥由环卫局或其他单位数月后清运一次。（二）卫生填埋我国传统的处置垃圾方法是堆填，就是把分散的垃圾集中倾倒，未加技术处理的自然处置，把分散的污染源集中在一起而已，形成了严重的污染源，这样严重地威胁人民的健康。卫生填埋不同于露天堆放，其基本原理是把垃圾堆填于特制的

16、场地中，让其经过厌氧微生物活动后，将若干有机物降解，达到无害化和减容化的目的。无论是堆或填均需要考虑，渗液和沼气的引气及中间填料的问题。此法投资少，技术简单，在早期受到西欧和美国的广泛使用。世界上最早的卫生填埋坑出现在1930年。1960年，全球已有约1400个城市采用该法来处理垃圾，尽管当时的技术还很粗糙。进入70年代后，该项技术得到了广泛发展。国外如德国基本上是在70年代开始采用卫生填埋技术的6，7。我国垃圾填埋的历史不到20年，过去长期以来是在郊区低凹处或者是山谷找个地方堆放，任其分解。但是随着垃圾量的增加，已无处找到合适的地方堆放，而垃圾臭味扰民也使这种任其堆放分解的方式无法持续下去。

17、3单颗粒垃圾团块在循环流化床内的非稳态传热特性分析由于医疗垃圾本身固有的特性，虽然填埋能在一定程度上达到“三化”，但因为它不能从根本上解决医疗垃圾有害的特性，如果处理不好，可能对环境和人民生活、健康造成严重的危害。医疗垃圾在堆放过程中还会产生大量的酸性和碱性有机物，并会将垃圾中的重金属溶解出来，因此，医疗垃圾是集有机物、重金属和病原体微生物三位一体的污染源。而且垃圾中所含的水分以及堆放过程中进入垃圾的雨水会产生大量富含这些污染源的渗沥液，如果防渗措施不当，进入周围地表水体或渗入土壤，会造成地表水或地下水的严重污染。垃圾在堆放场或填埋场受到微生物的作用，会产生大量的沼气。活跃期的填埋场产生的沼气

18、90%以上为甲烷和二氧化碳8。其向大气逸散的过程中，容易在低洼处或者建筑内聚集。甲烷本身无毒，但具有易燃和爆炸的特性。在有氧存在的条件下，甲烷的爆炸极限是5%-15%。目前我国的露天堆放场和简易填埋场多数没有沼气导排系统，大量产生的释放气体处于无组织的排放状态。很易造成爆炸或火灾隐患。但在今后相当长的一个时期，卫生填埋仍将是垃圾的一种重要方式，尽管如此，由于垃圾填埋必然要占据相当数量的土地，这对于本来就缺少耕地的我国来说，增加了土地资源的负荷。因此，卫生填埋处理技术发展应注意以下两个方面最大限度地缩减生产和生活过程中的废物数量；进一步完善填埋场的密封防渗技术，以保证环境安全及降低污染程度。1.

19、4.2垃圾热解气化技术热解气化技术以其较高的能源利用率和较低的二次污染排放，而被认为是下一代的垃圾热化学处理技术。它有以下优点:1.在热解气化过程中，废物里的有机物转化成可利用的能量形式，产生燃气、焦油或半焦状物，可以根据不同需要加以利用;2.热解气化可以简化污染控制，垃圾在无氧或缺氧条件下热解时NOX、SOX、HCI等污染物排放少;而且热解烟气中灰量小;二嗯英的生成量远远小于焚烧法，节省尾部净化设施的建设和运行费用的同时，二次污染的排放比焚烧处理极大地降低;3.垃圾中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在碳黑中，易于终极处理，进一步地减少了对环境的污染;4.热解气化可以处理不适于焚烧的垃圾，如

20、有毒有害的医疗垃圾等。由于热解气化焚烧技术有着如此多的优点，这种技术在医疗垃圾处理方面有着其它方法不可比拟的优势。这种方法能够更好地使医疗垃圾达到减量化、无害化和资源化的要求。（一）热解技术原理热解法和焚烧法是两个完全不同的过程。焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量热量。焚烧的主要产物是二氧化碳和水，而热解的产物主要是可燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳；液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等；固态的主要是焦炭或炭黑。热解法是利用垃圾中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对其进行加热蒸馏，使有机物裂解，经冷凝后得到各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、油脂和

21、燃料气的过程。热解反应可以用以下通式表示：有机物垃圾气体(H2、CH4、CO、CO2：)+有机液体(有机酸、芳烃、焦油)+固体(炭黑、炉渣)。热解产物的产率取决于原料的化学结构、物理形态和热解的温度与速度。低温、低速加热的条件下，有机物分子有足够时间在其最薄弱的接点处分解，重新结合为热稳定性固体，而难以进一步分解，因此固体产率增加。高温、高速加热条件下，有机物分子结构发生全面裂解，生成大范围的低分子有机物，产物中气体成分增加。对于粒度较大的有机物原料，要达到均匀的温度分布需要较长的传热时间，其中心附近的加热速度低于表面的加热速度，热解产生的气体和液体也要通过较长的传质过程，这期间还会发生许多二

22、次反应。（二）热解方法热解过程由于供热方式、产品状态、热解炉结构等方面的不同，热解方式也各不相同。按热解的温度不同，分为高温热解、中温热解和低温热解。(1)高温热解。热解温度一般都在IO00以上，这样可将热解残留的惰性固体(金属盐类及金属氧化物和氧化硅等)熔化，以液态形式排出反应器，经水冷后粒化。这样可大大减少固态残余物的处理困难，而且这种粒化的玻璃态渣可作建筑材料的骨料。(2)中温热解。热解温度一般在60O700之间，主要集中在比较单一的物料作能源和资源回收的工艺上，象废轮胎、废塑料转成类重油物的工艺。所得的类重油物质既可作能源，亦可作化工初级原料。(3)低温热解。热解温度一般在600以下。

23、主要是农业、林业和农业产品加工后的废物用来生产低硫灰的炭，生产出的炭视其原料和加工的深度不同，可作不同等级的活性炭和水煤气原料。1.5 课题研究背景及意义环境与发展问题已成为全球普遍关注的焦点问题。环境问题中的垃圾处理，特别是医院废弃物的处理问题正日益受到业内人士和全社会的关注。据最新统计，目前我国日产医疗垃圾达2000多吨，而已经建成并投入使用的处置能力只有不到300吨，为此，国家环境保护规划要求，要在近几年内建成完整的城市医疗垃圾处置设施和体系。我国计划将在今后两三年内投入150亿元，建设医疗垃圾安全处置设施，使全部医疗垃圾得到集中处置。2003年SARS疫情的爆发，使医疗垃圾的处理不仅成

24、为各家医院迫在眉睫的问题，也日益引起专家和有关部门的极大关注2;而一次性医疗用品的广泛使用，又造成了医院固体废弃物产生量的增加。新疾病的不断出现，新技术、新药品不断产生，医疗垃圾无论在种类上还是在数量上都发生着较大的变化。特别是在人口密集的地区，医疗垃圾的处理显得更加重要。据了解，目前北京市共有各级各类医疗机构4000多家，日产医疗垃圾近百吨，年产医疗垃圾3-4万吨，而其中绝大部分没有得到科学处理2。为节省成本，一些单位往往将医疗垃圾与生活垃圾混在一起处置，而医疗垃圾中的一次性输液器、手术切除物、用过的纱布、制药的废渣、血液等废物，含有大量病原微生物、寄生虫等有害物质，具有很强的生物感染性，需

25、要进行专业隔离和特殊的焚烧处理，绝不能与普通的生活垃圾混在一起处理2。如处理不当，必将造成二次传染和环境污染，给环境和人类健康带来严重的威胁。在国外，医疗垃圾的处理已经得到人们的充分重视，探索出了不同类型的处理方法。WHO以及欧美各国制订了相应的管理处理对策，医疗垃圾处理已经成为国际社会关注和研究的热点问题。在我国，对于医疗垃圾的处理专业化程度不高，不少医疗卫生单位对医疗垃圾的危害性并没有引起足够的重视，仍然日复一日、年复一年地继续随意排放。有的医疗单位和医务人员甚至为了经济利益，将使用过的一次性医疗器具卖给废品回收站或个体商贩，将其处理、包装成伪劣的一次性医疗器具，再次卖给小型医疗单位和个体

26、诊所使用，对人类健康造成了极大危害。因此，为保障人们的身体健康，在实施可持续发展战略迈向现代化的过程中，必须对医疗垃圾的处理采取有效措施3。1.6 本课题研究内容本论文在对国内外医疗垃圾处理技术发展和最新研究动态分析总结基础上，针对医疗垃圾热解气化技术，开展了热解原理和实验的研究。主要内容包括:（1）热解原理的研究:本文研究医疗垃圾热解过程的机理。针对医疗垃圾的主要组成成分，分析热解气化的整个过程、热解产物以及影响热解的因素。（2）热解气化技术的实验研究:开展实验室热解气化机理实验研究和工程性实验研究，通过二者的结合。着重研究垃圾转化为热解气的产量，产气速度和热解终温。通过实验分析热解气化的过

27、程变化和温度变化对热解的影响;通过实验分析不同温度下热解气的成分、产气量、产气速度和瞬时产能;研究垃圾热解气化中在不同配料下产气率及成分的变化。第二章 医疗垃圾成分及热解产物2.1医疗垃圾成分分析医疗垃圾是一种成分复杂的混合物，混合物的各种组成的热分解温度、速度不尽相同，但是热解气化的行为大致相同，所以医疗垃圾各种成分的热分解有着相似性，这样热解过程就要比焚烧过程容易控制。医疗垃圾的物理、化学组成因地区、医院的性质、医院的规模不同而有较大的差别，根据有关资料的调研、整理，现将其物理、化学组成列于下表:表2-1 医疗垃圾的物理组成类别动物性（%）植物性（%）塑料（%）玻璃（%）金属（%）无机（%

28、）含水（%）热值（%）城市大型医院15.3252.338.3510.303.610.1070.0012270.6城市中小医院7.9967.853.9712.004.803.3977.8012901.3表2-2 医疗垃圾的化学组成元素 CHONSCl其他合计组成（%）48.196.8528.582.350.050.0313.95100.00由以上分类及组成可见，医疗垃圾中大部分是有机物、生物质，只有少量的金属、陶瓷、玻璃等，适合进行热解。据有关资料分析，医疗垃圾的热值大约在10450-11286kJ/kg的范围，与表2-1的数据基本符合。可以看出医疗垃圾比普通生活垃圾更加适合热解气化。当物料被加

29、热后，温度从室温逐渐升高到一定的温度时，便会有不同组分的气体热解挥发出来。不同物质的热解气化开始的温度是不同的，不过，最先挥发出来的一般是水蒸气。随着物料不断被干燥，温度逐渐升高，挥发出来的气体中水蒸气的含量逐渐减少，有机挥发份的含量逐渐增加，物料逐渐被炭化，最后直到完全被热解。2.2医疗垃圾热解产物医疗垃圾的热解是一个非常复杂的物理、化学过程，医疗垃圾中的有机成分经过热解后产生的可燃气体主要有：H2、CO、C02、CH4、C2H4与C2H6等。另外，由于医疗垃圾中含有S、Cl、P等元素，在热解过程中难免会产生S02、HCI等酸性气体，所以，为了防止热解焚烧设备被腐蚀，在热解气体进入二次燃烧室

30、之前，应对其进行一定的预处理，除掉其中的酸性气体。热解产生气体后所剩余的固体残渣可称之为裂解焦，其成分比较复杂，主要包括被处理医疗垃圾中的矿物成分、医疗垃圾中在热解过程中未能气化的有机物和金属颗粒等。这些裂解焦中还含有一些在热解过程中产生的以及在热解温度下没有被除去的有害物质，所以它们将和裂解气一同进入二次燃烧室进行进一步焚烧，使其中含有的有害物质在高温下被除去，从而变成无害的残渣。经过高温无害化处理的这些固体残渣中的铁和非金属可以分别通过磁力分离和感应电流分离加以去除，从而进行回收。而剩余的矿物成分(如石头、玻璃等)中有机物含量很低，可以直接进行填埋处理，或者经过机械处理以后加以综合利用。值

31、得注意的是，医疗垃圾热解过程中，热解产生的碳氢化合物如果在热解炉中不能充分得到热解，这将导致在热解气体中含有各种不同分子量的碳氢化合物。在冷却过程中，这些化合物中有些会发生冷凝，并生成一种焦油状物质，这将增加对热解气体进一步处理的难度，应该考虑到热解气体中间处理设备运行维护方面的问题，很可能由于焦油类物质存在而造成这些设备的运行费用的增加以及寿命的减少。所以在热解气体进入第二燃烧室之前，应经过尽量简单的处理设备，以减少因这些处理设备而产生的运行费用增加。比如，如果运用洗涤的方法来除去这些焦油类物质的话，则会产生含油废水，而且由于裂解气体中含有高温蒸发出来的重金属物，将使废水进一步受到污染，而这

32、些废水必须要用一定的方法除去，所以大大增加了运行成本。但可以在中间处理过程中增加焦油收集装置，把这些焦油进行收集作为化工原料。2.3影响热解的因素影响医疗垃圾热解的因素主要有医疗垃圾的组成成分、医疗垃圾尺寸、医疗垃圾中的水分、热解的终温等。2.3.1医疗垃圾组成、热值的影响医疗垃圾是一种成分复杂的混合物，其组成十分复杂，且随地区以及医院规模的不同而变化。一般来说，医疗垃圾中塑料等高分子化合物的含量越高，其热值就越高，热解气化时其气体产物中HZ、CH4等高热值的气体的含量就会增加，热解气体产物的热值就会相应的增大，气体产物的产率也会随之提高。研究表明，医疗垃圾中塑料成分开始热解的温度较高(约为4

33、43左右)，分解速度较快，而纸张类的热解的初始温度比较低，热解完成的也比较快。而属于生物质类型的医疗垃圾，虽然热解开始的温度比较低，但是热解的速度很慢。之所以有以上的现象，是因为塑料类的医疗垃圾的主要成分是高分子的有机聚合物，其组成成分比较单一，故表现出较高的热分解速度和较小的热解温度范围。而那些生物质性质的医疗垃圾，它们组成成分复杂，含有易挥发和难热解的物质，因此表现出较低的热解温度和较大的热分解温度范围。2.3.2水分对医疗垃圾热解的影响水分是医疗垃圾处理中的一个重要的参数，它可以分为两部分，即内在水分和外在水分。外在水分是以机械方式附着于医疗垃圾的表面，这一部分水分受外界影响较大，易于除

34、去。而内部水分是由于毛细作用所吸附的水和以化学键形式存在的结合水。其中分子内的水，必须靠热解过程中化学键的断裂而除去。从医疗垃圾的理化组成来看，医疗垃圾中的外部水分绝大部分包含在手术切除物、引流排泄物、动物解剖物中。医疗垃圾中的水分含量不同，对热解产物的分布没有太大的影响，但是，由于医疗垃圾中水分的存在，使得热解过程中医疗垃圾的升温速率减慢，从而使热解过程发生得缓慢，并且由于水分要消耗一定的热量，所以要消耗更多的辅助燃料来加热医疗垃圾。所以，在热解之前要事先对医疗垃圾进行一定程度的干燥，以去掉其部分外部水分。我们可以采用烘干炉来处理医疗垃圾，把处理好的医疗垃圾放在烘干炉里定温108维持3到4小

35、时。2.3.3医疗垃圾尺寸对热解的影响医疗垃圾的形状、尺寸和均匀性关系到它的升温速度和热传递，以及气流的流动和热解是否完全。尺寸越大，物料的间隙越大，气流的流动阻力越小，有利于对流传热，而且，尺寸大，辐射换热的空间也大，也有利于辐射换热，减小了医疗垃圾与周围环境的热传递阻力。但是，此时医疗垃圾本身的热阻也增大了，其内部温度上升就会变慢，所以医疗垃圾的尺寸越大，热解所需要的时间就越长，若减少热解的时间，热解就会不完全。医疗垃圾尺寸大小还关系到预处理设备的动力消耗，因此，应综合考虑医疗垃圾尺寸和动力消耗的关系，合理选择医疗垃圾热解的尺寸。通过以上对医疗垃圾热解原理以及影响热解的因素的分析，可以根据

36、以上结果对热解设备进行更好的设计与优化，提高热解效率，使医疗垃圾热解能够更好地进行。2.5 本章小结1.医疗垃圾热值约在10450-11286kJk删除/kg范围，远高于一般城市生活垃圾。具有较好的热解气化焚烧的可行性。2.垃圾经过热解气化，其中有机物转化为燃料气、燃料油和炭黑为主的可利用能源。垃圾是在缺氧条件下分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染。垃圾中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中，NOx的产生量少，垃圾减量多。3.影响医疗垃圾热解的因素主要有医疗垃圾的组成成分、含水率、热解升温速度和热解终温等。其中升温速度和热解终温是非常重要的外在因素，随着热解终温的提高，热解可燃

37、气体的产率增加，而焦油和半焦的产率减少;另外垃圾的组成和含水率也在制约热解过程。4.医疗垃圾热解气化处理装置的设计，需要同时满足能量平衡和物料平衡的条件，否则处理过程将难以正常运行。第三章 医疗垃圾热解气化实验研究3.1实验装置与方法3.1.1实验装置本研究过程采用的装置为外热式固定床热解装置，该装置的加热部分包括约30kw的液化气加热装置，三只k型热电偶和温控仪;热解部分包括热解炉（由直径200，高300，壁厚=5的耐热钢造成（0Cr25N20），耐温1100）、冷凝管路、过滤器，碱水筒(盛有NaOH溶液)，采样部分包括气体流量计、热解液体收集器和集气袋。整个热解过程中将热解炉放在保温圆筒内

38、，实验装置各部分如下图3-1所示。工作原理是:垃圾在热解炉中经过高温加热，由CO、C02、CH4、C2H4与C2H6组成的热解气体被析出。气体依次通过3级U型套管式冷却器冷却，高温气体得到冷却，冷凝下的焦油由焦油收集瓶收集。再通过盛有NaOH溶液的过滤吸收器，目的是过滤固体颗粒并吸收热解气中HCl气体，以防腐蚀后部的设备，之后通过湿式气体流量计来计算流量。部分气体可以通过活性炭过滤器以及变色硅胶干燥器，由集气袋收集进行检测，剩余气体接入安装在热解炉底部的专用燃烧器燃烧并加热热解反应器。3.1.2特殊部件的图解分析图3-2热解气燃烧器（1）热解气燃烧器、液化气加热装置及气体流程（详细结构见图3-

39、2）具体结构包括：风机、小型双旋流燃烧器两部分。燃烧器燃气由液化石油气瓶提供。热解气可以在室外进行燃烧，也可以回收再利用。热解气再利用系统的关键技术是在使用燃烧器的热解气再利用管路上安装了液化气加热装置。该装置有液化气喷嘴、电磁阀、安装在热解反应器气相空间的热电偶以及温控器组成。其作用是：当热解气产量不足时（尤其在热解初期和终期），热解发生器内温度将下降，下降到设定的下限时，温控器将发出指令，此时液化气电磁阀将打开，以补充燃料;相反，当热解反应器的温度达到设定温度的上限时，液化气电磁阀将关闭。这种加热装置就保证了热解过程所需的加热功率。从而为热解反应提供所需的温度。图3-3酸性气体吸收器（2）

40、酸性气体吸收器（详细结构见图3-3）由于医疗垃圾的主要成分是聚氯乙烯，热解气中含有很多酸性气体，然而通过气象色谱仪无法分析其中成分。酸性气体吸收器装有足够吸收产生的酸性气体NaOH溶液，该装置一方面保护了系统下游湿式气体流量计和气体管道不被腐蚀；另一方面通过称重，比较试验前后吸收器中碱性溶液的增重情况，得出反应中生成酸性气体的质量。通过化学检验方式，还可确定酸性气体的成分。考虑到反应过程中热解气体产生的压力比较大故增加了一个缓冲罐，防止碱液跑出吸收器而影响酸性气体的质量。图3-4气体采样器（3）气体采样器（详细结构见图3-4）从系统引出的气体依次经过焦油过滤器、气体干燥器和活性炭过滤器。在焦油

41、过滤器滤除焦油和其他杂质；通过装有变色硅胶的气体干燥器，去除气体中的含带的水蒸气，这样能够保证得到较为干燥的样气；最后经过活性炭过滤器，吸附气体中含有的杂质，保证气体的洁净。在出口采用实验专用气袋收集样气。3.2实验装置的改进和创新3.2.1.热解装置管道的简化（如图3-5）不能在这里写简化后的热解装置如图3-5所示，将管道改为倾斜状态，有利于此段管道沿途冷凝下的焦油回流到热解炉内，并且减少了管道长度，尤其是管道拐弯的地方，焦油不好清理。同时在图中“1,2”处加装了活接头，方便拆卸。这两点都有效改善了管道内因焦油结块而堵塞管道的问题。图图3-5装置改进前、后示意图3.2.2加热带的安装（如图3

42、-6）删除。后面的你自己照这样做加热带的安装如图3-6所示，在标记粗线的管道处加装了加热带。经分析医疗垃圾产生的焦油的沸点大概在200左右，加热带的功率100kw，可以使管道达到300左右，这样管壁不会残留焦油。之前这些部分的管道的保温处理为石棉保温层，通过实验验证，效果不是很理想。改用加热带后，残留焦油明显减少，管道畅通。1号加热带从实验开始前十分钟工作到实验结束后十分钟，2号加热带从实验结束工作到焦油收集完毕。图3-6 加热带安装示意图3.2.3水蒸气制备装置水蒸气制备装置如图3-7所示，在热解反应平稳进行时向热解容器中加入水蒸气，改善物料热解效果。该装置为不锈钢制造，主要部分是带有两个出

43、口的密封罐，其中加入清水。通过加热使水沸腾，产生大量水蒸气，供热解反应之用。通过反应时加入水蒸气，水蒸气与焦炭发生反应，生成水煤气。可以减少残炭的质量，使物料更加彻底的热解；另外加入的水蒸气也会和高温的煤焦油发生反应，使煤焦油也进一步热解成为可燃气体，是热解效果更加的同时，也减轻了管道中凝结焦油的量，有效的减轻了管道堵塞的问题。该装置安装了压力表，这样能够对所喷水蒸气的质量进行控制。操作如下：实验前，现在密封罐里加定量的水，关闭蒸汽入口阀门1，打开蒸汽泄气口阀门2，打开电磁炉，把温度调到最大进行加热，直到泄气口出现大量水蒸气时，关闭阀门2，把电磁炉加热档位调为120，观察压力表变化，当压力表与

44、外界压差为4KPa左右时，我们能够获得稳定的蒸汽，这时可以通过计时、称罐前后质量变化来求得蒸汽的喷气率。在做实验过程中，我们可以调节电磁炉加热档位来控制热解炉和水蒸气制备装置之间的压差，以达到控制所喷的水蒸气量的目的。图3-7水蒸气发生器通过以上改进，设备已经可以基本实现设计目标。改进后的设备原理图如图3-8所示。 3.3 本章小结1.本章介绍了实验装置的构造及基本流程。详细分析了气体经过的流程以及主要部件起的作用。2.对一些重要部件进行了详细的图解分析，加深了对实验机理的认识。3.介绍了装置的改进部分及其意义，使实验装置更加完善，达到实验的预期效果。第四章 实验方法及结果分析4.1实验方法4

45、.1.1实验原料的制备 先从医疗站获取一定量输液管，然后经人工把他们剪成长度为5cm左右的管段。然后可以用烘干炉来处理这些输液管，把他们放在烘干炉里进行烘干，烘干炉定温108，烘干时间持续3到4小时。烘干后把他们放在指定箱子里，以备实验用。4.1.2实验步骤先检查管路是否畅通，先用疏通器疏通管路，确保管路畅通再进行试验；用天平称称量500g烘干的输液管，放入热解实验装置中的热解炉内；在热解炉体与盖之间加放碳钢垫圈，加强密封性，用垫片、螺栓、螺母固定；将热解炉放入保温桶内，连通出气口，安装压力表，通讯线与热电偶感温管对应相连，配置好一定浓度的碱水，安装好，将收集焦油的罐装好；运行液化气加热装置；

46、实验进行大概25分钟，每隔1分钟记录一次:流量计表读数、瞬时产气量、各热电偶读数；每隔2分钟使用集气袋收集产生的气体；通过流量计观察，待几乎没有气体产生时停止加热；实验装置彻底冷却后，拆卸实验装置，称量烧瓶中焦油的质量、热解炉中残碳的质量,碱筒增加的质量；清理实验装置;处理数据。4.2实验数据整理与分析本次实验主要对输液管、棉签棒、纤维屑(脱脂棉、纱布、绷带等)、动物的尸体进行研究，下面就对以上几种垃圾热解的数据进行详细的分析。4.2.1输液管热解特性在多次稳定实验的基础上，得到时间、流量计读数、瞬时产气量、烟气温度、液化气消耗量等数据。 图4-1 累积流量曲线该曲线是累积流量随时间变化的曲线

47、，从图中可以看出在十分钟左右产气比较多，前段和后段一直很平缓，在十分钟时物料反应比较激烈，故产生的气体多。图4-2 瞬时产气量曲线瞬时产气量是热解过程中各个时刻物料的产气量，见图4-2，它能反映出物料在热解炉中热解时产气的快慢。热解初期的瞬时产气量都比较小，到某一时刻后突然变大，在到达一个最大值后又逐渐变小。热解终温在700-800之间，最大瞬时产气量逐渐增大，但增长缓慢;而热解终温在650-750温度段内，最大瞬时产气量增大明显，最大值达到0.78 m3/h。说明温度较高时，未断裂的大分子物质在高温的作用下分解挥发，大分子裂解为小分子气体。垃圾在高温加热的情况下，挥发出可燃气体的体积随着温度的升高而增加。从600-700这个温度区间内，挥发出的可燃气体体积增加显著，说明这个温度段是垃圾热解变化最为剧烈的阶段。800之后，气体产量没有明显的增加，可以说明终温在800可以确保垃圾热解完全。图4-3 炉膛与物料温度曲线图4-3显示了炉膛和物料的温度随时间变化的曲线，从图中可以看出物