危险废物回转窑焚烧及协同医疗废物处置论述

陈亮广

（广州雅居乐固体废物处理有限公司，广东 广州 510000）

焚烧是国内外处置危险废物的主要技术，其在危险废物处置技术中占比逐步提高。危险废物经过焚烧处理后可减容80%～90%，减少了后续填埋处理的占地面积；危险废物具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或感染性等特点，焚烧可以减少或者消除危险废物的这些特性；焚烧产生的高温烟气经过余热锅炉换热可以实现能量的回收利用。目前，国内危险废物焚烧处置主要以回转窑技术为主。

1 回转窑焚烧系统

危险废物焚烧处置系统由焚烧系统+余热回收利用系统+烟气处理系统+附属设施等组成。焚烧系统包括回转窑焚烧炉及上料系统、供风系统和助燃系统。

1.1 回转窑焚烧炉

回转窑焚烧炉：也称回转窑、回转炉等。主体部分为可旋转的卧式圆筒，根据焚烧处理量及灰渣热灼减率＜5%的要求，回转窑内废物随着筒体绕轴线的转动从窑头移向窑尾，因此窑头一般略高于窑尾，其倾斜度约为5°。回转窑运行时，固体、半固体废物在窑头助燃空气的作用下，完成干燥、燃烧、燃烬的全过程，即物料运动方向与焚烧所产生的烟气流动方向一致，液体废物则可通过废液喷枪喷入炉中[1]。燃烧生成的烟气由尾部排出引入到二燃室。回转窑的优点是可实现连续运转，能够适应各种类型及危险特性的固体、半固体和可燃液体等危险废物，工艺技术可行性指标高并易于操作。

回转窑尾下方设置往复式炉排（见图1），主要用于破碎大块垃圾及焚烧残渣的燃烬，炉渣通过炉排的运动带入下方的水封捞渣机，经收集后可委托第三方有资质的单位处置。

图1 炉排示意图

1.2 上料系统

①泵送系统：焚烧液态危废，由转子泵将液体从吨桶或储存罐送入回转窑内的废液喷枪并喷入炉内焚烧。

②提升机（见图2）：医疗废物（HWO1）具有感染性，不能经由料坑暴露。为配合医疗废物在回转窑内的焚烧，需安装医疗废物自动提升和倾倒装置。医疗废物处理工艺的过程是：医疗废物从临时贮存冷库被小推车推送至焚烧车间，由链条输送系统输送至提升机并提升至回转窑集料斗，而后通过倾倒装置将收集箱翻转并倾倒出医疗废物，医疗废物经风冷溜槽进入回转窑炉内。由于医疗废物中有较多的针头、玻璃瓶、塑料等成分，为防止医疗废物焚烧后在炉壁上结膜，进料的其他危废与医疗废物的混合焚烧比例约为4:1。

图2 医疗废物提升机示意图

③抓斗：焚烧炉料坑上方需配备一套桥式起重机连同液压抓斗，用于将料坑内固态物料或半固态物料抓至焚烧炉顶的链板输送机，经链板输送机输送至料斗上方经重力作用落入回转窑头，由底部推料机构将物料推至回转窑内进行焚烧。

1.3 供风系统

一次风：一次风供风点在回转窑前端，其主要作用为促进危险废物的干燥和引燃；炉排风：炉排风由炉排下部进入，其主要作用是为由回转窑尾落入炉排上的未燃烬的残渣提供进一步燃烧的氧气，同时也对炉排进行冷却，避免过热的焚烧残渣对炉排设备造成损坏；二次风：二次风由二燃室回转窑出口处偏上方投入，二次风具备足够的风速和刚度，能有效地冲散二燃室内平行流烟气，延长高温烟气在二燃室内燃烧的滞留时间，同时为可燃气体在二燃室内继续焚烧提供充分的氧气，提高可燃气体利用率与消除率，减少辅助燃料的消耗；冷却风：供风部位为回转窑尾部，其作用是保护回转窑尾部耐火材料，确保焚烧系统的长期连续稳定运行。此外，为保证焚烧系统安全运行，回转窑耐火材料需定期更换，一般需18个月更换一次。

1.4 助燃系统

焚烧炉在启动、或进炉物料热值偏低且无法自燃时、或焚烧系统二燃室温度无法达到1 100 ℃以上时，需在窑头或二燃室内通入天然气或柴油作为辅助燃料，参照整体工况以及排气中的含氧量来调节辅助燃料的用量，使危废焚烧一直处于最佳状态并满足相关规范要求。一般情况下，焚烧炉冷态启动为12～14 h，热态启动为2～3 h。因此，合理的入炉配伍方案以及连续稳定运行的焚烧系统能减少设备的启停次数，从而减少辅助燃料的消耗量。

2 协同医疗废物处置分析

医疗废物在《国家危险废物名录》位列第一位。我国年产约150万吨以上医疗废物，年复合增速约5%。目前，新型冠状病毒肺炎（COVID-19）已成为全球突发性公共卫生事件，在这段时间内，我国的医疗废物在短时间内迅速爆发增长[2]。

为应对新型冠状病毒感染的肺炎疫情，防止新冠病毒通过医疗废物传播以及造成环境污染，生态环境部于2020年1月28日印发《新型冠状病毒感染的肺炎疫情医疗废物应急处置管理与技术指南（试行）》，该指南提出了肺炎疫情医疗废物应急处置技术路线：各地因地制宜，在确保处置效果的前提下，可以选择可移动式医疗废物处置设施、危险废物焚烧设施、生活垃圾焚烧设施、工业炉窑等设施应急处置肺炎疫情医疗废物，实行定点管理。国内相当一部分危废焚烧处置厂应地方政府指示，例如，雅居乐环保集团旗下漳州市工业废弃物处置利用中心，回转窑每天焚烧75 t医疗废物；疫情重灾地的武汉凤凰危险废物处理处置利用中心，回转窑每天焚烧100 t医疗废物。

各省或将建立医疗废物应急处置中心（主要为危险废物协同医疗废物焚烧应急处置中心）。这样，每当突发疫情时或医废处置中心因设备故障、违规违法行为等进行整改或关停时，应急处置中心可以承担起应急处置任务。因此，危险废物协同医疗废物回转窑焚烧处置技术的研究和发展刻不容缓。

3 主要问题及解决措施

目前，国内外研究学者主要集中研究危险废物回转窑焚烧处置及医疗废物热解炉处置[3-4]，但对危险废物协同医疗废物回转窑焚烧处置的研究较少[5]。现在应用的基础研究、共性关键技术仍有待突破，主要体现在：

①医疗废物热值较高、含氯量较高、炉渣量较大[6]；此外，医疗废物一般要求焚烧温度在850 ℃以上，而危险废物则要求焚烧温度在1 100 ℃以上，因此医疗废物热化学转化特性与危险废物差异较大[7]，医疗废物掺烧在1 100 ℃以上时势必对危险废物焚烧系统造成干扰，导致焚烧处理装置运行效率及稳定性受限，且污染物（如HF和HCl、二噁英等）排放波动较大[8]。

②目前的配伍技术主要为线性加权配伍。医疗废物掺烧危险废物焚烧后，会产生复杂的交互反应，并不全是简单的线性加权关系，如灰熔点、水分等，由此表现出更强的非线性关系，会给线性加权法造成很大的误差，所以现有的焚烧配伍方法往往不准确。

针对以上问题，建议明确危险废物协同医疗废物焚烧处置过程交互反应机制，探明配伍过程中特性参数的非线性特征和加权计算方法。建立危险废物与医疗废物理化特性、焚烧热化学与动力学机理函数的数据库。

4 结论

危险废物的安全处置一直是人们关注的问题，而危险废物回转窑焚烧处理技术正好解决了这个难题。回转窑焚烧系统具有较好的适应性、管理灵活、操作便捷。研究回转窑焚烧处理工艺对提高危险废物的资源利用率有着重要的意义，以此来促进危险废物回转窑焚烧处理工艺的绿色化发展。