醫(yī)療廢物熱解焚燒過程中NOX的控制
焚燒法作為一種常見的固體廢物處理方法，在醫(yī)療廢物的處理過程中被廣泛應(yīng)用。焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生的污染物，如不采取有效控制，會(huì)對(duì)環(huán)境造成毀滅性的破壞。我們根據(jù)焚燒過程中各污染物的生成機(jī)理及影響因素，結(jié)合國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況研制了一套新型的醫(yī)療廢物熱解系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以有效的控制各污染物的生成，并根據(jù)污染物的特性進(jìn)行針對(duì)性處理，排出的煙氣完全達(dá)到《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18484-2001)的要求。
本文就該系統(tǒng)NOx的濃度控制方法及效果進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
1 醫(yī)療廢物熱解工藝流程
醫(yī)療廢物集中收集運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)，經(jīng)自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)投入一燃室并在一燃室迅速裂解產(chǎn)生大量的可燃?xì)怏w（碳?xì)浠衔、氫氣等）；可燃(xì)怏w與過量的助燃空氣混合后進(jìn)入二燃室，在930±30℃充分燃燒，氣體中的有毒、有害物質(zhì)被燃燒分解。產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入急冷脫酸塔進(jìn)行急冷脫酸處理。通過噴霧系統(tǒng)將制備的堿液霧化噴入急冷脫酸塔內(nèi)，水霧在高溫?zé)煔庵醒杆僬舭l(fā)，吸收煙氣的熱量，使煙氣迅速冷卻至200℃以下，同時(shí)煙氣中酸性氣體與霧化后的堿性漿液充分反應(yīng)，去除煙氣中酸性成分，反應(yīng)產(chǎn)物在塔內(nèi)迅速干燥為固體顆粒，隨煙氣一同進(jìn)入了布袋除塵器。為了降低二噁英類物質(zhì)及重金屬類污染物的排放量，在急冷脫酸塔與布袋除塵器之間的煙道中，設(shè)置了活性炭噴射裝置。經(jīng)布袋除塵器過濾后的潔凈煙氣通過煙囪達(dá)標(biāo)排放。
2 NOX在醫(yī)療廢物熱解焚燒中形成的類型
醫(yī)療廢物處理過程中所產(chǎn)生的 NOx，按其生成機(jī)理可分為熱力型、快速型和燃料型。熱力型NOx是燃燒時(shí)空氣中的N2在高溫下氧化而生成的氮氧化物？焖傩蚇Ox是燃料揮發(fā)分中的碳?xì)浠衔锔邷胤纸庑纬傻腃H自由基撞擊N2分子，生成CN類化合物，再進(jìn)一步以極快的速度與氧反應(yīng)而生成氮氧化物。而燃料型NOx是燃料中的有機(jī)氮化合物在燃燒過程中氧化生成的氮氧化物。
熱力型 NOx的生成速度主要受燃燒溫度和燃燒過程過量空氣系數(shù)影響。在溫度低于1800K時(shí)．生成的熱力型NOX的量可忽略不計(jì)；而溫度高于1800K時(shí)，隨溫度的增大，生成NOx的量與T成指數(shù)關(guān)系增長(zhǎng)【1】。燃燒過程過量空氣系數(shù)主要是通過改變?nèi)紵郎囟葋?lái)控制NOX生成【1】。所以，在醫(yī)療廢物的熱解焚燒過程中，控制燃燒溫度在1800K以下，減少熱力型NOX的生成。
快速型NOX只有在碳?xì)淙剂先紵龝r(shí)，碳?xì)浠衔顲H較多，氧濃度相對(duì)較低時(shí)才發(fā)生。其生成量與溫度關(guān)系不大！2】快速型NOX的生成量在醫(yī)療廢物的熱解焚燒過程中一般很小，不作為重點(diǎn)考慮對(duì)象。
燃料型NOx的生成量主要取決于燃料成分和過量空氣系數(shù).控制燃料型NOX的生成量和轉(zhuǎn)化率的主要措施，就是減少過量空氣系數(shù)，在NOX的生成階段采用富燃料(α＜1)燃燒，以抑制NOX的生成和促使NOX的還原！3】
3 醫(yī)療廢物熱解焚燒過程中NOX排放的技術(shù)措施
3.1 分段燃燒技術(shù)
醫(yī)療廢物熱解焚燒系統(tǒng)采用兩段焚燒法處理醫(yī)療廢物，先在一燃室進(jìn)行低溫?zé)峤，熱解產(chǎn)生的可燃性氣體在二燃室再次進(jìn)行燃燒，破壞其中的有害組分。
一燃室是醫(yī)療廢物的熱解焚燒區(qū)。在一燃室內(nèi)通入理論需氧量30%的空氣，保證一燃室處于缺氧燃燒狀態(tài)，降低了燃料型NOX的形成。同時(shí)，由于供氧不足，其只能部分燃燒，延長(zhǎng)了燃燒時(shí)間，降低了燃燒區(qū)的溫度，從而達(dá)到了降低NOX的目的。再次，在一燃室增加了噴水裝置，當(dāng)醫(yī)療廢物的含水量驟變下降時(shí)，采用水煤化工藝 ，在降低煙氣中炭黑含量的同時(shí)，抑制了火焰溫度局部高溫的形成，有利于抑制NOX的產(chǎn)生。
二燃室是可燃?xì)怏w的二次處理區(qū)。在二燃室內(nèi)通入過量的空氣（過氧系數(shù)α=1.9），此時(shí)可燃?xì)怏w中的N含量已經(jīng)很低，空氣與燃料的比例遠(yuǎn)偏離理論當(dāng)量比，可以有效地抑制燃料型NOX在二燃室的生成。
3.2 低溫焚燒技術(shù)
醫(yī)療廢物的焚燒過程中，通過控制一燃室的熱解速度和二燃室的補(bǔ)熱量，控制二燃室溫度在滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，保持在一個(gè)較低的水平（930~1100度）。既保證了二噁英等有害物質(zhì)在二燃室可以充分的裂解，降低其毒性，又保證了在燃燒過程中，熱力型NOX不會(huì)大量的生成。
3.3 非催化選擇性還原技術(shù)
在二燃室配置了液氨霧化噴嘴。二燃室焚燒過程中，通過霧化噴嘴注入適量的液氨，利用二燃室的高溫環(huán)境（930~1100度），以氨為還原劑選擇性地還原煙氣中的NO（即SNCR工藝：4 NH3 + 4NO +O2 →4N2 + 6H2O），使之變成N2和水等無(wú)害物質(zhì)，最終排入大氣。
4 醫(yī)療廢物焚燒過程中NOX排放控制效果
該系統(tǒng)目前已經(jīng)成功在國(guó)內(nèi)多家醫(yī)療廢物集中處置中心投入使用，我們對(duì)湖南某地該醫(yī)療廢物處理系統(tǒng)進(jìn)行了跟蹤調(diào)查，并由湖南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì)排放的煙氣進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果見表1。
表1 湖南某地醫(yī)療廢物處理系統(tǒng)NOX排放檢測(cè)結(jié)果
.jpg) |
上述結(jié)果表明：該醫(yī)療廢物熱解焚燒系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)與NOx排放控制研究結(jié)果是一致的，焚燒過程中的NOx控制措施是有效的。
參考文獻(xiàn)：
［1］馬曉茜，梁淑華.燃起火焰中熱力型NOX的生成與控制.環(huán)境導(dǎo)報(bào)，1997，2：17~20。
［2］百度百科。
［3］金維平，燃料型NOX的生成機(jī)理及控制措施.中國(guó)科技信息，2005，22：17，26。
收稿日期：2011-05-08
作者簡(jiǎn)介：陳宏（1982-），男，工程師，研究方向：醫(yī)療廢物處理。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
