本發(fā)明涉及環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域，具體為一種新型醫(yī)療垃圾等離子體氣化處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
根據(jù)2014年環(huán)保部發(fā)布《全國大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)》得知，2013年全國261個大、中城市醫(yī)療廢物處置量為54.21萬噸，處置率僅約為全國醫(yī)療廢物產(chǎn)生量的三分之一。此外，由于我國相當(dāng)部分的醫(yī)療廢物是結(jié)合工業(yè)危險廢物一同處置，而現(xiàn)有的專門的醫(yī)療廢物處置中心又基本都是于2005年前建設(shè)并投產(chǎn)，且只是主要分布在各省份的主要城市。建設(shè)年代已久，擴(kuò)建不及時等問題，也導(dǎo)致了目前各地的醫(yī)療廢物處置規(guī)模基本不能滿足我國醫(yī)療廢物的產(chǎn)生量。
目前我國廣泛運(yùn)用的兩種處理方式是高溫蒸煮（高壓）滅菌和熱解焚燒法。但是高溫滅菌法處理垃圾后，體積和外觀基本沒有改變，可能有空氣污染物排放，易產(chǎn)生臭氣，不能處理甲醛、苯酚及汞等物質(zhì)；熱解焚燒法不易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒，尾氣系統(tǒng)負(fù)荷頻繁變化易產(chǎn)生二噁英，需要配置完善的尾氣凈化系統(tǒng)，底渣和飛灰具有危害性。
隨著人們生活水平的提高，環(huán)保意識也逐漸增強(qiáng)，對醫(yī)療垃圾實(shí)行無害化處理的要求也越來越嚴(yán)格。醫(yī)療垃圾處理管理體系逐步健全，各地亟需符合國情的醫(yī)療垃圾處理技術(shù)。等離子體爐把垃圾高溫氣化和灰渣在1350℃以上熔融的2個過程結(jié)合起來，不僅能夠遏制二惡英類毒性物質(zhì)的形成，且熔融產(chǎn)生的玻璃體渣無害，可被再生利用。醫(yī)廢中有機(jī)物含量較高，利用等離子體技術(shù)處理醫(yī)廢會得到較高熱值的合成氣，凈化后合成氣可進(jìn)一步利用，如利用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電或制備燃料，達(dá)到高效利用能源的目的。因此等離子體氣化技術(shù)，能夠最大限度地實(shí)現(xiàn)醫(yī)療廢物的無害化、減容化、減量化處理。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種新型醫(yī)療垃圾等離子體氣化處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用等離子體氣化技術(shù)，可以產(chǎn)生高熱值的合成氣，凈化后可通過內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，達(dá)到利用能源的目的，還可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種新型醫(yī)療垃圾等離子體氣化處理系統(tǒng)，其特征在于:包括等離子體爐，所述等離子體爐的合成氣出口依次連接有合成氣冷卻系統(tǒng)、合成氣凈化系統(tǒng)以及合成氣利用系統(tǒng)。
進(jìn)一步地，所述合成氣凈化系統(tǒng)和合成氣利用系統(tǒng)之間還串接有壓縮冷凝器。
進(jìn)一步地，合成氣冷卻系統(tǒng)包括換熱器和冷卻塔，換熱器的熱媒進(jìn)口連接等離子體爐的合成氣出口，換熱器的熱媒出口連接急冷塔，所述冷卻塔的頂端還安裝有NaOH溶液噴射裝置；所述合成氣凈化系統(tǒng)包括依次連接的濕式靜電除塵器、COS水解反應(yīng)器以及洗滌塔。
進(jìn)一步地，該處理系統(tǒng)還包括污水處理系統(tǒng)，急冷塔、濕式靜電除塵器、COS水解反應(yīng)器以及洗滌塔的廢水出口分別連接污水處理系統(tǒng)。
進(jìn)一步地，所述合成氣利用系統(tǒng)為內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，經(jīng)合成氣冷卻系統(tǒng)合和成氣凈化系統(tǒng)處理后合成氣輸送至內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)作為發(fā)電燃料。
進(jìn)一步地，所述合成氣利用系統(tǒng)的廢氣出口連接有SCR反應(yīng)器。
進(jìn)一步地，等離子體爐包括爐體，爐體的頂部一側(cè)設(shè)置有進(jìn)料口，爐體內(nèi)的下部設(shè)置有爐篦；
爐篦上方的爐體上設(shè)置有一次風(fēng)進(jìn)口管和二次風(fēng)進(jìn)口管，一次風(fēng)進(jìn)口管設(shè)置在二次風(fēng)進(jìn)口管的上方，爐篦下方的爐體上設(shè)置有等離子體炬和合成氣出口，爐體的底部還設(shè)置有熔渣出口。
進(jìn)一步地，所述爐體內(nèi)的底部還設(shè)置有電阻加熱器。
進(jìn)一步地，所述一次風(fēng)進(jìn)口管和二次風(fēng)進(jìn)口管均為兩根，均分別對稱設(shè)置在爐體的兩側(cè)；并且一次風(fēng)進(jìn)口管傾斜設(shè)置，與爐體的外壁之間呈60°夾角，二次風(fēng)進(jìn)口管水平設(shè)置；等離子體炬為兩個，并對稱設(shè)置在爐體的兩側(cè)，等離子體炬的炬噴口與水平線呈30°～45°的夾角。
進(jìn)一步地，所述爐體的頂端設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)的輸出端連接有伸縮桿，伸縮桿向下延伸至爐體內(nèi)，并且下端連接有破焦爪。
進(jìn)一步地，換熱器的冷媒進(jìn)口連接空氣源，換熱器的冷媒出口連接二次風(fēng)進(jìn)口管。
進(jìn)一步地，爐體的頂部一側(cè)設(shè)置有進(jìn)料裝置，進(jìn)料裝置包括進(jìn)料斗，進(jìn)料斗的一側(cè)設(shè)置有進(jìn)料口，進(jìn)料斗的出口端連接有粉碎機(jī)，粉碎機(jī)的出口端連接有一級無軸螺旋輸送機(jī)，一級無軸螺旋輸送機(jī)的出口端連接有二級有軸螺旋輸送機(jī)，二級有軸螺旋輸送機(jī)的出口端與爐體頂部一側(cè)的進(jìn)料口連接；進(jìn)料斗的一側(cè)設(shè)置有掛桶提升機(jī)，通過掛桶提升機(jī)將袋裝的固體醫(yī)療垃圾經(jīng)進(jìn)料斗的進(jìn)料口輸入粉碎機(jī)。
本發(fā)明的工作過程將在具體實(shí)施方式部分作具體說明。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明采用等離子體氣化技術(shù)，醫(yī)療垃圾在1100℃左右的高溫氣化，能夠遏制二惡英類毒性物質(zhì)的形成。
本發(fā)明采用等離子體炬以及電阻加熱元件提供熱源，灰渣在1350℃以上熔融，產(chǎn)生的玻璃體渣無害，可被再生利用。一方面解決了填埋帶來的土地浪費(fèi)，另一方面也可帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明克服了傳統(tǒng)的熱解焚燒處理技術(shù)產(chǎn)生的蒸汽品位低，環(huán)境污染和能源浪費(fèi)嚴(yán)重，熱源利用率低等問題。.
本發(fā)明采用等離子體氣化技術(shù)，可以產(chǎn)生高熱值的合成氣，凈化后可通過內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，不僅可以達(dá)到高效利用能源的目的，還可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
從壓縮冷凝器出來的潔凈合成氣經(jīng)內(nèi)燃機(jī)燃燒發(fā)電，產(chǎn)生的廢氣經(jīng)SCR脫硝后達(dá)標(biāo)排放，避免環(huán)境污染。
袋裝的醫(yī)廢物料經(jīng)過破碎后，進(jìn)入兩級螺旋輸送系統(tǒng)，抗纏繞性非常強(qiáng)，對于輸送醫(yī)療廢物中的棉紗、衣被等帶狀、易纏繞物料的進(jìn)料，不易發(fā)生結(jié)拱和堵料的現(xiàn)象，防止阻塞引起故障，可實(shí)現(xiàn)醫(yī)廢動態(tài)連續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)料。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括等離子體爐1，等離子體爐1的合成氣出口端依次連接有換熱器2、急冷塔3、濕式靜電除塵器4、COS水解反應(yīng)器5以及洗滌塔6、壓縮冷凝器7和合成氣利用系統(tǒng)8。
等離子體爐1包括爐體1-1，爐體1-1內(nèi)的物料自上而下分為干燥層、熱分解層、氧化層、還原層，爐體1-1的頂部一側(cè)設(shè)置有進(jìn)料口1-2，爐體1-1內(nèi)的下部設(shè)置有爐篦1-3；爐篦1-3上方的爐體1-1上設(shè)置有兩根對稱設(shè)置的一次風(fēng)進(jìn)口管1-4和兩根對稱設(shè)置的二次風(fēng)進(jìn)口管1-5，一次風(fēng)進(jìn)口管1-4設(shè)置在二次風(fēng)進(jìn)口管1-5的上方，一次風(fēng)進(jìn)口管1-4傾斜設(shè)置，與爐體1-1的外壁之間形成夾角a，a=60°，二次風(fēng)進(jìn)口管1-5水平設(shè)置。
爐體1的頂部一側(cè)設(shè)置有進(jìn)料裝置10，進(jìn)料裝置10包括進(jìn)料斗10-1，進(jìn)料斗10-1的一側(cè)設(shè)置有進(jìn)料口10-1-1，進(jìn)料斗10-1的出口端連接有粉碎機(jī)10-2，粉碎機(jī)10-2的出口端連接有一級無軸螺旋輸送機(jī)10-3，一級無軸螺旋輸送機(jī)10-3的出口端連接有二級有軸螺旋輸送機(jī)10-4，二級有軸螺旋輸送機(jī)10-4的出口端與爐體1頂部一側(cè)的進(jìn)料口1-2連接；進(jìn)料斗10-1的一側(cè)設(shè)置有掛桶提升機(jī)11，通過掛桶提升機(jī)11將袋裝的固體醫(yī)療垃圾經(jīng)進(jìn)料斗10-1的進(jìn)料口10-1-1輸入粉碎機(jī)10-2。
一次風(fēng)進(jìn)口管1-4位于干燥層，用于提供小部分氣化劑，同時調(diào)節(jié)爐體1-1上部空間壓力，防止壓力過小氣體倒灌到進(jìn)料口1-2，導(dǎo)致進(jìn)料口1-2溫度過高。
二次風(fēng)進(jìn)口管1-5位于熱分解層和氧化層之間，為氣化反應(yīng)提供所需的氣化劑，并水平設(shè)置，在二次風(fēng)噴口附近會產(chǎn)生高熱流密度，如果傾斜放置，會導(dǎo)致了二次風(fēng)噴口下方壁面超溫破裂。
合成氣精煉區(qū)的爐體1-1上設(shè)置有兩個對稱設(shè)置的等離子體炬1-6和兩個對稱設(shè)置的合成氣出口1-7，等離子體炬1-6設(shè)置在合成氣出口1-7的上方，等離子體炬1-6的炬噴口與水平線之間形成有夾角b，b=30°～45°。
等離子體炬1-6為合成氣精煉區(qū)提供1100-1200℃的高溫，對合成氣進(jìn)行重整，提高可燃?xì)馄焚|(zhì)；同時未裂解的焦油在精煉區(qū)被進(jìn)一步被裂解，從而進(jìn)一步降低合成氣中焦油含量。
爐體1-1內(nèi)的底部還設(shè)置有電阻加熱器1-8，電阻加熱器1-8的加熱元件可以采用硅鉬棒、硅碳棒等，與等離子體炬1-6一起為灰渣熔融區(qū)提供約1350℃左右的高溫，灰渣在高溫下被充分熔融。
爐體1-1底部的兩側(cè)分別設(shè)置有熔渣出口1-9。
等離子體爐1還設(shè)置有破焦裝置，防止?fàn)t內(nèi)反應(yīng)區(qū)結(jié)渣。
破焦裝置包括設(shè)置在爐體1-1頂端的升降機(jī)構(gòu)1-10，升降機(jī)構(gòu)1-10可以采用液壓缸，升降機(jī)構(gòu)1-10的輸出端連接有破焦爪1-12，伸縮桿1-11向下延伸至爐體1-1內(nèi)，并且下端連接有破焦爪1-12，破焦爪1-12為三個連接在伸縮桿1-11下端環(huán)周的爪體。
換熱器2的熱媒進(jìn)、出口連接在等離子體爐1的合成氣出口端與急冷塔3之間，換熱器2的冷媒進(jìn)口連接空氣源，換熱器2的冷媒出口連接二次風(fēng)進(jìn)口管1-5。
冷卻塔3的頂端還安裝有NaOH溶液噴射裝置3-1。
急冷塔3、濕式靜電除塵器4、COS水解反應(yīng)器5以及洗滌塔6的工作廢水分別輸送至污水處理系統(tǒng)9進(jìn)行處理。
合成氣利用系統(tǒng)8為內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，等離子體爐1產(chǎn)生的合成氣經(jīng)合成氣冷卻系統(tǒng)合和成氣凈化系統(tǒng)處理后合成氣輸送至合成氣利用系統(tǒng)8作為發(fā)電燃料，合成氣利用系統(tǒng)8的廢氣出口連接有SCR反應(yīng)器10。
本發(fā)明的工作原理：
掛桶提升機(jī)11將袋裝的固體醫(yī)療垃圾經(jīng)進(jìn)料斗10-1的進(jìn)料口10-1-1輸入粉碎機(jī)10-2，經(jīng)粉碎機(jī)10-2粉碎后依次輸入一級無軸螺旋輸送機(jī)10-3和二級有軸螺旋輸送機(jī)10-4，最后輸入等離子體爐1，等離子體爐1內(nèi)的物料自上而下分為干燥層、熱分解層、氧化層、還原層，熱解產(chǎn)物通過熾熱的氧化層、還原層而得到充分的裂解，從而使產(chǎn)氣中的焦油大為減少。
爐篦1-3下方向下依次分為合成氣精煉區(qū)和灰渣熔融區(qū)，從還原層出來的粗合成氣進(jìn)入合成氣精煉區(qū)，重整后從合成氣出口進(jìn)入換熱器2。 還原層產(chǎn)生的灰燼通過爐篦1-3落入到等離子體爐1底部，進(jìn)入灰渣熔融區(qū)熔融后，最后經(jīng)熔渣出口1-9排出等離子體爐1。.
從等離子體爐出來的1050~1150℃合成氣經(jīng)過換熱器2降溫至500℃左右，這部分熱量用于加熱經(jīng)二次風(fēng)進(jìn)口管1-5進(jìn)入等離子體爐1內(nèi)反應(yīng)的工作氣體，工作氣體進(jìn)入換熱器2的溫度為當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度，出口溫度約為600℃左右，利用合成氣的余熱加熱等離子體爐的工作氣體，可有效減少約16%等離子炬能量消耗。
換熱器2出來的的合成氣進(jìn)入急冷塔3，在1S內(nèi)急冷至150℃~ 200℃，避免二噁英的再合成區(qū)間，同時噴入的NaOH溶液可除去氯化氫等酸性氣體。考慮到排灰和清洗問題，本發(fā)明中采用立式換熱器，灰塵在煙氣的沖刷下，慢慢積聚在換熱器的末端出落入排灰口，進(jìn)行外排處理。
急冷塔3出來的合成氣再進(jìn)入濕式靜電除塵器4脫除顆粒物，濕式靜電除塵器4除塵效率可達(dá)90%以上。濕式靜電除塵器4運(yùn)行時沉集在極板上的粉塵可以通過水將其沖洗下來，沖洗下來的水經(jīng)污水輸送泵輸送至污水處理系統(tǒng)。
合成氣中硫元素的存在形式主要有有機(jī)硫與H2S兩種，有機(jī)硫的含量約占20%。由于H2S形態(tài)的硫元素更容易脫除，故經(jīng)濕式靜電除塵器4處理后的合成氣再輸送至COS水解反應(yīng)器5對有機(jī)硫（COS）進(jìn)行水解，使其轉(zhuǎn)化成H2S氣體，然后利用洗滌塔6進(jìn)行脫除。
合成氣的高含水率會直接影響到合成氣作為內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)燃料的燃燒特性，且在煙氣凈化過程中濕式洗滌與水解反應(yīng)均會提高合成氣的含水率，故合成氣凈化過程中設(shè)置壓縮冷凝器7去除合成氣中水分子，確保合成氣能穩(wěn)定燃燒，最后輸送至合成氣利用系統(tǒng)8作為發(fā)電燃料。