喷淋急冷式烟气净化装置研究

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目前 ，我国对 医疗垃圾的处理主要采用焚烧的方法。但医疗垃圾焚烧会产生含有多种成分的有毒烟气 ，对大气产生二次污染 ，严重威胁周围居民的身心降。因此需要对烟气进-步处理才能排人大气。在这些有毒成分中，人们最为关注的是二嗯英 ，因为它是-类多氯代三环芳香化合物，其中有些化合物具有强烈致癌、致畸、致突变的特点。垃圾焚烧是二嗯英最主要的来源，直接焚烧医疗垃圾所产生的二嗯英类物质是-般垃圾的数倍或数十倍l1。二嗯英毒性很强.是迄今为止发现的最具致癌潜力的物质，被人们称为世纪之毒”[2-31。但现有的处理手段，大都是采用简单的喷淋处理，此手段虽可以去除有毒烟气中的大部分有毒成分 。但不能去除包括二嗯英在内的其他有毒成分 。

1 垃圾焚烧中二嗯英的控制根据二嗯英生成因素、分解条件，在医疗垃圾焚烧处理的过程 中应当注意如下 2个问题 。

1.1 原料的预处理二嗯英 是某些氯化物的简称 .其分子成分 中包含氯原子 ，直接导致二嗯英 的生成 。在 医疗垃圾燃烧过程 中.某些金属元素会起到催化剂的作用，促使二曝英的生成。由于医疗垃圾中含有大量的氯化物和重金属，所以在燃烧前可以采用分离的办法去除其中的含氯组分和重金属物质，即可有效减少二嗯英类物质的生成 。

1.2 燃烧控制基金项目：总后勤部卫生部医药卫生科研基金课题(06D002)作者简介：武 超(1975-)，男，硕士，助理研究员，主要从事卫生装备设计及人机系统工程设计方面的研究工作 。E-mail：wu5555###sohu.tom；吴丽华(1963-)，女，硕士，高级工程师 ，主要从事医疗卫生装备研究工作.E-mail：Wlh307###126.corn。

对医疗垃圾燃烧过程中产生的烟气可通过3，I.，控制法减少其 中二嗯英的含量 。3T”控制法--温度 、混乱度 、停留时间的控制 .即对 烟气在大 于 850℃ 的温度下停留时间超过2 s.同时对流动的烟气采取扰动措施。使烟气均匀受热，从而使烟气中的二嗯英大量分解。

2 烟气净化措施垃圾虽经过预处理再进行焚烧，但焚烧后的烟气中仍不可避免含有含氯组分(PVA)和重金属物质.在烟气逐渐冷却过程 中会发生二嗯英的再次合成 。喷淋急冷式 车用烟气净化装置从 2个方面对烟气进行处理 ：-是将废 烟气进行喷淋除尘、除酸，降低其中的含氯成分；二是将喷淋后的烟气引入焚烧炉的燃烧室，利用燃烧室的高温，使烟气均匀升温至 850℃并停留 2 S以上，然后对烟气进行急冷处理，使其在 1 S时间内急冷至 150 以下，避免二嗯英的再合成。

3 结构组成与工作原理如图 1所示 ，喷淋急冷式烟气净化装置 由水箱 、3个烟气引管、燃烧室内盘管、燃气风机、2个水泵等组成。

盘管位于垃圾处理装置的燃烧室 内.其作用是 加热废烟气至 850℃，保 证废 烟气 在 850 oC高温区停 留 2 S，使其 中的二嗯英分解 。如图 2所示 ，盘管内部每 隔 100 mm交错 焊接-直径 23 mm、壁厚 1 mm的钢管，其作用为产生紊流，使废烟气快速均匀升温和延长废烟气在 850℃ 高温区的停留时间。

如图 3所示 .水箱 内部被隔板分隔为独立 的 2个部分 ：喷淋段和急冷段 。在喷淋段均匀布置 12个 花洒 ；在急冷段 均匀布置6个花洒，设置 1个曝气头组件。

烟气 引管三两端分别连接垃圾处理设备的燃烧 室和水箱的喷淋段 ：烟气引管-两端分别 连接燃烧室 内盘管和水箱的喷淋段；烟气引管二两端分别连接燃烧室内盘管的另-端和· 医疗卫 生装备 ·2013年 8月第 34卷 第 8期 Chinese Medical Equipment Journal·Vo1.34·No.8·August·2013研 究 论 著 I Thesis&Research ReDo ·1 5·1.烟 囱；2.燃气风 机 ；3.烟气引管- ；4.水箱 ；5.燃 烧室 内盘管；6.烟气引管二；7.烟气引管三；8.急冷水泵；9.喷淋水泵图 1 烟气净化装置结构示意0 0钢管图2 盘管局部剖面示意 、- - 围 、l1 、L I 、1.水箱急冷段：2.隔板：3.水箱喷淋段图3 水箱结构示意水箱的急冷段。烟囱连接水箱的急冷段。

喷淋水泵给水箱的喷淋段供水 ：急冷水泵给水箱的急冷段供水。当水温高于6O℃时，2台管道水泵自动打开将水送至水箱顶端的花洒处.增大水与外界空气接触面积进行物理降温。

喷淋急冷式烟气净化装置的工作原理：烟气风机运行 ，垃圾处理设备燃烧室内产生的废烟气经烟气引管三被抽入水箱的喷淋段。喷淋段的喷淋水中含有火碱和活性炭 ，废烟气在此段经过喷淋除尘 、除酸、降温后，变成平均温度为 90℃ 的混合气。混合气此时抽人烟气风机内，由烟气风机增压后经烟气引管-打入位于燃烧室的盘管内。盘管内交错焊接的钢管使混合气产生紊流.混合气均匀升温至 850℃。炉内盘管长度及容量保证废烟气在 850 oC高温区停留2 s以上，保证其 中的二嗯英完全分解。然后，混合气在烟气风机的高压下经烟气引管二进入水箱的急冷段，从曝气头组件的 2个曝气头打人急冷段的急冷水中。混合气在 1 s时间内急冷至 150 oC以下，避免二嗯英 的再合成 。急冷后达标 的混合气经 由烟 囱排至大气 。

4 试验比较项 目组先后研制出烟气直接净化装置和喷淋急冷式 烟气净化装置.用于-种热解式医疗垃圾处理设备的烟气处理，并委托中国检科院综合检测中心对 2种装置进行了二嗯英检测。

直接净化装置是在不改变垃圾处理装置结构基础上增加烟气后处理拈，该拈采用喷淋净化结构(如图4所示)。

烟气净化流程：垃圾处理设备燃烧室内产生的废烟气直接由喷淋塔底端的进气口进入塔内，经降温、喷淋、吸附，由排烟管排人 大气 。经洗涤后的烟泥由排污 口排 出。

直接 净 化装 置 在 正常热解 750 oC炉温状 态下，从烟气排放 口采集烟气 3 h.二 嗯英 检测 结果见表 1。

喷 淋急 冷式 烟 气净化装 置 。从烟气排放 口采51.排污口；2.中隔板；3.排烟管；4.吸附室；5喷淋管；6.淋水板；7.进风口图 4 童接净化喷淋塔结构示意表 1 直接净化装置烟气二嗯英检测结果 -n m 注：I-TEQ：Toxic EquivalentQuantity毒性当量，即样品中某PCDDs或.PCDFs的浓度与其毒性当量因子TEF的乘积；实测浓度Cs：二嘿英类浓度测定值(ng )；换算浓度 c：二噫英类浓度的l2%含氧量换算值(n咖 at O 12%)集烟气 3 h，二嗯英检测结果见表 2。

表 2 喷淋急冷式烟气净化装置烟气二嗯英检测结果 .，n m 注：检测方法：Ⅲ-77.2-2008，国家标准GB18484规定为0.5TEQ ns/m ；I-TEQ毒性当量：即样品中某PCDDs或PCDFs的浓度与其毒性当量因子TEF的乘积；实测浓度 ：二噶英类浓度测定值；换算浓度 C：二嚼英类浓度的 11%含氧量换算值直接净化装置排放烟气的毒性当量为52.856 38TEQ n咖 。，根据二嗯英形成 3T控制原理分析19- .有 以下几方面原 因：热解温度 750℃，略显不足；烟气经过喷淋塔，降温速度不足，没有避开炉外二嗯英类低温再合成温度区域 3o040O℃。

喷淋急冷式烟气净化装置排放烟气 的毒性当量为 0.213 479· 医疗卫生装备 ·2013年 8月第 34卷第 8期 Chinese Medical Equipment Journal·Vo1.34·No.8·August·2013· 1 6· Thesis＆Research Report l研 究 论 著TEQ ng/m3。试验结果标明，喷淋急冷式烟气净化装置有效抑制了烟气中二嗯英类物质的排放总量，低于(GB 18484-2001危险废物焚烧污染控制标准》11中规定的二嗯英类最高允许排放浓度限制0.5TEQ ng/m 。

5 结论由喷淋急冷式烟气净化装置的工作原理可以看出，该装置遵循 了 温度 、混乱度 、停 留时间”的 3T”控制法 。盘管长度及容量保证废烟气在 850℃ 高温区停留 2 s以上 .盘管 内交错焊接的钢管使混合气产生紊流，保证其中的二嗯英完全分解。经处理后的烟气在 1 s时间内急冷至 150℃ 以下.避免二嗯英的再合成。试验证明，废烟气经本装置净化后，二嗯英含量为 0.2TEQ ng/m ，达到了国家对固定垃圾处理设备二嗯英标准的要求，具有较好的应用前景。