t/h医疗垃圾焚烧炉热力性能研究

　　摘要:本文介绍了处理量为1t/h的医疗垃圾焚烧炉的结构和参数。得到了混合燃料热值和成分、助燃燃料量、烟气停留时间、焚烧炉蒸发量的计算公式。采用校核方法，对垃圾热值变化、水分变化和垃圾处理量变化时焚烧炉的热力特性进行了计算，分析了各参数的变化规律。计算表明，垃圾热值提高，蒸发量、焚烧炉效率提高，理论燃烧温度、管束出口烟温、排烟温度和热空气温度也提高，但提高幅度不同;垃圾水分增加时，焚烧炉蒸发量、效率、理论燃烧温度、管束出口烟温、排烟温度和热空气温度降低;蒸发量、焚烧炉效率随垃圾处理量的增加而增加，绝热燃烧温度基本不变，管束出口烟温、排烟温度和热空气温度略有增加。关键词:医疗垃圾;焚烧;热力计算

　　0引言

　　医院在对病人进行诊治过程中所产生的废弃物称为医疗垃圾［1－2］，在我国公布的47种危险废物名录中，医疗废物被列在首位［3］。医疗垃圾的危害性已引起世界各国的高度重视，投入大量人力、物力、财力对医疗废物的处理处置进行深入研究，提出了各种各样的医疗垃圾处理方法［4］。其中，焚烧法适宜于处理各类感染性医疗废物(包括锋利物)、病理性废物、药物性废物和化学性废物，是常用的医疗垃圾处理方法。焚烧炉是焚烧法垃圾处理系统中的主要设备，其形式多种多样，主要有炉排式［5］、流化床［6］、旋转炉窑［7－8］、还有旋转燃烧式［9］、多级悬浮燃烧［10］和等离子弧燃烧［11］方式等。本文将介绍处理量为1t/h的炉排式医疗垃圾焚烧炉的结构、热力计算方法和性能预测结果。

　　1焚烧炉的结构和参数

　　本焚烧炉采用垅型往复推动炉排，整体呈卧式结构［12］，见图1。焚烧炉的主要性能参数见表1。垃圾和柴油特性见表2。

　　2热力计算中的几个问题

　　2．1混合燃料热值和成分的计算方法

　　医疗垃圾焚烧炉以燃烧医疗垃圾为主，在垃圾热值较低时，或焚烧炉启动时，需投运油燃烧器。同时燃烧垃圾和柴油时，混合燃料的热值可按下式计算Qnet，ar=Qnet，ar，l(1－gy)+Qnet，ar，ygy(1)式中Qnet，ar，l、Qnet，ar，y、Qnet，ar———分别为垃圾、油、垃圾和油混合后的收到基低位热值，kJ/kg;gy———混合燃料中油的重量份额。gy=ByBy+Bl(2)式中By、Bl———垃圾耗量和油耗量，kg/h。混合燃料中碳含量的计算公式为Car=Car，j(1－gy)+Car，ygy(3)式中Car，l、Car，y、Car———垃圾、油和混合燃料收到基碳含量，%。由同样方法，可计算混合燃料中其他收到基成分的含量。

　　2．2助燃燃料量的计算方法

　　当垃圾的热值满足一定要求时，靠垃圾自身燃烧产生的热量可使垃圾稳定燃烧并保持炉膛有足够高的温度。但垃圾的热值随其成分变化较大，当垃圾热值较低时，需投入辅助燃料助燃。

　　3焚烧炉热力性能研究

　　由于医疗垃圾的成分不稳定，因此，垃圾焚烧炉运行时，垃圾水分、热值等是变化的，助燃燃料量也要随垃圾的热值和要求的炉膛温度变化。

　　3．1垃圾热值对焚烧炉热力性能的影响

　　垃圾中的任何成分发生变化，垃圾的热值都会变化。为了了解垃圾热值变化时，焚烧炉热力性能的变化情况，对给定的焚烧炉结构参数，进行了热值变化的校核计算。计算中，认为只有热值和与热值有关的垃圾成份发生变化，其他参数按设计工况选取。计算结果见图2～图7。图2为蒸发量与垃圾热值间的关系。由图可见，垃圾热值提高，垃圾焚烧放出的热量增多，蒸发量增加。图3为焚烧炉效率与垃圾热值间的关系。由图可见，垃圾热值提高，虽然排烟温度增加，但焚烧炉效率反而增加。这是因为:计算中，q3、q4、q5的数值是选定的，在计算中，为了便于比较，认为垃圾热值变化时，他们没有变化;q6随垃圾热值增加而降低，但降低幅度较小;对效率影响最大的是排烟热损失q2。垃圾热值提高，排烟温度增加，排烟焓增加，但排烟焓增加的幅度没有Qr增加的幅度大，造成排烟热损失降低，焚烧炉效率提高。

　　3．2垃圾水分对焚烧炉热力性能的影响

　　医疗垃圾的水分变化较大，为了了解垃圾水分对垃圾焚烧炉热力性能的影响，对给定的焚烧炉结构参数，进行了垃圾水分变化的校核计算。水分变化时，垃圾的成分和热值相应发生变化，计算公式为D2=100－Mar2100－Mar1D1(9)式中Mar1、Mar2———变化前后的垃圾水分，%;D1、D2———变化前后垃圾的成分和热值。计算中，认为只有热值和垃圾成份发生变化，其他参数按设计工况选取。计算结果见图8～图12。图8为蒸发量与垃圾水分间的关系。由图可见，垃圾水分提高，垃圾热值降低(图9)，垃圾焚烧放出的热量减少，蒸发量降低。

　　3．3垃圾处理量对焚烧炉热力性能的影响

　　实际运行中，垃圾处理量也会变化，虽然本焚烧炉是按照处理1t/h医疗垃圾而设计的，但垃圾处理量在额定值附近变化时，焚烧炉会有很好的适应性。本节分析垃圾处理量对焚烧炉热力性能的影响。垃圾处理量的计算范围为0.8～1.2t/h。计算结果见图13～图16。

　　4结论

　　(1)推导得到了混合燃料热值和成分、助燃燃料量、焚烧炉蒸发量的计算公式。

　　(2)采用校核方法，对垃圾热值变化、水分变化和垃圾处理量变化时焚烧炉的热力特性进行了计算，分析了各参数的变化规律。垃圾热值对焚烧炉热力性能影响的计算表明，垃圾热值提高，蒸发量、焚烧炉效率提高;理论燃烧温度、管束出口烟温、排烟温度和热空气温度也提高，但提高幅度不同。垃圾水分对焚烧炉热力性能影响的计算表明，垃圾水分增加时，焚烧炉蒸发量、效率、理论燃烧温度、管束出口烟温、排烟温度和热空气温度降低。垃圾处理量对焚烧炉热力性能影响的计算表明，蒸发量、焚烧炉效率随垃圾处理量的增加而增加，绝热燃烧温度基本不变，管束出口烟温、排烟温度和热空气温度略有增加。

　　参考文献［1］刘晓渭，刘维莉，李冬梅．医疗垃圾的危害及处理对策［J］．华南国防医学杂志，2004，18(6):51－53．

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　　［3］李慧平，王小万．国际医疗废物分类及基本特点［J］．医院管理．2004，24(3):18－2．

　　［4］方源圆，周守航，阎丽娟．城市垃圾焚烧发电技术与应用［J］．节能技术，2010，28(1):76－80．

　　［5］张勇，朱新源，梁海东，姚东，孙锐．高水分城市固体垃圾床层燃烧的数值模拟研究［J］．节能技术，2007，25(5):391－395．

　　［6］冯树元．内循环流化床垃圾焚烧技术［J］．节能技术，2005，23(3):251－254．

　　［7］赵春．医疗垃圾焚烧处理技术探讨［J］．北方环境，2001，(3):45－48

　　丁宝太1，黄怡珉2