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等離子體火炬醫療廢棄物處理

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工程概述
等離子焚燒裝置,適用固態、半固態、粘稠油狀、液態廢棄物處理。
等離子焚燒裝置囊括:等離子火炬、等離子火炬電源、窯爐爐體、攪拌、保溫耐火材料錨固技術等多項專利。
本項目按照《工業危廢集中焚燒處置工程建設設計技術規範》設計、建造。
裝置處理規模:日處理2噸醫療廢棄物。

具體包括:
1、進料系統
2、焚燒系統 
3、焚燒煙氣冷卻淨化系統
4、供排風系統
5、出渣系統
6、焚燒爐監測系統
7、堿噴淋脫酸除塵系統
8、控制系統
9、報警系統和應急處理安全防爆裝置
10、電氣儀表自控系統及配套設施
11、安裝調試。
注:1、本裝置適合處理固態、半固態、粘稠油狀、液態廢棄物,此類廢棄物在本文中簡稱:物料
      2、医疗废弃物具有高含氯、高热值特性。
物料經提升機送入等離子火炬焚燒爐,焚燒排放的煙氣由等離子火炬二燃室以900至1100℃高溫在富氧條件下焚燒,徹底清除煙氣中的有機成分。
煙氣經堿噴淋急冷濕式除酸、濾桶式除塵器,由等離子電離裝置脫除殘余有機物後實現達標排放。
煙氣排放符合《危險廢物焚燒汙染控制標准》、(GB18484-2001以及征求意見稿)的要求。


設計方案
工藝流程按順序說明如下:
1、物料前處理及進料裝置:
物料由提升機送入等離子火炬焚燒爐。
2、等離子火炬焚燒爐:
等離子火炬焚燒裝置由等離子火炬、等離子火炬電源、進料、出渣裝置、焚燒爐、攪拌系統、尾氣處理系統組合而成。
等離子火炬焚燒裝置,同樣適用固態、半固態處理。等離子火炬焚燒裝置各部件爲標准化設計,自成體系。
焚燒爐單元由不鏽鋼爐體、耐火保溫材料、不鏽鋼內襯、等離子火炬、等離子火炬電源、控制器、攪拌輸送裝置組合而成,窯爐單元自成體系,爐溫、工作模式可單獨設置,獨立運行。
3、尾氣處理:
等離子二燃室焚燒處理後的尾氣中含有氯化物(氯化氫等)具有強烈的腐蝕性,本設計選用脫酸效率高的堿噴淋脫酸塔(30%氫氧化鈉)脫除氯化物、二氧化硫等酸性物質。
活性炭噴射系統,吸附煙氣中殘留的重金屬及其它有害物質。
濾桶式除塵器:選用體積小耐酸、堿、腐蝕,可以耐受瞬間260℃高溫的濾桶式除塵器。
等離子電離裝置,清除殘存的有機物(包括二惡英等)、氮氧化合物,確保煙氣排放符合國家排放標准。
4、風機:引風機配置變頻調速器,確保系統始終處于微負壓狀態。
5、PLC控制系統:
PLC控制系統分爲現場與控制室監控兩個部分。
控制系統設有系統急停、風機延時關閉等功能,保證設備安全。
6、系統連鎖:
焚燒裝置與引風機連鎖確保系統處于微負壓狀態。
二燃室等離子火炬與二燃室測溫儀表連鎖,自動調節溫度。
濾桶式除塵器裝置具超溫連鎖功能,確保濾桶式除塵器裝置安全運行。



設計條件及參數
本項目主要焚燒物料爲醫療廢棄物。
設計技術參數:
序號 項目 數值 單位 備注

設計處理量 2 t/d

設計熱值 5000 Kcalkg


年運行時間 6600 h/a

年處理量
t/a

系統設計余量 20

設計基准:
1、焚燒效率:≥99.9%;焚毀去除率:≥99.99%;
2、焚燒裝置溫度850~1000℃;二燃室≥1100℃;
3、煙氣停留時間:≥2s;
4、運行時間:20小時/天

公用工程:

序號 公用工程 參數 要求

380V,三相五線制;220V.單相

自來水 压力:0.3MPa, 溫度:常溫


壓縮空氣 压力:0.6MPa, 溫度:常溫


堿液 溫度:常溫


系統設計工藝要求及流程
設計規範參照相關標准:
《中華人民共和國環境保護法》(2015年)
《中華人民共和國固體廢物汙染環境防治法》(1996年)
《危險廢物汙染防治技術政策》(2001年)
《國家危險廢物名錄》(1998年)
《危險廢物焚燒汙染控制標准》(GB18484-2001及征求意見稿)
《危險廢物貯存汙染控制標准》(GB18597-2001)
《危險廢物安全填埋汙染控制標准》(GB18598-2001)
《危險廢物鑒別標准》(GB5085.1-3-1996)
《汙水綜合排放標准》(GB8978-1996)
《環境保護圖形標志-固體廢物貯存(處置)場》(GB15562.2-1995)
《地表水環境質量標准》(GB3838-2002)
《環境空氣質量標准》(GB3095-1996)
《城市區域環境噪聲標准》(GB3096-1993)
《工業企業廠界噪聲標准》(GB12348-1990)
《工業企業噪聲控制設計規範》(GBJ87-1985)
《汽車加油加氣站設計與施工規範》(GB50156-2002)

設計工藝要求:
焚燒系統應滿足所要求運行工況下能完全焚燒物料。
焚燒過程中需確保各工藝段溫度平衡、熱平衡和物料平衡,爲工藝控制奠定基礎。
焚燒爐運行過程中應保證系統處于負壓狀態,避免有害氣體外逸。
焚燒系統設置多重安全設施,確保設備運轉正常、安全、可靠。

控制系統:
PLC控制系统负责焚烧装置各关键环节、关键点的运行状况及温度、压力參數监测,保证焚烧系统正常运行。

運行指標:
1、焚烧能力: 2t/d   
2、投料方式:提升機進料
3、出渣方式:螺杆輸送機
4、爐內壓力:微負壓
5、廢棄物處理工藝:
物料進料流程:提升機上料
6、焚燒流程:
等离子火炬焚烧炉→等离子火炬二燃室→湿法除酸系统→旋风除尘器→滤桶式除尘器→等离子電离装置→引风机→烟囱。
7、设计焚烧温度: 焚烧炉850-1000℃ ;二燃室1100℃
8、煙氣停留時間:≥2秒
9、氧傳感器:通過檢測煙氣中的氧含量,調節二燃室進風量。


排放指標:
本方案以《危險廢物焚燒汙染控制標准》(GB18484-2001及征求意見稿)作環保驗收標准

裝置技術性能指標:



大氣汙染物排放限值:

裝置排氣筒高度:


安全指標:
1、等離子火炬設有安全保護裝置。
2、焚燒爐停止運轉前,(正常停和安全程序的停爐)設有燃燒室冷卻程序,溫度下降到設定值時,冷卻程序結束,引風機停止工作。
3、本设备设置有漏電保护装置,在温度为40度、相对湿度为85%时,電器回路绝缘電阻大于2MΩ,能够承受1min工频(50Hz)、電压1500V的实验電压,各部件定位准确,连接可靠,控制柜与各设备之间的联接线装有金属软管。
4、水、氣路經過密封試壓實驗,無泄漏現象。
5、報警系統:
  ⑴ 焚烧炉装置電源指示、开关
  ⑵ 过负荷保护装置,保护電机不致过载。
  ⑶ 高低温控制连锁

系統構成及工藝流程

等離子火炬焚燒裝置組成:
等离子火炬焚烧炉               焚烧炉不锈钢主体、隔热保温材料、陶瓷耐热材料、等离子火炬、等离子火炬電源、搅拌及动力驱动部件等。
等离子火炬二燃室               等离子火炬、等离子火炬電源、助燃空气、紧急排放烟囱、出灰斗等
碱喷淋除酸急冷装置             碱喷淋急冷泵、管路、雾化器等
活性炭喷射装置                 含活性炭储仓、给料装置等  
旋风除尘器                     预先清理部分烟尘、颗粒物,延长滤桶式除尘器装置的使用期限。       
滤桶式除尘器                   含壳体、滤桶、出灰斗等
等离子電离装置                 含高压電源、等离子反应器等
引风机                         含变频调速器、风机
烟  囱                         烟囱

焚燒裝置附屬系統
物料进料系统:                 提升机进料
碱喷淋除酸急冷系统:           碱喷淋急冷泵、管路、雾化器等
壓縮空氣系统:                 含空压机、空压管路等
氧傳感器 
送风系统:                     含一次风系统、二次风系统等
電气仪表系统:                 含控制柜,温度传感器、氧传感器等
PLC控制系統:

工藝流程概述:
1、進料和焚燒
物料提升機送入等離子火炬焚燒爐焚燒。減少勞動強度。
等離子火炬焚燒爐可焚燒各種形態的廢棄物。工作時首先開啓等離子火炬,物料由輸送裝置送至焚燒爐。
物料在等離子火炬焚燒爐內翻轉移動。根據燃燒3T(溫度、時間、渦流)原理在燃燒室內充分氧化、燃燒。
尾氣由等離子二燃室進一步焚燒處理。
2、等離子二燃室
等離子火炬焚燒爐焚燒後的煙氣由二燃室進一步焚燒處理。
二燃室的运行依据 3T+1E 原则,即保证足够的温度(>1100℃)、足够的停留时间(1100℃时>2s)、足够的扰动(二燃室使用二次风让气流形成旋流)、足够的过剩空气,其中前三个作用是由二燃室来完成。     
二燃室內煙氣溫度始終≥1100℃。二燃室設置有二次風供風系統,通過沿爐壁的二次風管向爐內切向供風,使煙氣形成旋流,保證煙氣的燃燒效率及效果。
为了避免停電、引风机停转等突发情况造成设备安全,二燃室顶部设置紧急排放装置,当出现停電或引风机停转等设施故障时,紧急排放阀会自动开启,将设备内的高温气体排放到大气中。

等離子火炬二燃室技術特性如下:
不鏽鋼結構的等離子火炬二燃室具有空間利用率高、占地面積小、利于及煙氣切向進入,增加煙氣湍流度。
二燃室的结构设计上严格执行“3T”标准,即烟气在二燃室的停留时间>2 秒,二燃室燃烧温度>1100℃,经二燃室的处理烟气中的二噁英等有机物质完全分解。
二燃室內安裝有溫度傳感器、氧傳感器,通過檢測煙氣中的氧含量,調節二燃室進風量,保證有機物充分氧化焚燒。
安全保护装置:二次燃烧室设置事故紧急排放装置,紧急排放装置在设备正常运行时处于关闭状态,一旦主電源出现故障,紧急排放装置打开,将设备内的高温气体迅速排放到大气中。
3、急冷降溫裝置 
煙氣在急冷塔內迅速降溫至200℃以下(1s內),有效抑制二噁英的再生成。
烟气中的酸性物质与堿液充分反应中和的同时,吸收、分解烟气中的有机物(PCDD、PCDF等)和重金属。
急冷泵为急冷降温装置供给堿液。
堿液池包括滤清、堿液添加装置。
4、活性炭噴射系統 
煙氣經急冷降溫後由活性炭吸附裝置吸附清理包括二噁英在內的有機物、重金屬和二氧化硫等酸性物質。
5、旋風除塵器
旋風除塵器,預先清理部分煙塵、顆粒物以延長濾桶式除塵器裝置的使用期限。
6、濾桶式除塵器
    滤桶式除尘器装置,滤除拦截烟气中的颗粒物。
7、等离子電离有机物处理及脱硝装置
等离子電离装置原理:以10万伏高频交流電场,電离分解有机物、氮氧化合物,脱硝率可达80%以上。


焚燒系統工藝流程


主要設備說明
等離子火炬焚燒爐概述:
等離子火炬焚燒爐性能穩定,由PLC系統控制運行自動化程度高。

等離子火炬焚燒裝置特點: 
依据三T原则,废弃物内有机物充分氧化分解,有机物去除率达99.99%以上,有效控制臭气及氮氧化合物产生,烟气无异味、无恶臭、无烟完全燃烧。                    
焚烧装置负荷能力强,足以应付各种热值废弃物的混烧,适用范围广。          
焚燒裝置設計成一定頃斜度,保證物料均勻推進。

等離子火炬焚燒爐焚燒爐設計原則:
1、焚燒溫度
焚燒溫度是指物料中的有機物質在高溫下氧化、分解,直至破壞需達到的溫度。一般來說提高焚燒溫度有利于廢物中有毒物質的破壞,並可抑制黑煙的産生。
在保證銷毀率的前提下采用適當的焚燒溫度,是系統經濟高效運行的重要措施。
2、 空气过剩率及炉温控制
焚燒過程中所需空氣量及過剩空氣量在煙氣中的含氧量中體現。
爐膛中的氧氣濃度、煙氣同氧氣的混合程度影響廢物的燃燒速度和燒淨率。通過控制空氣注入量過大的空氣過剩率可以提高燃燒速度和燒淨率。
空氣過剩率過小使燃燒不完全産生黑煙,有害物質分解不徹底,處理一般廢棄物取空氣過剩量爲30%,系統空氣過剩系數取1.5(根據燃燒狀況調整)。
排放口煙氣氧含量6%至10%。
3、停留時間
停留時間是指廢物中有害組分在焚燒條件下發生氧化、分解,最後變成無害化物質所需的時間。停留時間的長短直接影響焚燒的效果。
影響停留時間的因素很多,當爐內過量空氣系數爲30%時,焚燒爐溫度維持在900℃,停留時間大于2秒鍾,有害物質可以徹底分解。



等离子火炬焚烧炉技术參數

序號 項目 數值 單位

設計處理量 2 t/d

燃燒室溫度 1000

電消耗量(正常运行)
30 kw

送風量 1000 Nm3/h

煙氣量 1000 Nm3/h

焚燒爐尺寸 2 立方米

陶瓷纖維耐火材料厚度
200 mm

304不鏽鋼內襯厚
5 mm

驅動功率
3 kw


等離子火炬二燃室概述: 
等離子焚燒爐焚燒産生的煙氣,由等離子火炬二燃室補充足量空氣繼續焚燒。
二燃室溫度T≥1100℃。停留時間t≥2s。
二燃室的燃燒效率≥99.9%,焚毀去除率≥99.99%,有毒成分(有毒氣體和二惡英等)在二燃室得到充分的分解清除。
殼體采用不鏽鋼材料制造,內襯厚5mm,保溫材料采用可耐受1500℃高溫的陶瓷纖維。
工作時,不鏽鋼殼體溫度低于80度。
二燃室设有紧急排放烟囱;紧急排放烟囱全自动系统跳脱装置的开关阀采用气、電互锁,响应速度快,即便短时间停電也能正常工作。


二燃室技术參數:

序號 項目 數值 單位

进口煙氣量 1000 Nm3/h

出口煙氣溫度 1000

電消耗量 20 kW

设计煙氣量 1000 Nm3/h

煙氣停留時間 >2
s

陶瓷纖維耐火材料厚度
200 mm

304不鏽鋼內襯厚度
5 mm

除酸急冷塔:
急冷塔使用濃度爲35%的NaOH溶液,堿性溶液與酸性氣體反應後生成鹽類,煙氣中水分被蒸發,溫度急劇下降。
急冷塔HCL去除率高于85%,SO2去除率達80%以上,急冷塔較活性炭吸附裝置對各種有機汙染物(如PCDD、PCDF等)及重金屬去除效率高。
急冷塔具有降温、除酸、除尘多种功能,烟气中的酸性气体经堿液吸收后达标排放。
噴水量由設備自動控制,水量均勻連續,不産生廢水排放;
高温烟气在吸收塔内被瞬间冷却,出口煙氣溫度低于200℃,有效抑制二噁英的产生。

急冷塔技术參數:

序號 項目 數值 單位

進口煙氣溫度 1000

出口煙氣溫度 200

进口煙氣量 1000 Nm3/h

消耗水量 ℃0
kg/h

出口煙氣量 1500
Nm3/h

吸收塔內徑 2.20 m

吸收塔淨高度 15.00 m


活性炭噴射系統概述:
在急冷塔和濾桶式除塵器之間串聯幹式反應裝置,活性炭吸附煙氣中二噁英以及其他有害氣體。
幹式反應裝置主要設備包括:活性炭料倉、給料裝置、氣送管路和幹式反應器。
料倉中的活性炭粉經給料裝置,由高壓空氣輸送至文丘裏噴射器喉部,當氣固兩相相遇時,由于文丘裏噴射器喉部截面縮小,煙氣速度增加,産生高度紊流使氣、固混合。
活性炭與煙氣中的二噁英及其它碳氫化合物充分接觸吸收。

煙氣先由旋風除塵器濾出部分顆粒物後,進入濾桶式除塵器。

喷射系统技术參數:

序號 項目 數值 單位

进口煙氣量 1000 Nm3/h

進口煙氣溫度 200

气送風量 0.2 m3/min

出口煙氣溫度 180

出口煙氣量 1000 Nm3/h

活性碳粉消耗量 0.1 kg/h

旋風除塵器概述:
旋風除塵器結構簡單,濾除尾氣中部分顆粒物,減輕濾桶式除塵器負荷。

濾桶式除塵器概述:
濾桶式除塵器是一種高效除塵裝置。去除粉塵粒徑在0.05μm以上,除塵效率達99%以上。
采用耐高溫、耐酸堿性、耐水解性、抗氧化性都很好的特殊的過濾材料,由于表面光滑、疏水,高粘性粉塵無法黏附于過濾材料表面,在保證除塵效果的前提下使清灰壓力大大降低,同時使過濾材料的使用壽命大大延長。除塵效率在99%以上。

等离子電离装置概述:
    烟气由滤桶式除尘器滤除颗粒物后,经等离子電离装置清除烟气中残余的有机物,实现达标排放。
等离子電离装置达到理想驱除二噁英和氮氧化合物的效果,保证烟气达标排放

等离子電离装置工作原理及优点:
等离子電离处理技术是高频(30KHz)高压(100KV)大功率電源在特定条件下的聚能放電,产生3千℃等离子态高温气流。
有机废气在反应器中经高压聚能放電成为高温等离子体。处理过程中气体由常温急剧上升至近3千度高温,在极短的时间里完成有机物质的裂解过程。
等离子電离技术的实质是焚烧,有机物在反应器中经高温焚烧生成二氧化碳、水等单质物质,不具可燃性。
優點:效率高,運行可靠,維護簡便。


等离子電离装置技术參數:

序號 項目 單位 數值

进口煙氣量 Nm3/h
1000

進口煙氣溫度
120

出口煙氣溫度
130

設計效率 %
99

引風機:
流    量:2000m3/h
電机功率:2kw(变频)
转    速: 1450rpm

電气控制
控制方式:
采用PLC控制系統,對物料處理全過程進行監控。
保護方式:
系统安装停電保护、过载保护、线路故障保护和误操作等安全保护装置,所有電气设备均可靠接地,保证系统在特殊状态下的安全性(在相对湿度80%,電器回路绝缘電阻不小于24兆欧,電气连线外有金属软管保护。作业线设备大功率電机变频控制,启动时不会对供電系统造成冲击。
     控制系统的接地分为两部分:保护地(交流地)和屏蔽地(直流地)。控制系统接地的目的就是为了当进入控制系统的信号、供電電源或设备本身出现问题时,有效地接地系统可承受过载電流,并迅速将其导入大地,为系统提供屏蔽层,消除電子噪声干扰,为整个控制系统提供公共信号参考点。有效地接地系统的保护有两方面:人员保护和设备保护。当接地系统发生问题时,可造成人员的触電伤害。
 PLC控制系統:
PLC控制系統可以滿足焚燒危廢,保證生産的穩定和高效,實現現代化生産管理。
自動聯鎖和安全保護功能:
PLC控制系統實現如下的自動聯鎖和安全保護及輔助設備和閥門的自動啓停和開關功能。

進料與焚燒爐二燃室系統:
等離子焚燒爐溫度與等離子火炬連鎖,當溫度低于設定值時,等離子焚燒爐溫度自動控制;
等離子焚燒爐溫度與送風機出口閥門聯鎖,當溫度高于設定值時,通過調節閥門開度,等離子焚燒爐溫度自動控制;
二燃室紧急排放与引风机连锁,当引风机故障或发生停電故障时,紧急排放自动打开;
送風機與之間的連鎖,當送風機跳閘時,切斷的供給;
爐內負壓:爲保證爐內負壓燃燒穩定,避免有害氣體外泄,爐內負壓變送器和引風機變頻相聯鎖,采用PID調節轉速來實現爐內負壓值爲-50~-100Pa;

煙氣急冷系統:
急冷塔出口煙氣溫度与急冷水喷枪连锁,出口煙氣溫度低于200℃。
急冷水流量与壓縮空氣连锁,壓縮空氣流量自动调节。

濾桶式除塵器:
滤桶式除尘器進口煙氣溫度与进口阀门与旁路阀门连锁,当温度超过设定温度时,旁路阀门打开,进口阀门关闭。
濾桶式除塵器差壓計與脈沖時間連鎖,清灰時間自動控制

引風機系統:
引風機與二燃室緊急排放之間的連鎖,當引風機故障或跳閘時,緊急排放打開。







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