一种医疗垃圾分类及高温热解处理系统的制作方法

本发明涉及一种医疗垃圾分类回收及处理系统，特别涉及一种医疗垃圾分类回收及高温热解处理系统。

背景技术：

环境与发展问题已成为全球普遍关注的焦点问题，垃圾处理作为环境问题中的突出问题，特别是医院垃圾的处理问题越来越受到全社会和业内人士的关注；社会不断进步与发展，伴随着不断出现的各种新型疾病，新的技术和药品也在不断产生，医疗垃圾无论在种类上还是在数量上都发生着较大的变化，尤其在人口密集的地区，医疗垃圾的处理显得尤为重要。

而医疗垃圾中的绝大部分没有得到科学处理，随着一次性医疗用品的广泛使用，又造成了医院固体废弃物产量的增加；为节省成本，一些单位往往将医疗垃圾与生活垃圾混在一起处置，而医疗垃圾中的一次性输液器、手术切除物、用过的纱布、制药的废渣、血液等废物，含有大量病原微生物、寄生虫等有害物质，具有很强的生物感染性，需要进行专业隔离和特殊的焚烧处理，绝不能与普通的生活垃圾混在一起处理，如处理不当，必将造成二次传染和环境污染，给环境和人类健康带来严重的威胁。

随着人们对医疗垃圾的强污染性和病毒性的认识，加之医疗垃圾的可燃性及高热值性，人们开始对医疗垃圾进行焚烧发电，这种方法虽然能够利用垃圾中的热值来给人们带来方便，但是医疗垃圾所产生的有毒气体如硫化物和二恶英之类的气体使人们难以忍受，而且仅凭燃烧难以去除医疗垃圾中的有毒物质，焚烧产生的气体及废弃物对环境仍然存在着污染的“后遗症”，因此，产生了专门处理医疗垃圾的机器：高温焚烧炉，即医疗垃圾焚烧炉，如美国的炉蓖式焚烧炉；日本、西班牙、法国、德国的循环流化床炉；加拿大的炉排炉；瑞士的旋转炉以及国内的医疗垃圾回转炉排炉等；但是这种处理方式仍然不能将医疗垃圾的毒性完全消除，二恶英的产生依然无法解决；同时因为高温而产生的焦油极易堵塞炉体管道，对设备的维护产生了很大的影响。

技术实现要素：

根据以上背景内容所述，本发明的目的在于提供一种医疗垃圾分类回收及高温热解处理系统，为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种医疗垃圾分类回收及高温热解处理系统，其包括：分类收集装置，人工分选平台，高温灭菌装置，初级粉碎装置，机械分选装置，次级粉碎装置，高温热解处理装置，气体净化装置，气体收集装置，其中各装置之间通过传送带连接。

所述系统通过分类收集装置，人工分选平台，高温灭菌装置，初级粉碎装置，机械分选装置，次级粉碎装置，高温热解处理装置将选入的医疗垃圾中的金属，玻璃，砂石等无机物分离出来，并将有机垃圾在高温下裂解为氢气、甲烷、一氧化碳之类的可燃低分子气体物质，还有焦油、溶剂油等液态产物和炭黑等固态残渣。

所述分类收集装置，可以采用分类收集箱，将不同来源的垃圾按照不同类型分开收集并存放在不同的容器中，所述分类收集装置安放在医疗机构各垃圾源。

所述分类收集器中的垃圾通过人工分选平台分选出适用于本系统处理的部分垃圾，将所选出的垃圾投入到高温灭菌处理装置中，所述高温灭菌处理装置连接一个蒸汽发生器和气体冷却净化装置。

其中，人工分选平台主要将分类收集装置中用于本系统所处理的垃圾挑选出来，本系统处理的医疗垃圾原料主要为废塑料，碎玻璃，碎陶瓷，金属屑，碎橡胶碎纸类，木屑，碎纤维，食物残渣等大分子有机物和纤维类物质，对于其他一些特殊物质是不能用本系统来处理的，如：病理性废弃物，放射性物质，各种化学试剂，废弃的药物，组织器官，有感染性病原体或粘附感染性病原体的废弃物，有可能粘附感染性病原体的废弃物等这些垃圾应依据有关规定和通常做法在单独收集的基础上进行单独处理。

所述初级粉碎装置将高温处理后的垃圾进行初步粉碎，所述粉碎装置是在密封的条件下对所述垃圾进行粉碎处理的。

所述机械分选装置包括：将垃圾中的磁性金属分离出来的磁选机；将垃圾中较轻的物质，其主要是纤维和高分子有机物，和较重的物质，其主要是金属、砂石和玻璃类物质分离出来的风选机；将垃圾按密度差异分离出密度较轻的有机物和密度较重的无机物的重力跳汰机；所述分工分选平台、磁选机、风选机、重力跳汰机依次连接，相邻两者之间通过传送带连接。

分选出来有机物垃圾通过传送带传输到次级粉碎装置中进行第二次粉碎，使垃圾的粒径小于2mm；分选出来的金属，砂石，玻璃等无机物则通过传送带输送至收集器待进一步处理。

所述高温热解处理装置包括：

加热装置，热解反应装置，焦油收集器，热解气净化收集装置，整机控制装置；

所述加热装置包括：燃烧器（1），加热炉（2），热电偶（4）、（5），所述热解反应装置中的热解反应器3由耐热钢制成，耐温1150℃；热解气依次通过管式冷却器7冷却并收集焦油，再通过盛有碱性溶液的酸性气体去除器11，以防腐蚀后部的设备，之后通过气体流量计12，最后接入热解气回收收集器15。

所述整机控制装置包括燃烧器控制，温度控制，冷却水控制，燃烧器控制主要有自动点火装置，熄火保护装置，空气及燃气的超压、欠压保护装置，空气燃气的比例调节装置等。

所述系统引出的气体依次经过焦油过滤器、气体干燥器和活性炭过滤器，在焦油过滤器滤除焦油和其他杂质；通过气体干燥器，去除气体中的含带的水蒸气，这样能够保证得到较为干燥的样气；最后经活性炭过滤器，吸附气体中含有的杂质。

所述高温热解处理装置是在无氧环境下，将大分子物质在高温下裂解为氢气、甲烷、一氧化碳之类的可燃低分子物质，还有焦油、溶剂油等液态产物和炭黑等固态残渣；热解产生的可燃气用专门的储存装置储存起来；本系统将分选出来的玻璃，砂石等无机物以及垃圾在热解气化过程中有机物转化成可利用的能量形式,产生燃气、焦油或半焦状物,可以根据不同需要加以利用。

有益效果

1、本系统先通过机械的方式根据医疗垃圾的物质特征对垃圾进行分类，然后再对不同类型的垃圾进行处理，并且通过本系统，可以较大限度的实现这类医疗垃圾中有用物质的回收利用，有助于减少资源的浪费。

2、高温热解处理具有减量化程度高、二次污染小和能源回收率高的特点，垃圾经过热解气化，将垃圾中的有机物转化为可燃气、油和炭黑,变垃圾为可利用的能源；垃圾是在缺氧条件下分解，排气量少,对大气环境的二次污染小垃圾中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中，垃圾减量多。

3、由于传统焚烧处理采用富氧燃烧，很容易产生大量的二恶英，即使尾气处理也很难被除去，且热解气化过程是在缺氧条件下进行的，抑制了二恶英的生成，所以热解法比传统焚烧法产生二恶英的可能性要小很多，焚烧是有氧燃烧，产物主要是二氧化碳和氢气；而本系统所使用的是高温热解处理法，高温热解是在无氧环境下，大分子物质在高温下裂解为如氢气、甲烷、一氧化碳之类的可燃低分子物质，还有焦油、溶剂油等液态产物和炭黑等固态残渣；其次，焚烧过程放热，而热解需要吸收热量；再次，焚烧产生的热量只能就近利用，用于发电或供热；而热解产生的可燃气便于贮存和远距离输送。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明提出的一种医疗垃圾分类回收及高温热解处理系统的结构示意图。

图2为本发明所述医疗垃圾分类回收及高温热解处理系统的高温热解装置结构原理图。

图3为本发明所述医疗垃圾分类回收及高温热解处理系统中蒸气发生器的结构示意图。

附图标记说明：1.燃烧器,2.加热炉,3.热解反应器,4、5.热电偶,6.电控柜,7.冷却器,8.焦油收集器,9.空气开关,10.循环水箱,11.酸性气体吸收器,12、21.气体流量计,13.气体采样器,14.循环水泵,15.热解气收集器,16.液化石油气瓶,17、20.压力表,18、22.电磁阀,19.燃气/空气比例调节阀,23.助燃风机。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明做进一步说明。

本发明所述的医疗垃圾分类回收及高温热解处理系统结构示意图参见图1，其结构主要包括：分类收集装置，人工分选平台，高温灭菌装置，初级粉碎装置，机械分选装置，次级粉碎装置，高温热解处理装置，热解气净化处理装置，热解气收集装置；所述分类收集装置安放在医疗机构各垃圾源，垃圾分类收集装置收集的垃圾通过垃圾车运送至人工分选平台，所述分类收集装置，可以采用分类收集箱，将不同来源的垃圾按照不同类型分开收集并存放在不同的容器中，这个分类过程可以在垃圾的产生过程中进行，对于分类收集装置中不同种类的医疗垃圾采用不同的容器存放。

人工分选平台根据不同类型的医疗垃圾按其处理方式进行分类，分选出适用于本系统处理的部分垃圾，本系统处理的医疗垃圾原料主要为无特殊处理要求的垃圾，如：废塑料，碎玻璃，碎陶瓷，金属屑，碎橡胶碎纸类，木屑，碎纤维，食物残渣等大分子有机物和纤维类物质，对于其他一些有特殊处理要求的物质是不能用本系统来处理的，如：病理性废弃物，放射性物质，各种化学试剂，废弃的药物，组织器官，有感染性病原体或粘附感染性病原体的废弃物，有可能粘附感染性病原体的废弃物等这些垃圾应依据有关规定和通常做法在单独收集的基础上进行单独处理；

本系统的具体实施过程为：首先将所选入的垃圾放入高温灭菌装置进行高温灭菌处理，所述蒸汽发生器向所述高温灭菌装置的灭菌罐内输入138℃~160℃的蒸汽，压力升至4~8个大气压，保持时间为20~50分钟，高温灭菌处理后的垃圾通过管道输入初步粉碎装置，灭菌罐内的高温蒸汽则进入气体冷却净化装置进行冷却净化处理，然后将高温灭菌处理后的垃圾进行初步粉碎，粉碎后的垃圾进入机械分选装置进行分选，所述分选装置包括：将垃圾中的磁性金属分离出来的磁选机；将垃圾中较轻的物质，其主要是纤维和高分子有机物，和较重的物质，其主要是金属、砂石和玻璃类物质分离出来的风选机；将垃圾按密度差异分离出密度较轻的有机物和密度较重的无机物的重力跳汰机；通过所述机械分选装置可以将选入的垃圾中较的有机物和较重的无机物分离，分离出的有机物主要是一些纤维和高分子有机物，可作为进一步热解处理的原料；分离出的无机物主要是金属、玻璃、砂石等物质，可以作为回收物质做进一步处理。

热解反应过程中，物料的形状、尺寸会影响热解反应器3内的传热传质过程，关系到升温速率与最终热解反应器3所达到的热解温度，物料尺度太大，外热阻会减小，利于对流换热，为了使热解反应更充分，分离出的有机物需要进行进一步粉碎：所述分离出的有机物垃圾原料通过传送带进入次级粉碎装置进行进一步粉碎，使其粒径小于2mm；热解反应时物料在热解反应器3内热解的完全与否与物料的停留时间有关，热解装置开始运行到升温到额定热解温度、物料的分解，都需要一定的时间，停留时间不足物料不能完全热解，停留时间过长会使系统的处理能力下降，因此根据每次处理垃圾的量，通过整机控制装置控制每次加热的时间，保证每次处理的垃圾完全热解，所述整机控制装置包括电控柜6，其控制包括：燃烧器控制，温度控制，冷却水控制，燃烧器控制主要有自动点火，熄火保护，空气及燃气的超压、欠压保护，空气燃气的比例调节等，空气及燃气的超压、欠压保护主要是为系统提供安全保障，空气燃气比例调节阀的作用是保证加热功率改变时，燃烧器始终处于充分燃烧的状态。

所述高温热解处理装置的连接结构示意图参见图2，其主要包括：加热装置，热解反应装置，焦油收集器，热解气净化收集装置，整机控制装置；所述加热装置包括：燃烧器1，加热炉2，热电偶4、5，所述热解反应装置包括热解反应器3，所述热解反应器3由耐热钢制成，耐温1150℃；在热解反应平稳进行时向热解容器中加入水蒸气，改善物料热解效果，水蒸气发生器为不锈钢制造，主要部分是带有两个出口的密封罐，水蒸气发生器的具体结构参见图3，其中加入清水，通过加热使水沸腾，产生大量水蒸气，供热解反应之用；通过反应时加入水蒸气，水蒸气与焦炭发生反应，生成“水煤气”，可以减少残炭的质量，使物料更加彻底的热解；另外加入的水蒸气也会和高温的焦油发生反应，使煤焦油也进一步热解成为可燃气体，使热解效果更加理想的同时，也减轻了管道中凝结焦油的量，有效的减轻了管道堵塞的问题；热解气依次通过管式冷却器7冷却并通过焦油收集器8收集焦油，再通过盛有碱性溶液的酸性气体去除器11，之后通过气体流量计12，最后接入热解气回收收集器15，所述高温热解处理装置是在无氧环境下，将大分子物质在高温下裂解为氢气、甲烷、一氧化碳之类的可燃低分子物质，还有焦油、溶剂油等液态产物和炭黑等固态残渣；热解产生的可燃气通过净化处理后用专门的储存装置储存起来。

根据附图2所示的热解反应装置，所述热解反应的具体控制过程为：热解开始时，通过整机控制装置控制启动冷却水循环水泵14，以及气体导管上的加热带25，当循环水能够稳定流动，并且气体导管被加热到适合的温度后，一般为200℃左右，加热炉2点火，点火时，将炉内风量设置在较小流量，以保证点火时炉内比较稳定；与此同时，均匀地将炉内风量调大，使热解反应器3能够迅速升温至600℃，开始高效热解物料，反应过程中，物料热解生成气体的速率，在开始的时候会有一定波动，成不稳定状态，通过装置末端排气阀来调节控制排气速率，以保证系统的工作压力基本恒定保持在3~5kpa，当热解反应进行一段时间后，热解气体产率基本进入稳定状态，此时产气量大，气流稳定，调压阀门就不需要调节；热解反应进入稳定阶段后，开始向热解容器中加入水蒸气，目的是可以减少残炭的质量，使物料更加彻底的热解。

所述加热炉为燃气式加热炉，热解气依次通过管式冷却器7冷却并通过焦油收集器8收集焦油，再通过盛有碱性溶液的酸性气体去除器11，目的是过滤固体颗粒并吸收热解气中酸性气体，以防腐蚀后部的设备，之后通过气体流量计12，最后接入热解气收集器15，系统上还设置了压力表17、20，气体取样器13等装置，以便于检测热解气的成分以及燃气和空气输入的气压。

所述系统引出的气体依次经过焦油过滤器、气体干燥器和活性炭过滤器；通过焦油过滤器滤除焦油和其他杂质；通过气体干燥器，去除气体中的含带的水蒸气，这样能够保证得到较为干燥的气体；最后经过活性炭过滤器，吸附气体中含有的杂质，保证气体的洁净。

本发明通过分类收集装置和人工分选平台初步选出本系统主要处理的医疗垃圾原料；再通过高温灭菌装置对这些垃圾原料进行高温灭菌处理；再通磁选机，风选机，重力跳汰机对垃圾进行分类，分离出来的磁性金属，铝，玻璃，砂石等可由回收部门处理，实现这类医疗垃圾中有用物质的回收利用，分离出来的其他有机物含量较高的垃圾则通过高温热解处理，转化成可利用的能量形式；本系统有助于减少资源的浪费，具有减量化程度高、二次污染小和能源回收率高的特点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。