医疗废物典型组分的热解特性研究

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医疗废物典型组分在回转窑内的热解研究

医疗废物典型组分在回转窑内的热解研究
苏鹏宇;马增益;李剑;沈逍江;蒋旭光
【期刊名称】《能源工程》
【年(卷),期】2004(000)006
【摘要】针对医疗废物的无害化处置问题,对四种典型医疗废物在回转窑实验台上进行了有机组分的试验研究,分析了各物料的热解过程,确定了各自的产物分布、产气变化趋势以及热解终温的影响等,为医疗废物的处置、利用提供参考依据.
【总页数】6页(P38-43)
【作者】苏鹏宇;马增益;李剑;沈逍江;蒋旭光
【作者单位】浙江大学,热能工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,热能工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,热能工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,热能工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,热能工程研究所,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】X799.5
【相关文献】
1.医疗废物典型组分在热解/焚烧过程中无机氯的析出特性 [J], 梁娟娟;李晓东;严密;陆胜勇;严建华
2.生活垃圾主要组分在回转窑内不同热解阶段的传热特性 [J], 王欢;尹丽洁;陈德珍;马晓波;何品晶
3.废旧高分子材料在回转窑内热解的研究——热解终温对热解产物的影响 [J], 李爱民;李水清;严建华;李晓东;任远;池涌;岑可法
4.废旧高分子材料在回转窑内热解的研究:热解终温对热解产物的影响 [J], 李爱民
5.医疗废物典型组分在回转窑内的热解-气化研究 [J], 严建华;沈逍江;蒋旭光;苏鹏宇;李剑;池涌;岑可法
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医疗废物典型组分的热解特性研究

硕士学位论文论文题目医疗废物典型组分的热解特性研究作者姓名苏鹏宇指导教师岑可法教授马增益副教授学科(专业) 工程热物理所在学院机械与能源工程学院提交日期 2005年1月Study on Pyrolysis Characteristics of Typical Components in Medical WasteCandidate: Su PengyuSupervisor: Professor Cen KefaAssociate Professor Ma ZengyiThermal Physics EngineeringClean Energy and Environmental Engineering Key Laboratory of Ministry of EducationInstitute of Thermal Power EngineeringZhejiang University, Hangzhou, ChinaJan.2005学号独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。

本人授权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。

（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：摘要医疗废物是头号危险废物，随着近年来医疗技术的快速发展及一次性医疗用品的普及，医疗废物不断的增加，已经成为医疗感染和环境污染的公害源。

医疗废物热解焚烧处理技术探讨

医疗废物热解焚烧处理技术探讨-摘要：本文依据国内目前医疗废物的组成特性，对引进国外的医疗废物热解焚烧炉的技术特性及设计原则进行了阐述，并对其进行了优化设计。

关键词：医疗废物；热解焚烧；适宜技术；技术特点1 医疗废物组成特性医疗废物是指医院、诊所、卫生防疫、保健、检验及其他与医疗卫生有关的单位中产生的废弃物的总称。

1.1医疗废物的种类各医疗单位所产生的医疗废物的种类主要包括：感染性废弃物、病理性废弃物、细胞毒性废弃物、遗传毒性废弃物、培养基、药剂废物、化学废物、锋利物及传染病区生活垃圾等。

放射性废物、含汞废物、易爆废物及甲级传染性废物另行处理。

1.2医疗废物的来源（1）病房：主要为感染性废物，如衣服、绷带、石膏、手套、一次性注射器、输液器、输血器、血液、体液及各类排泄物等。

（2）手术室及外科系统病房：主要为解剖性废物，如组织、器官、死胎、部分躯体、感染性废物、血液、体液及血液与体液的污染物等。

（3）医技科室：主要为感染性废物、一次性物品、试剂、胶片冲洗液等。

（4）实验室：主要为病理性废物、感染性废物、试剂及损伤性废物等。

1.3医疗废物的成分特性及热值鉴于国内目前医疗废物组成方面的资料还很不完善，成分特性数据分析差异与采集数据变化均较大，在目前情况下，医疗废物在收集系统规范时，其质量与发达国家仍有一定的差距，医院的具体操作尚有待逐步规范。

大医院的收集分类比较规范，医疗废物的质量较好，而中小医疗机构的医疗废物中生活垃圾较多、分类质量较差。

工程设计时应综合考虑城市医疗条件、管理水平及医务人员素质等因素对医疗废物的成分特性及热值的影响。

处理规模500kg/h的热解焚烧系统，对于一般医疗废物的低位热值要求在2000kcal/kg以上；对于传染性医疗废物的低位热值要求在4000kcal/kg以上。

2 热解焚烧炉技术我国目前大部分城镇的医院、门诊、卫生所等都还采用传统的焚烧炉，即单一的燃烧室、没有二燃烧室和尾气净化系统的简单焚烧。

医疗垃圾热解焚烧实验研究

ＡｂｔａｔＡｘｄｆｒｒｔｙｔｍｏｙｏｙｓａｄｉｃｎｒｔｏｆｍｅｉａｓｅｓｉｒｄｃｄｉｈｉａｓｒｃｉｆｅｅｇａｅｓｓｅｆｒｐｒｌｉｎｎｉｅａｉｎｏｄｃｌｗａｔｓｉｎｔｏｕｅｎｔｓｐ — ｉ
文 பைடு நூலகம் 编号１０－２１２０）２０９－４０８９４（０６１－０２０
Ａｎｅｐｅｉｅｔｌｓｕｄｎｐｏｙｉｎｄｘｒｍｎａｔｙｏｙｒｌｓｓａ
ｉｉｅａｉｎｏｅｃｌｗａｔｓｎｃｎｒｔｏｆｍｄｉａｓｅ
以满足城市医疗垃圾集中处理的需要。病菌、病毒，有空间传染、性传染和潜伏性传染术，具急等特征，其病毒菌的危害是普通城市生活垃圾的几为此，鉴日本焚烧技术，合广州能源研究所借结十倍甚至数百倍，接威胁人们的身体健康及社会自有技术研究开发了一套固定炉排炉热解焚烧系直并公共卫生安全，因而对其进行无害化处理就显得十统，且在广东省博罗县垃圾处理厂成功运行。本分重要。目前，医疗垃圾的处理，内外大多文作者利用这一系统进行了医疗垃圾热解焚烧对国
ＸｉｎｇＺｕｏＬｉＨａｂｎＺｏＺｎｌＷｕＣｈｕｎｚｉＣｈｎＹｏｏｈｎｇｉｉｈａｅｇｉａｇｈｅｎｇ

医疗垃圾的热解特性

维普资讯
・
第ｌ４卷第３期４・２０００６年６月
环境卫生工程
ＥｎｉｏｍｅａａｔｔｏｇｎｅｒｎｖｒｎｎｔｌＳｎｉｉｎＥｎｉｅｉｇａ
Ｖｏ．１Ｎｏ３１４．
Ｊｎ２ＯｕｅＯ６
后，向热分析天平炉内通人氮气，将其吹扫２０
・金项目：国家自然科学基金项目（０７０２基５３８６）收稿日期：２０．４００６０．２
ｍｎ左右，目的是为了将其中的空气排尽。实验ｉ的终温设为９０ｏ０Ｃ。样品在坩埚内混合均匀，目
（ｃｏｌｆｎｉｎｅｔｃｅｃｄＥｇｎｅｎ，Ｔａｊｎｖｒｔ，ｉｊ３０７）ＳｈｏｏｖｏｍｎｌｉｅａｎｉｅｒｇｉｉＵｉｓｙＴａｉＥｒａＳｎｎｉｎｎｅｉｎｎ００２
ＡｂｔａｃＴｈｙｃｌｔｅｔｎｔｏｓｏｄｃｌｗａｔｒｏｓｒｔ：ｅｔｐｉａｒａｍｅｔｍｅｈｄｆｍｅｉａｓｅｗｅｅｃｍｐａｅｔｅｐｉｃｉｌｎｄｔｅｍｅｏｄｓｏｉｄｒｄ，ｈｒｎｐｅａｔｓｏｄｉｐｓｎｇｍｅ．ｈｈｆ
分子直至变为气体，最终成为可燃气、液态焦油和少量炭状残余物，一般可燃的医疗垃圾废弃物均采用热解方式进行处理。
３试Ｕ的ＤＧ一０ＨＭＺＴ６Ｈ差分热重分析仪。试样在流量为４／ｎ的高纯氮气０ｍＬｍｉ

空气气氛下医疗废物热分解特性

摘要：利用热重（ＴＧ）和傅里叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）联用技术对医疗废物中的塑料类（输液管）、化纤类（口罩）及其混合物进行空气气氛下热分解实验，研究单组分及混合物热分解的失重特性，并对热分解气体产物进行定性分析．结果表明：与Ｎ塑料类（输液管）失重峰数２气氛相比，量增多，且第一个失重峰峰值增大明显；化纤类（口罩）热分解起始温度提前约１５０℃，失重峰出现位置提前约１００℃．化纤类（口罩）的热分解产物主要有ＣＯ、ＨＯ、ＣＯ、烷烃类、醛类和羧酸类２２等；塑料类（输液管）的热分解产物主要有ＣＯ、炔类、醛类、酸类和ＨＣｌ等，其中ＨＣｌ的析出温度２区间为３０４～４０９℃．混合物的热分解特性反应了各单组分的热分解特性，且组分混合对ＨＣｌ析出影响不大．最后，通过求解空气气氛下塑料类（输液管）和化纤类（口罩）热分解动力学参数，为控制空气氧化处理医疗废物研究提供了理论依据及可靠的动力学子模型．关键词：医疗废物；输液管；口罩；热分解中图分类号：ＴＫ１６文献标志码：Ａ文章编号：１００１－０５０５（２０１１）０６１２３６０５
第４１卷第６期２０１１年１１月
东南大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．６Ｎｏｖ．２０１１

医疗垃圾热解气化理论与实验研究

医疗垃圾热解气化理论与实验研究摘要：近年来，随着我国经济不断地发展以及人民生活水平的不断提高，对于医疗条件的要求也不断的增加。

而随着医疗卫生事业的不断发展，医疗垃圾越来越多，随着带来的则是医疗垃圾对社会环境以及经济发展产生的负面影响，此时，解决医疗垃圾问题显得尤为的迫切。

热解焚烧法对于医疗垃圾的处于有着较为重要的作用，本文针对垃圾热解的特点，对医疗垃圾热解化进行深入的研究，以期能够为后者医疗垃圾热解气化研究提供相应的借鉴。

关键词：医疗垃圾、热解、外热式热解炉引言随着经济的不断发展，人民生活水平以及医疗水平的不断提高，医疗卫生事业的不断发展导致医疗垃圾逐渐增加。

在新时代的背景之下，环境卫生问题也越来越得到人们的重视，垃圾处理对于环境问题有着重大的影响，尤其是对于医疗垃圾而言，随着一次性医疗用品使用的增加，医疗垃圾成为垃圾处理的一个亟需解决的问题。

在前期，我国对于医疗垃圾的处理技术较为的落后，无法对医疗垃圾进行有效的处理，对整个环境造成较大的压力，因此，解决医疗垃圾问题迫在眉睫。

一、国内医疗垃圾处理现状与问题：1）与生活垃圾混合填埋：医疗机构对于自身所产出的医疗垃圾，基本都是各自对其进行垃圾处理，并不会有一个专业的垃圾处理措施，存在着一些医疗机构对于其产生的垃圾直接对其进行垃圾排放，在排放之前不会对其进行任何专业的医疗垃圾处理过程，而医疗垃圾当中存在着较多的传染性的医疗垃圾，而如果对于这些传染性的垃圾不进行专业的消毒直接对其进行排放，则会对人们的生活以及环境造成较大的危害。

现如今我国对于处理城市生活垃圾的过程中，多清洁工人手工进行较多，以及处理垃圾机械水平也较低，垃圾处理机械简陋。

而医疗垃圾与生活垃圾混在一起，并且不对医疗垃圾进行单独的进行消毒，则会导致带有病菌的医疗垃圾与生活垃圾混在一起，环卫工人身体接触造成病菌感染等，最终危害到工人的生命健康。

2）医用焚烧炉布局不合理：医院由于其职能，其主要是分布在居民区，为居民的医治提供便利。

典型中药渣的热解特性研究

典型中药渣的热解特性研究
李俊;陈夏;李蕴钰;张国峰;郭光豪;米铁;辛善志
【期刊名称】《环境污染与防治》
【年(卷),期】2022(44)12
【摘要】采用热重分析仪研究了4种典型中药渣组分的热解特性,并根据Coats-Redfern积分方法计算得到不同中药渣组分的热解动力学参数。

结果表明:4种中药渣热解的主要热失重温度区间为200~400℃,其中当归的起始分解温度最低(203℃),连翘的起始分解温度最高(243℃),不同中药渣的热解特性因其主要化学组成不同存在差异性。

随着升温速率的升高,中药渣组分的最大失重峰温度与最大失重速率均增大,起始分解温度与终止分解温度均向高温区移动。

通过热解反应动力学分析,中药渣的热解过程主要符合二级动力学模型,主要热失重阶段的反应活化能为41.44~71.95 kJ/mol,二次碳化阶段的反应活化能为24.75~27.68 kJ/mol,4种中药渣的热稳定性从高到低依次为连翘、薄荷、决明子、当归。

【总页数】6页(P1601-1606)
【作者】李俊;陈夏;李蕴钰;张国峰;郭光豪;米铁;辛善志
【作者单位】江汉大学工业烟尘污染控制湖北省重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】R28
【相关文献】
1.典型生物质热解过程中碱(土)金属转化特性
2.城市垃圾在回转窑中热解：热解焦油特性研究
3.医疗废物典型组分在热解/焚烧过程中无机氯的析出特性
4.典型沥青热解过程早期阶段的在位红外光谱研究Ⅱ.溶剂精制煤(SRC)沥青烯组份在空气及惰性气流中之热解
5.典型烟煤热解过程中甲烷析出特性研究
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医疗废物回转窑热解焚烧处置研究的论文

医疗废物回转窑热解焚烧处置研究的论文医疗废物回转窑热解焚烧处置研究的论文摘要：随着医疗废物的不断增加，如何有效地处理这些废物成为了一个急需解决的问题。

回转窑热解焚烧处置技术作为一种有效的处理医疗废物的方法，已经被广泛应用。

本文对医疗废物回转窑热解焚烧处置技术进行了深入研究，分析了其工艺流程、技术特点、优缺点以及应用前景等方面。

研究表明，医疗废物回转窑热解焚烧处置技术具有处理量大、处理效果好、环保性好等优点。

同时，该技术还可以将医疗废物转化为有用的资源，比如燃料、矿物质等。

但是，在使用该技术时也存在一些问题，如设备成本高、运行成本高等。

因此，在选择回转窑热解焚烧处置技术时，需要综合考虑各方面因素。

关键词：医疗废物；回转窑热解焚烧；处置技术；资源化Abstract:With the continuous increase of medical waste, how to effectively dispose of these wastes has become an urgent problem. The rotary kiln pyrolysis incineration disposal technology, as an effective method for treating medical waste, has been widely applied. This paper deeply studies the rotary kiln pyrolysis incineration disposal technology for medical waste, analyzes its process flow, technical characteristics, advantages and disadvantages, and application prospects.The research shows that the rotary kiln pyrolysis incineration disposal technology for medical waste has the advantages of large processing capacity, good processing effect, and good environmental protection. At the same time, this technology can also convert medical waste into useful resources, such as fuel and minerals. However, there are also some problems in using this technology, such as high equipment cost and high operating cost. Therefore, when choosing the rotary kiln pyrolysis incineration disposal technology, various factors need to be comprehensively considered.Keywords: medical waste; rotary kiln pyrolysis incineration; disposal technology; resource utilization。

医疗垃圾的热解特性

知，混合物在热解初期主要是由输液管的脱氯化氢反应引起的 ’ 2 ( ，且手术手套的存在对其有促进作用。在热解后期，各种比例的混合物的 -. 曲线均比单组分手术手套下降的慢，比输液管的快，而且其出现的峰值也比手术手套晚，比输液管早，且输液管的比例越大， 0-. 峰出现的越晚，因此我们认为在热解后期，输液管对手术手套的热解起抑制作用 ’ 2 ( 。 !" $ 输液管与棉签棍混合图 1 （图中所示比例均为输液管 , 棉签棍）输液管和棉签棍及两者混合后的 -. / 0-. 曲线。
图1
输液管和棉签棍及两者混合后的 -. / 0-. 曲线
从图 1 可以看出，单组分棉签棍的 0-. 峰的热解温度区间在各种比例混合物之间，在热解初期，各组分混合物的 -. 曲线下降速度均比单组分输液管和棉签棍下降快，且各组分的峰值出现稍早于单组分输液管，明显早与单组分棉签棍。当输液管与棉签棍的比例为 #, 1 和 1, # 时，两混合物的 -. 及 0-. 曲线几乎重合，而当棉签棍与输液管的比例为 ", ! 时的 -. 曲线下降速度比其它 # 种比例混合时均慢，且 0-. 曲线出现的峰值比其它 # 种混合比例都晚，认为是棉签棍促进了输液管的热解。在热解的后期，即在 !"3 4 左右棉签棍几乎不在变化，因为棉签棍中含有木质素 ’ $ ( ，也有人认为是棉签棍中的半纤维素对焦炭的产生起作用的结果 ’ 5 ( 。但各种比例混合物的峰值出现时间稍早于输液管，说明在热解后期棉签棍对输液管的热解起催化作用。因此，在整个热解过程中，棉签辊对输液管的热解起促进作用。 !" % 输液管与羊肠线混合图 # （图中所示比例均为输液管 , 羊肠线）输
图"
输液管和手术手套及两者混合后的 -. / 0-. 曲线

医疗固体废弃物热解及其产物特性分析

（1 郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450001；2 生物质炼制技术与装备河南省工程实验室，河南郑州 450001；
3
河南省杰出外籍科学家工作室，河南郑州 450001）
摘要：目前关于医疗固体废弃物热解的研究主要集中在热解条件对产物分布的影响，在产物成分及应用方向少有
报道。本试验将预处理后的医疗固体废弃物在 450～550℃下进行热解处理，对热解后产生的气体、液体、固体三
application are found. In this test, the pretreated wastes were pyrolyzed at 450—550℃. The compositions
and characteristics of the gas, liquid and solid products were systematically analyzed, and their directions
热解，分析了这 3 种废弃物主要的热解温度段及产
气组成。Qin 等[12] 研究了医用塑料瓶和输液袋的热
解，发现 400℃时热解速率达到最大。Dash 等[13] 研
究了废旧医用注射器的热解，在 450℃时得到最大
的液体产物质量分数为 83%。马洪亭等[14]研究了医
疗废弃物种类、热解温度、时间等条件对热解过程
Laboratory of Henan Province for Biorefinery Technology and Equipment, Zhengzhou 450001, Henan, China; 3Henan
Center for Outstanding Overseas Scientists, Zhengzhou 450001, Henan, China)

医疗垃圾热解焚烧实验研究_熊祖鸿

表 1 实验原料的工业和元素分析 Tab le 1
高位热值 ( kJ / kg) 27 952 6 低位热值 ( k J /kg) 8708 8 含水率 (% ) 37 40
CHNOS), 分析数据列于表 1 。
Proxi m ate and u lt i m ate analysis of feedstock
1 试验部分
试验所用医疗垃圾原料取自广州市白云区医
基金项目 : 广东省自然科学基金面上项目 ( 010875 ) ; 广东省自然科学基金团队项目 ( 003045 ) 收稿日期 : 2005 - 11- 30 ; 修订日期 : 2006- 04 - 03 作者简介 : 熊祖鸿 ( 1975~ ) , 男 , 助理研究员 , 主要从事固体废弃物 , 如城市垃圾和印刷线路板废弃物以及生物质能的高效利用。 E-m ai: l xiongzh @ ms . giec . ac . cn
第 7 卷第 12 期 2 0 0 6年 1 2月
环境污染治理技术与设备 T echn iques and Equ ipm ent for Env ironm enta l Po llution Contro l
Vo. l 7, N o. 12 D ec . 2 0 0 6
医疗垃圾热解焚烧实验研究
机点火 , 关闭进料口, 开动风机 , 喷入适量空气 , 同时 900 , 热解焚烧炉点火完毕。这时可关闭炉膛、二打开二燃室的燃烧机, 进行起炉升温。约 30 m in 燃室的燃烧机, 这样可大大减少油料的消耗量 , 大大
94
环境污染治理技术与设备
第 7卷
降低运行成本。当点火完毕 , 热解焚烧炉温度能达到正常运行时, 用烟气分析仪对烟气中的主要污染物进行在线检测分析 , 并记录相关的试验数据。同时 , 对灰渣及飞灰也进行相应的分析。

医疗废物热解处置实施研究

医疗废物热解处置实施研究摘要：医疗废物是一种具有感染性和毒性等特性的危险废物，在《国家危险废物名录》中位列第一，废物类别HW01。

因其携带大量细菌、病毒或毒性物质，具有很强的传染性、生物毒性和腐蚀性，若处置不当，将对环境造成极大的污染。

鉴于此，本文结合笔者长期的工作经验，对工业固体医疗废物热解处理技术及设备研究提出了几点建议，仅供参考。

关键词：废物；热解处置；实施研究引言随着社会发展及科技进步，医疗废物处理处置技术相对成熟，但要顺应当前绿色环保、智慧工厂应对突发疫情等时代要求仍有较大的提升空间。

焚烧热解技术经过多年的研究及工程实践，因其具有适应性强、节能环保、生产成本低等优势值得推广应用。

1、废物理化特性（1）废物组成。

废物中含有大量玻璃、金属等惰性无机物，通过热解气化工艺可将废物中有害成分，如感染性病菌、细菌和有害有机物彻底去除，处理后的玻璃、金属可重新回收利用，减少玻璃和金属原材料熔炼的能源投入，达到节约能源的效果。

（2）工业分析及元素分析报告。

工业分析表明废物中挥发分（有机物）含量高，湿基低位热值较高，普遍在10mj/kg以上，满足自持燃烧条件，可采用热解/焚烧工艺来处理处置。

元素分析显示废物中的有机Cl（主要由PVC(C2H3Cl)n产生，单组分最大浓度为56%）和有机N（主要由蛋白质中氨基酸产生）含量高，在焚烧过程中容易产生二噁英和氮氧化物气体污染物，为减少废气对环境造成的二次污染，对比传统废物焚烧工艺，热解气化工艺更适合用于废物的处理处置。

2、不同处理工艺特点对比2.1热解气化处理工艺说明：（1）热解是指利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下，使有机物受热分解成分子量较小的可燃气、液态油、固体燃料的过程。

（2）气化是指在特定设备内及高温条件下使固定碳与气化剂（如水蒸汽/空气/氧气等）发生一系列化学反应，将固体碳转化为含有CO、氢气、甲烷等可燃气体和二氧化碳非可燃气体的合成气的过程。

医疗废物在氮气和空气气氛下热分解特性研究

医疗废物在氮气和空气气氛下热分解特性研究孟庆敏;陈晓平【摘要】为开发适合医疗废物有效、清洁的焚烧技术,对医疗废物中的代表性单组分和模拟医疗废物进行低温热分解试验研究.结果表明:除组织类医疗废物外,空气气氛对医疗废物各类单组分热分解反应具有促进作用.医疗废物各单组分在空气气氛下的热分解过程较氮气气氛下集中.空气和氮气气氛下,医疗废物各组分热分解过程中主峰宽分别为81 ～168℃和87～258℃.表明控制空气氧化焚烧技术中低温热分解处理医疗废物原理上可行.医疗废物各单组分在空气和氮气气氛下热分解过程最剧烈时的温度非常接近.空气和氮气气氛下,出现主失重速率峰值时对应的温度分别介于297 ～358℃和290 ～458℃.空气气氛下,模拟医疗废物热分解过程不是单组分的线性叠加,但是在较大程度上反映了各个单组分的失重过程.并且,不同组分混合有利于模拟医疗废物在CAO焚烧过程中低温热分解处理.【期刊名称】《南京工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(014)003【总页数】7页(P56-62)【关键词】医疗废物;热分解;低温【作者】孟庆敏;陈晓平【作者单位】南京工程学院能源与动力学院,江苏南京211167;东南大学能源与环境学院,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】TK09目前我国医疗废物产生量日益增多,年产生量总计约百万吨,并且还在以每年3 %～6 %的速度递增[1-2]．医疗废物是一类特殊危险废物,若管理不严或处置不当,将对社会和环境构成严重威胁．医疗废物含有大量的有机物,热值较高,焚烧法在较长时间内被认为是垃圾处理最有效的方法,但是传统焚烧法暴露的问题也非常明显,越来越不能满足不断严格的排放控制新标准．近年来,控制空气氧化(CAO)焚烧技术的出现,被认为是最优的、最可被接受的医疗废物处理方法之一[3-5]．CAO焚烧技术是将医疗废物在一燃室缺氧气氛(40 %～60 %)和低温(600～800 ℃)条件下进行热分解,形成易燃的可燃气体和残渣;然后,可燃气体进入二燃室进行充分焚烧．医疗废物在一燃室低温和缺氧条件下的热分解特性对医疗废物整体CAO焚烧过程有十分重要的影响,国内几个高校的学者进行了相关方面的研究工作,然而,限于试验手段和试验方法的不同,不同学者的研究结果存在差异甚至相反的情况[5-9]．为了获得医疗废物在低温条件下热分解特性,本文选取代表性样品,通过热重分析仪,对单组分和模拟医疗废物进行热分解试验研究,重点分析单组分样品在空气气氛下的热分解特性,以及模拟医疗废物热分解与单组分热分解之间的联系与区别．1.1 试验样品医疗废物是一种非均质、多组分的混合废物,来源广泛,组分复杂．根据研究者对不同地域、不同医疗机构以及不同时间产生的医疗废物的研究[10-14],发现医疗废物大致可以分为6类,分别是塑料类(主要为各种塑料输液管、输液瓶等一次性医疗用品)、橡胶类(主要为各种橡胶医疗用品)、植物纤维类(主要为各类木制医疗用品)、组织类(主要为各种检验后人体组织、试验动物组织等)、合成纤维类(主要为各类敷料等)和药品类．为了使研究结果具有普遍性,对6类医疗废物分别选取代表性样品．选取医疗输液管代表塑料类、医疗橡胶手套代表橡胶类、医疗棉签棒代表植物纤维类、猪肉代表组织类、医用口罩代表合成纤维类、维C银翘片代表药品类．作者前期已经对医疗输液管(代表塑料类)和医用口罩(代表合成纤维类)进行研究[15],本文对剩余单组分展开研究．出于卫生及安全考虑,除猪肉外,所有样品均为直接从医疗机构购得,未经拆封和使用过．猪肉经过标准程序去除外水后作为试验样品．所有样品人工破碎,试样粒径小于0.2 mm,以保证反应过程中试样温度均匀．样品的元素分析、工业分析和热值如表1所示．模拟医疗废物组成如表2所示．1.2 试验仪器与试验条件试验采用的仪器为法国SETARAM公司的TGA92型常压热重分析仪．试验采用非等温热重法,试验气体为空气和氮气,气体吹扫速率为65 ml/min,试验升温速率为10 ℃/min,试验温度由环境温度升至700 ℃．样品质量约10 mg,样品粒径小于0.2 mm．每个工况试验3次,试验数据取平均值．2.1 单组分医疗废物在空气和氮气气氛下热分解特性由于空气中存在氧气,为了区分固定碳燃烧阶段,对单组分进行对应工况下气氛为氮气的对比试验．本文重点分析医疗废物在空气气氛下热分解过程．定义失重率:w′=(w0-wt)/w0.其中,w0表示初始质量,单位为g;wt表示t时刻的质量,单位为g．2.1.1 医疗橡胶手套在空气和氮气气氛下热分解特性医疗橡胶手套的固定碳含量低于1 %(表1),固定碳燃烧阶段基本可以忽略．医疗橡胶手套在空气和氮气气氛下的总失重量基本一致(图1(a))．对比氮气气氛下物料完成热分解过程的温度,认为空气气氛下医疗橡胶手套完成热分解过程的温度为681 ℃．在空气气氛下,医疗橡胶手套的热分解过程大致分为3个阶段:1) 低温加热阶段,对应的温度区间为室温～220 ℃,低温段为水分析出阶段,由于医疗橡胶手套的含水量极低,失重轻微;2) 挥发分大量快速析出阶段,热分解进入快速失重阶段,表现为TG曲线发生急剧下降,对应的温度区间为220～504 ℃,失重率为88.31 %,从图1(b)可以看到,医疗橡胶手套热分解DTG曲线在336 ℃时出现一个主失重峰值,随后分别在414 ℃和466 ℃连续出现两个小失重峰值;3) 挥发分少量慢速析出阶段,对应的温度区间为504～681 ℃．在氮气气氛下,医疗橡胶手套的热分解过程大致也分为3个阶段:1) 低温加热阶段,对应的温度区间为室温～253 ℃,该阶段失重轻微;2) 挥发分大量快速析出阶段,热分解进入快速失重阶段,表现为TG曲线发生急剧下降,对应的温度区间为253～462 ℃,失重率为89.55 %,从图1(b)可以看到,医疗橡胶手套热分解DTG曲线在370 ℃时出现一个失重峰值;3) 挥发分少量慢速析出阶段,对应的温度区间为462～681 ℃．与氮气气氛相比,医疗橡胶手套在空气气氛下的热分解起始温度提前约33 ℃,主要失重峰由1个增加到3个(图1(b))．这说明空气气氛下有利于医疗橡胶手套热分解反应的发生,这是由于空气中存在的氧气造成部分热分解产物氧化放热,促进热分解反应．对比医用口罩在空气气氛下热分解过程的TG、DTG曲线[15],医用口罩和医疗橡胶手套在空气和氮气气氛下的热分解过程类似．2.1.2 维C银翘片和医疗棉签棒在空气和氮气气氛下热分解特性从图2和图3可以看出,维C银翘片和医疗棉签棒在空气气氛下的热分解过程类似．从表1中样品工业分析可以看到,维C银翘片和医疗棉签棒的固定碳分别为8.71 %和11.06 %,含量较高．因此,在空气气氛下这两种物料的热失重过程存在非常明显的固定碳燃烧阶段．从图2(a)和图3(a)可以看出,与氮气气氛相比,维C银翘片和医疗棉签棒在空气气氛下的总失重量明显增加．为了区分固定碳燃烧造成的失重,将氮气气氛下物料的最终重量对应在空气气氛下的温度,作为空气气氛下维C银翘片和医疗棉签棒完成热分解过程的温度,分别为445 ℃和431 ℃．该温度下对应的剩余重量分别为13.20 %和16.94 %,这与维C银翘片和医疗棉签棒工业分析中的固定碳及灰分含量一致．在空气气氛下,维C银翘片和医疗棉签棒的热分解过程可以分为3个阶段:1) 低温加热阶段,温度区间为室温～105 ℃,随着热天平温度的升高,样品的水分开始蒸发,引起了样品轻微失重,表现为在DTG曲线出现一个小失重峰;2) 物料继续升温段,温度区间为105～210 ℃,该阶段物料重量基本不变;3) 挥发分大量快速析出阶段,热分解进入快速失重阶段,TG曲线发生急剧下降,对应银翘片和木屑,这个阶段的温度区间分别为210～445 ℃、210～431 ℃,失重率分别为80.49 %和76.18 %．从图2(b)可以看到,银翘片热分解DTG曲线在303 ℃时出现一个主失重峰值．从图3(b)可以看到,棉签棒热分解DTG曲线在314 ℃时出现一个主失重峰值．在氮气气氛下,维C银翘片和医疗棉签棒的热分解过程也可以分为3个阶段:1) 低温加热阶段,温度区间为室温～105 ℃,相应在DTG曲线出现一个小失重峰;2) 物料继续升温段,温度区间为105～210 ℃,该阶段物料重量基本不变;3) 挥发分大量快速析出阶段,热分解进入快速失重阶段,TG曲线发生急剧下降,对应银翘片和木屑,这个阶段的温度区间分别为210～445 ℃、210～431 ℃,失重率分别为76.99 %和66.28 %．从图2(b)可以看到,银翘片热分解DTG曲线在311 ℃时出现一个主失重峰值,从图3(b)可以看到,棉签棒热分解DTG曲线在350 ℃时出现一个主失重峰值;4) 挥发分少量慢速析出阶段,对应TG曲线发生缓慢下降,对应银翘片和木屑,这个阶段的温度区间分别为386～445 ℃、382～431 ℃,失重率分别为2.65 %和4.99 %．与氮气气氛相比,维C银翘片在空气气氛下的热分解失重峰出现位置略有提前,峰值增大28 %．医疗棉签棒在空气气氛下的热分解失重峰出现位置提前约35 ℃,峰值增大10 %．这说明空气气氛下有利于这两种物质热分解反应的发生．2.1.3 猪肉在空气和氮气气氛下热分解特性图4为猪肉在空气和氮气气氛下的TG、DTG曲线．从图4(a)氮气气氛下猪肉失重过程来看,在试验温度范围内,猪肉持续发生热分解过程,最终失重率为93.54 %,剩余残渣为6.46 %,该值大于表1中猪肉工业分析中固定碳含量,因此,认为空气气氛下猪肉完成热分解过程的温度为900 ℃．在空气气氛下,猪肉的热分解过程可以分为3个阶段:1) 低温加热阶段,温度区间为室温～105 ℃．随着热天平温度的升高,样品的水分开始蒸发,引起了样品轻微失重,表现为在DTG曲线出现一个小失重峰;2) 挥发分大量快速析出阶段,温度区间为100～661 ℃,失重率为85.76 %．从图4(b)可以看到,猪肉分解DTG曲线在300 ℃和559 ℃时相继出现两个失重峰值;3) 挥发分少量慢速析出阶段,温度区间为661～900 ℃,失重率为7.44 %．在氮气气氛下,猪肉的热分解过程可以分为3个阶段:1) 低温加热阶段,温度区间为室温～105 ℃,相应在DTG曲线出现一个小失重峰;2) 挥发分大量快速析出阶段,温度区间为100～484 ℃,失重率为74.00 %，从图4(b)可以看到,猪肉分解DTG曲线在307 ℃时出现一个失重峰值;3) 挥发分少量慢速析出阶段,温度区间为484～900 ℃,失重率为19.20 %．与氮气气氛相比,猪肉在空气气氛下的热分解主失重峰出现位置一致,峰值减小16%．这说明空气气氛不利于猪肉热分解反应的发生．综上,通过对医疗废物各单组分的TG、DTG曲线分析,获得医疗废物在空气和氮气气氛下热分解过程的详细信息．医疗废物单组分在空气气氛下的热分解较氮气气氛下有明显不同,除了猪肉外,空气气氛对各组分样品的热分解反应有促进作用．另外,多数医疗废物组分的热分解过程只表现为一个主要失重阶段,但是,医疗输液管的热分解过程表现为较明显的两个阶段,这是由于医疗输液管为聚氯乙烯材料,聚氯乙烯在热分解过程中,第一峰值主要是脱氯反应,生成部分挥发性有机物,第二峰值主要是生成甲苯及少量烷基芳香族化合物[16]．为了深入分析医疗废物各单组分在空气和氮气气氛下的热分解特性,类比固体燃料的燃烧特性参数,表3和表4给出了医疗废物各组分在空气和氮气气氛下热分解过程的特性参数,包括:主要挥发分析出过程的开始温度Ts、结束温度Tf、失重率α、失重速率峰值DTGmax、出现主失重速率峰值时对应的温度Tmax和主峰宽ΔT=T1-T2,其中,T1表示DTG曲线上主失重峰结束时的温度;T2表示DTG曲线上主失重峰开始时的温度．从表3、表4中可以得出以下结论:1) 空气和氮气气氛下,医疗废物各组分热分解过程中主峰宽分别为81～168 ℃和87～258 ℃,表明医疗废物组分在空气气氛下的热分解过程较氮气气氛下集中。

聚氯乙烯(PVC)类医疗废物的热解特性研究

（ｃｏｌｆｖｒｎｎａＳｉｎｅａｄＥｇｎｅｎ，ＴａｊｉｖｒｉＳｈｏｉｍｅｔｌｃｅｃｎｎｉｅｒｇｉｉＵｎｎｅｓｙ，Ｔａｊ００２ｈｎ）ｏＥｎｏｉｎｎｔｉｎｉ３０７，Ｃｉａｎ
ＡｓａｔＴｂｉｐｒｙｉｃａａｔｓｃｅｉｌａｅｃｍｏｉｏｓｏｔｎｇＰＣｐｌｉｙｃｌｄ）ｔｒｏｒｉｅｉｓｄｆｕｅｂｔｃ：ｏｔｎｙｌｓｈｒｅｔｓｆｄａｗｓｏｐｓｉｎｉｎＶ（ｙｎｌｈｒｅ，ｈｍｇｖｔｃｔｙｂｒｏａｏｓｃｒｉｏｍｃｔｉｔｎｃａｉｏｖｏｉｅａｍｒｕｏｔｆａｓｓｎＴＴｎａｐｏｅｔｒｒｅＳＦｏｔｎｆｉ（Ｆ）ａｄｓｍｌｃｌｃｒｉ（ＣＵ）ｗｓｃｒｅｕｕｉｈｅｏｒｉｅｉａａｓｒ（Ｇ）ｗｔＮ．ＴｅｈａｒｒｕｏｅｌｏｆｕｎｏａａｄｄｏｔｓｇｔｔｒｇａｍｔｃｎｌｅＴＡｉ２ｈｅｔｎｅｈｍｖｒｙｈ
ａｒｅｎｔｈｔｏｇｅｍｅｔｗｉｔａｆＰＶＣ．Ｔｈｅｏｏｓｔｎｐｃｓｐｐａｓｔｏｓａｅｎ２０ — ３０￣ａｄ３０～５５ｈｅｄｃｍｐｉｉｒｅｓａｅｒｔｇｓｉ０ｏｏｗ９Ｃｎ９Ｏ℃ ．ｗｈｃｒｌａｌｘｒｓｅｔｉｈａｅｃｅｒｙｅｐｓｄｗｉｈｅ
ｃａｇｎｐｒｌｓｓｐｏｅｓｗａｎｌｚｄａｄｔｒｐｒｉｓｏｙｌｓｓｒｓｄｅｒｅｒｅｈｎｅｉｙｏｙｉｒｃｓｓａａｙｅｎｈｅｐｏｅｔｆｐｒｙｉｅｉｕｓａｅｒｐｔｄ．Ｔｈｔｅｔｓｍｏｅｔｗｏｓｅｎｏｒｅｏｏｅｍａｈｍａｉｄｌｗｉｈｔ —ｔｐａｄｆｕ－ｃ

医疗废物基本特性和热解实验研究

该菌。
咖１
由表２可知。Ｍｗ中存在各种病菌，导致多种能
传染性疾病的发生。此同时，与ＭＷ中还存在大量的
消毒药品如酚类和红汞。赵春对Ｍｗ中的酚和汞进
行了检测，检测的２在Ｏ个样品中发现样品中酚的毒
性当量为１．。的毒性当量为４９酚和汞都具有５６汞．，
烧温度不易控制，因此有必要对其分段燃烧。
１２物理化学特性．
２ＭＷ的热解特性
２１典型组分．
采用热损失分析仪（Ｇ）ＭＷ中典型的可燃Ｔ棉医用口罩、布、纱竹棒、拟手术切割物（肝）输液器等８种典型模猪和
１ＭＷ的基本特性
中国ＭＷ来源十分广泛。建设部发布的行业标准规定。ＭＷ是指城市各类医院、卫生防疫、员疗病养、畜禽防治、医学研究及生物制品等单位产生的废
物【１１。
不当将对环境造成严重污染，因此被《国家危险废物名录》为头号危险废弃物。目前我国年产ＭＷ约列６０ｋ，以每年３６５ｔ并％～％的速度递增，环境和社对会都造成了很大的安全隐患。
维普资讯
２００８年第１５卷第３期
化工生产与技术ＣｅｉａＰｏｕｔｎａｄＴｃｎｌｙｈｍｃｌｒｄｃｉｎｅｈｏｏｏｇ

医疗废物典型组分在回转窑内的热解气化研究

严建华,沈逍江,蒋旭光,等.医疗废物典型组分在回转窑内的热解气化研究[J].环境科学学报,2005,25(9):1211-1218YAN Jianhua,SHEN Xiaojiang,JIANG Xuguang,e t al .Study on pyrol ysis gas ification of typical medical waste components in rotary kiln under batch feeding [J].Acta Scientiae Circ umstantiae,2005,25(9):1211-1218医疗废物典型组分在回转窑内的热解气化研究严建华1,*,沈逍江1,蒋旭光1,苏鹏宇1,李剑2,池涌1,岑可法11 能源洁净利用国家重点实验室,浙江大学热能工程研究所,杭州 3100272 浙江省电力试验研究所,杭州 310014收稿日期:2004 12 04 修回日期:2005 05 30 录用日期:2005 06 10摘要:在小型回转窑上对模拟医疗废物的4种典型组分进行了批量热解气化试验.实验结果表明,热解气化反应物料的转化率较高(80%~100%),基本上随热解气化终温(FPT)的升高而升高.热解气化反应中物料的热裂解反应在30min 以内基本结束.FP T 的升高,有利于挥发分的析出、减少残渣量和处置时间.从试验结果来看,第一段初级处理中采用约700 的回转窑反应温度比较适合实现医疗垃圾的完全热解和气化.关键词:医疗废物;回转窑;热解;气化文章编号:0253 2468(2005)09 1211 08 中图分类号:X705 文献标识码:AStudy on pyrolysis gasification of typical med ical waste components in rotary kiln under batch feedingYAN Jianhua 1,*,SHEN Xiaojiang 1,JIANG Xuguang 1,SU Pengyu 1,LI Jian 2,C HI Yong 1,CE N Kefa 11 S tate key Labora tory of Clean En ergy Utili zati on,Ins ti tute for Thermal Power Engineeri ng,Zhejiang Universi ty,Han gzhou 3100272 Zh eji an g Electric Power Tes t &Research In stitu te,Han gz hou 310014Receiv ed 4December 2004;received in revi sed form 30May 2005; accepted 10Jun e 2005Abstract :Pyrolysis gasification experiments of fou r typical si mula ti ve medical waste componen ts were carried out on a batch scale rotary kiln.The con version rate of these materials were high (80%~100%),and increased with th e fi nal pyrolysis gasification temperature (FPT).The p yrolysis and gasificati on reaction w e re fi nished within 30mi nu tes.Higher FP T is benefit for volatile release,red ucing resi due yield and s horten ing dis posal time.Accordin g to the exp eri men t resul ts,medical waste is sui tab le for p yrolysis gasi ficati on treat men t at 700 .K ey words :medical wastes;rotary k iln;pyrolysi s;gasificati on基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.50276055)作者简介:严建华(1962 ),男,教授,E mail:yanjh@c ;*通讯作者(责任作者)Foundation item :National Natural Science Foundation of China(No.50276055)B iography :YA N Jianhua (1962 ),male,profess or,E mail:yanjh@;*Corresponding author在我国,医疗废物因为含有大量细菌和病毒被列为头号危险废物(国家环境保护总局等,1998),其年产生量已达百万吨(Yan et al .,2003).目前,对医疗垃圾的处理,国内外均采用以焚烧为主的方法,如在美国超过80%的医疗废物以焚烧的方式处置(Lee et al .,1996).因为我国医疗废物在收集时不分类,因而其成分复杂、水分含量高、热值波动大,难以利用普通反应容器直接处置.而回转窑具有物料适应性广(各种尺寸和形状的固体、液体、气体废弃物)以及操作简单、控制方便等一系列优点,是目前国内外处理包括医疗废物在内的各类危险废弃物的主流炉型之一(Henrich et al .,1999),也是国家环保总局主要推荐的炉型(刘启风等,2004).Malkow(2004)认为,利用热解和气化的方式处理垃圾可以减少烟气排放,减轻腐蚀,防止二英和呋喃等有机污染物的大量生成,减少热力NO x 的形成;同时,产生的燃气可以以各种形式的能源回收利用,或者作为化工原料.李爱民、李水清等(李爱民等1999a;李爱民等,1999b;李水清等,2000a;李水清等,2000b)已在回转窑上针对城市生活垃圾(MSW)、木块、有机垃圾和生物质废物等开展了热解试验研究.马晓茜(1999)提出了回转窑式医院垃圾焚烧炉的初第25卷第9期2005年9月环境科学学报Acta Scientiae CircumstantiaeVol.25,No.9Sep.,2005步设计和热力计算,但尚需试验数据支持.目前对生物质(Milton,1999;C hen et al .,2004)和固体废弃物(Belgiorno et al .,2003)的气化试验研究比较多,且大都在流化床反应器上展开(Chen et al .,2004),而对回转窑反应器处理典型医疗废弃物组分的气化研究较少.本文以医疗垃圾中4种典型有机组分为原料,在自行设计制造的小型外热式回转窑试验台上进行了一系列热解气化试验,研究了医疗垃圾在回转窑内的热解气化特性,可为医疗废物热处置系统的设计提供参考,同时亦为浙江大学正在开发的基于回转窑热解气化的多段燃烧集成技术提供科学依据.1 试验部分(Experiments )1 1 试验装置图1所示为批量外热式回转窑热解气化试验台.回转窑筒体长0 450m,内径0 205m,一次处理物料2 5~4 5L.回转窑的转速可以在0~10r !min -1的范围内调节.回转窑反应所需的热能是由陶瓷芯加热电阻炉供给,电炉功率为12kW,电炉可以在滑道上左右移动以满足不同加热方式的要求.如图2所示,回转窑内装有4只K 型热电偶,1只埋在物料中,1只悬在窑膛的中间部位,另外2只分别图1 批量外热式回转窑热解气化试验装置(1 电源控制箱;2 密封件;3 链轮;4 加热炉;5 回转窑;6 冷凝器;7 过滤器;8 气体采样口;9 累计流量计;10 引风机;11 焦油收集器;12 支架;13 电机;14 鼓风机)Fig.1 Batch scale e xternal heated rotary kiln for pyrolysis &gasification experi ments固定在窑筒体两端的内壁上.焦油收集器为水冷蛇形管式竖直换热器,在底部装有焦油收集容器.气体流经焦油收集器冷却后,再经过滤器由累积流量计测得流量,在过滤器后设有气体采样口.试验台尾部装有引风机,使整个试验台处于负压状态.图2 回转窑内热电偶分布(0~4 热电偶;5 加热炉;6 物料)Fi g.2 Configuration of thermal couples in the rotary kiln1 2 试验条件及加热方式试验中通过控制窑壁温度间接控制窑内温度,并将热电偶0的温度作为热解气化终温(FPT),分别设定为500 、600 和700 .反应气体由鼓风机抽取空气直接供给,供给量为物料燃烧理论空气量的0 6倍.根据物料的不同特性,空气流量为0 25~0 66m 3!h -1不等.试验采用慢加热方式(李爱民等,1999a),即先把加热炉移到回转窑筒体之外加热至设定的温度后,再将其移回到已装好物料的回转窑上,这种加热方式与间歇给料时物料的升温过程相似.1 3 试验物料考虑到实验的安全和实验工况的可控性,本试验以普通棉花、聚丙烯、竹棒、猪肉分别替代医疗废物的4种典型组分:脱脂棉与纱布等棉类物品、针筒和输液器等聚丙烯类塑料、竹签类纤维质和手术切割物进行模拟试验.棉花与猪肉破碎成边长为10~20mm 的方块;竹棒的直径为3~4mm,长约为25mm;而聚丙烯是直径约为3mm 的球形颗粒.4种典型物料的工业分析与元素分析见表1.试验时窑内的物料填充率控制在10%~15%.由于物料密度不同,物料量一般为150~500g,为了保证试验结果的可比性,每种物料在不同反应温度下的质量相同.1212环境科学学报25卷表1 物料的工业分析与元素分析Table 1 Proxi mate and ultimate analys is of raw materials 样品工业分析元素分析M ad A ad V ad FC ad Q b,ad (kJ !kg -1)C adH ad N ad S t,ad O ad 棉花7 82%1 34%79 92%10 92%1592041 96%5 56%0 49%0 07%42 76%聚丙烯00 16%99 84%04576984 30%14 44%0 18%0 03%0猪肉32 45%0 14%67 41%03922739 91%15 43%0 17%0 03%30 21%竹子9 77%1 77%72 69%15 77%1747344 90%5 23%0 25%0 06%38 02%注:猪肉是经80 恒温烘干后分析得到的结果.2 试验结果(Results )2 1 回转窑的温升特性类似于力学中的速度和加速度的概念,定义窑膛的温升速率 T 为窑膛温度随时间的变化率,单位为 !min -1;同时定义温升速率变化率 T D 为温升速率随时间的变化率,单位为 !min -2.T i =(T i +1-T i ) (t i +1-t i ),i =0,1,2,∀(1) T D i =( T i +1- T i ) (t i +1-t i ),i =0,1,2,∀(2)式(1)中,T i 为t i 时刻窑膛内的温度,T 0为加热前t 0时刻窑膛内的初始温度;式(2)中, T i 为t i 时刻窑膛内的温升速率, T 0为t 0时刻窑膛内的初始加热温升速率.以竹子为例,通过对窑膛温度(热电偶3)和窑壁温度(热电偶0)的测量,得到了回转窑在批量给料情况下的温升特性.图3给出了慢加热方式下典型的窑膛温度和窑壁温度随时间变化的曲线.图4给出了回转窑窑膛的 T 随时间的变化曲线及图3 回转窑的温升曲线Fig.3 Temperature curve of rotary kiln700 时窑膛的 T D 随时间的变化曲线.图5是竹图4 温升速率随加热时间的变化Fig.4 Temperature variety againsttime图5 竹子的DT G 和 T D 曲线Fig.5 D TG & T D curves of bamboo 子在空气气氛下,加热速率为10 !min -1时的D TG 曲线和FPT 为700 时回转窑内 T D 随温度的变化曲线.2 2 热解气化产物的分布根据质量守恒,有:m =m v +m t +m v(3)式中,m 表示物料总质量,m v 表示挥发分质量,m t 表示焦油质量,m r 表示残渣质量.通过对4种物料在不同FP T 下焦油和残渣的收集,并根据式(1)得出了m v .表2给出了物料在不同FPT 下的产物分布.12139期严建华等:医疗废物典型组分在回转窑内的热解气化研究2 3 气化产物特性试验时,用100mL的玻璃注射器定时在冷凝器后收集气体,然后用Trace GC2000型气相色谱仪离线测量气体成分,得出各种物料在不同时刻气化产物的变化曲线.图6是4种物料在600 时的气化产物析出曲线,图7给出了不同FPT下4种物料CO2的析出曲线,图8以棉花为例给出了不同FPT情况下气化产物不同成分的析出曲线.2 4 气化残渣特性试验得到了竹子、棉花和猪肉的气化残渣.对竹子和棉花的残渣进行了工业分析和元素分析,结果如表3所示.表2 不同FPT下各物料热解气化产物的分布Table2 Products distributi on at different FP T物料FP T m v m m t m m r m 竹子50041 0%39 3%19 7%60038 0%42 7%19 3%70037 0%49 3%17 0%棉花50072 0%18 0%10 0%60072 7%20 0%7 3%70072 0%21 3%6 7%猪肉50034 8%64 6%0 6%60035 3%64 3%0 4%70022 9%76 2%0 8%聚丙烯50064 1%35 9%060067 5%32 5%070068 5%31 5%图6 不同物料的气化气体产物析出过程Fi g.6 Gas yielding proces s of four sa mples3 讨论(Discussions)3 1 回转窑温升特性对热化学反应,试验物料的升温过程是一个十分重要的参数.由于固体物料具有不均匀性、会在窑膛内不断滚动,且物料颗粒内部存在着较大的温度梯度(实际表现为热电偶1、2、4的读数相差较大),因此,在回转窑内准确测量物料颗粒温度较为困难.虽然物料的真实温度不易测得,但较易测量的窑膛温度3和窑壁温度0的变化可近似反映物料温度变化的统计趋势.从图3中可以看出,在试验的开始阶段,窑壁温度有一段快速的下降过程,随后窑膛温度与窑壁温度都不断升高到一个较为稳定的温度.整个过程中窑膛温度始终低于窑壁温度,这和李爱民(1999a)、李水清(2000b)的试验结果相同,是外热式回转窑的特点之一.图4是以竹子为例的温升速率( T)随加热时1214环境科学学报25卷图7 不同FPT 下CO 2随时间的析出曲线Fig.7 CO 2yield against time under differentFPT图8 棉花各气化气体组分随时间析出曲线图Fig.8 Gas yield against time of cotton12159期严建华等:医疗废物典型组分在回转窑内的热解气化研究表3 竹子与棉花气化残炭的工业分析与元素分析Table3 Proximate and ultimate anal ysis of gasi fied ba mboo&cotton residue物料FP T( )工业分析元素分析M ad A ad V ad FC ad Q b,ad (kJ!kg-1)C ad H ad N ad S t,a d O ad竹子50022 48%19 76%19 02%38 74%1803849%1 46%0 46%0 38%5 66% 6006 67%18 27%10 47%64 59%2343567 27%2 62%0 30%0 28%4 59% 70010 21%13 5%12 51%63 78%2463366 72%1 35%0 46%0 25%7 51%棉花5004 47%3 36%13 08%79 09%3107182 35%2 46%0 55%0 21%6 6% 6005 2%3 12%9 87%81 81%3023184 62%2 19%0 48%0 16%4 23% 7006 18%3 95%6 59%83 28%29182785 25%2 05%0 46%0 24%1 87%间变化的曲线图.从图中可以看出,从刚开始从至10min时FPT为700 的窑内温升速率大于500 时的温升速率,并且比500 条件下提早7~8min达到平衡状态(前者需要20min左右,后者需要27min 左右),说明FP T越高,热解-气化反应所需的时间越短.根据式(1)和式(2)可知,当 T>0时,窑温不断升高;当 T=0时,窑温不再变化,达到平衡状态;当 T<0时,窑温下降.当 T D>0时,温升速率增加;当 T D=0时,温升速率不变;当 T D<0时,温升速率减小.在慢加热方式下,窑内温度不断升高,逐渐接近窑壁温度,整个过程 T#0, T D逐渐减小并接近于0.以FPT=700 为例,从图4中可以看出,从开始至5min时 T达到最大值,而此时 T D=0;随后 T逐渐减小,在6~20min的区间内 T D曲线在0值附近上下波动,说明在这个时间段内物料发生了热解气化反应.如在7min时, T曲线上有一个波谷,说明此时发生了以热解吸热为主的反应;随后在8min时, T曲线上出现了一个波峰,说明此时发生了以气化放热为主的反应.图5的DTG曲线表明竹子主要的反应温度区间为250~500 ,要低于 T D变化区间.这是因为热重试验时物料为粉状,而本试验中物料为杆状,后者颗粒粒度远大于前者.颗粒增大后传热传质能力变差,相应的反应温度区间后移,这与李水清等(2000a)的试验结果一致.3 2 热解气化产物的分布由于4种典型物料的特性差别比较大,热解气化产物分布各不相同.由表2可知,4种物料的热解气化转化率都很高,竹子最低亦达到80 3%,而聚丙烯和猪肉几乎均都转化为气化产物和焦油了(> 99%).这说明医疗垃圾用回转窑热解气化处置时,残渣产量较少.同时可以看出,随着FPT的提高,残渣率下降,说明FPT的提高有利于减少残渣量.由表3可知,残渣中的碳含量较高,需要对残渣进一步处理,以满足危险废物焚烧污染控制标准(GB18484 2001)中对热灼减率的要求.3 3 热解气化残炭特性分析表3是竹子与棉花气化残炭的工业分析与元素分析结果.由表3可知,竹子残炭中水分的相对数量较高,这是由于竹子气化后形成的残炭是一种类似于活性炭的物质,比表面积相当大(张东升等, 2004).在工业分析与元素分析前需要将残炭研磨成粉状,研磨过程暴露于空气中,可能吸收了空气中的水分所致.在600 时,竹子残炭中水分和挥发分含量最低,说明600 时竹子水分和挥发分析出最彻底.随着温度的升高,热裂解过程中的碳化反应加剧;另外,反应速率随温度升高而加快,整个试验达到稳态的时间不断减少,医疗垃圾中的可挥发性成分较快析出,从而使得残炭中的固定炭含量随着温度的升高而相对增加.对棉花而言,随着FPT的升高,残炭中挥发分的含量下降,水分、灰分和固定碳的含量相对增加,说明FPT升高有利于挥发分析出,这与木材制焦研究得出的结论相似(吴新华,1994).3 4 热解气化气析出特性分析3 4 1 相同FPT下热解气化气析出特性分析从图6中可以看出,反应开始的30min内除CO2以外4种物料的气化气体产物含量均接近于零,说明热解气化反应基本结束,而随后的反应主要是残炭的氧化反应.棉花主要由纤维素构成(Serdar,2004),其分子式为(C6H10O5)n,相对其它几种物料而言,其热分解速度较快,到20min左右各组分除了CO2以外基本析出完毕.竹子则由纤维素、半纤维素和木质素组成,挥发分在5~27min内析出.猪肉由肥肉和瘦肉组成,主要成分有脂肪酸、蛋白质和水分等,挥发分1216环境科学学报25卷在5~25min的时间段内析出.聚丙烯的挥发分则从开始到30min的时间段内析出.除棉花外,其余3种物质的挥发分在析出时间段内基本上按正态曲线分布,这一结果与李水清等(2000a)的研究结果一致.3 4 2 不同FPT下热解气化气体产物的析出特性分析图7给出了不同FPT下热解气化气(以CO2为例)的析出特性.棉花、竹子和猪肉的主要析出峰只有一个,而聚丙烯则有多个.前3者的CO2高峰主要是物质内的羧基、羰基裂解生成的,而聚丙烯则是分解生成的小分子烃类(如C2H4、C3H6)与反应气中的氧反应生成的.随着FPT的提高,炉温温升速率增加,到达热裂解温度的时间减少,表现为CO2析出高峰提前,峰值增加.3 4 3 不同FPT下热解气化气体组分随时间析出特性分析图8以棉花为例给出了不同FP T下热解气化气体产物中可燃组分(CO、CH4、H2和C n H m)随时间析出的曲线.从图中可以看出,C H4、C n H m和CO随着FPT的提高,高峰出现的时间提前,峰值也提高;H2在温度较低时有2个析出峰(500 时和600 时),且峰值随着FPT增加,到700 时合并为一个析出峰.FPT为700 的条件下各组分到15min 时基本上析出完毕,而500 时则要到25min左右才析出完毕.从试验和工程应用角度看,综合考虑到实际装置的放大效应,第一段初级处理采用约700 的回转窑反应温度比较适合实现医疗垃圾的完全热解和气化.4 结论(Conclusions)1)在回转窑内热解气化反应中,医疗废物的转化率较高(80%~100%),基本上随FPT的升高而升高;竹子与棉花的残渣需要进一步处理.2)从热解气化气析出过程看,当回转窑内的物料填充率为10%~15%时,物料的热裂解反应在30min以内基本结束.3)FPT的升高,有利于挥发分的析出,能减少残渣量和处置时间.从本文试验结果和初步的工业装置应用情况来看,第一段初级处理的回转窑反应温度为700 时可以取得较好的热解和气化处置效果.通讯作者简介:严建华(1962),教授.博士生导师,教育部长江学者奖励计划特聘教授.主要研究领域:废弃物无害化热处置、燃烧理论与技术、能源与环境工程等.E mail:yanjh @cmee .参考文献(References):Belgiorno V,De Feo G,Della Rocca C,et al.2003.Energy from gasificati on of solid wastes[J].Was te Manage ment,23:115Chen G,Andries J,Spliethoff H,et al.2004.Biomass gasi fication inte grated wi th pyrol ysis in a circulati ng flui dized bed[J].Solar Energy, 76:345349Henrich E,B rkle S,Meza Renken Z I,et bus ti on and gasificati on kinetics of pyrolysis chars from waste and biomas s[J].J ournal of Analytical and Applied Pyroli sys,49:221241Lee C 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1012吴新华.1994.活性炭的制造和加工工艺[M].北京:中国建筑出版社张东升,王戈,张新萍.2004.竹炭利用综合评述[J].世界竹藤通讯,2(1):13%环境科学学报&关于文稿中插图的具体要求1.论文插图用于描绘难以用文字或表格表达的内容.因此,应突出图的直观性和自明性,即不阅读正文,仅借助图例和图注就可以获得必要的信息.2.图的长宽比、坐标轴单位的设计、线条疏密程度等要科学、合理,切忌过分重叠、凌乱.要注意图的整体效果.3.图要大小合适(能够看清所反映的内容).插图通常分为半栏图(图宽45~65mm)和通栏图(图宽100 ~120mm).作者可根据文中图的需要、繁简程度确定合适的宽度.4.中英文图题置于图的下方;图注一般置于中英文图题之间,亦可放在图内;图例要清晰、分明、大小合适,一般应放在图中空当处.图例应采用易区分的标识,如∋(、)、∗+等.避免采用粗细线之别或灰度差之别;尽量不用虚线和点划线作图例.5.对于坐标图,标目一般由物理量及其相应的符号和单位组成.图中用符号表示数值的量和单位时,应按GB3101 93的规定,用量与单位的比值表示数值,即物理量符号(斜体)与单位(正体)之间用斜线隔开,如p Pa,c (mol!L-1)等.6.为便于国际交流,除图题需中英文对照外,坐标标目及图中的注释、图例等亦应中英文对照.7.图字采用6号宋体(英文用8P).图中物理量符号、单位符号应与文稿一致.8.对于照相图,原稿照片应图像清晰,层次分明,反差适中,无污损和折痕.电子显微镜照片图还应在其说明文字或注释中表明其放大倍数.如用彩图请事先向编辑部说明,彩页另收费.9.凡属我国全国政区图,务请给出包括南海诸岛的全图;对地图国界的绘制要特别慎重.有关此类图编辑部需送有关主管单位审批才可刊发.1218环境科学学报25卷。

空气气氛下医疗废物热分解特性

．
ａｄｔｅｐｅｋａｅｓｅｌｒａｏ０Ｃｎａｐｐａａｉｂｕｔ１０ｏｈｒｒｅ
ｕｉｇｔｅｔｅｍｏｇａｉｔｃＴｓｒ —ｒｖｍｅｒ（Ｇ）ａａｙｅｏｐｅｔｅＦｕｉｒｔｎｆｒｎｒｒｄｓｅｔｏｃｐｎｈｈｉｎｌｚｒｃｕｌｄｗｉｔｏｒａｓｏｉｆａｅｐｃｒｓｏｙｈｈｅｒｍ
摘要：用热重（Ｇ）傅里叶变换红外光谱（ＴＲ）用技术对医疗废物中的塑料类（液利Ｔ和ＦＩ联输管）化纤类（口罩）其混合物进行空气气氛下热分解实验，究单组分及混合物热分解的失重、及研
特性，并对热分解气体产物进行定性分析．结果表明：Ｎ气氛相比，与塑料类（输液管）失重峰数量增多，第一个失重峰峰值增大明显；纤类（且化口罩）分解起始温度提前约１０ｏ失重峰出热５Ｃ，
关键词：医疗废物；输液管；口罩；热分解中图分类号：Ｋ６Ｔ１文献标志码：Ａ文章编号：０１００（０１０．２６０１０ — ５５２１）６１３－５
ＤｅｏｐｓｔｏｈｒｃｅｉｔｃｆｍｅｉａｓｅｉｉｃｍｏｉｉｎｃａａｔｒｓｉｓｏｄｃｌｗａｔｎａｒＭｅｇＱｎｍｉＣｅｉｏｉｇＺａｇＬａｇｎｉｇｎｈｎＸａｐｎｈｎｉｎ
ＮＯＶ．２１０１
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０００．０１０．２ｏ：０３６／．ｓ．０１— ５５２１．６０１ｓ

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现在世界各国都在积极寻求有效的医疗废物处理技术。

焚烧技术可实现医疗废物的减容、减量、杀灭灭菌，但它在处理过程中容易造成二次污染。

而热解技术不仅具有以上焚烧的优点，还能节约能源，易于控制二次污染的产生而被认为是一种新型、有效的处理技术。

各种医疗废物的处理技术与设备层出不穷，但大多是借鉴生活垃圾的处理设备进行改造而来的，并且对医疗废物处理的基础研究甚少。

本文依托国家自然科学基金项目（No.50276055），展开了医疗废物有机组分热解特性的基础研究，为进一步的深入研究奠定基础，同时为医疗废物回转窑炉的设计提供一定的实验依据。

第一部分，选用几种医疗废物的典型组分，进行了快速热解研究。

这是对实物在热态处理时的热解过程的最佳模拟。

分析研究了温度、含水率、粒径、质量等对失重特性的影响，最后对混合物料的热解进行了研究。

第二部分，在外热式回转窑实验台上，对医疗废物中的四种组分进行热解实验研究。

针对温度、粒径、含水率、填充度、热解氛围对热解产物分布、热解过程以及产气特性的影响。

热解终温的升高有利于有机质中挥发分的析出，使热解气产率增加，焦油与残炭产率减少，而水分含量的增加会影响这一变化规律；另外热解气成分中的烃类组分含量随热解终温升高而增加。

第三部分，对热解产生的残渣和焦油进行了热重实验研究，就是观测其在线性升温下，空气中的燃烧特性。

因为回转窑里产生的这些残渣最终还是要焚烧的，而且其本身含有较高热值，焦油随同热解气体在二燃室燃烧反应。

关键词：医疗废物、快速热解、回转窑、焦油、残渣、动力学AbstractMedical waste is considered as the No.1 hazardous waste, according to the National Hazardous Wastes List. More and more medical waste are generated due to the development of modern medical science, and become a source of spreading diseases. Now scientists throughout the world are engaging in seeking effective medical waste handling methods. Although incineration can reduce the volume and weight of medical waste, and can sterilize it with high temperature, it is very easy to cause a second pollution during treatment. Pyrolysis technology not only has the advantages mentioned above but also can save energy, and much easier to control the generation of second pollution, which is regarded as an effective new treatment technology. There are a lot of technologies and equipments for medical waste treatment, but most of them come from the municipal solid waste treatment. Foundational reach on medical waste has rarely been carried out.This paper relies on National Natural Science Foundation No. 50276055 and carried out the foundational research on medical waste’s pyrolysis , which can set up a foundation for further research and offer some experimental data for rotary kiln designing.Part I, firstly, we selected kinds of typical medical waste components as the experiment materials , and carried on the fast pyrolysis experiment on them. This is the most vivid simulation to the course of true object which had been thrown into the kiln and taken pyrolysis reaction. We took great interesting on the factor such as the fixed temperature, moisture ratio, size,quality, and their affection to the fast-pyrolysis. Besides, the mixed components had also been experimented.Part II, pyrolysis experiments of four typical components were carried out on an external-heating rotary kiln. Different affect factors of distributing of pyrolysis outcomes, pyrolysis process and property of gas producing were analyzed. The rising of final pyrolysis temperature favors the production of volatile in organics, increases pyrolysis gas production rate and decreases tar & char production rate while the rising of water content will affect this rule. Production of hydrocarbon in pyrolysis gas increases while final pyrolysis temperature rises.Part III, Tar and char had been studied by thermo-gravimeter, combustion character had been analyzed when they were heated under linear temperature risingspeed. Because after they were caused in the rotary kiln, char with great caloric energy might be incinerated finally, tar which is in gaseity will also be combusted.Keywords: Medical Waste, Fast --Pyrolysis, Rotary Kiln, Kinetics, Char, Tar目录摘要Abstract第一章绪论1.1引言 (1)1.2 医疗废物的定义、特征 (1)1.3医疗废物的现状 (3)1. 4医疗废物处理技术 (4)1. 5本文的工作背景、主要内容和意义 (10)第二章典型医疗废物的等温热解研究2.1引言 (13)2.2实验装置及实验方法 (13)2.3热解反应机理 (15)2.4实验结果及分析 (16)2.5本章小结 (34)第三章医疗废物典型组分在回转窑内的热解特性3.1引言 (36)3.2实验装置和实验方法 (36)3.3实验结果及分析 (38)3.4本章小结 (53)第四章医疗废物热解残渣及焦油的特性研究4.1引言 (56)4.2实验装置和实验方法 (56)4.3实验结果及分析 (57)4.4焦油的燃烧特性 (63)4.5本章小结 (72)第五章全文总结和对以后工作的展望 (74)作者在攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文 (75)致谢 (76)第一章绪论§1.1引言随着社会经济的发展、科学技术的进步，人类生活、生产触及的范围越来越广，在利用自然资源为生产、生活服务的同时，也造成了对环境的极度污染、破坏，生态的失衡、到处充斥着形形色色的废弃物，威胁着人们自身的生存环境生命安全。