一种废弃物焚烧及净化系统装置、焚烧净化方法和应用

本发明属于废弃物处理，涉及一种废弃物焚烧及净化系统装置、焚烧净化方法和应用。

背景技术：

1、我国医疗废弃物总量较大，且近几年增势迅猛。医疗废弃物的种类和成分较复杂，主要可分为感染性废物、病理性废物、损伤性废物、药物性废物、化学性废物等。这些医疗废弃物含有大量的病原体、致病菌及化学药剂，需要得到及时有效的无害化处理。医疗废弃物产生点多，但总量不大，对于人口集中度低和边远地区的居民区、单位，产生的分散医疗废弃物存在二次污染和集中处理成本较高的问题。

2、现有的医疗废弃物无害化处理方法包括消毒法、填埋法、焚烧法以及高温等离子体法等。医疗废弃物通常包含塑料、橡胶、棉布和其它有机质等，可燃组分具有较高的热值。焚烧法不仅能够高效彻底消毒灭菌并大幅减容，而且还可对燃烧热进行有效利用，因此成为了医疗废弃物的主流处理方式。医疗废弃物通常通过长时间的高温燃烧可基本消除二噁英、烟黑和一氧化碳等污染物的危害，但医疗废弃物有机质平均含氮量高，含硫量低，因而烟气净化的脱硝成本较高。目前采用的小型焚烧装置，大多仅采用助燃提温的方式提高燃烧效果，配风也难以适应该类有机物挥发分的不稳定析出，会造成大量氮氧化物、烟黑、一氧化碳以及二噁英等有毒有害二次污染物的排放。

3、cn107830524a公开了一种医疗垃圾处理设备及医疗垃圾处理系统，医疗垃圾处理设备包括外壳体、运料组件、碾碎器、传递器、焚烧炉和控制器，运料组件可以将待处理的医疗垃圾传输到外壳体内部，碾碎器位于外壳体内壁上，传递器位于碾碎器的下方，经碾碎器破碎后的医疗垃圾流入传输设备内，然后传输到焚烧炉内，经焚烧炉处理后传输到后续设备内。使用该发明中的焚烧炉处理医疗垃圾，会造成氮氧化物、烟黑、一氧化碳以及二噁英等有毒有害二次污染物的排放。

4、cn107435929a公开了一种医疗垃圾处理设备，包括医疗垃圾处理设备本体，所述医疗垃圾处理设备本体从上到下分为粉碎腔体、焚烧腔体和杀菌腔体；所述粉碎腔体的上方螺纹连接有粉碎口；所述焚烧腔体的底部螺纹连接有燃气架；所述燃气架的底部螺纹连接有燃气管道；所述杀菌腔体的内部螺纹连接有集中漏斗，且集中漏斗的横截面为倒梯形；所述集中漏斗的两侧内壁上螺纹连接有紫外线杀菌灯；所述杀菌腔体的下方开设有出料口；所述出料口的上方边沿处螺纹连接有冷却管，且冷却管上螺纹连接有制冷器。使用此发明中的焚烧装置处理医疗垃圾，会造成氮氧化物、烟黑、一氧化碳以及二噁英等有毒有害二次污染物的排放。

5、cn212869775u公开了一种外科科室用多功能医疗垃圾处理装置，涉及垃圾处理领域。该外科科室用多功能医疗垃圾处理装置包括处理箱，处理箱顶部设有进料斗，处理箱内部设有从动轴，从动轴一侧设有主动轴，主动轴和从动轴外部均固定套接有挤压齿盘，处理箱正面设有第一传动组件，挤压齿盘底部设有处理盘，处理盘上开设有漏孔，处理盘底部设有加热棒。处理箱内部焚烧产生的烟气吸入抽气箱的内部，然后经过排气管排出，烟气在经过排气管的时候，会被排气管内部的过滤棉进行过滤。此发明中处理医疗垃圾后产生的烟气仅使用过滤棉过滤，无法充分净化氮氧化物等有毒有害二次污染物。

6、湿法烟气净化有利于实现较高温度烟气的快速降温，避免二噁英的二次生成，并可高效脱除酸性物质和灰尘。目前的烟气净化装置单纯依靠净化液的喷淋雾化及与逆流烟气的自然混合作用，不仅对喷淋塔的高度要求较高，也需要较高的喷淋泵扬程来满足较高的雾化要求，因而很难应用于小型烟气净化系统。

7、因此，亟需一种小型废弃物处理装置处理医疗废弃物，避免有毒有害二次污染物的排放。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种废弃物焚烧及净化系统装置、焚烧净化方法和应用，能够高效焚烧废弃物和抑制污染物生成，并对焚烧烟气充分净化，避免有毒有害污染物的排放。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种废弃物焚烧及净化系统装置，所述焚烧及净化系统装置包括依次连接的焚烧单元和净化单元；

4、所述焚烧单元包括解耦燃烧装置，所述净化单元包括沿烟气流向依次连接的第一净化装置和第二净化装置，所述第一净化装置的烟气入口连接所述解耦燃烧装置的出烟口，医疗垃圾进入所述焚烧单元焚烧产生的烟气，依次进入所述第一净化装置和第二净化装置。

5、本发明提供的小型废弃物焚烧及净化系统装置，能够高效焚烧废弃物和抑制污染物生成，并对焚烧烟气充分净化，避免有毒有害污染物的排放。其中，第一净化装置和第二净化装置能够高效净化烟气，有效避免烟气中二噁英的二次合成。

6、作为本发明优选的一种技术方案，所述净化单元还包括净化池，所述净化池包括封闭池和开口池，所述封闭池的顶部密封，所述开口池的顶部敞口。

7、优选地，所述封闭池和所述开口池内盛放有净化液，所述封闭池的底部和所述开口池的底部连通，用于所述净化液由所述封闭池流向所述开口池。

8、优选地，所述封闭池的顶部敞口处设置有盖板，所述封闭池的顶部敞口边缘与盖板的外周边缘密封对接，所述盖板用于密封所述封闭池的顶部敞口。

9、优选地，所述净化池包括外壳以及竖直设置于外壳内腔的隔板，所述隔板的相对两侧边缘固定于所述外壳的内侧壁，所述隔板的底面与所述外壳内腔底面存在空隙，所述隔板将所述净化池分隔为底部连通的所述封闭池和所述开口池，所述隔板的底面位于所述净化液的液面下。

10、优选地，所述开口池的底部设置有净化液出口。

11、优选地，所述开口池和/或所述封闭池内设置有冷却器，所述冷却器位于所述净化液液面下方，用于降低所述净化液的温度。

12、优选地，所述冷却器包括冷却管，所述冷却管流通有冷却水，所述冷却水流经冷却器后，进入所述解耦燃烧装置的顶部，用于降低所述烟气的温度。

13、优选地，所述冷却器包括蛇形冷却管。

14、在本发明中，通过设置冷却器，净化液吸收烟气的热量被冷却水带走，不仅回收了部分烟气热量，同时可维持净化液温度的稳定，减少汽化蒸发耗水量。

15、作为本发明优选的一种技术方案，所述封闭池的顶部分别连接第一净化装置的底部出口和第二净化装置的底部入口，所述烟气经所述第一净化装置的底部出口进入所述封闭池，再经所述底部入口进入所述第二净化装置。

16、优选地，所述第一净化装置的顶部外侧壁设置有烟气入口，所述第一净化装置的烟气入口与所述解耦燃烧装置的出烟口之间的连接管路上设置有增压风机，所述增压风机用于对所述烟气增压。

17、优选地，所述第一净化装置的底部出口穿过所述盖板伸入所述封闭池内腔。

18、优选地，所述第一净化装置的底部出口与所述盖板密封连接。

19、优选地，所述第一净化装置的顶部设置有第一喷淋器，所述第一喷淋器连接所述开口池的净化液出口，所述第一喷淋器喷出的净化液由第一净化装置的底部出口排入封闭池。

20、优选地，所述第一喷淋器与所述净化液出口的连接管路上设置有循环泵。

21、优选地，所述第一净化装置为竖直安装的文丘里管型。

22、优选地，所述第一净化装置的高度小于1.0m，例如可以是1.0m、0.9m、0.8m、0.7m、0.6m、0.5m、0.4m、0.3m、0.2m或0.1m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

23、作为一种优选的技术方案，所述第一净化装置包括由上至下依次连接的第一文丘里管和第二文丘里管，所述第二文丘里管的喉口直径小于所述第一文丘里管的喉口直径。

24、优选地，所述第一文丘里管的顶部外侧壁或顶面设置有所述烟气入口，所述第一文丘里管的顶部设置有第一喷淋器。

25、在本发明中，第一喷淋器采用低压式旋流喷嘴，使净化液均匀扩散，以增强烟气与净化液的快速混合，加快传热传质，增强烟气吸收效果。

26、优选地，所述第一文丘里管和所述第二文丘里管连接处的内腔中设置有第一均流器。

27、优选地，所述第一均流器上设置有通流孔。

28、本发明对第一均流器的种类不作具体限定，第一均流器可以是导流锥体，导流锥体的锥面均匀布置有通流孔。

29、优选地，所述第一均流器与第一文丘里管内壁通过旋流导板连接。

30、在本发明中，烟气与净化液的混合物经过第一文丘里管的喉口后，流速提高，大部分从第一均流器与第一文丘里管的渐扩段之间流过，少部分通过所述通流孔流过；通过净化液在第一均流器处的反射、集聚和扩散作用，可增强与变向流动烟气的混合。通过设置旋流导板，进一步增强烟气与净化液快速混合的均匀性。

31、优选地，所述第二文丘里管的底部出口外周设置有折流圈，所述底部出口横截面所在的平面位于所述折流圈的顶面和底面之间。

32、优选地，所述第二文丘里管的底部设置有第二均流器，所述第二均流器的部分位于所述第二文丘里管的内腔中，所述第二均流器的底面位于所述折流圈的底面下方。

33、本发明对第二均流器的种类不作具体限定，第二均流器可以是导流锥体。

34、优选地，所述折流圈与第二文丘里管外壁通过旋流导板连接。

35、优选地，所述第二均流器与第二文丘里管内壁通过旋流导板连接。

36、优选地，所述折流圈位于所述盖板下方，所述折流圈顶面与所述盖板底面的间距大于所述第二文丘里管喉口直径的平方与所述折流圈内径的比值。

37、烟气与净化液的混合物通过第二文丘里管的喉口后，流速提高，从第二文丘里管的渐扩段与第二均流器之间流过，然后一部分从折流圈下部扩散流出，另一部分从折流圈上部扩散流出。

38、本发明的第一文丘里管的结构设置可在较小的烟气流动阻力下强化烟气与净化液的混合，可降低对低压旋流喷嘴的雾化要求和降低净化循环泵扬程，达到烟气快速降温的要求；由于文丘里管渐缩段的加速和导向作用，烟气与净化液混合物中大部分大粒径尘粒和净化液流向第二均流器表面；在惯性和粘附作用下，靠近第二均流器表面的混合物中的净化液携带部分大粒径尘粒被净化池的净化液上表面捕捉；靠近第二文丘里管渐扩段的混合物中的部分小粒径尘粒随转向上流动的烟气急剧转向，随同少量净化液粘附在折流圈，随后增大团聚尺寸的尘液混合物穿过低速气流落入净化池。

39、设置折流圈，不仅可以避免传统下冲式净化装置出口必须没入液面以下造成的压降损失；同时由于折流圈的分流作用，使从折流圈上部和下部流过的气流流速均降低，可减弱细小尘粒和净化液被气流的二次携带，提高除尘效率；折流圈的分流作用也可减弱净化池液面高度波动对第一净化装置净化效率的影响。

40、作为本发明优选的一种技术方案，所述第二净化装置的顶部外侧壁设置有排烟口，所述封闭池内的所述烟气进入所述第二净化装置后，经所述第二净化装置的排烟口外排。

41、优选地，所述第二净化装置的底部入口穿过所述盖板伸入所述封闭池内腔。

42、优选地，所述第二净化装置的底部入口与所述盖板密封连接。

43、优选地，所述第二净化装置内沿烟气流向由下至上依次设置有净化器、第二喷淋器和气液分离器，所述气液分离器位于所述排烟口前。

44、优选地，所述净化器包括由下至上依次设置的若干过滤件和若干浮动栅格，所述过滤件和所述浮动栅格交替分布。

45、优选地，所述过滤件包括滤网。

46、优选地，所述气液分离器包括惯性式气液分离器。

47、优选地，所述第二喷淋器连接所述开口池的净化液出口，所述第二喷淋器喷出的净化液由第二净化装置的底部入口排入封闭池。

48、优选地，所述第二喷淋器与所述净化液出口的连接管路上设置有循环泵。

49、本发明中，所述循环泵与所述第二喷淋器的连接管路上引出喷淋支路，所述喷淋支路的出口端连接所述第一喷淋器。

50、优选地，所述第二净化装置的高度小于1.5m，例如可以是1.5m、1.4m、1.3m、1.2m、1.1m、1.0m、0.9m、0.8m、0.7m、0.6m、0.5m、0.4m、0.3m、0.2m或0.1m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

51、在本发明中，所述烟气和净化液同时进入第一净化装置进行气液混合传热传质，净化液能快速降低烟气的温度避免二噁英的二次合成，并且能吸收或吸附烟气中的部分粉尘和酸性物质，吸收或吸附后的烟气和净化液进入封闭池；封闭池内的烟气由底部入口进入第二净化装置，所述第二净化装置采用流化雾化和液膜洗涤组合的烟气净化方式高效净化烟气，在第二净化装置中烟气由下向上流动，与进入第二净化装置的净化液发生强烈的逆流传热传质，烟气中大部分污染物被净化液吸收或吸附，随净化液进入封闭池，被净化的烟气经气液分离器脱除大部分水分后，排出第二净化装置。

52、需要说明的是，所述第一净化装置和第二净化装置内的净化液进入封闭池后流入开口池，再经循环泵分别进入第一喷淋器和第二喷淋器，不断进行净化循环。

53、作为本发明优选的一种技术方案，所述解耦燃烧装置包括壳体，所述壳体内分布有焚烧气化区、二次燃烧区和内置绝热区，所述废弃物进入所述焚烧气化区焚烧产生的烟气，依次进入所述二次燃烧区和所述内置绝热区。

54、优选地，所述壳体内竖直设置有中隔墙，所述中隔墙将所述焚烧气化区和所述内置绝热区隔开，所述二次燃烧区位于所述内置绝热区的下方，所述焚烧气化区通过中隔墙的下方与所述二次燃烧区连通，所述焚烧气化区中的所述烟气绕过所述中隔墙的下方，依次进入所述二次燃烧区和所述内置绝热区。

55、在本发明中，采用所述解耦燃烧装置能实现废弃物的低氮焚烧燃烧，减少烟气中氮氧化物含量，节约净化成本。所述废弃物进入焚烧气化区后发生焚烧气化，产生半焦和含有大量可燃物的烟气。产生的半焦转移至焚烧气化区的下部空间形成半焦区，所述半焦继续燃烧产生的灰渣排出焚烧气化区。所述含有大量可燃物经过半焦区燃烧后，进入二次燃烧区继续燃烧，然后烟气进入内置绝热区。烟气依次经过所述二次燃烧区和内置绝热区，使烟气中的可燃物燃烧完全并使二噁英充分分解。

56、优选地，所述壳体顶部设置有烟气初冷器，用于降低所述烟气的温度，所述烟气初冷器的出烟口连接所述第一净化装置的烟气入口，所述内置绝热区中的所述烟气进入所述烟气初冷器，再经所述增压风机再进入所述第一净化装置。

57、在本发明中，所述烟气初冷器可以设置于所述解耦燃烧装置的壳体内腔顶部，所述烟气初冷器也可以设置在所述解耦燃烧装置壳体外壁顶部。流经冷却器的冷却水，进入所述烟气初冷器，用于降低所述烟气的温度。

58、优选地，所述壳体的外侧壁设置有助燃器，所述助燃器与所述二次燃烧区连通。

59、优选地，所述助燃器包括送风器。

60、在本发明中，所述二次燃烧区由助燃器辅助燃烧，以保障烟气在二次燃烧区中充分燃烧，保障高温环境；所述送风器可调节风量。

61、需要说明的是，本发明对助燃器的种类不作具体要求和特殊限定，现有技术中已公开或新技术中未公开的助燃器均可用于本发明中，对此进行的常规替换得到的新的技术方案同样落入本发明的保护范围和公开范围之内。

62、作为本发明优选的一种技术方案，所述焚烧气化区的顶部设置有进料口，所述进料口的下方设置有炉排，所述炉排包括上炉排和下炉排，所述上炉排用于承载所述废弃物焚烧气化，所述下炉排用于送风和排出焚烧产生的灰渣。

63、优选的，所述炉排为往复摆动式炉排。

64、优选地，所述上炉排与水平方向的夹角为5～30°，所述上炉排向所述二次燃烧区下倾，例如可以是5°、8°、10°、12°、15°、18°、20°、22°、25°、28°或30°，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

65、优选地，所述上炉排靠近所述二次燃烧区的一端为驱动端，所述驱动端与所述下炉排的上端通过活动件连接，所述上炉排远离所述驱动端的一端设置于所述解耦燃烧装置内侧壁的滑轨上。

66、需要说明的是，所述活动件包括转轴，本发明对活动件的种类不作具体要求和特殊限定，现有技术中已公开或新技术中未公开的活动件均可用于本发明中，对此进行的常规替换得到的新的技术方案同样落入本发明的保护范围和公开范围之内。

67、优选地，所述解耦燃烧装置的底部设置有底座，所述下炉排的下端固定于底座顶面，所述底座顶面设置有排渣口。

68、优选地，所述下炉排连接有驱动器，所述下炉排在驱动器的带动下围绕下端摆动，并带动上炉排滑动。

69、在本发明中，所述往复摆动炉排可确保能够及时输运易结焦的塑料、橡胶等有机质和大尺寸不可燃组分，调节焚烧气化区到二次燃烧区的火口尺寸(上炉排的驱动端到中隔墙底部的距离)，以提高焚烧气化燃烧的连续性和配风适应性。并提高解耦燃烧装置对废弃物复杂特性的适应性，保障配风合理和输料顺畅，燃烧持续稳定。

70、第二方面，本发明提供了一种采用第一方面所述的废弃物焚烧及净化系统装置的焚烧净化方法，所述焚烧净化方法包括：

71、废弃物进入焚烧单元中焚烧产生灰渣和烟气，烟气依次经第一净化装置和第二净化装置净化。

72、作为本发明优选的一种技术方案，所述的焚烧净化方法具体包括以下步骤：

73、(1)废弃物进入焚烧气化区中进行焚烧气化燃烧，产生烟气和灰渣，灰渣由炉排排出；

74、(2)烟气依次经过二次燃烧区和内置绝热区，再经烟气初冷器降温后进入净化单元；

75、(3)烟气依次进入第一净化装置和第二净化装置进行净化，净化后外排。

76、优选地，所述烟气进入所述第一净化装置进行净化，净化后的所述烟气进入所述封闭池，再进入所述第二净化装置进行净化，再次净化后外排。

77、优选地，所述二次燃烧区内的燃烧温度为900～1200℃，例如可以是900℃、920℃、940℃、960℃、980℃、1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃、1120℃、1140℃、1160℃、1180℃或1200℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

78、优选地，所述内置绝热区内的烟气温度为850～1150℃，例如可以是860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、920℃、940℃、960℃、980℃、1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃、1120℃、1140℃或1150℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。所述烟气在所述内置绝热区内的停留时间为2～3s，例如可以是2s、2.1s、2.2s、2.3s、2.4s、2.5s、2.6s、2.7s、2.8s、2.9s或3s，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

79、优选地，所述烟气经过烟气初冷器后的温度为450～500℃，例如可以是450℃、455℃、460℃、465℃、470℃、475℃、480℃、485℃、490℃或500℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

80、优选地，所述烟气经第一净化装置净化后的温度为50～150℃，例如可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

81、在本发明中，所述二次燃烧区内的燃烧温度为900～1200℃，所述内置绝热区内的烟气温度为850～1150℃，烟气在所述内置绝热区内停留2～3s，能使烟气中的二噁英充分分解，烟气中的可燃物燃烧完全。经第一净化装置净化后，所述烟气的温度由450～500℃快速降至50～150℃，有效避免二噁英的二次合成。

82、第三方面，本发明提供了一种第一方面所述的废弃物焚烧及净化系统装置的应用，所述废弃物焚烧及净化系统装置应用于医疗废弃物。

83、所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。

84、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

85、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

86、本发明提供的小型废弃物焚烧及净化系统装置，能够高效焚烧废弃物和抑制污染物生成，并对焚烧烟气充分净化，避免有毒有害污染物的排放。其中，第一净化装置和第二净化装置能够高效净化烟气，有效避免烟气中二噁英的二次合成。