医用玻璃及医疗废物灰渣熔融特性研究

摘要

医疗废物是具有感染性、毒性、放射性特征的危险性废物,诸如化学品废物、感染性废物、沾污的利器等。医疗废物焚烧处置能够有效地实现废物的无害化、减量化和资源化,是目前认为最适合的处置方法。医疗废物及其灰渣的化学组分和特性是优化焚烧炉设计、运行与控制的重要影响因素。医疗废物中存在大量的低熔点的医用玻璃瓶,这些玻璃瓶不能参与燃烧,会成为灰渣的主要组分,对灰渣的熔融特性有很大影响。医疗废物在回转窑内焚烧时,着火燃烧产生的高温会将医用玻璃熔化,熔融的玻璃可能会粘结在回转窑内壁上,导致回转窑的结渣,或者滚动粘结灰渣颗粒,形成大的熔体团,堵塞回转窑的出渣口。因而研究医用玻璃和医疗废物灰渣的熔融特性,以期能够为优化医疗废物的燃烧和防止回转窑的结渣提供帮助。
　　 从医疗废物处置中心采集了医用玻璃样品,对其进行化学组分和熔融温度的分析,并且与医疗废物灰渣、生物质灰和煤灰进行了比较。通过不同玻璃间的比较,总结了化学组分对熔融温度的影响。软化温度随着SiO2、CaO含量的增加而升高,但随B2O3、Na2O含量的增加而迅速降低。调整几种玻璃间的比例,研究了混合玻璃的熔融特性。利用煤灰结渣指数对医用玻璃的结渣倾向进行了评定。应用SiO2置换法研究了化学组分对医用玻璃熔融特性的影响,实验结果显示不同化学组分对熔融温度有不同的影响。其中Na2O对医用玻璃熔融温度的影响是最显著的,每增加1％的Na2O,软化温度就会降低19.8℃,流动温度降低34.0℃。通过简化多元函数Taylor公式,得出了医用玻璃四个熔融特性温度的预测函数,验证结果表明医用玻璃熔融温度的预测值和实验值吻合较好。
　　 为了研究医疗废物友渣对回转窑焚烧炉运行的影响,从医疗废物处置中心采集了数个友渣样品,分析了这些灰渣样品的化学组分、显徼结构、矿物物相和熔融温度等性质。用分析纯代替灰渣的化学组分,研究了几种化学组分(SiO2、Al2O3、B2O3、Fe2O3、CaO、CaSO4、Na2O和NaCl)对医疗废物灰渣熔融特性的影响。
　　 危险废物回转窑焚烧处置技术具有诸多优点,回转窑焚烧炉在处理危险废物时能够适应多种形态的物料,并且运行操作简单。因此,为了研究危险废物热解焚烧处置的特性,设计并搭建了回转窑热解焚烧试验台。该热解焚烧试验台主要由三部分组成:危险废物进料系统、焚烧系统(回转窑焚烧炉、二燃室和能量回收设备)和烟气处理系统(急冷塔和二级布袋除尘器)。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 医疗废物的定义和分类

1.3 医疗废物的处理技术

1.3.1 医疗废物处理的原则

1.3.2 常用的几种医疗废物处理技术

1.4 医疗废物焚烧处理技术

1.4.1 医疗废物焚烧处理技术的发展历程

1.4.2 医疗废物焚烧炉

1.4.3 医疗废物焚烧炉的技术要求

1.5 本文研究的意义、内容与方法

参考文献

第二章 医用玻璃熔融特性研究

2.1 引言

2.2 实验材料、实验仪器及实验方法

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验仪器与实验方法

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 医用玻璃的化学组分

2.3.2 医用玻璃的衍射谱图

2.3.3 医用玻璃的熔融温度

2.4 医用玻璃熔融特性分析

2.4.1 化学组分对熔融温度的影响

2.4.2 混合玻璃对熔融温度的影响

2.4.3 医用玻璃结渣倾向判别

2.5 本章小结

参考文献

第三章 医用玻璃熔融温度的预测

3.1 引言

3.2 实验材料与方法

3.2.1 模拟实验的验证

3.2.2 实验材料

3.2.3 实验方法

3.3 实验结果与分析

3.3.1 化学组分对熔融温度的影响

3.3.2 熔融温度的拟合

3.3.3 医用玻璃熔融温度的预测函数

3.3.4 预测函数的验证

3.4 本章小结

参考文献

第四章 医疗废物灰渣熔融特性研究

4.1 引言

4.2 医用玻璃对友渣熔融特性的影响

4.2.1 实验材料与实验方法

4.2.2 实验结果与讨论

4.3 医疗废物灰渣和飞灰的特性

4.3.1 实验材料与实验方法

4.3.2 实验结果与讨论

4.4 化学组分对灰渣熔融温度的影响

4.4.1 实验材料与实验方法

4.4.2 实验结果与讨论

4.5 本章小结

参考文献

第五章 危险废物回转窑热解焚烧试验平台

5.1 引言

5.2 试验台的工艺流程

5.3 参数设计与热力计算

5.3.1 试验台的参数选择

5.3.2 试验台的热力计算

5.4 单体设备的设计

5.4.1 螺旋给料系统与回转窑

5.4.2 二燃室

5.4.3 换热器

5.4.4 急冷塔

5.4.5 二级布袋除尘器

5.5 试验台的功能

5.6 本章小结

参考文献

第六章 全文总结及对下一步的工作晨望

6.1 全文主要的工作及结论

6.2 本文的主要创新点

6.3 下一步研究工作的展望

作者在攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文

致谢