一种超小型有机危险废弃物碳化处理装置以及处理方法
技术领域
本发明属于有机废弃物处理技术领域，具体地说，涉及一种超小型有机危险废弃物碳化处理装置以及处理方法。
背景技术
在当前新冠病毒爆发的情况下，各类病毒、药物实验室高负荷运行，每天产生的试剂、废弃物不适合储存，应立即销毁；各大医疗机构每天会产生大量的有毒性、高传染性的危险废弃物，如果将这些废弃物运输出去再集中处理销毁，势必会造成因储存、运输过程中产生的二次污染；另外，针对药物研究所、病毒研究所、生物研究所、疾控中心等地方产生的小批量有机废弃物的处置，以及社区医院、乡镇医院、宠物医院等日常产生的医疗垃圾的处置，也存在转运过程中产生的二次污染，如何避免危废因储存、运输过程中产生的二次污染，急需一种适用于小批量有机废弃物处置的设备来解决目前存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超小型有机危险废弃物碳化处理装置以及处理方法，以便随时就地处理有机危险有机废弃物，避免造成因储存、运输过程中产生的二次污染，而且碳化效果优良，不会污染周围环境。
在处理过程中，本发明的碳化处理装置实现了产物的无害化(最终产物以固定碳和无机物为主)，烟气的无害化(装置自带尾气处理系统)，对环境影响小；同时设备占地面积小，可直接放置于实验室内，作为废弃物容器；自动化程度高，可无需操作人员全程监管，节约人力。病毒、细菌等在高温无氧条件下，被完全消解，可使其从危险废弃物转变为一般固体废弃物。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种超小型有机危险废弃物碳化处理装置，包括反应釜、燃烧室、保温箱体、一体式燃烧机、气体过滤系统、排气系统以及控制系统，所述燃烧室位于所述保温箱体内部，所述反应釜整体置于所述燃烧室内，所述一体式燃烧机位于所述保温箱体底部外侧，所述气体过滤系统设置在所述保温箱体顶部，所述排气系统连通所述气体过滤系统并置于所述保温箱体之外。
其中，所述反应釜的主体结构为耐高温金属反应釜，所述耐高温金属反应釜内安装搅拌器，上部设置封盖，所述封盖上安装压力监测仪、氧含量检测仪，所述耐高温金属反应釜上设有导气管和燃烧嘴。
所述耐高温金属反应釜的选材一般为耐热不锈钢(如sus310)或镍基材料。
其中，所述耐高温金属反应釜整体置于所述燃烧室内，被一体式燃烧机燃烧的火焰和燃烧嘴喷出的可燃气体燃烧火焰所包围。
其中，所述保温箱体由金属外壳、耐温型材和顶部可开启顶盖组成，所述保温箱体上设有氧含量监测仪、压力监测仪、温度监控仪，其内部设置用于支撑反应釜的支撑装置。
其中，所述支撑装置采用保温型材。
其中，所述一体式燃烧机位于保温箱体底部，为采用天然气、液化气作为热源的低氮燃烧器，以降低排放；
其中，所述气体过滤系统设置在保温箱体顶部，为长方体，内部填充耐高温过滤材料，用来过滤和吸附颗粒物及其他污染物。
其中，所述排气系统包括排气管及引风机，以保障燃烧室在工作期间始终保持负压状态。通常排气管要伸出室外。
一种上述超小型有机危险废弃物碳化处理装置处理废弃物的方法，采用高温无氧间歇式处置方法，具体流程如下：
(1)将收集好的废弃物放入反应釜，盖好封盖及可开启顶盖；
(2)一体式燃烧机开始工作，以天然气或液化气作为热源；
(3)通过天然气的燃烧加热，反应釜内废弃物中首先水分蒸发，然后有机质开始分解，产生可燃性的气体，如氢气H2、一氧化碳CO、甲烷CH4等小分子链有机气体和固定碳；
(4)固定碳残留在反应釜内，而可燃性气体通过反应釜上方的导气管进入到燃烧嘴，与一体式燃烧机喷射的火焰和空气混合燃烧，并通过温度监控仪将燃烧温度控制在900℃以上，以保证可燃气体的完全燃烧，控制系统通过控制温度监控仪与一体式燃烧机实现联动，从而实现温度控制；
(5)碳化工作过程中，反应釜内的搅拌器通过控制系统定时启动、停止工作，以实现废弃物的均匀受热，从而提高碳化能效，降低处理成本，提升处理效果；
(6)一体式燃烧机和燃烧嘴燃烧后的气体以高温水蒸气和二氧化碳CO2为主，通过引风机的作用，先经过气体过滤系统，过滤下粉尘和其他污染物，然后经过排气管排出装置外；
(7)控制系统通过控制压力监测仪和引风机的联动，将燃烧室内的压力始终控制在负压状态，通常负压为-5～-100Pa；
(8)通过氧含量监测仪，可监测是否有空气混入反应釜内，避免有机物被氧化，通常此处氧含量应控制在2％以下；此处氧含量控制主要由封盖和可开启顶盖的密封来控制；
(9)通过氧含量监测仪，可监测燃烧室内的气体燃烧情况，以控制反应釜内产生的可燃气体的完全燃烧，并在装置调试期间判断碳化完成情况，通常氧含量应控制在7～15％；此处的氧含量控制主要由一体式燃烧机的配风的调节搭配反应釜内可燃气体的产生量，由控制系统来调节完成；
(10)废弃物在反应釜内的碳化时间，根据装置的功率和有机物总量的不同，通常碳化时间设定在30～150分钟，碳化完成后，一体式燃烧机停止燃烧供热，反应釜主要以自然冷却的方式降温，通常降温时间为8～12小时，待温度监控仪显示温度低于150℃，才可打开可开启顶盖和使用专用工具开启封盖，以加快反应釜及内部残留物的降温，待残留物温度低于60℃可使用工具将反应釜内的残留物取出，暂存，并另行处理。
为提高热效率并避免烫伤，装置的金属外壳温度通常控制在40℃以下。
为避免烫伤，装置的排气管需加装外防护。
为提升碳化效果，也可选择在反应釜内加装保护气体(如氮气或二氧化碳)输送管，在设备加热期间碳化之前将反应釜内的空气排空。
其中，控制系统为自动控制，可无人值守时运行，同时可以加装远程监控系统，实现装置远程监控。
本发明针对分散化、小批量、及时性、无害化提出解决方案，当天产生的有机危险废弃物可以实现当天处理，彻底杜绝储存、转运可能产生的二次污染，同时实现自动托管运行，避免人员浪费。
例如，在当前新冠病毒爆发的情况下，各类病毒、药物实验室高负荷运行，每天产生的试剂、废弃物不适合储存，应立即销毁，本发明可应对此类情况，实验室运行期间，装置可作为废弃物暂存容器，实验结束则将装置开启运行，实现有机危险废弃物的及时处理。
经过本发明装置处置后的废弃物，以固定碳(有机质完全分解后形成)和无机物为主，病毒、细菌在700℃以上的高温条件下被完全消解，不再具有危险性。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
本发明适用于小批量有机废弃物的处置，单台处理能力2～200kg/次，尤其适用于药物研究所、病毒研究所、生物研究所、疾控中心等有毒性、高传染性的危险废弃物的处置，可以避免此类危废因储存、运输过程中产生的二次污染；也适用于社区医院、乡镇医院、宠物医院等日常产生的医疗垃圾的处置。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明所述超小型有机危险废弃物碳化处理装置的剖视结构示意图；
图2是保温箱体的外部结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
参考图1和2所示，是根据本发明的超小型有机危险废弃物碳化处理装置的一个具体实施例的结构示意图，该碳化处理装置包括反应釜一、燃烧室二、保温箱体三、一体式燃烧机四、气体过滤系统五、排气系统六以及控制系统，其中燃烧室二位于保温箱体三的内部，反应釜一整体置于燃烧室二内，一体式燃烧机四位于保温箱体三底部外侧，气体过滤系统五设置在保温箱体三顶部，排气系统六连通气体过滤系统五并置于保温箱体三之外。
其中，反应釜一包括耐高温金属材料反应釜1、搅拌器2、封盖3、压力监测仪4、氧含量检测仪5，其中反应釜1上设有导气管6和燃烧嘴7；
反应釜一整个置于燃烧室二内，被一体式燃烧机四燃烧的火焰和燃烧嘴7喷出的可燃气体燃烧火焰所包围；
保温箱体三主要由金属外壳8、耐温型材9和顶部的可开启顶盖10组成，并配有氧含量检测仪11、压力监测仪12、温度监控仪16，并设有反应釜支撑装置13，支撑装置采用保温型材；
一体式燃烧机四采用天然气、液化气作为热源的低氮燃烧器，位于保温箱体三底部；
气体过滤系统五设置在保温箱体三顶部，为长方体，内部填充耐高温过滤材料，用来过滤和吸附颗粒物及其他污染物；
排气系统六主要包括排气管14及引风机15，以保障燃烧室二在工作期间，始终保持负压状态。
上述超小型有机危险废弃物碳化处理装置处理废弃物的方法，采用高温无氧间歇式处置方法，具体流程如下：
1、将收集好的废弃物放入反应釜一，盖好封盖3及可开启顶盖10；耐高温金属反应釜1的选材一般为耐热不锈钢(如sus310)或镍基材料；
2、一体式燃烧机四开始工作，以天然气或液化气作为热源，一般选用低氮燃烧器，以降低排放；
3、通过天然气的燃烧加热，反应釜内废弃物中首先水分蒸发，然后有机质开始分解，产生可燃性的气体(如氢气H2、一氧化碳CO和甲烷CH4等小分子链有机气体)和固定碳；
4、固定碳残留在反应釜内，而可燃性气体通过反应釜上方的导气管6进入到燃烧嘴7，与一体式燃烧机四喷射的火焰和空气混合燃烧，并通过温度监控仪16将燃烧温度控制在900℃以上，以保证可燃气体的完全燃烧，温度监控仪16与一体式燃烧机四实现联动，从而实现温度控制；
5、碳化工作过程中，反应釜内的搅拌器2通过控制系统定时启动、停止工作，以实现废弃物的均匀受热，从而提高碳化能效，降低处理成本，提升处理效果；
6、一体式燃烧机四和燃烧嘴7燃烧后的气体以高温水蒸气和二氧化碳CO2为主，通过引风机15的作用，先经过气体过滤系统五，过滤下粉尘和其他污染物，然后经过排气管14排出装置外；通常排气管14要伸出室外；
7、控制系统通过压力监测仪12和引风机15的联动，将燃烧室二内的压力始终控制在负压状态，通常负压为-5～-100Pa；
8、通过氧含量监测仪5，可监测是否有空气混入反应釜内，避免有机物被氧化，通常此处氧含量应控制在2％以下；此处氧含量控制主要由封盖3和可开启顶盖10的密封来控制；
9、通过氧含量监测仪11，可监测燃烧室二内的气体燃烧情况，以控制反应釜内产生的可燃气体的完全燃烧，并在装置调试期间判断碳化完成情况，通常氧含量应控制在7～15％；此处的氧含量控制主要由一体式燃烧机四的配风的调节搭配反应釜一内可燃气体的产生量，由控制系统来调节完成；
10、废弃物在反应釜内的碳化时间，根据装置的功率和有机物总量的不同，通常碳化时间设定在30～150分钟，碳化完成后，一体式燃烧机四停止燃烧供热，反应釜主要以自然冷却的方式降温，通常降温时间为8～12小时，待温度监控仪16显示温度低于150℃，才可打开可开启顶盖10和使用专用工具开启封盖3，以加快反应釜及内部残留物的降温，待残留物温度低于60℃可使用工具将反应釜内的残留物取出，暂存，并另行处理。
11、控制系统为自动控制，可无人值守时运行，同时可加装远程监控系统，实现装置远程监控。
为提高热效率并避免烫伤，装置的金属外壳8温度通常控制在40℃以下；为避免烫伤，装置的排气管14需加装外防护；为提升碳化效果，也可选择在反应釜内加装保护气体(如氮气或二氧化碳)输送管，在设备加热期间碳化之前将反应釜内的空气排空。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
