醫(yī)療廢物高溫蒸汽處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：X799.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1004-4345（2025）02-0057-05

DesignofHigh Temperature Steam TreatmentSystem forMedical Waste

ZHANG Shenglu， DENG Yaqing， CHEN Fei （China Nerin Engineering Co.，Ltd.，Nanchang，Jiangxi 33Oo38，China）

Abstract Taking a project of high-temperature steam treatment for medical waste asanexample，the paper systematicaly explainstheprocessdesignandkeyqupmentselectionofthehightemperaturesteamtreatmentsystem，andquantitativelyanalyzes theconsumptionchractersticsofta，electricityanderpublicilitiesduringthetreatmentpross.etehicaladoomic advantagesofhigh-temperaturesteamtechnologyaredemonstratedbyomparingtheincinerationprocesesofthesamesaleinterms ofcoreindicatorssuchasequipmentinvestment，landarea，andpowerconsumption.Basedonthetestrundataoftheproject，the stability and reliability of the system operation have been verified.

Keywordsmedical waste; high temperature steam treatment; techno-economicanalysis;equipmentlayout;comparative study

醫(yī)療廢物是指醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)在醫(yī)療、預(yù)防、保健及相關(guān)活動(dòng)中產(chǎn)生的具有直接或間接感染性、毒性及其他危害特性的廢棄物[。根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)療廢物可分為感染性、病理性、損傷性、化學(xué)性和藥物性五大類，且全部納人《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》3，須按危險(xiǎn)廢物實(shí)施全過(guò)程管理?，F(xiàn)行主流處置技術(shù)包括燒法與消毒處理法兩類[4-6]

焚燒技術(shù)因具備完全無(wú)害化、顯著減量化及全品類處置能力等優(yōu)勢(shì)，曾被視作可靠處置方案。但其設(shè)備投資強(qiáng)度與運(yùn)營(yíng)成本較高，占地面積大且焚燒尾氣存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用比例逐漸下降。相比之下，消毒處理技術(shù)因具有投資強(qiáng)度低、無(wú)尾氣排放、占地面積小等特點(diǎn)，成為近年來(lái)醫(yī)療廢物處置的熱門工藝。該技術(shù)按消毒類型可分為高溫蒸汽消毒、化學(xué)消毒及微波消毒等幾種，適用于感染性廢物、損傷性廢物及特定病理性廢物的處理，但對(duì)藥物性、化學(xué)性廢物處置存在一定局限性。

某項(xiàng)目依托建設(shè)單位現(xiàn)有危險(xiǎn)廢物焚燒設(shè)施的余熱蒸汽資源，優(yōu)先選用高溫蒸汽消毒工藝建設(shè)醫(yī)療廢物處置線。本文擬對(duì)該高溫蒸汽處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)及關(guān)鍵設(shè)備選型進(jìn)行分析，量化分析處理過(guò)程的公用工程消耗特征。通過(guò)與同規(guī)模焚燒處置工藝在設(shè)備投資、占地面積及電力消耗等方面的對(duì)比，論證其技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證工藝可靠性，為同類項(xiàng)目提供設(shè)計(jì)參考。

醫(yī)療廢物高溫蒸汽處理工藝流程

1.1貯存單元

依據(jù)《醫(yī)療廢物集中處置技術(shù)規(guī)范》，進(jìn)入處置廠的醫(yī)療廢物若無(wú)法即時(shí)處理，需裝入周轉(zhuǎn)箱并貯存于醫(yī)療廢物暫存庫(kù)房中。貯存時(shí)限要求為：庫(kù)溫 ? 5^°C 時(shí)，貯存時(shí)間不得超過(guò) 24h ；庫(kù)溫 lt;5^°C 時(shí)，貯存時(shí)間不超過(guò) ^72h 。本項(xiàng)目醫(yī)療廢物中間暫存庫(kù)設(shè)置在新建的高溫蒸汽處置車間內(nèi)，配置智能倉(cāng)儲(chǔ)輸送系統(tǒng)（含密集庫(kù)、四向穿梭車、提升機(jī)及輸送機(jī)等設(shè)備）。醫(yī)療廢物由外部專用運(yùn)輸車輛運(yùn)至處置車間人工卸貨后，經(jīng)智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)自動(dòng)入庫(kù)，可顯著降低人工操作強(qiáng)度及工人接觸醫(yī)療廢物發(fā)生感染的風(fēng)險(xiǎn)中間暫存庫(kù)容量設(shè)計(jì)為單日處理量，遇設(shè)備維修時(shí)轉(zhuǎn)存至一期配套冷庫(kù)。

1.2進(jìn)料單元

本項(xiàng)目進(jìn)料流程由智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)全自動(dòng)完成，操作人員在中控室發(fā)送作業(yè)指令后，四向穿梭車從倉(cāng)庫(kù)中提取裝有醫(yī)療廢物的周轉(zhuǎn)箱，經(jīng)提升機(jī)與輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至高溫蒸汽處理單元備料區(qū)。醫(yī)療廢物由雙工位投料機(jī)倒入專用的滅菌小車后，經(jīng)擺渡平臺(tái)進(jìn)入處理單元，空箱則經(jīng)輸送線進(jìn)入清洗消毒區(qū)。全自動(dòng)清洗消毒機(jī)完成空箱處理后，由人工裝車返還醫(yī)療機(jī)構(gòu)循環(huán)使用，

1.3高溫蒸汽消毒處理單元

醫(yī)療廢物高溫蒸汽處理流程分為進(jìn)料、滅菌處理和出料3個(gè)階段

1）進(jìn)料。滿載的滅菌小車經(jīng)擺渡平臺(tái)、進(jìn)料平臺(tái)進(jìn)入高溫蒸汽處理鍋內(nèi)，裝滿后釜門關(guān)閉并自動(dòng)聯(lián)鎖

2）滅菌處理。釜門關(guān)閉后，高溫蒸汽處理鍋按預(yù)設(shè)參數(shù)執(zhí)行滅菌處理程序，具體分4步。 （1）預(yù)真空。真空泵降壓至 10kPa ，抽出的空氣與從鍋爐來(lái)的高溫蒸汽混合滅菌后排入冷凝除臭塔，與塔頂噴出的循環(huán)冷卻水接觸快速冷凝，不凝氣體進(jìn)入廢氣系統(tǒng)。 （2）升溫加壓。通入蒸汽使廢物達(dá)到滅菌溫度。（3）恒溫消毒。使廢物在 （表壓）的條件下維持 45min ，確保達(dá)到相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。（4）后真空。高溫蒸汽處理過(guò)程完畢后，對(duì)鍋內(nèi)進(jìn)行后真空處理，抽除殘余蒸汽實(shí)現(xiàn)廢物干燥及降溫，減輕醫(yī)療廢物的異味。

3）出料。滅菌完成后，釜門自動(dòng)開(kāi)啟，小車經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)線導(dǎo)出。

1.4破碎單元

滅菌小車經(jīng)自動(dòng)流轉(zhuǎn)線推送到提升機(jī)內(nèi)，再由其將滅菌廢物投入破碎機(jī)進(jìn)行破碎處理。破碎殘?jiān)蔁o(wú)軸螺旋輸送機(jī)匯人垃圾運(yùn)輸車，轉(zhuǎn)運(yùn)至填埋場(chǎng)或焚燒設(shè)施?？諟缇≤嚪祷匮b料工段循環(huán)使用高溫蒸汽處理工藝流程見(jiàn)圖1，高溫蒸汽處理單元流程見(jiàn)圖2

2處理周期計(jì)算

根據(jù)《醫(yī)療廢物高溫蒸汽消毒集中處理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ276—2021），單臺(tái)高溫蒸汽處理設(shè)備處理規(guī)模應(yīng)按式（1）進(jìn)行計(jì)算：

式中： W 為日處理量， t/d;V 為蒸汽處理設(shè)備內(nèi)部容積， V?10m³ ，本項(xiàng)目蒸汽處理設(shè)備內(nèi)部容積為 9.9m³ ：η 為蒸汽處理設(shè)備中醫(yī)療廢物裝載率，一般取 90% γ 為醫(yī)療廢物容重，一般取值范圍為 0.1～0.12t/m³ 取 為日運(yùn)行時(shí)間，取 16h;T₁ 為單批次運(yùn)行時(shí)間，本項(xiàng)目取 1.13h （即 68.0min ）。將上述取值代入式（1），計(jì)算得單臺(tái)設(shè)備處理規(guī)模 W≈15t/d 。

根據(jù)HJ276—2021規(guī)范要求，醫(yī)療廢物高溫蒸汽處理過(guò)程中的消毒時(shí)間要求為 45.0min ，預(yù)真空和后真空階段需要滿足真空度要求，時(shí)間也相對(duì)固定。因此，整個(gè)系統(tǒng)處理周期的優(yōu)化主要取決于備料時(shí)間和出料破碎時(shí)間。對(duì)這兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行核算，結(jié)果如表1和表2所示。備料時(shí)間為 16.9min （小于 17.0min ，滿足要求；且備料時(shí)間比出料破碎時(shí)間長(zhǎng)，所以備料時(shí)間是影響整個(gè)處理周期的關(guān)鍵因素。本項(xiàng)目4條生產(chǎn)線運(yùn)行過(guò)程連續(xù)，可按時(shí)按量完成處理任務(wù)。

3 設(shè)備布置方案

本項(xiàng)目醫(yī)療廢物設(shè)計(jì)處理規(guī)模為 60t/d ，共布置4條 15t/d 的高溫蒸汽處理線。由上述周期計(jì)算結(jié)果可知，4條生產(chǎn)線僅需設(shè)置1條備料線即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。為了減少占地面積，4條處理線采用并排設(shè)置，共用1套備料系統(tǒng)，設(shè)備布置如圖3所示。主要工藝設(shè)備介紹如下。

3.1高溫蒸汽處理鍋

3.1.1設(shè)備基本參數(shù)

高溫蒸汽處理鍋采用雙開(kāi)門臥式圓柱形壓力容器，處理能力為 15t/d 。材質(zhì)采用“Q245R鋼基材 + 專用防腐涂層”，耐酸堿及氯離子腐蝕。設(shè)計(jì)壓力 ? ，工作溫度 ?134^°C ，有效容積為 9.9m³ ，可容納6輛 1.65m³ 滅菌小車。微生物滅活效率 ? 99.99% 。

3.1.2配套系統(tǒng)

1）冷凝除臭塔。進(jìn)水溫度為 35^°C ，出水溫度為 60^°C ，循環(huán)冷凝水量為 35～40m³/h ，冷凝效率 ?95% 。2）蒸汽動(dòng)力真空泵。單次預(yù)真空，抽真空后容 器內(nèi)真空度 ?0.09MPa 。

單車位橫向 冷凝除臭塔 蒸汽動(dòng)力真空泵擺渡平臺(tái) 六車位出料破碎之后出料 提升機(jī) 平臺(tái) 福9 畫(huà) 單車位出料擺渡平臺(tái)中 r 1 料 港料茶 4 1 國(guó)廣 1 心C中 1 茶中正中 r 1 新無(wú)軸螺旋輸送機(jī) 上電 自 正 廣 ·1 D 1破碎機(jī)重通圖通1 單車位縱向擺渡平臺(tái) 雙工位投料機(jī) 中 醫(yī)療廢物來(lái)源循環(huán)提升機(jī) 空桶 頂升移載平臺(tái)/ 料桶輸送線/輸送線

3.1.3自控系統(tǒng)

自控系統(tǒng)配置要求如下：1）配備數(shù)據(jù)輸出接口與通信接口，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控。2）進(jìn)料門密封性滿足工作壓力要求。3）設(shè)置聯(lián)鎖裝置，門未鎖緊時(shí)禁止升壓/升溫；處理周期結(jié)束前禁止開(kāi)門。4釜門采用液壓自動(dòng)推拉門裝置，實(shí)現(xiàn)釜門啟閉與小車進(jìn)出自動(dòng)化。

3.1.4安全保障

安全保障措施包括以下：1外表面保溫隔熱，接觸部位溫度 安全閥泄壓閾值 ? 設(shè)計(jì)壓力，并在達(dá)到設(shè)定壓力或出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)泄壓；3）醫(yī)療廢物全程不與內(nèi)壁接觸，無(wú)泄漏；4）蒸汽噴口布局確保溫度場(chǎng)均勻性；5）設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、監(jiān)督檢驗(yàn)、檢測(cè)和使用均應(yīng)符合壓力容器安全標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家規(guī)范;6）處理結(jié)束后自動(dòng)泄壓冷卻，降低出料溫度；7）配備故障檢測(cè)系統(tǒng)，遇到超溫、超壓、斷能等異常狀態(tài)直接觸發(fā)報(bào)警并緊急停機(jī)。

3.2滅菌小車

3.2.1設(shè)備基本參數(shù)

小車容積為 1.65m³ ；材質(zhì)采用304不銹鋼結(jié)構(gòu)，帶有與滅菌小車自動(dòng)傳輸搬運(yùn)系統(tǒng)相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)可拆式防黏襯板，可有效防止因醫(yī)療廢物板結(jié)造成的內(nèi)壁黏連。

3.2.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

滅菌小車采用倒梯形結(jié)構(gòu)，焊縫無(wú)間隙，便于卸料；小車內(nèi)部設(shè)有蒸汽通路，保證處理過(guò)程中蒸汽能均勻穿透物料并進(jìn)行充分熱傳導(dǎo)，滿足滅菌要求。

3.3提升機(jī)

提升機(jī)額定功率 ?2.5kW ，提升質(zhì)量 ?500kg 。其結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)是：采用龍門架式鏈條結(jié)構(gòu)，牢固可靠，在提升料車過(guò)程中，保證機(jī)架穩(wěn)定。提升高度可調(diào)節(jié)，完全滿足料車翻轉(zhuǎn)后物料進(jìn)入破碎機(jī)的高度需求。上下行程均為雙限位開(kāi)關(guān)。

3.4破碎機(jī)

破碎機(jī)額定功率為 45kW ，破碎能力 ≥4t/h 。刀片材質(zhì)采用耐磨特種鋼，破碎方式采用剪切式破碎。物料破碎后粒徑 lt;5cm 。

該破碎機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，兼容醫(yī)療廢物復(fù)雜的成分，能適應(yīng)惡劣的工況條件，無(wú)論是軟質(zhì)（紗布、包裝袋等）與硬質(zhì)物料（玻璃、針頭等）均能獲得同樣的破碎毀形效果。卡料時(shí)，還具備自動(dòng)反轉(zhuǎn)、報(bào)警功能

3.5循環(huán)水系統(tǒng)

循環(huán)水系統(tǒng)采用地下式鋼筋混凝土循環(huán)水池，內(nèi)壁防腐防滲，容積為 70m³ L

其他設(shè)計(jì)：1）分區(qū)設(shè)計(jì)。采用冷側(cè)與熱側(cè)分隔式設(shè)計(jì)，熱側(cè)進(jìn)水為冷凝除臭塔底部高溫冷凝水，經(jīng)板式換熱器（2用1備）冷卻后流入冷側(cè)，冷卻水輸送至冷凝除臭塔頂部作為噴淋水，循環(huán)利用。2）輔助設(shè)施。溢流口連續(xù)排水至污水處理系統(tǒng)，設(shè)置1根補(bǔ)水管防止水體惡化。

4與同等規(guī)模焚燒處置工藝對(duì)比

本套高溫蒸汽處理系統(tǒng)主要使用的公用工程為蒸汽、壓縮空氣、水和電，主要用量如表3所示。

以下從設(shè)備投資、占地面積、電力消耗量3個(gè)方面，對(duì)同等規(guī)模的此類項(xiàng)目，采用高溫蒸汽處理工藝與焚燒處置工藝進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如表4所示。

由表4可以看出，與采用焚燒處置工藝的同規(guī)模項(xiàng)目相比，采用高溫蒸汽處理工藝的項(xiàng)目具有設(shè)備初期投資省、能耗低、占地面積少等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有突出的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

該項(xiàng)目試運(yùn)行以來(lái)，醫(yī)療廢物日均處理量達(dá)62.7t ，超過(guò) 60t/d 的設(shè)計(jì)規(guī)模。運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示滅菌參數(shù)均達(dá)標(biāo)且系統(tǒng)穩(wěn)定性良好，未發(fā)生故障停車。項(xiàng)目的實(shí)施顯著提升了區(qū)域醫(yī)療廢物處置能力，有效緩解了既有設(shè)施處理壓力。相較傳統(tǒng)焚燒工藝，高溫蒸汽技術(shù)因具備流程簡(jiǎn)捷、投資低、周期短及環(huán)保優(yōu)勢(shì)，已成為中小規(guī)模城市醫(yī)療廢物處理的優(yōu)選方案。

需注意的是，該工藝處理后殘?jiān)孕枰劳猩罾盥駡?chǎng)或焚燒廠進(jìn)行終端處置，配套設(shè)施的高昂建設(shè)成本成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，該工藝與生活垃圾焚燒廠存在顯著協(xié)同效應(yīng)：焚燒廠既可為高溫蒸汽處理提供熱源，又可實(shí)現(xiàn)殘?jiān)]環(huán)處置，形成資源互補(bǔ)體系。因此，未來(lái)以生活垃圾焚燒廠為核心配套建設(shè)高溫蒸汽處理線，構(gòu)建“醫(yī)療一生活垃圾協(xié)同處置”模式將成為主流趨勢(shì)。這種集約化發(fā)展路徑既可降低設(shè)施建設(shè)成本，又能提升區(qū)域固廢綜合治理效率，對(duì)推動(dòng)醫(yī)療廢物處理行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要實(shí)踐價(jià)值。

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