本發(fā)明涉及醫(yī)療廢棄物處理技術領域，特別涉及一種微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的方法及裝置。

背景技術：

醫(yī)療垃圾是一類特殊危險廢棄物，對環(huán)境及人體健康產生極大的危害，醫(yī)療廢棄物處理問題已成為全世界一個難題。由于醫(yī)療廢棄物具有毒性，難以用常規(guī)方法進行處理，醫(yī)療廢棄物含有大量的細菌、病毒及化學藥劑，具有極強的傳染性、生物毒性和腐蝕性，未經處理或處理不徹底的醫(yī)療廢棄物極易對水體、土壤和空氣造成污染，對人體產生直接或間接的危害。現(xiàn)有的醫(yī)療廢棄物處理主要有焚燒法、化學消毒、壓力蒸汽消毒、衛(wèi)生填埋等。但是在焚燒過程中將會釋放出多種金屬“飛灰”和各種有害氣體，生成毒性強的二噁英等二次污染物，嚴重影響人體健康。醫(yī)療廢棄物填埋處理需占用大量土地資源，同時對環(huán)境的二次污染大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題：克服現(xiàn)有技術中醫(yī)療廢棄物處理過程中存在的工藝復雜、設備昂貴、處理不徹底、造成二次污染等缺點，提供一種微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的方法及裝置，具有處理徹底、效率高、防止二次污染、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。

本發(fā)明的技術方案：

一種微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的裝置，包括微波加熱爐、觸摸屏、PLC、控制裝置、升降裝置和物料輸送車，所述微波加熱爐包括爐體、爐底、測溫元件、等離子電弧系統(tǒng)、過渡波導及磁控管；所述爐體為圓筒形，爐體的上端設有半球形的爐蓋，爐體的內腔中設有上端開口的圓筒形的爐膛，爐蓋的上端設有插入爐膛內部的測溫元件，爐膛的周圍的爐體上包裹有保溫材料，爐體的外側沿圓周方向均布若干個磁控管和過渡波導，磁控管和過渡波導連接，過渡波導伸入爐體內；爐底和爐體的形狀為上、下端匹配的球冠形；所述的等離子電弧系統(tǒng)包括觸頭和與觸頭連接的進退機構，觸頭伸入爐體的爐膛；所述測溫元件的檢測信號傳輸至控制裝置，所述控制裝置分別向進退機構、磁控管和控制裝置傳輸控制信號，物料運輸車為電動液壓升高車，升降裝置與物料運輸車連接在一起，用來驅動爐底的上下移動；控制裝置和PLC建立雙向通信連接，PLC和觸摸屏建立雙向通信連接。

優(yōu)選的，所述觸頭包括陶瓷推桿、陶瓷基座和石墨圓桿，石墨圓桿的前端頭部為圓錐型，石墨圓桿設在陶瓷基座的前端，陶瓷推桿設在陶瓷基座的后端，進退機構包括減速轉向機構、電機和控制電路，陶瓷推桿與減速轉向機構連接，控制電路向電機傳輸轉動指令，電機的轉動驅動減速轉向機構，減速轉向機構驅動陶瓷推桿的前后移動，控制電路與控制裝置建立通信連接。

優(yōu)選的，所述磁控管（6）和過渡波導（5）分別為至少六個，磁控管（6）通過過渡波導（5）與爐體（1）相連接；所述過渡波導的法蘭（5-3）之間鑲嵌密封隔板（5-2），密封隔板（5-2）周圍設置有屏蔽圈（5-1），法蘭（5-3）用螺栓連接固定；密封隔板（5-2）為聚四氟乙烯材質，屏蔽圈（5-1）為金絲網帶。

優(yōu)選的，控制裝置采用PLC程序控制器，測溫元件采用紅外測溫儀或熱電偶，紅外測溫儀或熱電偶輸出信號接入PLC程序控制器；PLC控制電路含有與輸入端相連的一定數(shù)量的手動開關，信號采集電路的開關信號電路。

優(yōu)選的，所述爐體和爐底均為不銹鋼材質；爐體上部的爐蓋上設置有至少一組進氣口和排氣口；爐底上設有支撐裝置和排水口，支撐裝置的上端與爐膛的下端面連接，排水口設有控制閥門；爐體和爐底之間設置有銅網帶微波屏蔽圈和橡膠密封圈。

一種基于微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的裝置的焚燒方法，包括以下步驟：

S1.將醫(yī)療垃圾置于微波加熱爐的爐膛（1-2）中，加入一定量的水；

S2.通過控制裝置開啟磁控管，調節(jié)微波至最大功率的20-30%，然后調節(jié)等離子電弧系統(tǒng)的進退機構，使觸頭進入爐膛的深度為10-40mm，進行微波預處理；

S3.退出等離子電弧系統(tǒng)的觸頭，調節(jié)微波增大功率，進行焚燒；

S4.調節(jié)等離子電弧系統(tǒng)的觸頭，使其進入爐膛的深度為40-100mm，10-30分鐘后退出；

S5.自然冷卻至室溫。

優(yōu)選的，所述微波加熱爐的功率為10～20KW，所述微波預處理為在粉碎后的醫(yī)療垃圾中加入其質量15-30%的水，升溫至300-350℃；所述焚燒為調節(jié)微波增大功率至50-60%左右，繼續(xù)升溫至600-850℃，保溫30-40分鐘；剩余物由爐膛直接排出進入物料輸送車中；產生的氣體由上部的排氣口排出，產生的水由下部的排水口排出；同時也可以通過進氣口通入其它氣體進行反應。

本發(fā)明的有益效果：

1）本發(fā)明利用微波加壓等離子加熱處理醫(yī)療廢棄物的裝置，結構簡單，設計合理，熱效率高。爐膛為圓筒形，爐蓋和爐底均為弧形，保證了微波場強度的均勻性、連續(xù)性，能夠最大限度地降低被加熱區(qū)域的溫度梯度；不但可以處理醫(yī)療廢棄物，也可以用來處理其它各種廢棄物。

2）本發(fā)明利用微波將醫(yī)療廢棄物加熱，使其在高溫下裂解為氣體和固態(tài)殘余物；并不會生成毒性強的二噁英等二次污染物。

3）本發(fā)明前期利用微波等離子和微波產生的電弧對醫(yī)療廢棄物進行前期加熱，有效克服了由于醫(yī)療廢棄物不吸收微波而無法對其進行微波處理的問題。

4）待被加工的醫(yī)療廢棄物初步裂解后，移除等離子和電弧裝置，利用純微波對醫(yī)療廢棄物進行進一步的加熱處理，保證了醫(yī)療廢棄物裂解的穩(wěn)定和均勻。5）通過采用PLC對磁控管進行控制，可以根據(jù)各種物料的工藝要求任意設置處理程序，針對不同的物料進行設置，可以保證最佳工藝的實現(xiàn)。

6）整個處理過程均在密閉環(huán)境中進行，而且在焚燒過程中產生的固、液、氣體可以收集起來進行綜合利用，非常環(huán)保。經試驗表明該方法處理的醫(yī)療廢棄物效果好，對其中的枯草桿菌、大腸桿菌等菌種殺滅率為100%。

附圖說明

圖1為本發(fā)明微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的裝置的進、出料示意圖；

圖3為本發(fā)明微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的等離子電弧系統(tǒng)的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物裝置的過渡波導的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的裝置整體電路的示意圖。

圖中，1為爐體，1-1為保溫材料，1-2為爐膛，1-3為進氣口，1-4為排氣口，2為爐底，2-1為支撐裝置，2-2為排水口，2-3為銅網帶微波屏蔽圈，2-4為橡膠密封圈，3為測溫元件，4為等離子電弧系統(tǒng)，4-1為觸頭，4-2為進退機構，5為過渡波導，6為磁控管，7為觸摸屏，8為PLC，9為控制裝置，10為升降裝置，11為物料，12為物料輸送車；4-1-1為陶瓷推桿，4-1-2為陶瓷基座，4-1-3為石墨圓桿，4-2-1為減速轉向機構，4-2-2為電機，4-2-3為控制電路；5-1為屏蔽圈，5-2為密封隔板，5-3為法蘭。

具體實施方式

實施例一：一種微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的裝置，參見圖1-4，包括微波加熱爐、觸摸屏7、PLC 8、控制裝置9、升降裝置10和物料輸送車12，微波加熱爐包括爐體1、爐底2、測溫元件3、等離子電弧系統(tǒng)4、過渡波導5及磁控管6。

爐體1為圓筒形，爐體1的上端設有半球形的爐蓋，爐體1的內腔中設有上端開口的圓筒形的爐膛1-2，爐膛1-2周圍包裹保溫材料1-1。數(shù)個磁控管6成圓周狀均勻分布在爐體1的外側。爐底2和爐體形狀為上、下端匹配的球冠形。所述磁控管6和過渡波導5沿爐體1四周均勻布置，過渡波導5伸入爐體1內。過渡波導5包括屏蔽圈5-1、密封隔板5-2和法蘭5-3。在爐體1頂端設有伸入爐膛內的測溫元件3。等離子電弧系統(tǒng)4包括觸頭4-1和進退機構4-2，觸頭4-1由陶瓷推桿4-1-1、陶瓷基座4-1-2和石墨圓桿4-1-3組成，其中石墨圓桿4-1-3的頭部為圓錐型，石墨圓桿4-1-3與陶瓷基座4-1-2連接，陶瓷基座4-1-2與陶瓷推桿4-1-1連接。石墨圓桿4-1-3設在陶瓷基座4-1-2的前端，陶瓷推桿4-1-1設在陶瓷基座4-1-2的后端。進退機構4-2包括減速轉向機構4-2-1、電機4-2-2和控制電路4-2-3，陶瓷推桿4-1-1與減速轉向機構4-2-1連接，控制電路4-2-3向電機4-2-2傳輸轉動指令，電機4-2-2的轉動驅動減速轉向機構4-2-1，減速轉向機構4-2-1驅動陶瓷推桿4-1-1的前后移動，控制電路4-2-3與控制裝置9建立通信連接。

爐體1和爐底2為不銹鋼材質。爐體1上部設置有至少一組進氣口1-3和排氣口1-4。爐底2上設有支撐裝置2-1和排水口2-2。爐體1和爐底2之間設置有銅網帶微波屏蔽圈2-3和橡膠密封圈2-4。

磁控管6和過渡波導5分別為至少六個，磁控管6通過過渡波導5與爐體1相連接。過渡波導的法蘭5-3之間鑲嵌密封隔板5-2，密封隔板5-2周圍設置有屏蔽圈5-1，法蘭5-3用螺栓連接固定。密封隔板5-2為聚四氟乙烯材質，屏蔽圈5-1為金絲網帶。磁控管6和過渡波導5對應相連，均勻布置于爐膛四周，磁控管6功率為0.8~5kw。控制裝置采用PLC程序控制器，測溫元件3采用紅外測溫儀或熱電偶，紅外測溫儀或熱電偶檢測信號接入PLC程序控制器。測溫元件3輸出信號連接控制裝置9，控制裝置9輸出信號與PLC8和磁控管6連接?？刂蒲b置9和升降裝置10的控制信號與PLC 8相連接。PLC控制電路含有與輸入端相連的一定數(shù)量的手動開關，信號采集電路的開關信號電路。

測溫元件3的檢測信號傳輸至控制裝置9，控制裝置9分別向進退機構4-2、磁控管6和升降裝置10傳輸控制信號，物料運輸車12為電動液壓升高車，升降裝置10與物料運輸車12連接在一起，升降裝置10用來驅動爐底2的上下移動；控制裝置9和PLC 8建立雙向通信連接，PLC 8和觸摸屏7建立雙向通信連接。

焚燒完成后，產物由內腔1-2直接排出進入物料輸送車12中；產生的氣體由上部的排氣管2-1排出，產生的水由下部的排水管3-3排出。

微波等離子技術是利用微波激勵氣體放電，氣體分子被擊穿，產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體，等離子體的形態(tài)和性質受外加電磁場的強烈影響，并存在極其豐富的集體運動（如各種靜電波、漂移波、電磁波以及非線性的相干結構和擾動），因而能量極為集中，并且具有極高的電熱效率和極高的溫度，產生的高溫可以還原難以還原和難溶的物質。

微波輻射可以造成有機物質內部分子振動加劇，引起分子鍵連能量增加，直至分子鍵破裂，從而導致復雜的有機化合物轉化為低分子量的簡單化合物。同時，利用微波等離子體對醫(yī)療廢棄物進行焚燒，可對尾氣中的二噁英等有害氣體進行有效電離，消除廢氣中有害氣體成分，降低醫(yī)療廢棄物焚燒對大氣的二次污染。由于微波加熱機理與常規(guī)加熱也完全不同，其熱量來源于介質材料中的有極分子電介質和無極分子電介質所形成的偶極子隨著高頻交變電磁場的高速擺動而不斷重新排列的“摩擦”生熱。只要存在具有偶極性的介質，就可以利用微波進行加熱。可見，將微波應用于含有濕氣或水分的醫(yī)療廢棄物進行加熱、焚燒處理，是非常合適的。

實施例二：一種基于微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的裝置的焚燒方法，參見圖1-5，包括以下步驟：

（1）10公斤將醫(yī)療垃圾加入2公斤的水，置于爐膛1-2中。

（2）將爐膛1-2放在爐底2上的有支撐裝置2-1上。

（3）啟動升降機構10，將爐底2連同其上的爐膛1-2上升進入爐體1，固定好后，開啟磁控管6輸出微波（本實施例微波加熱爐的功率為10KW），調節(jié)功率為3KW，然后調節(jié)等離子電弧系統(tǒng)4的觸頭4-1，使其進入為80mm，升溫至300℃。

（4）退出等離子電弧系統(tǒng)4的觸頭4-1，調節(jié)微波功率為6KW，升溫至600℃。

（5）調節(jié)等離子電弧系統(tǒng)4的觸頭4-1，使其進入為40mm，10分鐘后退出。

（6）關閉微波，自然冷卻至室溫后打開爐底2，啟動升降機構10，降下爐底2，使得爐膛1-2離開爐體1。產物直接從爐膛1-2排出，進入物料輸送車12中運走。焚燒產生的氣體由上部的排氣口1-4排出，產生的水由下部的排水口2-2排出；通過收集器收集后進行綜合利用。同時也可以通過進氣口1-3通入其它氣體進行反應。

實施例三：一種基于微波等離子焚燒醫(yī)療廢棄物的裝置的焚燒方法，參見圖1-5，包括以下步驟：

（1）20公斤將醫(yī)療垃圾加入5公斤的水，置于爐膛1-2中。

（2）將爐膛1-2放在爐底2上的有支撐裝置2-1上。

（3）啟動升降機構10，將爐底2連同其上的爐膛1-2上升進入爐體1，固定好后，開啟微波（本實施例微波加熱爐的功率為20KW），調節(jié)功率為5KW，然后調節(jié)等離子電弧系統(tǒng)4的觸頭4-1，使其進入為100mm，升溫至350℃。

（4）退出等離子電弧系統(tǒng)4的觸頭4-1，調節(jié)微波功率為10KW，升溫至650℃。

（5）調節(jié)等離子電弧系統(tǒng)4的觸頭4-1，使其進入為60mm，15分鐘后退出。

（6）關閉微波，自然冷卻至室溫后打開爐底2，啟動升降機構10，降下爐底2，使得爐膛1-2離開爐體1。產物直接從爐膛1-2排出，進入物料輸送車12中運走。焚燒產生的氣體由上部的排氣口1-4排出，產生的水由下部的排水口2-2排出；通過收集器收集后進行綜合利用。同時也可以通過進氣口1-3通入其它氣體進行反應。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。