危险废物等离子体焚烧处理技术.

医疗废物处理项目医疗废物，是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其他危害性的废物。

医疗废物共分五类，并列入《国家危险废物名录》。

一、医疗废物处理技术用于处理医疗垃圾已有多种技术，根据处理原理不同，一般可分为灭菌消毒法、焚烧法、等离子体法、热解法和卫生填埋法等。

1.卫生填埋法目前国内规模较小的医院多采用此方法，该方法并不适合直接处理危险废物（如医疗废物），国外甚至有把以往填埋的危险废物挖出重新处理的案例。

目前卫生填埋法多用于处理无害废弃物和危险废物处理后的残渣。

2.2.灭菌消毒法灭菌消毒处理方法较多，可分为高温高压蒸汽灭菌法、化学消毒法、微波消毒法等。

灭菌消毒法主要是通过高温、高压、化学试剂、一定频率或波长的微波等技术，破坏微生物及病毒的生存环境，降低医疗垃圾对人体健康及环境危害的程度。

灭菌消毒法需针对不同的医疗垃圾选择不同的灭菌方法，其灭菌效果限制因素较多，由于医疗垃圾的种类繁多且差异性大，因此有可能无法达到最佳的灭菌效果。

而且垃圾的体积和外观不会发生明显改变，一般条件下可用于焚烧前的预处理，在某些情况下也可以作为最终填埋处置前的处理手段。

3.2.1压力蒸汽灭菌法压力蒸汽灭菌处理方法的原理是经过分拣和破碎后的医疗废物在100kPa，121℃的工艺条件下运行20min以上，压力蒸汽穿透物体内部，使微生物的蛋白质凝固变性而被杀死；处理后的医疗废物送往卫生填埋场或进行焚烧处理。

这种方法也适用于受污染的工作服、注射器、敷料、微生物培养基等的消毒，但是不适宜处理病理性垃圾，如人体组织和动物尸体等，对药物和化学垃圾的处理效率也不高。

4.2.2化学消毒法化学消毒法的实质就是将破碎后的医疗废物与一定浓度的消毒剂（次氯酸钠、过氧乙酸、戊二醛、臭氧等）混合作用，并保证其与消毒药剂有足够的接触面积和时间，有机物在消毒过程中被分解、微生物被杀灭。

消毒药剂与医疗废物最大接触是保障处理效果的前提。

生活垃圾焚烧飞灰主要处置技术及其发展趋势41072819920618****河南新乡453400摘要：随着垃圾焚烧行业的快速发展，焚烧发电过程中产生的尾气、渗滤液、灰渣等处置问题越来越突出。

生活垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧烟气净化系统收集而得到的残余物，因富集了大量铅、汞、铬、镉等重金属，包含了烟气净化处理过程中生成的二噁英、多环芳烃等剧毒污染物，在我国被明确定性为危险废物。

生活垃圾焚烧产生的飞灰粒径小，在环境中不稳定，若不妥善处理，会严重威胁生态环境和人类健康，因此，如何处置生活垃圾焚烧飞灰受到了生态环境管理部门的重视，成为环境领域的热点问题。

本文在分析我国生活垃圾焚烧飞灰特点的基础上，对当前国内生活垃圾焚烧飞灰主要处置技术进行了较为系统的总结，并分析了其发展趋势。

关键词：生活垃圾焚烧飞灰；处置技术；发展趋势1生活垃圾焚烧飞灰特点1.1氯元素含量高生活垃圾中的含氯塑料等经焚烧分解后会产生氯化氢等酸性物质，这些酸性物质与烟气净化系统中碱性物质反应后的生成物会进入飞灰中，另外厨余垃圾中食盐等也会最终富集于飞灰中。

含氯元素高是我国生活垃圾焚烧飞灰最为明显的特征之一，以北京地区生活垃圾焚烧飞灰为例，飞灰中含氯量高达20%以上，飞灰中氯元素主要以可溶性氯盐形式存在，如氯化钠、氯化钾、氯化钙等。

1.2产生量大目前，我国生活垃圾焚烧有两种主流炉型：机械炉排焚烧炉和流化床焚烧炉，两者的垃圾处理能力约占我国生活垃圾焚烧总处置能力的2/3和1/3。

机械炉排焚烧炉飞灰产生量较小，为入炉生活垃圾量的3%～5%，而流化床焚烧炉飞灰产生量较大，为入炉生活垃圾量的10%～15%。

根据中国水泥协会测算，到“十三五”末我国每年飞灰产生量将高达1000万t左右。

1.3成分复杂、波动大生活垃圾焚烧飞灰中除重金属和二噁英等有毒有害物质外，还含有钙、硅、铝、铁的氧化物，氯盐以及碳、硫、磷元素等。

飞灰中各物质（元素）的含量会随生活垃圾组分、季节、焚烧条件、烟气净化水平等的变化而产生较大波动，给飞灰处理处置带来很大困难。

[固废] 我读《危险废物处置工程技术导则(HJ 2042-2014)》一、时间、适用范围本标准自2014 年09 月01 日起实施。

医疗废物作为一类特殊的危险废物，其管理技术要求参照医疗废物相关标准。

二、处置技术1、分类2、适用性预处理技术主要适用于焚烧、非焚烧、安全填埋等危险废物处置行为前的预处理过程。

焚烧技术适用于处置有机成分多、热值高的危险废物，处置危险废物的形态可为固态、液态和气态，但含汞废物不适宜采用焚烧技术进行处置，爆炸性废物必须经过合适的预处理技术消除其反应性后再进行焚烧处置，或者采用专门设计的焚烧炉进行处置。

ü回转窑可处置的危险废物包括有机蒸汽、高浓度有机废液、液态有机废物、粒状均匀废物、非均匀的松散废物、低熔点废物、含易燃组分的有机废物、未经处理的粗大而散装的废物、含卤化芳烃废物、有机污泥等。

ü液体喷射炉可处置的危险废物包括有机蒸汽、高浓度有机废液、液态有机废物、低熔点废物、含卤化芳烃废物等。

ü流化床主要用于处置粉状危险废物，也可用于处置块状废物及废液。

ü固定床炉可处置的危险废物包括有机蒸汽、粒状均匀废物、非均匀的松散废物、低熔点废物、含易燃灰组分的有机废物等。

ü热解炉主要用于处置有机物含量高的危险废物。

非焚烧处置技术应根据技术特点和被处置废物的特性进行选择。

ü热脱附技术适用于处置挥发性、半挥发性及部分难挥发性有机类固态或半固态危险废物，可用于处理含有上述危险废物的土壤、泥浆、沉淀物、滤饼等。

ü熔融技术适用于处置危险废物焚烧处置残渣和固体废物焚烧处置产生的飞灰等。

ü电弧等离子体技术适用于处置毒性较高、化学性质稳定，并能长期存在于环境中的危险废物，特别适宜处置垃圾焚烧后的飞灰、粉碎后的电子垃圾、液态或气态有毒危险废弃物等。

安全填埋处置技术适用于《国家危险废物名录》中，除填埋场衬层不相容废物之外的危险废物的安全处置。

中国科学院力学研究所研发成功等离子体生活垃圾气化发电技术我国生活垃圾处理方式主要是填埋和焚烧。

填埋不仅侵占大量土地，还污染地下水，是不得已而为之的选择。

尽管如此，对于土地资源紧张的地区已没有多少场地可供填埋使用。

焚烧法虽然减容比高，并能回收能量，但却因二噁英等污染问题遭到公众强烈反对，急需发展新一代的绿色环保、节能降耗的替代焚烧技术。

等离子体是物质第四态，具有许多异于固态、液态和气态的独特的物理化学性质，如温度和能量密度都很高、可导电和发光、化学性质活泼并能加强化学反应等，环保性能优良。

通过电弧放电产生高达7000 C的等离子体，将垃圾加热至很高的温度，从而迅速有效地摧毁废物。

可燃的有机成分充分裂解气化，转化成可燃性气体，可以用于能源回收，一般称为“合成气”（主要成分是CO+H）。

不可2燃的无机成分经等离子体高温处理后成为无害的渣体。

采用等离子体处理垃圾是目前减容效果最显著、无害化最彻底、资源化程度最高的绿色环保技术。

与焚烧法相比，等离子体技术最突出的优点有：（1）处理温度高：有害物质摧毁更彻底，二噁英前驱体被彻底破坏分解；（2）可采用还原性气氛或部分氧化性气氛，采用电能作为外加热源，二次污染物排放比焚烧低2-3个数量级，裂解底渣是无害的；（3）合成气流量约为焚烧烟气量的5-10%，易于净化，后处理设备尺寸大大减小，节约了投资成本；（4）能源回收效率高，将筛上物制成合成气，后续利用气体发动机发电，发电效率可高达39%，而焚烧法采用蒸汽轮机，发电效率很难超过22%；（5）等离子体系统可快速启动与停机，等离子体核心工艺灵活，可根据不同的处理目的搭配不同的配套系统；（6）整套设备紧凑，占地小，经济效益好。

更为重要的是，等离子体技术将垃圾看作是生产合成气的原料，符合新能源、环保、零碳排放以及可持续发展的概念。

等离子体法不仅在技术上比焚烧先进，而且经济效益也要更好，但投资略高。

等离子体工艺配套的后处理设备及发电系统与焚烧配套的差异很大，这也会影响系统造价及经济效益。

生活垃圾焚烧飞灰主要处置技术及其发展趋势济南市生活废弃物处理中心251400[2]摘要：随着我国垃圾焚烧产业的快速发展，其排放的废气、渗滤液、飞灰等污染问题也日趋严重，飞灰含铅、汞、铬等多种重金属，同时还含二噁英、多环芳烃等有毒物质，已被我国列为危险废物。

垃圾焚烧飞灰粒径较小，在环境中极不稳定，如果处置不当，会对生态环境和人体健康造成极大危害，因此，对其进行有效处置是目前国际上的一个热点问题。

本文在分析我国生活垃圾焚烧飞灰特点的基础上，总结生活垃圾焚烧飞尘的主要处理技术，并分析了其发展趋势。

关键词：生活垃圾焚烧飞灰；处置技术；发展趋势；1.生活垃圾焚烧飞灰特点1.1飞灰性质《国家危险废物目录(2021)》（HW18）中的“垃圾焚烧”是指在燃烧过程中产生的垃圾及烟道、烟囱底部产生的灰烬，其特征为灰白或深灰，其微粒大小（通常为1-150微米），比表面积大（3-18m2/g)，其成分以CaO、SiO2、Al2O3、Na2O、K2O等氧化物为主，其中CaO含量在17.99-23.7%之间，同时还存在二噁英类持久性有机污染物。

1.2氯元素含量高城市生活垃圾中含有氯气的塑料等物料在燃烧过程中，会生成一种酸度较高的氯气，这种酸度会与烟尘中的碱液发生反应，从而形成飞灰。

另外，厨余废物中的盐等，也会在飞灰中累积。

以北京的生活垃圾焚烧飞灰为例，飞灰中的氯离子含量超过20%，且主要是氯化钠、氯化钾和氯化钙等可溶性氯化物。

1.3产生量大目前，国内已有的两种垃圾焚烧炉，一种是机械式的，另一种是流化床，两者垃圾处理量分别为我国生活垃圾处理量的三分之二和三分之一，其中，机械炉排焚烧炉只产生了约3-5%的少量飞灰，而流化床焚烧炉则产生了约10-15%的飞灰，根据我国水泥行业协会的测算，在“十三五”结束前，全国每年可生产一千万吨的飞灰。

1.4成分复杂、波动大生活垃圾焚烧飞灰中，除了含有重金属和二噁英等有毒和危险物质，还含有钙，硅，铝，铁，氯，碳，硫，磷等元素，由于垃圾组分、季节、焚烧条件等因素的影响，飞灰中各组分（元）的含量波动很大，且烟气的净化程度也不高，因此，飞灰的资源化利用难度很大。

等离子体处理危险废物技术李 伟1 李水清1 崔瑞祯1 刘 刚2 季天仁3（1 清华大学精仪系 2 中国兵器装备研究院 3 电子科技大学高能所）一、引言将等离子体用于处理各类污染物具有处理流程短、效率高、适用范围广等特点，尤其是对于多氯联苯类(PCB )、氟里昂类等难消解含卤化合物及生物技术产业、农药、医院等的特殊废弃物处理，常规的燃料热源技术的处理效率常不能达到国际规定的标准(PCB 的消解效率必须大于99.9999%)，并且更高毒性的多氯二苯并二(PCDDs ) 与多氯二苯并呋喃(PCDFs ) 的二次污染问题日益引起人们的重视。

等离子体既可用于处理废气又可用于处理废水、固体废物、污泥、甚至放射性废物。

本章主要介绍等离子体处理固体危险废物，如医疗垃圾等。

二、等离子体火炬处理固体废物的工作原理（一）等离子体的概念等离子体是物质存在的第四态，它是气体电离后形成的，是由电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体，它具有宏观尺度内的电中性与高导电性。

等离子体是极活泼的反应性物种，使通常条件下难以进行或速度很慢的反应变得快速，尤其有利于难消解污染物的处理。

在人工生成等离子体的方法中，气体放电法比加热的办法更加简便高效，诸如荧光灯、霓虹灯、电弧焊、电晕放电等等。

图1是气体通过加热或放电形成等离子体的示意图。

N 2等离子体气体加热或放电图1 等离子体形成示意图 （二）等离子体的分类按粒子的温度等离子体可分为两大类，热平衡等离子体(或热等离子体) 与非热平衡等离子体(或冷等离子体)，如图2所示。

冷等离子体的特征是它的能量密度较低，重粒子温度接近室温而电子温度却很高，电子与离子有很高的反应活性。

相对地，热等离子体的能量密度很高，重粒子温度与电子温度相近，通常为10000K 至20000K 的数量级，各种粒子的反应活性都很高，本文后面所提到的等离子体如未特别说明即指热等离子体。

热平衡等离子体（热）等离子体按粒子的温度分非热平衡等离子体（冷）图2 等离子体的分类（三）等离子体的产生方法热等离子体的产生方法，它包括大气压下电极间的交流(AC)与直流(DC)放电、常压电感耦合等离子体、常压微波放电等。

固态、液态、气态危险化学品废物处理危险化学品废物按其形态，可分为固态、液态、气态。

大部分危险化学品都是固体状的，也有液态、气态。

通常危险化学品处于固体状时，若是易爆炸品，碰撞后会爆炸；处于液体状态时，容易通过水循环污染环境，破坏生态，或者污染饮用水，危害人们的生命健康安全；处于气态时，一般会通过呼吸道，使人中毒。

固体废物可以通过各种途径进入水体或大气，转换成液态、气态。

危险化学品废物一般通过以下途径进入大气，使之受到污染。

废物中的细粒、粉末随风扬散；在废物运输及处理过程中缺少相应的防护和净化设施，释放有害气体和粉尘；堆放和填埋的废物以及渗入土壤的废物，经挥发和反应放出有害气体。

如石油化工厂油渣露天堆置，有一定数量的多环芳烃生成排空。

危险化学品废物还可通过下述途径进入水体。

将其直接排入江、河、湖、海等地表水；露天堆放的废物被地表径流携带进入地表水；飘入空中的细小颗粒，通过降雨的冲洗沉积和凝雨沉积以及重力沉降和干沉积而落入地表水；露天堆放和填埋的废物，其可溶性有害成分在降水淋溶、渗透作用下可经土壤达到地下水。

一、固态危险化学品废物的处理1.固态危险化学品废物的一般处理方法固态化学危险废物处理方法主要有高温氧化焚烧技术、等离子体处理技术、固化技术和填埋等。

（1）高温氧化焚烧处理固态危险化学废物高温氧化焚烧技术方法对固体化学废物适用范围广、着火稳定、运行费用低。

该技术采用生物化学降解与热力焚烧相结合的原理，即将固体化学废物经生物化学的降解作用使其中部分有机物转化为腐殖质，用作土壤改良剂，将固体化学废物经高温燃烧使其中可燃物质充分氧化，转化为无害灰渣。

该技术的特点是不需外加辅助燃料，它可在高温下自行维持连续燃烧。

该方法适用于处理高水分、低热值的废物。

（2）等离子体处理固态危险化学废物等离子体处理技术是研究在特定的条件下非氧等离子体热解处理有毒废物，在对环境友好的前提下，有效地处理有毒废物并形成资源化产品。

工艺方法——等离子体处理危险废物技术工艺简介等离子体处理危险废物技术是利用等离子体炬产生的高温热等离子体将危险废物快速分解破坏，其中有机物热解为可燃性的小分子物质，无机物被高温熔融后生成类玻璃体残渣。

该技术具有反应速度快、二次污染小、适用范围宽等特点，它克服了传统处理技术如焚烧、化学处理等二次污染大、工艺复杂、对废物有选择性等缺点，特别适合于医疗垃圾、石棉、焚烧飞灰、电池、轮胎、放射污染等固体危险废物的环保处理。

与常规焚烧技术相比，等离子体处理技术是一种环境友好技术，处理彻底，无二次污染，碳排放少。

等离子体通常是含有大量电子、离子、分子、原子以及自由基的电离气体，但其宏观上呈电中性，并具有很高的化学活性。

热等离子体的中心温度可高达2万℃，火炬边缘温度也可达到3000℃。

等离子体技术能彻底摧毁各种有毒有害物质，是一种有效消除污染，用途广泛的新技术。

等离子体处理废弃物工艺的核心技术是等离子体发生器（等离子体炬），就发生器而言，应用最多的是直流电弧等离子体。

等离子体处理危险废物的独特处理方法表现出安全、高效、无二次污染和广泛适用性，它为危险废物及城市固体废物的无害化、减容和资源化回收提供了一个十分科学有效的方法。

技术特点由于高温、高焓、高能粒子密度大的热等离子体处理固体废弃物具有以下特点：反应速率快，处理量大，减重率、减容率高；高温反应环境可以得到较大的淬冷速率，反应器中陡峭的温度梯度也对淬冷过程有利；开、停车时间短；所需氧化气体少、气流量小、易于控制，且降低了所需的后续净化处理的成本及温室气体排放量；可集成性高，能够原产地处理废物；处理后的残渣也可回收利用。

因此其被认为是最适合用作废物处理的方法之一。

目前等离子技术应用于综合的废物处理及能量回收利用已经成为了一种重要的变废物为能量的技术，在日本、美国、加拿大、欧洲、马来西亚都出现了或是中试或是已经工业化的等离子体气化应用，各国的研究者们也在等离子技术处理废物方面做了很多积极有意义的工作。

等离子体熔融处置技术浅析固体废弃物等离子体熔融气化处置技术，利用等离子体炬高温、高能量密度、低氧化气氛之优势，可在气化炉内产生高达1600℃高温，在此温度下，固体废弃物中的有机物质（含毒性、腐蚀性、传染性物质）完全裂解气化为可燃合成气（主要成分为CO、H2），无机物质（含矿物质、重金属类物质）高温熔融为玻璃态物质并回收利用。

等离子体无害化处理装备及相关技术已被纳入《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》，政策利好，前景广阔；技术发展趋势为填埋逐步向热处理技术发展，目前市场以回转窑技术为主，热解炉协同其他形式焚烧炉为辅，以等离子体炉为代表的高温气化熔融技术凭借经济、环保、高效等优势将蓬勃发展。

目前国内涉足等离子体气化危废治理技术的企业均为危废治理行业领先企业，主要有西安航天源动力工程有限公司、中广核研究院有限公司中广核研究院有限公司、山东博润工业技术股份有限公司，台州伟博环保设备科技有限公司等。

虽然国内已有多家机构介入等离子体气化危废处理技术研究，但绝大多数均处在研发示范阶段，尚未有完全成熟的工程运行业绩。

3、等离子气化熔融处置系统3.1系统工艺流程本技术方案为，采用等离子体气化危险废物，在气化熔融炉内，等离子体提供高温、高反应活性的还原性气氛，将危废中的有机质（包括各类难降解有机污染物）转化为以CO、H2为主的可燃气，将危废中的无机物熔融，经冷萃，熔融态残渣将重金属包裹与硅-氧网格中，转化为玻璃体态一般无机物。

可燃气在焚烧系统中进一步焚烧释放出热量，并被余热利用系统转化为热蒸汽，烟气经净化后可实现超低排放，符合全球最为严格的欧盟2023标准，实现了从单纯的危废末端治理，扩展为防治二次污染与资源高效利用一体化的全过程控制模式。

本处理系统包括的主要设备如下：（1）预处理及进料系统（2）等离子体气化炉（包括等离子体炬及去离子水系统）（3）二次燃烧室（4）SNCR系统（5）余热锅炉（6）急冷塔（7）布袋除尘器（8）引风机（9）湿法碱洗塔(10) 烟气消白系统（11）烟气在线检测CEMS系统；（12）烟囱图1 危险废弃物综合处理系统工艺流程图3.2 关键技术问题（1）系统长周期高效稳定运行技术目前制约等离子体固废处置技术广泛应用的难点在于长周期高效稳定运行，其制约关键点在于危废处置工艺匹配、等离子体炬运行调整及维护、等离子体气化炉运行检测及调整、合成气调整及降温净化、熔融玻璃态物质处置问题等，旨在突破系统长周期高效稳定运行之关键技术。