下载文档原格式
浅谈危废等离子体气化熔融处置技术【摘要】对于危废处置，主要为焚烧法、填埋法、物化法等处理处置技术。
但由于缺乏行之有效的处置技术，导致我国危废处置能力长期严重不足，且常规技术存在次生危废二次污染问题。
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。
【关键词】危废等离子体高温玻璃态1、技术背景环境问题是当今世界共同面临的重大课题之一。
各类废弃物，特别是危险废物，由于具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或感染性等一种或几种危险特性，环境危害特别严重。
对于危废处置，主要为焚烧法、填埋法、物化法等处理处置技术。
但由于缺乏行之有效的处置技术，导致我国危废处置能力长期严重不足，且常规技术存在次生危废二次污染问题。
在环保监管力度增强，危废政策不断出台，尤其是省级细则落地，各省均推出省级督查方案背景下，危废处置刚需再次提升，尤其是要求进入规范渠道处置的量增加。
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。
2、技术背景采用等离子体气化熔融危险废物，在气化熔融炉内，等离子体炬提供高温、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。
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。
科技成果——等离子体气化熔融技术适用范围适用于各类工业废物、医疗垃圾、飞灰、重金属污泥、含油污泥等危险废物的无害化处置。
成果简介等离子体是由电子、阳离子和中性粒子组成的整体上呈电中性的物质集合；是物质的第四态（固/液/气/等离子体），自然界90%以上为等离子体态，它具有宏观尺度内的电中性与高导电性。
等离子体气化熔融技术利用热等离子体的上万度高温、高能量密度和高活性，快速将废物进行高温裂解，其产物为玻璃态无机物；所产生的气体通过高温环境下的还原反应，分解为原子和最简单的分子，其中有毒有机物尤其是二噁英和呋喃都被彻底分解为无毒的小分子物质。
技术效果等离子体技术是国际公认的最先进的固废处理技术，被冠以“固废终结者”的美誉，可真正实现固体废物的减量化、无害化、稳定化及资源化目标。
等离子体气化熔融技术可以实现高温彻底分解二噁英，重金属包容在固化体内，彻底解毒；二次固废自循环处理，实现闭式循环、废物终结，经净化后的气体排放满足欧盟标准，废水可经过净化处理达标排放或回用，系统实现清洁化生产“近零排放”；运行期间产生的灰渣彻底无害化处理，无需堆存及填埋，节约土地资源，可有效避免对环境的二次污染，最终产生的玻璃态固化体可直接作为道路、人行道及筑堤的配料，也可进一步转化为高附加值的材料如石棉、泡沫玻璃、微晶材料，实现资源化回收利用。
应用情况已形成40余项等离子体废物处理专利群，核心专利获得国家发明专利优秀奖；已形成10吨/天、20吨/天、30吨/天等多个标准系列，可根据需求优化组合形成更大规模的工程。
已建成示范工程1个，在建正式运行工程3个：在广东清远已建成10吨/天综合危险废物等离子体无害化处理示范工程；在江苏无锡与地方政府共同投资在建60吨/天等离子体无害化处理标杆工程；承接了广东东莞30吨/天综合危险废物等离子体无害化处理项目EPC工程，东方园林甘肃酒泉低放射性废物减容处理项目等离子体示范线EPC工程。
成本估算工艺系统设备投资和运行成本根据项目废物处理对象以及处理规模的不同而存在差异，具体为：处理量10吨/天设备投资2500-3000万元；处理量20吨/天设备投资3500-4000万元；处理量30吨/天设备投资5000-6000万元。
微波等离子煤气化在当代和未来可预见的前景，世界能源工业利用的有机染料重点定位在使用化石燃料，大部分是劣质煤炭，其发电份额为40％。
各地的能源煤质量正在下降，同时在降低燃料的发热量时导致了其点燃和燃烧的困难，并增加了对环境的有害影响。
在高温条件下，等离子体可以处理和气化任何废物，这使得等离子技术成为处理整个高能物质（比如说矿物和人造废物）的最通用和最有效的方法。
获得能源和化学合成气体最重要的资源是:低等级矿物燃料•油页岩•泥煤•褐煤各种废物•市政废物•工业废物•医疗废物植物和生物废物•木材和木制品•伐木和木材加工产生的废物•农业废弃物•淘汰的农产品•来自家禽养殖场和屠宰场的废物•粮食生产废物合成废物（聚合物，塑料）•聚乙烯废料，塑料制品，合成纤维织物------------------------------------------------------------•汽车轮胎及其他橡胶废料•电子和电气设备的聚合物组件•含塑料的家居用品石化废物•炼油厂废物其中包括酸性焦油•石油残渣•用过的润滑油•蒸馏余液•沥青砂•清除沥青，软屋顶废物➢气化过程的技术可以是自热的，借助气化燃料的等离子体处理，当从外部供应所需的热量时，通过燃烧部分气化燃料和等温来获得吸热气化过程所需的热量。
➢气化过程中使用的氧化剂类型也不同，有时称为气化剂，比如：空气，氧气（或富氧空气），水蒸气，二氧化碳或这些物质的混合物。
➢气化方法在产生的气体（能源，工艺或天然气替代品）的成分和用途方面也不同。
工艺合成气适合作为各种合成的化学原料，包括用于生产液体燃料产品。
在各种气化模式科学研究的基础上，由《乌克兰普拉斯玛》科研生产有限公司的专家获得了使用以下类型的气化而获得高热量合成气的技术数据。
:1.空气气化；2.蒸汽注入气化；表中列举了在蒸汽等离子体气化时获得具有的发生炉煤气的成分。
------------------------------------------------------------（发生炉）煤气成分CO一氧化碳％36,6H2氢气％32,3CH4甲烷％2,51O2氧气％3,42 CO2二氧化碳％0,5N2氮气％14,6H2S硫化氢％0,94SO2二氧化硫％0,12NOx氮氧化物毫克/立方米1,02焦油（黄褐块炭）毫克/立方米0,13灰中可燃物（碳）％0,94从环保和经济的角度来看，蒸气等离子体气化是最有前景的方法。
城市垃圾处理的新技术有哪些随着城市的快速发展和人口的不断增长，城市垃圾的产生量也在日益增加。
如何有效地处理这些垃圾，已经成为了城市管理和环境保护的重要课题。
近年来，随着科技的不断进步，出现了许多新的城市垃圾处理技术，为解决垃圾问题提供了更多的可能性。
一、垃圾热解技术垃圾热解是一种在无氧或缺氧的条件下，将垃圾中的有机成分加热分解的技术。
在这个过程中，垃圾被加热到一定温度，有机物质发生热分解反应，产生可燃气体、液体燃料和固体残渣。
可燃气体可以作为能源用于发电或供热，液体燃料经过进一步处理后可用于内燃机，而固体残渣则可以用于建筑材料或进行填埋处理。
与传统的焚烧技术相比，热解技术产生的污染物更少，因为它避免了燃烧过程中氮氧化物和二噁英等有害物质的大量生成。
二、生物处理技术1、堆肥法堆肥是利用微生物将垃圾中的有机物质分解转化为稳定的腐殖质的过程。
城市垃圾中的厨余垃圾、园林废弃物等有机物含量较高的部分适合采用堆肥处理。
经过堆肥处理后的产物可以作为土壤改良剂或有机肥料，用于农业生产，实现垃圾的资源化利用。
然而，堆肥过程需要控制好温度、湿度、通风等条件，以确保微生物的活性和堆肥的质量。
同时，堆肥处理需要较长的时间，而且对于垃圾中的有害物质需要进行前期筛选和处理，否则可能会对土壤造成污染。
2、厌氧消化技术厌氧消化是在无氧的条件下，利用厌氧微生物将垃圾中的有机物分解为甲烷和二氧化碳等气体的过程。
产生的甲烷气体可以用于发电或作为燃料，具有较高的能源回收价值。
这种技术适用于处理高含水率的有机垃圾，如厨余垃圾和污水处理厂的污泥等。
但厌氧消化设施的建设和运行成本较高，而且对垃圾的预处理和操作条件要求较为严格。
三、等离子体气化技术等离子体气化技术是利用等离子体炬产生的高温等离子体将垃圾迅速加热至高温，使垃圾中的有机物气化，生成合成气（主要成分是一氧化碳和氢气），无机物则转化为熔融态的炉渣。
合成气可以进一步用于发电、生产化学品或作为燃料使用，炉渣可以用于建筑材料。
等离子气化技术在固体废物处理中的应用针对近几年来等离子气化技术在国内固体废物处理中的应用情况，对该技术的先进性和经济性作了进一步分析；介绍了一些应用案例，认为等离子技术在许多方面，特别是在危险废物处理方面具有应用推广前景。
关键词:等离子气化技术；固体废物处理；经济性分析；应用案例中图分类号:X705 文献标志码:A 文章编号:1006-5377（2015）11-0000-04等离子气化技术在固体废物处理中的应用1等离子气化技术在固体废物处理中的优势采用等离子气化技术处理固体废物的设备是等离子气化炉。
气化炉的炉体为钢制直立式容器，炉体内衬耐火材料。
气化炉的热源是安装在炉体下部沿壁均布的金属电极等离子体火炬（也叫等离子体喷枪或等离子体电弧发生器）。
金属电极等离子体火炬需要的工作气体（据此可喷出高温气体射流）可以是含氧气体（空气、富氧或纯氧）和惰性气体。
等离子气化炉所需的氧化剂气体可从外部鼓入以充分利用固体废物自身的热值。
在炉内高温条件下（炉内上部可达900℃～1000℃，炉内下部可达1600℃～1700℃），固体废物中的有机成分发生部分氧化反应而生成可利用的合成气（含有CO、H2和CH4等成分的低热值燃气），二英和呋喃等有害物质基本被彻底摧毁；而固体废物中的无机成分则在炉底部被熔化，以熔融态排出并形成无害的玻璃体材料，可作为建材原料。
还有另一类型用等离子技术处理固体废物的设备是等离子热解炉。
多年来国内外的小型试验装置都是这种炉型。
其热源是以成对方式安装在炉体相应部位的石墨电极。
因此，电极需要的工作气体只能是惰性气体，而且不能向炉内鼓风（不能接触氧）。
热解炉处理固体废物需要完全依靠电热来熔融其中的无机成分和裂解有机成分，虽也能达到处理效果和使尾气量少一些，但耗能较高且不能利用固体废物物料自身的热值，加上石墨电极等离子弧炉的结构又限制其不易放大。
因此，等离子热解炉的工程化和市场的推广应用一直存在较多障碍。
《等离子体炬辅助煤气化研究》篇一一、引言随着能源需求的增长和传统能源的日益紧缺，寻求清洁、高效的新型能源转化技术成为了科学研究的重要方向。
等离子体炬辅助煤气化技术作为新型能源技术的重要一环，近年来得到了广泛关注。
本篇论文将详细介绍等离子体炬辅助煤气化技术的基本原理、应用前景及其研究进展。
二、等离子体炬技术基础等离子体炬技术是利用高能电场使气体部分或完全电离，形成高温、高能量的等离子体状态，从而进行各种工业应用。
其核心是产生和维持高能等离子体。
等离子体具有极高的温度和活跃的化学性质，使其在许多化学反应中起到关键作用。
三、煤气化技术概述煤气化技术是一种将煤炭转化为气体的过程，通过在高温和一定压力下，将煤炭与气化剂（如氧气、水蒸气等）进行反应，生成以一氧化碳、氢气等为主要成分的气体燃料。
这种技术对于提高煤炭利用效率、减少环境污染具有重要意义。
四、等离子体炬辅助煤气化技术等离子体炬辅助煤气化技术是将等离子体炬技术与煤气化技术相结合，利用等离子体的高温和高能特性，强化煤气化过程，提高煤炭的转化效率和气化产物的质量。
此技术在煤炭高效清洁利用、节能减排等方面具有巨大的潜力。
五、等离子体炬辅助煤气化的研究进展近年来，国内外学者在等离子体炬辅助煤气化技术方面进行了大量研究。
研究结果表明，等离子体可以有效地促进煤炭的气化反应，提高反应速率和产物纯度。
此外，该技术还能在较低的压力和温度下进行，减少了能源消耗和环境污染。
在实验室和工业应用中，都取得了显著的成果。
六、应用前景与挑战等离子体炬辅助煤气化技术具有广阔的应用前景。
它不仅可以用于煤炭的高效清洁利用，还可以应用于其他能源的转化过程，如生物质气化等。
然而，该技术也面临着一些挑战，如设备成本高、运行维护复杂等。
未来研究需要进一步优化设备结构、提高运行效率、降低成本等。
七、结论等离子体炬辅助煤气化技术是一种具有重要意义的能源转化技术。
它通过利用等离子体的高温和高能特性，强化了煤气化过程，提高了煤炭的转化效率和气化产物的质量。
