等離子氣化技術(shù)優(yōu)勢分析

2017年，我國城市生活垃圾焚燒總量約為9468萬噸，約占垃圾處理總量的40%，垃圾焚燒中產(chǎn)生的二次污染（二噁英）是制約焚燒規(guī)模的*大因素。本文介紹的等離子體氣化技術(shù)始于20世紀(jì)60年代，如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于材料加工、環(huán)保等領(lǐng)域，可從廢棄物中提取可回收物品，轉(zhuǎn)換碳基廢物為合成氣。在危險廢物處理領(lǐng)域應(yīng)用等離子體氣化技術(shù)，已逐漸成為研究熱點。 一、等離子氣化技術(shù)簡介 1.什么是等離子體：并非一般物質(zhì)的常見的氣、液、固三態(tài)，它屬于物質(zhì)的第四種狀態(tài)，是一種高溫，離子化和傳導(dǎo)性的氣體，在氣體電離后形成，具有宏觀尺度內(nèi)的電中性與高導(dǎo)電性。 2.等離子氣化技術(shù)概述： 等離子氣化是一種新興技術(shù)，它可以從垃圾中提取可回收的物品和轉(zhuǎn)換碳基廢物為合成氣。這種類似于天然氣的合成氣是一種簡單的co和氫氣為主要成份的可燃?xì)怏w，可以直接燃燒或用于提煉成更高等級的燃料和化學(xué)品。冷卻后的灰渣是一種玻璃狀物質(zhì)，由于其緊密的結(jié)構(gòu)，非常適合作為建筑材料使用。等離子技術(shù)已在如危險廢棄物/醫(yī)療廢棄物焚燒飛灰和化學(xué)武器殘留物等危險廢物無害化處理中成功應(yīng)用多年。利用等離子氣化技術(shù)將城市固體廢棄物轉(zhuǎn)化為能源和建材是一項新技術(shù)，具有很大的潛力。 等離子氣化技術(shù)與垃圾焚燒的根本區(qū)別在于一個是無氧高溫氣化，一個是有氧焚燒：等離子氣化爐內(nèi)由于等離子炬提供熱源(5500℃)而能保持在1300℃～1500℃以上的高溫;垃圾焚燒時候溫度*高只有700℃～900℃左右。1200℃以上的溫度能使二噁英的主要成分——苯環(huán)徹底瞬間裂解。 3.等離子體氣化工藝：包括預(yù)處理裝置+等離子氣化爐+合成氣凈化裝置等。 按照工藝流水線劃分，可分成以下幾個組成部分：①危險化學(xué)廢棄物儲存及送料系統(tǒng)；②等離子氣化爐；③控制中心；④合成氣凈化及檢測系統(tǒng)；⑤爐渣處理系統(tǒng)；⑥熱量回收系統(tǒng)。 4.等離子氣化產(chǎn)物： （1）合成氣 經(jīng)過濾器和脫硫器后產(chǎn)生的清潔合成氣主要由氫、co和少量的甲烷組成，這三種物質(zhì)均為可燃物（占合成氣的95.9％），二氧化碳僅占4.1％。幾乎不含粉塵、二氧化硫、碳黑、氮氧化物等有害物質(zhì)，接近零排放。 （2）玻璃化渣 等離子氣化爐產(chǎn)生玻璃化渣作為副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品可安全用作建材等應(yīng)用，不會污染土壤或者飲用水。 核心設(shè)備介紹 等離子氣化爐 等離子氣化爐中產(chǎn)生的等離子體，由等離子火炬采用380V交流電產(chǎn)生。等離子體的發(fā)生裝置功率在5kW～300kW，溫度可達(dá)4000℃～7000℃，射流速度超過200m/s，工作氣體為氮氣、空氣、氫氣等。在高強度熱源下，基本粒子的活動能量遠(yuǎn)大于任何分子間化學(xué)鍵的作用，物質(zhì)的微觀運動以原子熱運動為主，原有物質(zhì)被打碎為原子物質(zhì)，以破壞有害成分或使其喪失活力，從而將復(fù)雜的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單的無害物。 目前，世界上*大的等離子體氣化熔融爐位于美國，處理規(guī)模在1000噸/天。設(shè)備的關(guān)鍵部件主要是等離子體棒和熱解爐隔溫材料，等離子體氣化設(shè)備之所以造價高，主要不在于材料成本，而是技術(shù)壟斷。 5.等離子氣化技術(shù)優(yōu)勢 1）極少的進(jìn)料預(yù)處理要求 – 極少的粉碎要求 – 極少的分類要求 2）處理原料種類廣泛 – 生活垃圾，廢舊輪胎，工業(yè)廢物，污泥等混合進(jìn)料 – 根據(jù)進(jìn)料可供性來優(yōu)化，減少對原料的依賴 3）可靠性強 – 可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下操作 4）能耗低 5）低污染 – 凈化后的合成氣燃燒類似天然氣 – 玻璃化的底渣為惰性，不會污染土壤和地下水 –減少的溫室氣體排放 6.等離子體氣化技術(shù)VS回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù) 國內(nèi)外大多危廢處置企業(yè)采用的回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)，并不能徹底解決危廢的無害化處置難題：揮發(fā)性金屬隨著煙塵排除形成新的污染物，非揮發(fā)性金屬則沉積在爐渣中增加了處理成本。種種現(xiàn)實難題促使人們將原本應(yīng)用于航天領(lǐng)域的等離子體氣化技術(shù)，應(yīng)用到危廢和城市垃圾處理領(lǐng)域。 爐口煤氣濃度熱值分析 物質(zhì) 單位 濃度 H2 %VOL 51.6 CO %VOL 43.3 CO2 %VOL 4.1 CH4 %VOL 1 H2S mg/m3 ＜50 HCL mg/m3 ＜50 HF mg/m3 ＜50 從上表可以看出等離子氣化爐出口為常規(guī)煤氣成本H2、CO、CO2、CH4，且H2、CO濃度較高，具有經(jīng)濟利用價值。煤氣熱值可以采用武漢天禹智控科技有限公司便攜煤氣熱值儀&在線防爆煤氣熱值系統(tǒng)進(jìn)行煤氣濃度和熱值分析，為經(jīng)濟化利用提供數(shù)據(jù)支持。 H2S、HCL、HF等污染性氣氛，可采用武漢天禹智控科技有限公司在線激*氣體分析系統(tǒng)，分別實時在線監(jiān)測H2S、HCL、HF的濃度，為環(huán)保工藝調(diào)節(jié)。 （HCL/HF在線激光分析儀） （H2S在線激*氣體分析儀） （在線紅外煤氣熱值分析系統(tǒng)）