固體廢棄物等離子體熔融氣化熔融處置技術,利用等離子體炬高溫、高能量密度、低氧化氣氛之優(yōu)勢,可在氣化爐內(nèi)產(chǎn)生高達1600℃高溫,在此溫度下,固體廢棄物中的有機物質(含毒性、腐蝕性、傳染性物質)完全裂解氣化為可燃合成氣(主要成分為CO、H2),無機物質(含礦物質、重金屬類物質)高溫熔融為玻璃態(tài)物質并回收利用。
1、等離子體無害化處理裝備及相關技術已被納入《國家鼓勵發(fā)展的重大環(huán)保技術裝備目錄》,政策利好,前景廣闊;技術發(fā)展趨勢為填埋逐步向熱處理技術發(fā)展,目前市場以回轉窯技術為主,熱解爐協(xié)同其他形式焚燒爐為輔,以等離子體爐為代表的高溫氣化熔融技術憑借經(jīng)濟、環(huán)保、高效等優(yōu)勢將蓬勃發(fā)展。
2、國內(nèi)外現(xiàn)狀
目前國內(nèi)涉足等離子體氣化危廢治理技術的企業(yè)均為危廢治理行業(yè)領先企業(yè),主要有西安航天源動力工程有限公司、中廣核研究院有限公司中廣核研究院有限公司、山東博潤工業(yè)技術股份有限公司,臺州偉博環(huán)保設備科技有限公司等。雖然國內(nèi)已有多家機構介入等離子體氣化危廢處理技術研究,但絕大多數(shù)均處在研發(fā)示范階段,尚未有完全成熟的工程運行業(yè)績。
3、等離子氣化熔融處置系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)工藝流程
本技術方案為,采用等離子體氣化危險廢物,在氣化熔融爐內(nèi),等離子體提供高溫、高反應活性的還原性氣氛,將危廢中的有機質(包括各類難降解有機污染物)轉化為以CO、H2為主的可燃氣,將危廢中的無機物熔融,經(jīng)冷萃,熔融態(tài)殘渣將重金屬包裹與硅-氧網(wǎng)格中,轉化為玻璃體態(tài)一般無機物??扇細庠诜贌到y(tǒng)中進一步焚燒釋放出熱量,并被余熱利用系統(tǒng)轉化為熱蒸汽,煙氣經(jīng)凈化后可實現(xiàn)超低排放,符合全球最為嚴格的歐盟2010標準,實現(xiàn)了從單純的危廢末端治理,擴展為防治二次污染與資源高效利用一體化的全過程控制模式。
本處理系統(tǒng)包括的主要設備如下:
(1) 預處理及進料系統(tǒng)
(2) 等離子體氣化爐(包括等離子體炬及去離子水系統(tǒng))
(3) 二次燃燒室
(4) SNCR系統(tǒng)
(5) 余熱鍋爐
(6) 急冷塔
(7) 布袋除塵器
(8) 引風機
(9) 濕法堿洗塔
(10) 煙氣消白系統(tǒng)
(11)煙氣在線檢測CEMS系統(tǒng);
(12)煙囪
3.2 關鍵技術問題
(1)系統(tǒng)長周期高效穩(wěn)定運行技術
目前制約等離子體固廢處置技術廣泛應用的難點在于長周期高效穩(wěn)定運行,其制約關鍵點在于危廢處置工藝匹配、等離子體炬運行調整及維護、等離子體氣化爐運行檢測及調整、合成氣調整及降溫凈化、熔融玻璃態(tài)物質處置問題等,旨在突破系統(tǒng)長周期高效穩(wěn)定運行之關鍵技術。
(2)等離子體氣化爐等核心設備研制技術
等離子體氣化爐的優(yōu)化設計等離子體爐作為廢物氣化的設備,廢物在等離子體爐中依次經(jīng)歷預熱、氣化和燃燼三個階段,使廢物分解,是實現(xiàn)廢物減量化和無害化處理的主要場所。等離子體氣化爐需要承受1600度以上的熔融物和1000度以上的合成氣,以及多成分氣體的腐蝕情況,因此爐體的設計需要詳細考慮氣化爐內(nèi)部的熱量及其分布情況,采用適合的耐火材料,耐腐蝕材料;確保氣化爐能夠在高溫下長期可靠地工作。
(3)長壽命、超大功率等離子體炬技術
等離子體炬是等離子體氣化危廢處理的核心設備之一,其運行的穩(wěn)定性直接影響著危廢處理系統(tǒng)的運行可靠性。
解決途徑:a)優(yōu)化電極結構和電極材料,提高電極的抗燒蝕能力;b)通過合理的電磁場設計使電弧在電極內(nèi)快速旋轉,縮短電極局部位置暴露在強電流下的時間,減緩燒蝕速度;c)優(yōu)化工質氣體供應方式,使電弧在電極內(nèi)小范圍擺動,增加燒蝕面積,提高電極的利用率。
(4)實現(xiàn)等離子體氣化處理后合成氣、爐渣的資源化利用
等離子體危廢處置接技術一大優(yōu)勢是資源化利用,在利用等離子體高溫熔融處置過程中,有機成分轉化為合成氣(主要成分為CO、H2),無機物(重金屬,堿性氧化物等)轉化為熔融玻璃態(tài)物質,在此過程中,如何保證合成氣中可燃氣含量、潔凈度、溫度等滿足資源化利用的要求以及熔融玻璃態(tài)物質重金屬沁出率滿足相關環(huán)保要求并資源化利用。
解決途徑:在設計過程中,充分保證一次風和二次風調節(jié)范圍,保證合成氣成分及可燃成分(CO、CH4等)純度,使合成氣成分可調節(jié),提高可利用范圍;開展配伍熔融實驗,調節(jié)配伍成分,檢測配伍結果,不斷調節(jié)配伍組成,同時,充分借鑒高爐渣制保溫巖棉、玻璃行業(yè)拉絲、建筑行業(yè)制磚等,為玻璃態(tài)物質資源化利用找出路。