固体垃圾无害处理-等离子火炬气化技术.doc

固体垃圾无害处理 ---等离子Torch Gasfication) 1．前言 中国城市垃圾处理现状 垃圾处理是世界各国环境保护的焦点之一。中国城镇民众生活和社会活动中面最大、分布最广的城市生活垃圾污染引起的生态安全问题已经十分严峻。据主管部门的统计数据：中国668个城市垃圾年清运量达1.15亿吨，处理率已达60%以上。然而，在这比较乐观的数据下，掩盖着不乐观的现实：即处理率不等于无害化达标率。70%以上的垃圾填埋场缺少必须的防渗设施，90%以上的填埋场未有效地进行渗滤液处理，99%以上的填埋气体未经燃烧处理或回收利用；在垃圾焚烧处理方面，中国已运行的多数是50吨/日以下的小炉子，尾气处理程度距国家环境污染控制标准相距很远。要知道，中国目前的垃圾填埋和焚烧污染控制标准不是高标准，而对目前中国经济承受能力和环保科技发展进行综合分析的基础上提出的环境污染控制底线80年代初的污染控制水平。Torch Gasfication)”。 1．2．1. 技术来源简述 等离子火炬气化技术最早来源于美国NASA上世纪60年代用于材料的抗热实验，70年代开始用于冶金和材料热处理行业，80年代开始处理医学等固体废弃物，近年来开始有人研究用于处理城市和工业垃圾。 1.2.2. 等离子火炬气化技术的主要优点 等离子火炬气化技术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。等离子火炬气化技术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。 据初步推算，日处理750吨的垃圾处理场可以利用垃圾产生60MW的电能，除去垃圾处理本身花费的10MW的能量外，还可富裕50MW的电能并如电网提供给其他的用户。 2．等离子火炬气化技术的工作原理 I think we make this as simple as possible. 2．1． 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。 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。 等离子体按离子的温度分 || || || || 热平衡等离子体（热） 非热平衡等离子体（冷） 图2.离子体分类 2．2．等离子火炬 热等离子体的产生是在大气压下电极间的交流(AC)与直流(DC)放电。下面是离子体火炬(plasma torch)： 图3.等离子火炬 图4. 项目结构 2．3．等离子火炬气华技术在处理固体废物的应用 等离子体火炬在医疗垃圾的应用已经开始，美国、日本、加拿大等发达国家和地区进行等离子体处理废物的研制和商品化进程已经进行几年时间，并已经开始了商品化应用。 利用微波等离子体火炬可处理:城市固态垃圾、淤泥、工业固废以及液态有机垃圾。等离子体分解有机废物可得到氢气及一氧化碳，并可通过一个附属设备提取。它们可以用作化学原料去生产其它产品，如聚合物或其他化学产品。氢气是十分有价值的商业气体，可应用在多种制造日用品的工艺中，例如：氨及塑料、药物、维生素、食油等。它亦可为燃料电池提供能量。燃料电池被广泛认为是未来解决污染问题的洁净能源。从无机废物中得到的可再用的产品包括可用于冶金工业的合成金属，可用于建筑及研磨材料的玻璃状的硅石。 图5是等离子火炬处理废物的流程示意图，在等离子火炬热处理系统中，主要设备是离子体火炬，即第一气化室和第二气化室。 在处理废物时，垃圾首先被切碎并注入第一气化器（如图5所示等离子体热处理系统）。工作温度在2800－2900K，50