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%，垃圾焚燒中產生的二次污染（二噁英）是制約焚燒規模的最大因素。本文介紹的等離子體氣化技術始于20世紀60年代，如今已經廣泛應用于材料加工、環保等領域，可從廢棄物中提取可回收物品，轉換碳基廢物為合成氣。在危險廢物處理領域應用等離子體氣化技術，已逐漸成為研究熱點。
一、等離子氣化技術簡介
1.什么是等離子體：并非一般物質的常見的氣、液、固三態，它屬于物質的第四種狀態，是一種高溫，離子化和傳導性的氣體，在氣體電離后形成，具有宏觀尺度內的電中性與高導電性。
2.等離子氣化技術概述：
等離子氣化是一種新興技術，它可以從垃圾中提取可回收的物品和轉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一氧化碳和氫氣為主要成份的可燃氣體，可以直接燃燒或用于提煉成更高等級的燃料和化學品。冷卻后的灰渣是一種玻璃狀物質，由于其緊密的結構，非常適合作為建筑材料使用。等離子技術已在如危險廢棄物/醫療廢棄物焚燒飛灰和化學武器殘留物等危險廢物無害化處理中成功應用多年。利用等離子氣化技術將城市固體廢棄物轉化為能源和建材是一項新技術，具有很大的潛力。
等離子氣化技術與垃圾焚燒的根本區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;垃圾焚燒時候溫度最高只有700℃～900℃左右。1200℃以上的溫度能使二噁英的主要成分——苯環徹底瞬間裂解。
3.等離子體氣化工藝：包括預處理裝置+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危險化學廢棄物儲存及送料系統；②等離子氣化爐；③控制中心；④合成氣凈化及檢測系統；⑤爐渣處理系統；⑥熱量回收系統。
4.等離子氣化產物：
（1）合成氣
經過濾器和脫硫器后產生的清潔合成氣主要由氫、一氧化碳和少量的甲烷組成，這三種物質均為可燃物（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，接近零排放。
（2）玻璃化渣
等離子氣化爐產生玻璃化渣作為副產品，這些副產品可安全用作建材等應用，不會污染土壤或者飲用水。
核心設備介紹
等離子氣化爐
等離子氣化爐中產生的等離子體，由等離子火炬采用380V交流電產生。等離子體的發生裝置功率在5kW～300kW，溫度可達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大于任何分子間化學鍵的作用，物質的微觀運動以原子熱運動為主，原有物質被打碎為原子物質，以破壞有害成分或使其喪失活力，從而將復雜的物質轉化為簡單的無害物。
目前，世界上最大的等離子體氣化熔融爐位于美國，處理規模在1000噸/天。設備的關鍵部件主要是等離子體棒和熱解爐隔溫材料，等離子體氣化設備之所以造價高，主要不在于材料成本，而是技術壟斷。
5.等離子氣化技術優勢
1）極少的進料預處理要求
– 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，工業廢物，污泥等混合進料
– 根據進料可供性來優化，減少對原料的依賴
3）可靠性強
– 可在惡劣的工業環境下操作
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VS回轉窯焚燒技術
國內外大多危廢處置企業采用的回轉窯焚燒技術，并不能徹底解決危廢的無害化處置難題：揮發性金屬隨著煙塵排除形成新的污染物，非揮發性金屬則沉積在爐渣中增加了處理成本。種種現實難題促使人們將原本應用于航天領域的等離子體氣化技術，應用到危廢和城市垃圾處理領域。
爐口煤氣濃度熱值分析
物質
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煤氣成本H2、CO、CO2、CH4，且H2、CO濃度較高，具有經濟利用價值。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進行煤氣濃度和熱值分析，為經濟化利用提供數據支持。
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光氣體分析系統，分別實時在線監測H2S、HCL、HF的濃度，為環保工藝調節。
（H2S在線激光氣體分析儀）
（HCL/HF在線激光分析儀）
（在線紅外煤氣熱值分析系統）
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