等離子爐處理危險(xiǎn)廢物工藝

摘要：作為當(dāng)前危險(xiǎn)廢物處理的重要方式，等離子爐技術(shù)具有成本低廉、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益高的特征。本文在闡述廢棄物來源特征的基礎(chǔ)上，就危險(xiǎn)廢物處理工藝展開分析，同時(shí)指出等離子爐處理工藝的使用要點(diǎn)。期望能提升等離子爐技術(shù)應(yīng)用水平，進(jìn)而在危險(xiǎn)廢物高效處理的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)生態(tài)化、可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：等離子爐;危險(xiǎn)廢物;飛灰;工藝

中圖分類號(hào)：X78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）03-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.065

Process of hazardous waste treatment by plasma furnace

Jiang Ye

（Hangzhou Lijia Environmental Service Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 311100，China）

Abstract：As an important way of hazardous waste treatment， plasma furnace technology has the characteristics of low cost and high economic and social benefits.On the basis of expounding the characteristics of waste sources，this paper analyzes the treatment process of hazardous waste， and points out the key points of the treatment process of plasma furnace.It is expected to improve the application level of plasma furnace technology，so as to realize the ecological and sustainable development of society at the same time of efficient treatment of hazardous wastes.

Key words：Plasma furnace;Hazardous waste;Fly ash;Process

工業(yè)化背景下，我國危險(xiǎn)廢物的總量急劇增加，這些危險(xiǎn)廢物來源較廣，處理難度較大，對(duì)于社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境造成較大危害。采用焚燒處理工藝雖然能達(dá)到一定的減容、減量目的，然而其成本較大，且容易產(chǎn)生毒性更高的多氯二苯并二噁英與多氯二苯并呋喃物質(zhì)，故而急需進(jìn)行危險(xiǎn)廢物處理工藝的優(yōu)化。基于此，等離子爐工藝得以迅速發(fā)展。本文就等離子爐處理危險(xiǎn)廢物工藝的應(yīng)用要點(diǎn)展開分析。

1 危險(xiǎn)廢物的來源特征

危險(xiǎn)廢物是人們?cè)谏鐣?huì)實(shí)踐而產(chǎn)生的副產(chǎn)物，其具有毒性強(qiáng)、易燃、易爆、危害大的特點(diǎn)，有些危險(xiǎn)廢物還具有一定的輻射性[1]。生活垃圾、工業(yè)生產(chǎn)固廢是危險(xiǎn)廢物的基本來源。現(xiàn)階段，全球每年危險(xiǎn)廢物的排量十分龐大，且處于逐年上升態(tài)勢(shì)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年的危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量為3.3億t，這極大的影響了人們的生活質(zhì)量和社會(huì)生態(tài)安全。從具體形態(tài)來看，農(nóng)藥廢物、木材防腐劑廢物、有機(jī)溶劑廢物、熱處理含氰廢物、染料涂料廢物、有機(jī)樹脂類廢物、感光材料廢物等都是危險(xiǎn)廢物的重要組成，這些廢物或有毒性，或易燃易爆，其存放、處理過程中均具有較高的危險(xiǎn)性，社會(huì)危害極大。

2 危險(xiǎn)廢物的處理工藝

2.1 回轉(zhuǎn)窯技術(shù)

回轉(zhuǎn)窯技術(shù)是危險(xiǎn)廢物處理中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，其要求處理場(chǎng)地面積較大，但對(duì)于場(chǎng)地具體條件要求不高。通常，回轉(zhuǎn)窯技術(shù)焚燒溫度一般要保持在850～1200℃，焚燒溫度要求較高[2]。從處理效果來看，該技術(shù)雖然具有處理規(guī)模大，減容、減量的特點(diǎn)，然而其很難清除廢物中的重金屬、多氯聯(lián)苯類物質(zhì)，較多的重金屬物質(zhì)聚集在飛灰當(dāng)中，增加了后續(xù)煙氣和飛灰的處理成本，且對(duì)空氣造成一定污染。譬如，回轉(zhuǎn)窯技術(shù)使用中會(huì)產(chǎn)生較多的PCDDs和PCDFs，這些物質(zhì)毒性較大，二次污染嚴(yán)重。

2.2 水泥窯協(xié)同處理

與回轉(zhuǎn)窯技術(shù)相比，水泥窯處理能實(shí)現(xiàn)飛灰、危險(xiǎn)廢物、低熱值酸渣等多種廢物的高效處理;并且在處理過程中，其對(duì)廢物熱值基本無要求。所不足的是，該技術(shù)需要提前進(jìn)行廢物的預(yù)處理，即在水泥窯協(xié)同處理中，需要提前將廢物中的堿氯成分去除。從焚燒溫度來看，該處理工藝的焚燒溫度能達(dá)到1450℃，其焚燒殘?jiān)臒嶙茰p率不到5%，能徹底去除飛灰中的二噁英物質(zhì)。

2.3 等離子爐處理工藝

等離子爐處理工藝是一種現(xiàn)代化的危險(xiǎn)廢物處理辦法，其能在等離子炬的支撐下，產(chǎn)生大量能量，從而使得被處理物質(zhì)的分子、原子能夠重新組合成新物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)危險(xiǎn)廢物的高效處理。在一定程度上，其還能將危險(xiǎn)廢物轉(zhuǎn)化為可利用資源，達(dá)到了變廢為寶的效果。譬如，在等離子爐廢物處理中，其爐渣呈玻璃體狀，人們可以將這種爐渣應(yīng)用于路基或者建筑材料，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

3 等離子爐處理危險(xiǎn)廢物的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 等離子爐處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

等離子爐是現(xiàn)代工業(yè)危險(xiǎn)廢物處理的重要方式，其包含了進(jìn)料系統(tǒng)、等離子氣化熔融系統(tǒng)、等離子體炬系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)七個(gè)基本單元[3]。在這些系統(tǒng)組成中，等離子體氣化熔融系統(tǒng)極為關(guān)鍵，其不僅包含反應(yīng)爐、氧化風(fēng)、二次風(fēng)、二燃室等部位，而且涉及緊急排放煙囪、主煙道、冷卻風(fēng)等構(gòu)件組成。等離子體炬系統(tǒng)建設(shè)中，首先應(yīng)注重電控電源、點(diǎn)火器等裝置的應(yīng)用，同時(shí)還應(yīng)進(jìn)行壓縮空氣、去離子水冷卻系統(tǒng)和RO水系統(tǒng)的有效建設(shè)，以此來滿足實(shí)際應(yīng)用需要。

3.2 等離子爐處理危險(xiǎn)廢物的基本流程

物料進(jìn)入、等離子體氣化熔融反應(yīng)、預(yù)熱回收、尾氣凈化是等離子爐危險(xiǎn)廢物處理的四個(gè)基本環(huán)節(jié)（見圖1）。就物料進(jìn)入而言，一旦危險(xiǎn)廢物進(jìn)入到等離子爐，則在1200℃高溫作用下，廢物中的有機(jī)物會(huì)迅速裂解。在這一過程中，通過氧化風(fēng)進(jìn)口閥門的管理，人們可以實(shí)現(xiàn)氧含量的可控管理。為實(shí)現(xiàn)合成氣的大量產(chǎn)出，在等離子爐使用中，往往需要將爐內(nèi)的氧含量控制在缺氧狀態(tài)。需注意的是，在氧氣作用下，爐子有機(jī)物在反應(yīng)過程中會(huì)釋放一定的熱量，這使得爐內(nèi)始終保持在高溫狀態(tài)，此時(shí)，無機(jī)物受高溫影響，會(huì)形成熔漿，一旦熔漿達(dá)到一定規(guī)模，需在水淬工藝下，將其轉(zhuǎn)化為玻化渣或者玻璃纖維。

等離子體炬是爐內(nèi)高溫生產(chǎn)的基本支撐，在等離子體炬的支撐下，電能能發(fā)生電離作用，進(jìn)而產(chǎn)生一定的高溫氣體，這些氣體的中心溫度能達(dá)到5000℃，在整個(gè)氣化過程中，需注重以下要點(diǎn)的全面把控：其一，在等離子體炬產(chǎn)生等離子體的同時(shí)，需注重炬殼體的有效保護(hù)，即需要采用離子水對(duì)其進(jìn)行冷卻處理;其二，為實(shí)現(xiàn)等離子體熱能的均勻轉(zhuǎn)化，還需注重輔助風(fēng)的有效應(yīng)用。

離子爐處理危險(xiǎn)廢物反應(yīng)中，需注重輔料的有效添加，其中，焦炭、石灰石、玻璃渣等都是較為常見的輔料。就焦炭而言，其能以反應(yīng)爐為基礎(chǔ)，形成一個(gè)有空隙的爐床，以此來實(shí)現(xiàn)熔融無機(jī)物的有效分離。并且在這一過程中，焦炭能為無機(jī)物的熔融提供一定熱量，確保了反應(yīng)的效率性。而石灰石通過酸堿中和作用，實(shí)現(xiàn)了熔漿流動(dòng)性的有效管理。此外，添加玻璃渣的目的在于補(bǔ)充無機(jī)物中的硅成分，以此來形成質(zhì)量較好的玻化渣或玻璃纖維。等離子爐處理工藝也會(huì)產(chǎn)生一定的廢氣，需采用干法+濕法組合工藝進(jìn)行處理。

3.3 等離子爐處理危險(xiǎn)廢物效果評(píng)估

現(xiàn)階段，等離子爐在危險(xiǎn)廢物處理中的應(yīng)用不斷深入，從應(yīng)用效果來看，其具有良好的固體廢物處理效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，在一定程度上，其能實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物的資源化處理，有望成為危險(xiǎn)廢物處理的主流。然需要注意的是，采用等離子爐處理危險(xiǎn)廢物，并進(jìn)行危險(xiǎn)廢物資源化處理中，仍需進(jìn)行處理效果的評(píng)估和改進(jìn)。有學(xué)者研究表明，當(dāng)前玻化渣的應(yīng)用仍存在一定缺陷（見表1）。只有不斷完善等離子爐技術(shù)應(yīng)用水平，才能為危險(xiǎn)廢物的資源化應(yīng)用創(chuàng)造有利條件。

4 結(jié)論

等離子爐處理工藝是一種高效的危險(xiǎn)廢物處置辦法。現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，人們只有充分認(rèn)識(shí)到危險(xiǎn)廢物的來源和特征，并明確等離子爐處理工藝的技術(shù)特征和應(yīng)用要點(diǎn)，然后規(guī)范化得將其應(yīng)用于廢物處理實(shí)踐，才能有效地提升等離子爐處理工藝的應(yīng)用水平，進(jìn)而在危險(xiǎn)廢物高效處理的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的生態(tài)化、可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[3]王立鎖.危險(xiǎn)化學(xué)廢棄物的等離子氣化工藝研究[J].化工管理，2018（05）：74-75.

收稿日期：2020-01-06

作者簡(jiǎn)介：蔣曄（1974-），男，漢族，本科學(xué)歷，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程。