高溫等離子炬在危廢處理領域的產(chǎn)業(yè)化應用

吳戰(zhàn)奎(江蘇聯(lián)化科技有限公司，江蘇 鹽城 224600)

0 引言

高溫等離子炬具有自身獨特的特征，在精細化工危廢處理領域中進行應用的過程中，需要有機結合技術裝備和行業(yè)，實現(xiàn)科學持續(xù)發(fā)展。相關工作人員需要結合物料特性科學合理的設置預處理工序，達到技術和工藝系統(tǒng)，提升裝備運行的安全可靠性，發(fā)揮其重要功能。

1 高溫等離子炬重要應用價值

相關企業(yè)缺乏廢水處理工藝的優(yōu)化和升級，在精細化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)沒有進行有效控制，在廢水排放流程中缺乏嚴格把控，對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染。精細化工廢水性質(zhì)性質(zhì)獨特，與其他化工廢水相比，精細 化工廢水成分更加復雜，且廢水中含有高濃度COD、氨氮，處理 起來難度較大。精細化工廢水中帶有超標物質(zhì)，這些物 質(zhì)嚴重影響了生態(tài)環(huán)境。雖然有機物本身沒有毒性，但在化工 廢水中濃度高，甚至超過了水體容量，這將直接對水體生物造 成影響。我國危廢處理能力存在一定的不足之處，促進危廢行業(yè)具有更加廣闊的市場空間。人們在精細化工危廢處理領域中不斷加大高溫等離子炬的應用，在實踐應用過程中主要采用等離子體當作氣化熔爐的主要熱源，充分發(fā)揮高溫等離子炬的重要優(yōu)勢和作用，產(chǎn)生3 500攝氏度高溫和高強度熱量，對氣化熔融爐內(nèi)部的工作溫度場有效控制在1 200～1 700℃之間，進而對危廢包含的CO、H2，少量 CH4和其他烷烴組成的可燃成分等有機物質(zhì)被氣化，同時無機物質(zhì)在1 500～1 700℃之間的高溫下能夠被有效熔融，充分發(fā)揮危廢處理資源無害化和減量化等重要功能[1]。高溫等離子炬系統(tǒng)包含載體風、直流電源、自動控制等多種類型的系統(tǒng)，在危廢處理領域中發(fā)揮重要作用。相關從業(yè)人員需要對多種不同類型的典型高溫等離子炬系統(tǒng)進行全面分析和了解，掌握其在危廢處理產(chǎn)業(yè)化應用的關鍵點，實現(xiàn)最佳的應用成效。

2 危廢處理意義

危險廢物主要是人們在實踐操作、存儲和處理過程中存在不規(guī)范行為，對人們身體健康和自然環(huán)境產(chǎn)生較大威脅的廢物，需要人們進行無害化處理，對社會、自然環(huán)境和人群進行有效保障。危廢處理是每個采用危險性廢物當作原材料、或者產(chǎn)生危險性單位需要按照相關標準和要求的存儲、應用和處理裝置，采用相應的運輸工具、生產(chǎn)技術和工藝、生產(chǎn)場地等多個方面不能對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染[2]。另外，人們及時進行精細化工危廢處理，需要單位增強自身的危險廢物處理資質(zhì)和能力，或者委托通過國家批準具有危廢處理資質(zhì)的單位進行處理，對人們的生命安全和自然環(huán)境負責。精細化工危廢處理有助于地區(qū)工廠的環(huán)境修復，創(chuàng)造更好的投資環(huán)境，實現(xiàn)工廠的健康持續(xù)發(fā)展。

3 高溫等離子炬在精細化工危廢處理領域的產(chǎn)業(yè)化具體應用分析

3.1 在線檢測和自動控制系統(tǒng)的應用

我們結合我國危廢處理企業(yè)調(diào)研的相關信息數(shù)據(jù)進行分析，當前設備運行數(shù)據(jù)的在線檢測、邏輯判斷和自動控制等多方面的功能不完善，需要進一步提升相應能力。高溫等離子炬裝備的運行中，對在線檢測、自動控制具有較高要求。例如，單套高溫等離子炬系統(tǒng)具有上百個IO點配置，包含AI、AO、DI、 DO；同時具有相關核心設備和介質(zhì)狀態(tài)的在線檢測、故障報警、邏輯判斷等多種功能，在危廢處理領域中進行高效應用[3]。

3.2 載體風系統(tǒng)的應用

高溫等離子炬載體風系統(tǒng)在實際應用過程中，大多采用壓縮空氣、惰性氣體，但是后者在制備的過程中需要投入較大成本，在危廢處理領域中進行應用中需要較長時間的運行，產(chǎn)生較大的載體風損耗量。因此，人們對于高溫等離子炬載體風系統(tǒng)主要采用壓縮空氣，將其當作載體風進行應用的過程中，需要結合處理情況和需求，運用相應設備，通過去水、除油、除塵等關鍵工序，提升載體風系統(tǒng)應用質(zhì)量和效率。另外，人們需要保證陰陽極需要壓縮空氣的干凈，控制壓力穩(wěn)定，同時科學合理的配置相應的儲氣和穩(wěn)壓罐，以及監(jiān)測系統(tǒng)。人們在危廢處理領域中采用載體風，充分發(fā)揮其重要作用，產(chǎn)生等離子體的媒介和載體，同時能夠持續(xù)冷卻等離子炬電極內(nèi)壁。另外，載體風能夠開啟和停止、檢修裝備過程中的保護風和吹掃風。

3.3 高溫等離子炬功率、啟弧

危廢處理物料配伍存在多樣化特點，同時在生產(chǎn)運轉過程中容易產(chǎn)生參數(shù)突變現(xiàn)象。因此，人們需要采用等離子炬功率進行及時合理的調(diào)整，在實際調(diào)整的過程中主要是在線人為修整或者邏輯自動控制調(diào)整實現(xiàn)等離子炬運行參數(shù)的調(diào)整。等離子炬功率在線調(diào)整的參數(shù)不會受到電壓、電流和陰陽極載體風壓力等相關因素的影響。危廢處理看領域中，人們結合配伍物料設計，合理配置針對性的高溫等離子炬數(shù)據(jù)，同時對備用數(shù)量進行綜合性考慮。通常情況下，高溫等離子炬正常應用功率大多控制在150～200 kW之間。人們進行危廢處理實踐中，該功率段正常運行時，高溫等離子炬運行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出穩(wěn)定狀態(tài)，同時獲得良好的運行經(jīng)濟性[4]。

高溫等離子炬啟弧主要包含接觸和非接觸的兩種方式，前者主要由于機械性動作，產(chǎn)生大概率故障點，因此人們在實際應用中大多優(yōu)先選擇后者。裝備實際運行過程中，受到相關因素的影響，經(jīng)常容易產(chǎn)生電極沾污、載體風壓力突變、其他相關不可預測的特殊情況，進而造成斷弧問題。裝備運行中產(chǎn)生斷弧現(xiàn)象時，相關人員需要及時進行正確判斷，依照設定的相關程序重新啟動高溫等離子炬電弧。裝備生產(chǎn)運行中，啟停弧過于頻繁的情況下，在一定程度上對裝備自身造成損傷，進而需要人們最大程度的保證高溫等離子炬相關輔助系統(tǒng)運行的安全可靠性。

3.4 高溫等離子炬安全保護系統(tǒng)的應用

高溫等離子炬在危廢處理領域進行產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)，是一種精密制造裝置，具有固定的外形結構，同時設計有效工作電弧的長度比較固定。氣化熔融爐設計過程中，相關人員需要結合其自身蓄熱和保溫實際要求，對于壁厚設計中能夠達到500毫米的厚度，會產(chǎn)生高溫等離子炬本體部分在氣化熔融爐爐壁內(nèi)進行安裝的現(xiàn)象。高溫等離子炬本體部分和載體風管、電源線、去離子冷卻水管等主要管線管路進行有效連接，同時對外部溫度環(huán)境存在相應的要求[5]。氣化熔融爐壁熱輻射較大的情況下，相關工作人員需要對本體和管線管理進行針對性的保護設計，主要核心設計為高溫等離子炬本體區(qū)域小環(huán)境溫度管控。環(huán)境溫度的高效管控能夠有效減少管線管理出現(xiàn)故障問題的幾率，同時促進高溫等離子炬去離子水冷卻實現(xiàn)良好的應用效果。

高溫等離子炬去離子水冷卻系統(tǒng)是整個系統(tǒng)中的主要構成部分，屬于本體自身保護設計。相關從業(yè)人員對其進行設計的過程中，需要對裝配嚴密性進行全方位考慮，同時對本體在外部高溫環(huán)境下的換熱通路和效果進行綜合性考量，最大程度的方式冷卻水在本體中出現(xiàn)氣化極端現(xiàn)象，避免對裝備產(chǎn)生較大損傷。

3.5 科學合理選擇高溫等離子炬

危廢處理領域應用，需要選擇最佳的高溫等離子炬，對項目運行的安全可靠性和經(jīng)濟性具有直接關系。長時使用壽命是裝備是否能夠產(chǎn)業(yè)化應用的基礎條件，人們對于高溫等離子炬材質(zhì)選擇過程中，大多使用銅、銀基材料、金屬基礎的合金材料，在實際應用過程中為了獲得更好的經(jīng)濟性，更多選擇銅合金電極材料。高溫等離子炬應用過程中，存在電蝕現(xiàn)象，或者較大電蝕速率能夠迅速消耗陰極起弧點和弧根，在一定程度上增大了陰陽極間距，或者導致其間距出現(xiàn)突變。一般情況下，毫米級的陰陽極間距變化，能夠?qū)е赂邷氐入x子炬斷弧達到使用壽命。

當前高溫等離子炬主要包含棒狀和柱狀的電極結構，結合陰陽極結構特征能夠?qū)Χ喾N類型等離子陰極使用壽命進行基本判斷。當相關外部條件保持穩(wěn)定的條件下，柱狀的高溫等離子炬電極結構相比較于棒狀結構具有較大的使用壽命。柱狀電極的起弧點和弧根保持穩(wěn)定的情況下，使用壽命不會有太多加長，隨著兩者的移動，陰極的電蝕從具體點轉變成整個內(nèi)柱面，相同條件下有效延緩了陰極的損耗，實現(xiàn)其使用壽命在1 000 h以上，可以應用電磁、氣流式實現(xiàn)電弧的移動。

4 結語

文章主要闡述高溫等離子炬應用價值和危廢處理意義，同時探討高溫等離子炬載體風、安全保護系統(tǒng)、功率、啟弧等在危廢處理產(chǎn)業(yè)化應用的關鍵點，提升應用效果。