等离子熔融汽化技术是国际上公认的“第三代”彻底处置危废、可实现无害化终极处置的技术,目前在欧美国家发展比较成熟。在“中国化工行业危险废物减量化、资源化与无害化技术论坛”上,江苏中物高能等离子科技有限公司总经理郭云对此技术进行了详细全面的介绍。
我国危废处置现状处置能力
我国危废处置能力不足,无法满足现有的危废产生量。
大多数危废处置企业采取回转窑等传统焚烧方法处置危废,无法彻底解决危废的无害化处置难题,而且只能达到50%~70%的减量效果。
尾气处理等后道工艺过程中又产生了新的吸附物残渣,各类残渣仍然只能通过填埋解决,甚至有些危废处置企业自身无法解决焚烧残渣、飞灰的最终处置,还需要委托其他企业处置。
处置方法
国内危废处置企业现有的,也是最为普遍的处置方式主要有回转窑、热解窑、水泥窑协同处置。
虽然解决了减量的问题,但采用此类方式处置危废,焚烧产生的烟气污染物排放具有不稳定性、不均衡性。
挥发性金属如汞、铅、镉、砷、铜、锌等部分吸附于烟尘排出,非挥发性金属如铝、铁、钡、钙、镁、钾、硅、钛等则主要存在于炉渣中,无法有效处置。
焚烧过程中来自废物本身成分、炉内形成和炉外低温再合成三个方面产生的二噁英类化合物随尾气排出,无法解决。
等离子技术应用现状国外应用
在国外,等离子应用于航天材料测试领域。近些年又开始应用于有害固体废弃物和城市垃圾的处理,在处理固废包括城市固体垃圾、危废、电子废弃物和含重金属有毒化工浓缩液等方面都取得了成功。
国外等离子熔融技术处置危废项目建成情况如下图所示。
国内应用
在国内,等离子技术除航天领域外,目前仅普遍用于锅炉点火和金属切割,在危废、固废处置行业正在逐步推广采用等离子技术。
危废领域应用
等离子气化技术属国际上称之为“第三代”的固废处理技术,有着其他技术不可比拟的环保优势和巨大的应用前景。
危废处置:等离子熔融气化技术技术设备—等离子熔融气化炉
等离子技术“熔融气化炉”是一种能产生高强度热源的专业超高温热处理设备
常温气体借助等离子火炬的电极电弧能形成过热导电气体——等离子体(学术界被称为除了固态、液态、气态外的第四态),大功率火炬产生的等离子体温度可达2000℃~5000℃,工作时同时可以产生超强的紫外线。
“等离子熔融气化炉”在危废无害化处理和固废处置领域可以应用在以下几个方面。
资源再利用类
电子废弃物;有色金属冶炼炉渣等废弃物
危险废物处置类
医废、生化废弃物;化工厂催化剂等废弃物,高毒、有毒废渣、废液;农药废弃物、鼠药等
化学武器的销毁
芥子气、氢氰酸等技术流程
在熔融气化的过程中炉内的超高温环境、超强紫外线,对产生恶臭的黄色烟气包括二噁英、呋喃等有害物质气化裂解、光化分解。
无机物(废渣)固化,采用适当的造渣技术形成的玻璃体,可用于制作岩棉、马赛克、泡沫玻璃等建材。“等离子熔融气化炉”中无机物熔融后得到的玻璃体如下图所示。
经过气化和裂解的烟气,主要是由H2、CO组成的合成气,通过后期成熟技术可使用BOG储存后再利用或直接发电。
气化的重金属通过除尘装置回收并定期再次回炉,熔化入玻璃体中回收利用。
主要技术性能指标
等离子熔融气化技术主要性能指标如下表所示。
技术优势
郭云总经理介绍,借助等离子技术可设计出根据需要调节的超高温等离子熔融汽化炉,与传统的热解炉、焚烧炉相比,具有五个独特的优势。
(1)由于采用了等离子技术,IGBT电源对整个熔融气化炉温度可控。
(2)熔融气化过程使危废的减容和减重效果好,具有其他技术不可比拟的减容、减重及无害化效果。
(3)入炉的危废根据大类投炉不再细分,从而提高了生产效率
(4)熔融气化炉的1800℃左右的高温能彻底摧毁产生二噁英的前端物质
(5)各类危废残余的无机物在超高温的作用下与添加物熔融成玻璃体固化,各类金属熔融于玻璃体,重金属矿化包裹进玻璃体内不再浸出
等离子熔融气化技术处置危废效益分析
在我国当下的环保及技术发展环境下,等离子技术及装备的应用是大势所趋,郭云总经理对投资收益进行了初步分析。
除了设备投资外,还需要相应的土地、厂房建设投资。
传统的回转窑项目不但需要设备建设的土地、厂房,还需要填埋场的土地,以及后续的填埋场建设费用、长年的渗透液处理费用以及维护费用。
采用等离子熔融气化炉处置危废,减少了土地使用,无需建设填埋场,还能将玻璃体产物资源化,产生额外的经济效益。
郭云总经理总结说,在投资回 迅速的基础上,寻找更好的处置技术提高自身处置能力,并尽早形成行业优势是危废处置企业当下更应该考虑的问题。高温焚烧
用以处理多种有机成分多的废弃物,包括固态、液态、气态废物、散装及整包的废弃物。废弃物由进料装置投入,在1100°C以上的高温条件下,进行充分燃烧,并达到规定的烟气停留时间,以充分分解有害物质。
高温烟气经余热锅炉回收热能,以达到热能的最大化利用。烟气排放前,要对二氧化硫、氯化氢、氮氧化物、烟尘等多项指标进行检测,确保达标排放。
物理化学处理
用以处理无机废液类和低浓度有机废水,如酸、碱、表面处理工艺废水等。处理工艺主要包括氧化、还原、酸碱中和、金属沉淀、蒸发浓缩和固液分离等。危险废弃物经过物理化学处理后,产生的残渣进行焚烧处理或固话填埋处置,产生的废水进入污水处理厂处理。
资源回收
危险废弃物资源化,是危险废弃物管理的重要原则之一。公司应该利用专业技术实现有机溶剂、废机油、生物柴油、电池、催化剂、荧光灯管以及金属等物质的回收再利用。
固化稳定化
对于不能直接入场填埋的危险废弃物,必须在填埋前进行稳定化/固化处理,如危险废物焚烧灰渣、酸碱污泥、重金属类废物、受非金属污染的土壤等。
将其转变成高度不溶性的稳定物质,经检测确认各项指标均符合填埋进场要求后,方可送至安全填埋场,进行后续的填埋处置。
安全填埋
安全填埋厂主要用于处理固体无机废弃物,如稳定化固化的废弃物。填埋场应该拥有安全填埋防渗系统,铺设完备的地下水导排系统、渗滤液导出储存系统,并配备先进的防渗层渗漏在线监测系统,确保安全填埋。
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