高溫等離子炬在危廢處理領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)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(xì)化工危廢處理領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用的過程中，需要有機(jī)結(jié)合技術(shù)裝備和行業(yè)，實現(xiàn)科學(xué)持續(xù)發(fā)展。相關(guān)工作人員需要結(jié)合物料特性科學(xué)合理的設(shè)置預(yù)處理工序，達(dá)到技術(shù)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(yīng)用價值

相關(guān)企業(yè)缺乏廢水處理工藝的優(yōu)化和升級，在精細(xì)化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)沒有進(jìn)行有效控制，在廢水排放流程中缺乏嚴(yán)格把控，對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染。精細(xì)化工廢水性質(zhì)性質(zhì)獨特，與其他化工廢水相比，精細(xì) 化工廢水成分更加復(fù)雜，且廢水中含有高濃度COD、氨氮，處理 起來難度較大。精細(xì)化工廢水中帶有超標(biāo)物質(zhì)，這些物 質(zhì)嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境。雖然有機(jī)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(jìn)危廢行業(yè)具有更加廣闊的市場空間。人們在精細(xì)化工危廢處理領(lǐng)域中不斷加大高溫等離子炬的應(yīng)用，在實踐應(yīng)用過程中主要采用等離子體當(dāng)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(qiáng)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(jìn)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(jī)物質(zhì)被氣化，同時無機(jī)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(fēng)、直流電源、自動控制等多種類型的系統(tǒng)，在危廢處理領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。相關(guān)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(jìn)行全面分析和了解，掌握其在危廢處理產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵點，實現(xiàn)最佳的應(yīng)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(jìn)行無害化處理，對社會、自然環(huán)境和人群進(jìn)行有效保障。危廢處理是每個采用危險性廢物當(dāng)作原材料、或者產(chǎn)生危險性單位需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求的存儲、應(yīng)用和處理裝置，采用相應(yīng)的運輸工具、生產(chǎn)技術(shù)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(jìn)行精細(xì)化工危廢處理，需要單位增強(qiáng)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(zhǔn)具有危廢處理資質(zhì)的單位進(jìn)行處理，對人們的生命安全和自然環(huán)境負(fù)責(zé)。精細(xì)化工危廢處理有助于地區(qū)工廠的環(huán)境修復(fù)，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(xì)化工危廢處理領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化具體應(yīng)用分析

3.1 在線檢測和自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用

我們結(jié)合我國危廢處理企業(yè)調(diào)研的相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)前設(shè)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(jìn)一步提升相應(yīng)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(guān)核心設(shè)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(lǐng)域中進(jìn)行高效應(yīng)用[3]。

3.2 載體風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用

高溫等離子炬載體風(fēng)系統(tǒng)在實際應(yīng)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(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用中需要較長時間的運行，產(chǎn)生較大的載體風(fēng)損耗量。因此，人們對于高溫等離子炬載體風(fēng)系統(tǒng)主要采用壓縮空氣，將其當(dāng)作載體風(fēng)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，需要結(jié)合處理情況和需求，運用相應(yīng)設(shè)備，通過去水、除油、除塵等關(guān)鍵工序，提升載體風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)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(xué)合理的配置相應(yīng)的儲氣和穩(wěn)壓罐，以及監(jiān)測系統(tǒng)。人們在危廢處理領(lǐng)域中采用載體風(fēng)，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(fēng)能夠開啟和停止、檢修裝備過程中的保護(hù)風(fēng)和吹掃風(fēng)。

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(zhuǎn)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(jìn)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(fēng)壓力等相關(guān)因素的影響。危廢處理看領(lǐng)域中，人們結(jié)合配伍物料設(shè)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(jìn)行綜合性考慮。通常情況下，高溫等離子炬正常應(yīng)用功率大多控制在150～200 kW之間。人們進(jìn)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(jì)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(jī)械性動作，產(chǎn)生大概率故障點，因此人們在實際應(yīng)用中大多優(yōu)先選擇后者。裝備實際運行過程中，受到相關(guān)因素的影響，經(jīng)常容易產(chǎn)生電極沾污、載體風(fēng)壓力突變、其他相關(guān)不可預(yù)測的特殊情況，進(jìn)而造成斷弧問題。裝備運行中產(chǎn)生斷弧現(xiàn)象時，相關(guān)人員需要及時進(jìn)行正確判斷，依照設(shè)定的相關(guān)程序重新啟動高溫等離子炬電弧。裝備生產(chǎn)運行中，啟?；∵^于頻繁的情況下，在一定程度上對裝備自身造成損傷，進(jìn)而需要人們最大程度的保證高溫等離子炬相關(guān)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(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用

高溫等離子炬在危廢處理領(lǐng)域進(jìn)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(jié)構(gòu)，同時設(shè)計有效工作電弧的長度比較固定。氣化熔融爐設(shè)計過程中，相關(guān)人員需要結(jié)合其自身蓄熱和保溫實際要求，對于壁厚設(shè)計中能夠達(dá)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(jìn)行安裝的現(xiàn)象。高溫等離子炬本體部分和載體風(fēng)管、電源線、去離子冷卻水管等主要管線管路進(jìn)行有效連接，同時對外部溫度環(huán)境存在相應(yīng)的要求[5]。氣化熔融爐壁熱輻射較大的情況下，相關(guān)工作人員需要對本體和管線管理進(jìn)行針對性的保護(hù)設(shè)計，主要核心設(shè)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(jìn)高溫等離子炬去離子水冷卻實現(xiàn)良好的應(yīng)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(gòu)成部分，屬于本體自身保護(hù)設(shè)計。相關(guān)從業(yè)人員對其進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要對裝配嚴(yán)密性進(jìn)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(jìn)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(xué)合理選擇高溫等離子炬

危廢處理領(lǐng)域應(yīng)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(jì)性具有直接關(guān)系。長時使用壽命是裝備是否能夠產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)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(chǔ)的合金材料，在實際應(yīng)用過程中為了獲得更好的經(jīng)濟(jì)性，更多選擇銅合金電極材料。高溫等離子炬應(yīng)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(dǎo)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(dá)到使用壽命。

當(dāng)前高溫等離子炬主要包含棒狀和柱狀的電極結(jié)構(gòu)，結(jié)合陰陽極結(jié)構(gòu)特征能夠?qū)Χ喾N類型等離子陰極使用壽命進(jìn)行基本判斷。當(dāng)相關(guān)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(jié)構(gòu)相比較于棒狀結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(yīng)用電磁、氣流式實現(xiàn)電弧的移動。

4 結(jié)語

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