等離子氣化技術(shù)在固體廢物處理中的運用之研究

滕子寧

摘要：伴隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對于環(huán)保管理工作越來越重視，利用多樣化的科學(xué)技術(shù)提升環(huán)保水平具有重要的時代意義，應(yīng)用等離子氣化技術(shù)完成固體廢物處理工作有一定的推廣價值。本文介紹了等離子氣化技術(shù)以及技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢，并對具體應(yīng)用趨勢予以討論。

關(guān)鍵詞：等離子氣化技術(shù);固體廢物處理;優(yōu)勢;應(yīng)用趨勢

較為常見的固體廢物處理方式包括衛(wèi)生處理填埋、堆肥處理、焚燒處理等，但是隨著垃圾廢物數(shù)量的增多，傳統(tǒng)模式已經(jīng)不能完全應(yīng)對固體廢物處理要求，建立新型的技術(shù)方案能在提升處理效果的同時減少成本。

一、等離子氣化技術(shù)概述

（一）內(nèi)涵

所謂等離子氣化技術(shù)，指的就是借助等離子氣化爐完成處理工序，等離子氣化爐本身是直立式的鋼材質(zhì)容器結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部鋪設(shè)了大量的耐火材料。利用爐體內(nèi)部均勻分布的等離子體火炬實現(xiàn)熱化熱源的傳導(dǎo)。在借助氣化爐完成技術(shù)操作時，爐內(nèi)下部溫度最高為1800攝氏度、上部溫度約為900攝氏度。最關(guān)鍵的是，在等離子氣化技術(shù)應(yīng)用過程中，一些常規(guī)化的二噁英、呋喃等有害物質(zhì)都能得到徹底的處理，減少對環(huán)境的污染程度，剩余的無機成分能借助排出的方式完成控制，建立循環(huán)應(yīng)用的環(huán)保模式[1]。

（二）技術(shù)可行性

在應(yīng)用等離子氣化技術(shù)的過程中，氣化爐配套采取對應(yīng)的工藝設(shè)計方案，能大大提升應(yīng)用效率，并且減少碳排放量。盡管固體廢物在利用等離子氣化技術(shù)時，最初的投資金額較高，但若是從長久發(fā)展要求出發(fā)，其經(jīng)濟價值較為突出，能有效踐行經(jīng)濟節(jié)約的發(fā)展要求。

第一，相較于傳統(tǒng)的垃圾焚燒發(fā)電處理模式，等離子氣化技術(shù)在實際應(yīng)用過程中能更好地提升氣化爐的溫度，并且固體廢物的氣化過程也更加徹底，大大提升了綜合應(yīng)用效率，并且其產(chǎn)生的蒸汽和發(fā)電效率較高，對外商用銷售的電量數(shù)值也會增大。假設(shè)一個日處理量為1千噸的城市垃圾焚燒發(fā)電廠，和一個應(yīng)用等離子氣化技術(shù)的發(fā)電廠進行經(jīng)濟效益的比較，等離子氣化技術(shù)發(fā)電廠整體發(fā)電量是城市垃圾焚燒發(fā)電廠的150%，減少工廠全部用電的20%，外售電量是前者的130%左右。

第二，等離子氣化技術(shù)還在全面研發(fā)和深度研究，在技術(shù)不斷升級改造的同時，其最大的優(yōu)勢能實現(xiàn)等離子炬自耗電數(shù)值的降低能從傳統(tǒng)自耗電總發(fā)電量35%降低到20%，若是配合等離子氣化技術(shù)合成氣制備化學(xué)品，整體經(jīng)濟效益還能得到優(yōu)化[2]。

第三，我國目前部分中小規(guī)模合成氨企業(yè)或者是甲醛生產(chǎn)工廠產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物也較多，應(yīng)用等離子氣化技術(shù)能有效提升處理效率，減少有害廢棄物和工業(yè)垃圾對周圍環(huán)境的影響，提升環(huán)保效益。

第四，等離子氣化技術(shù)還能實現(xiàn)城市固體廢棄物轉(zhuǎn)換為新能源的工藝要求，其市場價值和潛能較高，相較于其他熱解和燃燒系統(tǒng)，等離子氣化技術(shù)的運行效率更加突出。

第五，優(yōu)質(zhì)無煙煤作為原料進行改良型UGI氣化爐的升級處理，能在減少二氧化碳排放量的基礎(chǔ)上強化效率，利用等離子氣化爐代替劣質(zhì)煤，不僅優(yōu)化了流程的流暢性，還最大程度上提高了應(yīng)用水平，為煤氣化效率的優(yōu)化提供保障。

二、等離子氣化技術(shù)在固體廢物處理中應(yīng)用的優(yōu)勢

在固體廢物處理中應(yīng)用等離子氣化技術(shù)能大大提升操作效率，相較于傳統(tǒng)的處理模式，該技術(shù)體系會在初期投資階段耗費一定的成本支出，但是依據(jù)實際情況進行核算后就會發(fā)現(xiàn)，一段時間后就能實現(xiàn)投資回報，在提高應(yīng)用效果的同時，保證固體廢物處理的徹底性和穩(wěn)定性，并秉持循環(huán)經(jīng)濟理念實現(xiàn)電能處理，優(yōu)化經(jīng)濟效益。近幾年等離子氣化技術(shù)也在不斷升級和擴展，這就大大減少了能耗損失，在技術(shù)初期，耗能是發(fā)電量的1/3，而在技術(shù)升級改良的過程中，耗能逐漸降低為發(fā)電量的1/5。最關(guān)鍵的是，等離子氣化技術(shù)的應(yīng)用還能在廢棄物氣化工作結(jié)束后將其產(chǎn)生的氣體應(yīng)用在制備化學(xué)藥品方面，滿足循環(huán)經(jīng)濟要求。

等離子氣化技術(shù)在實際應(yīng)用過程中最大的優(yōu)勢就在于滿足節(jié)能環(huán)保的基本要求，能最大化提升處理效率，減少對環(huán)境產(chǎn)生的影響。日本在AlterNRG項目中采取等離子氣化技術(shù)，實現(xiàn)了日處理220噸城市垃圾和汽車廢料廢渣垃圾的目標(biāo)，并且能為城市內(nèi)廢水污泥工廠提供環(huán)保處理服務(wù)，在運行的六年期間，其檢測的排放物參數(shù)均滿足歐盟、美國等國家的最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值[3]。見表1：

除此之外，等離子氣化技術(shù)在固體廢物處理中應(yīng)用最大的優(yōu)勢就在環(huán)保效果十分突出，真正意義上順應(yīng)環(huán)保發(fā)展理念。一方面，因為設(shè)備爐內(nèi)的溫度非常高，因此，一些較為頑固的有害物質(zhì)利用等離子氣化技術(shù)被徹底摧毀，還能促進無機成分的熔融處理，形成液態(tài)物質(zhì)，無論是環(huán)保效果還是二次利用價值都具有一定的優(yōu)勢。另一方面，焚燒過程會形成飛灰作用，重新處理就能形成玻璃體，有效簡化了傳統(tǒng)操作模式的步驟，也為處理效率和經(jīng)濟性優(yōu)化提供了保障。值得一提的是，等離子氣化爐本身是常壓固定層爐內(nèi)處理模式，這種處理裝置的安全性和穩(wěn)定性較好，無論是設(shè)備開啟關(guān)閉還是運行狀態(tài)都維持較好的規(guī)范性。

三、等離子氣化技術(shù)在固體廢物處理中的具體應(yīng)用趨勢

等離子氣化技術(shù)將向著國際化、循環(huán)化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，建構(gòu)更加合理有效的技術(shù)應(yīng)用平臺。

（一）趨于國際化

對于等離子氣化技術(shù)的研究，國外無論是技術(shù)方案還是應(yīng)用理念都較為成熟，尤其是在一些北美和歐洲國家，認(rèn)為氣化處理模式之所以由于傳統(tǒng)垃圾填埋，不僅僅是能有效減少填埋場空氣和滲透液檢測等復(fù)雜工序，還能建立可回收可利用的物質(zhì)應(yīng)用體系，并且為清潔燃料的生產(chǎn)提供保障。我國盡管在相關(guān)技術(shù)方面發(fā)展較為滯后，但是整體發(fā)展趨勢非常好，并且對應(yīng)的技術(shù)處理結(jié)構(gòu)更加更加趨于國際化，在整合等離子氣化技術(shù)方案的同時，對排放氣體的凈化系統(tǒng)也展開了深度的而研究，充分發(fā)揮系統(tǒng)低氧低排的優(yōu)勢，有效匹配完整的凈化處理模式，保證合成氣的應(yīng)用符合下游工序的基本要求。另外，在技術(shù)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用參數(shù)的研究方面，相關(guān)研究學(xué)者也逐漸加大力度，在深入理解和全面分析的同時，最大程度上減少引進成本，全面優(yōu)化技術(shù)整體效益。

（二）打造完整管理體系

為了充分發(fā)揮等離子氣化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，我國在相關(guān)技術(shù)研究方面不斷深入探索，也在運行監(jiān)督、排放標(biāo)準(zhǔn)等方面開展了一系列工作，建構(gòu)滿足綜合管控要求和標(biāo)準(zhǔn)的控制體系，維持系統(tǒng)化、靈活化技術(shù)發(fā)展的平衡，必將取得良好的成效。

一方面，著重關(guān)注垃圾收集分類內(nèi)容和焚燒廠運行監(jiān)督機制，確保技術(shù)監(jiān)管和后期處理監(jiān)管的一體化水平，積極推進嚴(yán)格化管控監(jiān)督模式的完整性，維持排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用運行的綜合效益。

另一方面，也將更多的資源應(yīng)用在減量化管理、無害化管理、資源化綜合管理方面，并且，國內(nèi)一些相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的研究者也開展了成本、設(shè)備可靠性、配套技術(shù)的研究工作，旨在打造匹配程度較好且更加適宜我國市場發(fā)展以及環(huán)境要求的技術(shù)模式，最大程度上發(fā)揮等離子氣化技術(shù)應(yīng)用的作用。

（三）推動生態(tài)工業(yè)園循環(huán)經(jīng)濟

近幾年，循環(huán)經(jīng)濟受到了廣泛關(guān)注，將資源高效利用和循環(huán)利用作為關(guān)鍵，明確減量化、再利用、資源化處理的重要性，建構(gòu)低能耗、低排放和高效率的特征化的經(jīng)濟增長模式，匹配等離子氣化技術(shù)，在滿足生態(tài)效率原則、因地制宜原則的同時，建立“原料能源-生產(chǎn)-副產(chǎn)品處理”的控制模式。

一方面，能促進生態(tài)工業(yè)園打造靜脈產(chǎn)業(yè)和動脈產(chǎn)業(yè)并行的發(fā)展進程，確保用戶能在落實資源循環(huán)化處理目標(biāo)的同時，提升資源利用率，最大程度上建構(gòu)更加合理且高效的控制模式。

另一方面，在循環(huán)經(jīng)濟體系內(nèi)，將等離子氣化技術(shù)應(yīng)用在危險廢物處理、工業(yè)廢物處理、生物質(zhì)處理、劣質(zhì)煤替代處理、油頁巖替代處理等方面，打造MSW等離子氣化系統(tǒng)，配合使用氣化爐和合成氣冷卻裝置，維持綜合應(yīng)用效率。

結(jié)束語：

總而言之，將等離子氣化技術(shù)應(yīng)用在固體廢棄物處理工作中具有較好的發(fā)展前景，要具備長遠(yuǎn)眼光，平衡技術(shù)體系和經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上，優(yōu)化整體技術(shù)應(yīng)用水平，積極融合先進思想，逐漸向著國際化趨勢轉(zhuǎn)型升級，從而提升環(huán)保管理水平，也為垃圾處理方面節(jié)能降耗工作的落實奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]毛夢梅. 熱等離子體氣化技術(shù)處理印染污泥的研究[D]. 浙江：浙江大學(xué)，2017.

[2]張龍飛. 淺析固體廢物處理中等離子處理技術(shù)的應(yīng)用[J]. 當(dāng)代化工研究，2018（2）：77-78.

[3]耿飛，劉曉軍，馬俊逸，等. 危險固體廢棄物無害化處置技術(shù)探討[J]. 環(huán)境科技，2017，30（1）：71-74.

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