等离子炉处理危险废物工艺
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作者:蒋晔
摘要：作为当前危险废物处理的重要方式，等离子炉技术具有成本低廉、经济社会效益高的特征。本文在阐述废弃物来源特征的基础上，就危险废物处理工艺展开分析，同时指出等离子炉处理工艺的使用要点。期望能提升等离子炉技术应用水平，进而在危险废物高效处理的同时，实现社会生态化、可持续发展。
关键词：等离子炉;危险废物;飞灰;工艺
中图分类号：X78 文献标识码：A 文章编号：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
工业化背景下，我国危险废物的总量急剧增加，这些危险废物来源较广，处理难度较大，对于社会工业生产和生态环境造成较大危害。采用焚烧处理工艺虽然能达到一定的减容、减量目的，然而其成本较大，且容易产生毒性更高的多氯二苯并二噁英与多氯二苯并呋喃物质，故而急需进行危险废物处理工艺的优化。基于此，等离子炉工艺得以迅速发展。本文就等离子炉处理危险废物工艺的应用要点展开分析。
1 危险废物的来源特征
危险废物是人们在社会实践而产生的副产物，其具有毒性强、易燃、易爆、危害大的特点，有些危险废物还具有一定的辐射性[1]。生活垃圾、工业生产固废是危险废物的基本来源。现阶段，全球每年危险废物的排量十分庞大，且处于逐年上升态势，据统计，全世界每年的危险废物产生量为3.3亿t，这极大的影响了人们的生活质量和社会生态安全。从具体形态来看，农药废物、木材防腐剂废物、有机溶剂废物、热处理含氰废物、染料涂料废物、有机树脂类废物、感光材料废物等都是危险废物的重要组成，这些废物或有毒性，或易燃易爆，其存放、处理过程中均具有较高的危险性，社会危害极大。
2 危险废物的处理工艺
2.1 回转窑技术
回转窑技术是危险废物处理中应用最为广泛的技术之一，其要求处理场地面积较大，但对于场地具体条件要求不高。通常，回转窑技术焚烧温度一般要保持在850～1200℃，焚烧温度要求较高[2]。从处理效果来看，该技术虽然具有处理规模大，减容、减量的特点，然而其很难清除废物中的重金属、多氯联苯类物质，较多的重金属物质聚集在飞灰当中，增加了后续烟气和飞灰的处理成本，且对空气造成一定污染。譬如，回转窑技术使用中会产生较多的PCDDs和PCDFs，這些物质毒性较大，二次污染严重。
2.2 水泥窑协同处理
与回转窑技术相比，水泥窑处理能实现飞灰、危险废物、低热值酸渣等多种废物的高效处理;并且在处理过程中，其对废物热值基本无要求。所不足的是，该技术需要提前进行废物的预处理，即在水泥窑协同处理中，需要提前将废物中的碱氯成分去除。从焚烧温度来看，该处理工艺的焚烧温度能达到1450℃，其焚烧残渣的热灼减率不到5%，能彻底去除飞灰中的二噁英物质。
2.3 等离子炉处理工艺
等离子炉处理工艺是一种现代化的危险废物处理办法，其能在等离子炬的支撑下，产生大量能量，从而使得被处理物质的分子、原子能够重新组合成新物质，实现了对危险废物的高效处理。在一定程度上，其还能将危险废物转化为可利用资源，达到了变废为宝的效果。譬如，在等离子炉废物处理中，其炉渣呈玻璃体状，人们可以将这种炉渣应用于路基或者建筑材料，具有良好的经济效益和生态效益。
3 等离子炉处理危险废物的技术要点
3.1 等离子炉处理系统的结构组成
等离子炉是现代工业危险废物处理的重要方式，其包含了进料系统、等离子气化熔融系统、等离子体炬系统、余热回收系统、尾气处理系统、电控系统以及辅助系统七个基本单元[3]。在这些系统组成中，等离子体气化熔融系统极为关键，其不仅包含反应炉、氧化风、二次风、二燃室等部位，而且涉及紧急排放烟囱、主烟道、冷却风等构件组成。等离子体炬系统建设中，首先应注重电控电源、点火器等装置的应用，同时还应进行压缩空气、去离子水冷却系统和RO水系统的有效建设，以此来满足实际应用需要。 3.2 等离子炉处理危险废物的基本流程
物料进入、等离子体气化熔融反应、预热回收、尾气净化是等离子炉危险废物处理的四个基本环节（见图1）。就物料进入而言，一旦危险废物进入到等离子炉，则在1200℃高温作用下，废物中的有机物会迅速裂解。在这一过程中，通过氧化风进口阀门的管理，人们可以实现氧含量的可控管理。为实现合成气的大量产出，在等离子炉使用中，往往需要将炉内的氧含量控制在缺氧状态。需注意的是，在氧气作用下，炉子有机物在反应过程中会释放一定的热量，这使得炉内始终保持在高温状态，此时，无机物受高温影响，会形成熔浆，一旦熔浆达到一定规模，需在水淬工艺下，将其转化为玻化渣或者玻璃纤维。
等离子体炬是炉内高温生产的基本支撑，在等离子体炬的支撑下，电能能发生电离作用，进而产生一定的高温气体，这些气体的中心温度能达到5000℃，在整个气化过程中，需注重以下要点的全面把控：其一，在等离子体炬产生等离子体的同时，需注重炬壳体的有效保护，即需要采用离子水对其进行冷却处理;其二，为实现等离子体热能的均匀转化，还需注重辅助风的有效应用。
离子炉处理危险废物反应中，需注重辅料的有效添加，其中，焦炭、石灰石、玻璃渣等都是较为常见的辅料。就焦炭而言，其能以反应炉为基础，形成一个有空隙的炉床，以此来实现熔融无机物的有效分离。并且在这一过程中，焦炭能为无机物的熔融提供一定热量，确保了反应的效率性。而石灰石通过酸碱中和作用，实现了熔浆流动性的有效管理。此外，添加玻璃渣的目的在于补充无机物中的硅成分，以此来形成质量较好的玻化渣或玻璃纤维。等离子炉处理工艺也会产生一定的废气，需采用干法+湿法组合工艺进行处理。
3.3 等离子炉处理危险废物效果评估
现阶段，等离子炉在危险废物处理中的应用不断深入，從应用效果来看，其具有良好的固体废物处理效益、经济效益和生态效益，在一定程度上，其能实现危险废物的资源化处理，有望成为危险废物处理的主流。然需要注意的是，采用等离子炉处理危险废物，并进行危险废物资源化处理中，仍需进行处理效果的评估和改进。有学者研究表明，当前玻化渣的应用仍存在一定缺陷（见表1）。只有不断完善等离子炉技术应用水平，才能为危险废物的资源化应用创造有利条件。
4 结论
等离子炉处理工艺是一种高效的危险废物处置办法。现代经济形态下，人们只有充分认识到危险废物的来源和特征，并明确等离子炉处理工艺的技术特征和应用要点，然后规范化得将其应用于废物处理实践，才能有效地提升等离子炉处理工艺的应用水平，进而在危险废物高效处理的同时，实现社会经济的生态化、可持续发展。
参考文献
[1]乔贞，邓国平，钱超宏，等.离子炉处理危险废物的工艺研究[J].广东化工，2019，46（13）：151-153.
[2]陈剑峰.等离子体炉在危险废物资源化利用中的技术探索[J].化学工程与装备，2018（06）：280-282.
[3]王立锁.危险化学废弃物的等离子气化工艺研究[J].化工管理，2018（05）：74-75.
收稿日期：2020-01-06
作者简介：蒋晔（1974-），男，汉族，本科学历，研究方向为环境工程。
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