1郓城县垃圾处理厂山东菏泽274000；2郓城县环境卫生管理处山东菏泽274000
摘要：固体废物的处理效果及其经济性是固体废物处理需要解决的基本问题，二者必须较好地结合起来。不同于传统的固体废物处理方式，一种采用等离子技术和将垃圾气化生成清洁燃料的理念和做法，也是一种有意义和有价值的选择。
关键词：等离子气化；固体废弃物；处理；技术应用
引言
离子气化是一种新兴技术，它可以从固体废物中提取可回收的物品和转换碳基废物为合成气。这种类似于天然气的合成气是一种简单的一氧化碳和氢气组成的可燃气体，可以直接燃烧或用于提炼成更高等级的燃料和化学品。冷却后的灰渣是一种玻璃状物质，由于其紧密的结构，非常适合作为建筑材料使用。
1等离子气化技术
等离子气化技术是指利用等离子炬作为气化炉的热源，而不是传统的点火和熔炉。等离子炬有着能产生高强度热源的优势（约5500℃），而且操作相对简单，气化炉内的等离子体则是一种高度电离或者充电气体。与焚烧完全不同的等离子技术是一种气化技术，由于其高温和高热密度，等离子技术几乎能将碳基废物中的有机物完全转化成合成气（主要为CO和H2），而无机物则可变成无害灰渣（玻璃体）。对于固体废物中的工业垃圾和有害废弃物，等离子气化技术在国外已被证明是一种可靠的处理措施。利用等离子气化技术将城市固体废物转化为能源虽是新工艺，但它具有很大的潜力，比起其他热解和燃烧系统，等离子技术能更有效地运行。
等离子气化工艺是一个多阶段的过程，主要包括：
（1）原料的预处理
进料包括废物、煤、生物质，甚至可以有危险废物。应使原料均匀干燥，并分离出可回收的物品。
（2）气化
等离子炬在一个密封并控制进气的炉子里产生高温，这种热量能将有害物质完全分解和破坏。在气化过程中，原料中的有机物分解成气体，而无机物融化成液态渣，排放后被冷却。
（3）合成气的净化和热回收
去除合成气中的杂质而形成清洁燃料，并利用热交换器将余热转化成蒸汽回收利用。
（4）产品
可以是电能，或是各种化学品、氢和聚合物。
2等离子气化技术处理固废系统
等离子气化技术处理固体废物是几个成熟子系统技术的组合。固体废物的等离子气化处理技术系统虽是一个新的应用，但都是由使用非常成熟的子系统组成的。固体废物经过粉碎成小块和分拣出金属和玻璃等预处理后，进入等离子气化炉，有机物气化成合成气并从气化炉顶部排出，而熔融的炉渣则从炉底排出。合成气再通过热回收器，一方面降低了温度，另一方面又产生了蒸汽。降温后的合成气又通过水激冷和其他净化过程，按不同用途，可直接用于燃气轮机发电，也可用于烧锅炉产生蒸汽，并与热回收器的蒸汽一并用于发电。如果不发电，合成气则可进行变换，并用于制取化学品如氨、甲醇、乙醇等。等离子气化炉出来的合成气的处理过程，与煤气化炉出来的合成气的处理过程基本相同。等离子炬现已被可靠用了数十年；合成气净化技术也是被煤气化行业很好掌握了的工艺；发电或制取化学品则与煤气化的下游加工是一样的。因此，将等离子气化技术用于固体废物处理，从工程和技术，以及项目建设的可靠性上讲，只需要做好子系统的结合和完善流程。这也充分显示了等离子气化技术用于固废处理有较强的适应性。
从工艺和关键设备材料来看，除等离子气化炉的等离子炬及系统，以及气化炉的内衬耐火砖的供货及性能保证还要深入研究和消化外，其余气化炉出来合成气的高温热回收器、电除尘装置、水激冷洗涤设备和气体净化设备等，由于国内煤化工历史悠久，都具备了丰富的经验。
3等离子气化技术在固体废物处理中的经济性
3.1采用等离子气化炉处理固体废物可使装置的环保水平上一个新台阶，但这却是以增加处置成本来实现的。最突出的是固体废物中的无机成分（灰分等）被熔化而形成液态排渣时需要较多的熔融热；等离子体火炬向炉内喷出高温和高热密度的气体射流的作用就是维持炉底部熔渣熔池的温度和保持炉内的温度条件。固体废物中的无机成分（灰分等）含量越高，所需的熔融热和等离子体火炬的耗电也就越多，处置成本就要增加。而传统以干态排渣的处理设备则没有这一问题（也需考虑炉渣的填埋成本）。
3.2以需要耗电较多的垃圾焚烧飞灰为例，其主要成分为含Si、Ca、Al、Fe等的氧化物和少量Na、K等的氯化物以及钙盐，还有被活性炭吸附的微量重金属和二英等有害物质。飞灰中的残炭很少，所以基本无热值。用等离子炉处理飞灰，是一种使飞灰再熔融和排出炉后形成无害玻璃体（可牢牢固化有害重金属）的过程，并有很好的减容效果（玻璃体密度为2.7～3.3，减容比大于4）。同时，玻璃体经浸出毒性检测，可鉴别为不属危险废物。因此，这项处理措施既可使飞灰无害化也能使其资源化，这能很好地解决飞灰处理的环保难题。但是，飞灰所需的熔融热如折合电热，每吨需700～900度电，处置成本每吨需800～1000元。
3.3处理其他有一定热值的固体废物（如污泥、医疗垃圾、废旧线路板和油漆渣等）时，等离子体火炬的耗电就要少一些；处置成本也比处理飞灰要低。固体废物的热值越高，处置成本就越低；所含灰分越少，处置成本也越低。
3.4国内对于固体废物的处理方式一直存有争议，而北美和欧洲对于等离子气化技术则日益看好。他们认为：气化优于垃圾填埋的原因是环境保护部门对于填埋场的空气及渗透液的检测要求太过复杂，并且也没有回收可用物质和生成清洁燃料的意义；气化也优于垃圾焚烧，原因是焚烧的气体排放物即使达标排放，也是令人担忧的，排放气体的净化系统完全是为了达到环境排放标准而设置，没有任何其他的工艺作用。而气化则是一个低氧的过程，排放是极低的，气体的净化系统是生成干净的合成气，以满足下游工序的要求，是整个工程系统的一部分，而不仅仅是为了达标排放。
3.5分析国内垃圾堆肥处理项目的经验，也有一个规模与气体异味大小的问题；而对于垃圾收集分类和焚烧厂的运行监管，要完全到位也需要有一个过程。同时，即使是规模较大和运行较好的垃圾焚烧厂，排放标准要进一步严格化也有很大难度，而对于危险固体废物的处理，会越来越得到重视，并且也期待更好的技术和设备。用等离子气化技术处理固体废弃物，可达到减量化、无害化、资源化的综合效果，且运用方式灵活，日益受到业界重视。
3.6近几年采用等离子气化技术处理固体废物的技术不断得到进步，也使其经济性大为改观。国内的一些专家已关注这项技术多年，基于煤气化的经验，他们对这项技术有较深入的分析和理解，并且针对国内业界人士对这项技术的一些疑虑，正在做着最大限度减少引进成本和尽可能多地采用国内成熟可靠的设备材料和配套技术的各种方案。
综上所述，在当前处理固体废物的处置费较紧的条件下，考虑危险废物成分复杂和危害性大，以及危险废物处置费高一些的情况，等离子气化炉的处理对象应重点集中在各类危险废物上。项目决策时要兼顾国家规定和标准的要求，经济性以及危险废物的处理条件等相关因素。
结束语
固体废弃物的无害化、资源化、减量化处理目标迫切需要等离子体技术这一高新技术的迅速发展。等离子固体废弃处理技术因其特有的无害化、无毒化处理优势在未来的环保产业中将具有广阔的发展前景。
参考文献
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