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1、等离子气化技术在固废解决中的应用摘要:针对国内固体废物解决的经验和状况,从保证解决的无害化效果以及让固体废物的解决经济可行结合的角度,简介了等离子气化技术的应用效果及优势,觉得采用等离子气化技术进行固体废物解决的时机已经成熟。核心词:等离子气化；固体废弃物;解决.等离子气化技术等离子气化技术是指运用等离子炬作为气化炉的热源，而不是老式的点火和熔炉。等离子炬有着能产生高强度热源的优势(约5500)，并且操作相对简朴,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（重要为CO和H2
2、),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解决措施。运用等离子气化技术将都市固体废物转化为能源虽是新工艺,但它具有很大的潜力，比起其她热解和燃烧系统,等离子技术能更有效地运营。2.等离子气化技术解决固废系统 等离子气化技术解决固体废物是几种成熟子系统技术的组合。固体废物的等离子气化解决技术系统虽是一种新的应用，但都是由使用非常成熟的子系统构成的。 等离子体解决废物流程,在等离子体热解决系统中,重要设备是两台等离子体火炬,即第一气化室和第二气化室。 在解决废物时,固体废物通过粉碎成小块和分拣出金属和玻璃等预解决后，注入第
3、一气化器(等离子体热解决系统)。工作温度在18000K，30KW。减容比高：0甚至95%以上。产生的等离子体火炬可以不久使有机物分解成一氧化碳和氢,无机物则变为玻璃状的硅石。 第二气化室(加力燃烧室)等离子体火炬可对第一气化室中合成气体中的某些残留微粒和某些碳氢化合物再进一步进行分解解决。通过第二气化室解决后的混合气体通过净化系统后，成为只含H2和O的混合气体，加力燃烧室在10C温度环境下对H和的混合气体进一步进行解决，以保证无有害的混合物产生,例如二氧芑和呋喃等，合成气再通过热回收器，一方面减少了温度，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她净化过程，按不同用途,可直接用于燃气
4、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。 在第一气化器中垃圾的无机物部分熔化成玻璃状的无污染的炉渣从炉底排出，炉渣可安全用于建筑材料,根据不同的用途，炉渣可复原为多种形式。 等离子气化炉出来的合成气的解决过程，与煤气化炉出来的合成气的解决过程基本相似。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较好掌握了的工艺;发电或制取化学品则与煤气化的下游加工是同样的。因此，将等离子气化技术用于固体废物解决，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。这也充足显示了等
5、离子气化技术用于固废解决有较强的适应性。从工艺和核心设备材料来看，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进一步研究和消化外，其他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,都具有了丰富的经验。3. 等离子体火炬解决固体废物的工作原理31等离子体的概念等离子体是物质存在的第四态，它是气体电离后形成的，是由电子、离子、原子、分子或自由基等粒子构成的集合体,它具有宏观尺度内的电中性与高导电性。等离子体是极活泼的反映性物种,使一般条件下难以进行或速度很慢的反映变得迅速，特别有助于难消解污染物的解决。 在人工生成
6、等离子体的措施中,气体放电法比加热的措施更加简便高效,诸如荧光灯、霓虹灯、电弧焊、电晕放电等等。.2等离子体的分类 按粒子的温度等离子体可分为两大类，热平衡等离子体(或热等离子体) 与非热平衡等离子体(或冷等离子体)。 冷等离子体的特性是它的能量密度较低,重粒子温度接近室温而电子温度却很高，电子与离子有很高的反映活性。相对地，热等离子体的能量密度很高，重粒子温度与电子温度相近,一般为10000K 至0K 的数量级,多种粒子的反映活性都很高,本文背面所提到的等离子体如未特别阐明即指热等离子体。3.3等离子体的产生措施 热等离子体的产生措施,它涉及大气压下电极间的交流(A)与直流（C)放电、常压电
7、感耦合等离子体、常压微波放电等。下面简介微波等离子体炬(icwavelastorch）:微波等离子体炬(MPT)是一种开放构造的等离子体源,是由金钦汉等于1985年一方面提出来,目前实验室常用的微波源是2.45GHz，MPT炬管是一种直接耦合的同轴波导微波谐振腔,腔内存在着固定的电场和磁场分布，而这种特定的能量分布维持了等离子体放电，将一段同轴线一端短路，另一端开路，就构成了同轴谐振腔。MPT炬管的内管和中管是相连通的终端短路活塞的存在使其成为一种同轴微波谐振腔,同轴谐振腔有三种耦合方式:直接耦合,电容耦合和电感耦合。直接耦合又称为电导耦合,其措施是在同轴腔外导体上开孔，将同轴传播线（天线)的
8、内导体直接连接导同轴腔的内导体上,MT炬管就是采用的这种方式。当炬管顶端到调谐活塞端面的距离是/的奇数倍时(一般为3/)，顶端的电场为最强，就可在顶端形成和维持等离子体。电子科技大学高能所的微波等离子体火炬系统，微波的工作频率为2.45Hz，磁控管产生的微波通过波导系统、三端调配和短路活塞耦合到同轴传播线(天线),并在离内管端口几厘米的地方形成特定的电磁场分布,从而使空气等工作气体电离形成等离子体火炬，图中的等离子体火炬的火焰长度只要几厘米，它的重要应用是金刚石薄膜、材料的表面改性、化学分析、纳米材料制备、废物解决等。微波等离子体的参数:工作频率： 245050MHz 输出功率: 0-2.kW
9、工作范畴： 100 Tor 至大气压 波导接口: BJ-26 微波等离子体炬设备构成: 磁控管提供能源微波能从波导谐振腔引出 微波传播系统 喷嘴微波等离子体火炬作为解决医疗垃圾系统可行性还值得进一步研究，由于它不仅可以运用等离子体火炬冲击、分解垃圾，还可以运用微波高效的热作用进行医疗垃圾的热解,达到高效的废物解决。4. 等离子气化技术解决固体废弃物的经济可行性固体废物的等离子气化解决的投资也许会高某些。但通过度析,经济上是可行的。与垃圾焚烧发电比较,由于等离子气化炉温度高和固体废物气化彻底,产生蒸汽和发电的效率更高某些,可外售的电量也要多某些。初步比较一种日解决10吨都市垃圾的焚烧发电厂和等离
10、子气化发电厂，后者总发电量为前者的150%，扣除后者工厂所有用电20%后,外售的电量也约为前者的50%。需要阐明的是,过去年来等离子技术不断改善的最大成果就是等离子炬自耗电的大幅度下降,已由过去的自耗电为总发电的35%以上减少到了目前的20%。如果等离子气化后的合成气用于制取化学品,经济效益会更明显。国内的中小规模合成氨和甲醇工厂中，尚有约4000台用优质无烟煤作原料的改良型U气化炉，这种气化炉间歇操作、O排放多、效率较低。如果其中部分尝试用等离子气化炉替代，不仅可运用劣质煤,并且可大大提高煤气化效率和减少C2排放。同步，流程上的衔接也十分以便。 等离子体火炬，特别是电弧等离子体火炬在医疗垃圾
11、的应用已经开始,美国、日本、加拿大等发达国家和地区进行等离子体解决废物的研制和商品化进程已经进行几年时间，并已经开始了商品化应用。下面是微波等离子体火炬解决固体废物的应用设想,运用它可解决:都市固态垃圾、淤泥、工业固废以及液态有机垃圾等。等离子体分解有机废物可得到氢气及一氧化碳,并可通过一种附属设备提取。它们可以用作化学原料去生产其他产品,如聚合物或其她化学产品。氢气是十分有价值的商业气体,可应用在多种制造日用品的工艺中，例如：氨及塑料、药物、维生素、食油等。它亦可为燃料电池提供能量。燃料电池被广泛觉得是将来解决污染问题的干净能源。从无机废物中得到的可再用的产品涉及可用于冶金工业的合成金属,可
12、用于建筑及研磨材料的玻璃状的硅石。.等离子体解决废物的前景 与其她有竞争力的废物解决过程相比，热等离子体解决废物比较昂贵。而在某些特殊类型的有毒废物解决问题上热等离子体解决具有独特的优势,因此等离子体重要用于焚烧炉难于解决的废物，涉及被污染的陶瓷废物、高熔点金属、需要治理的具有毒挥发成分的废气等。等离子体进行废物解决的重要缺陷在于以电力作为能源,经济成本高。此外,与老式废物解决方式相比，等离子体过程具有更多的过程控制参数,从而在过程控制中规定自动化限度很高。看来对于这种大规模的设备仍然缺少一种坚实的工程基本。参照文献: 钱汉成,周从直浅谈医院固体废弃物的解决. 江苏避免医学 ， ,(0) 2
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