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最近兩三年，隨著環(huán)保監(jiān)管越來越嚴(yán)厲，工業(yè)危險(xiǎn)廢物處置市場(chǎng)也越來越紅火，由此帶火了等離子體處理技術(shù)的相關(guān)話題。早在2014年9月，《危險(xiǎn)廢物處置工程技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 2042-2014)(以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)導(dǎo)則》)就已發(fā)布實(shí)施，《技術(shù)導(dǎo)則》將等離子體技術(shù)正式列入危險(xiǎn)廢物處理可選技術(shù)路線。

焚燒裝置概況：

作為科技前沿的等離子火炬技術(shù)因其經(jīng)濟(jì)、高效，世界各國(guó)競(jìng)相研究，并成功用于污泥及固體廢棄物處理。

近年來永研環(huán)保科技陸續(xù)推出等離子火炬工業(yè)固廢焚燒、等離子火炬醫(yī)療廢棄物焚燒、等離子火炬污泥焚燒裝置等一系列產(chǎn)品，用戶遍布各行各業(yè)，成就斐然

等離子火炬污泥焚燒裝置由等離子火炬、等離子火炬電源、進(jìn)出料裝置、隧道窯(由多個(gè)窯爐單元組合而成)、攪拌輸送、尾氣處理系統(tǒng)組合而成。(如圖所示)

等離子火炬污泥焚燒裝置，同樣適用固態(tài)、半固態(tài)、粘稠油狀、液態(tài)廢棄物處理。

等離子火炬污泥焚燒裝置各部件(包括隧道窯)為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，自成體系，可以單獨(dú)運(yùn)行或根據(jù)需要(處理工藝、處理量)級(jí)聯(lián)、組合工作。

等離子火炬隧道窯由多個(gè)窯爐單元級(jí)聯(lián)組合而成。

窯爐單元由不銹鋼爐體、耐火材料爐襯、等離子火炬、等離子火炬電源、控制器、攪拌輸送裝置組合而成，窯爐單元自成體系，爐溫、工作模式可單獨(dú)設(shè)置，獨(dú)立運(yùn)行。

等離子火炬隧道窯囊括：等離子火炬、等離子火炬電源、窯爐爐體、窯爐工作模式、攪拌輸送、保溫耐火材料錨固技術(shù)等多項(xiàng)發(fā)明專利。

焚燒裝置工作機(jī)理：

1、含水率30%到90%的污泥、固態(tài)、半固態(tài)、液態(tài)廢棄物，經(jīng)粉碎、濾除塊狀物后，由螺桿送料器輸送至料倉(cāng)，由氣動(dòng)裝置推送進(jìn)入等離子火炬隧道窯，推送頻度由用戶自行設(shè)置。

2、等離子火炬隧道窯長(zhǎng)度、等離子火炬功率，尾氣處理方案，依據(jù)廢棄物成分、含水率、日處理量等因素綜合考量決定。

3、等離子火炬隧道窯內(nèi)置等離子火炬、攪拌、輸送裝置，攪拌器變換運(yùn)動(dòng)方向、攪拌速度，污泥等廢棄物頃刻間被等離子火焰包圍炙烤。

4、污泥等廢棄物在攪拌輸送裝置作用下，翻滾前移，離子體火炬瞬間產(chǎn)生上千度高溫，穿透力極強(qiáng)的等離子焰，分解有機(jī)物。

汞、鋅、鉛、錫、銅等重金屬隨煙氣排出，經(jīng)活性炭噴射裝置，噴射活性炭富集后再行處理。

5、等離子火炬隧道窯內(nèi)煙氣與污泥等廢棄物逆向運(yùn)動(dòng)，在此過程中空氣由等離子火炬隧道窯末端進(jìn)入爐體，自隧道窯進(jìn)料口前端排放。如示意圖所示，紅色箭頭表示煙氣流動(dòng)方向，黑色箭頭表示污泥等廢棄物運(yùn)動(dòng)方向。

6、污泥等廢棄物由干燥區(qū)進(jìn)入焚燒區(qū)時(shí)含水率已經(jīng)顯著降低，高溫?zé)煔庾苑贌齾^(qū)經(jīng)干燥區(qū)與污泥等廢棄物相向運(yùn)動(dòng)，在此過程中煙氣含水率逐漸上升。

7、煙氣經(jīng)余熱回收裝置加熱工作氣體(空氣)后注入隧道窯干化污泥等廢棄物，可節(jié)省30%的能源。

8、隧道窯多個(gè)部位設(shè)有泄爆裝置保證設(shè)備安全。

9、隧道窯工作于微負(fù)壓狀態(tài)，防止煙氣泄露污染環(huán)境。

焚燒裝置技術(shù)參數(shù)：

等離子體火炬：

工作溫度： 800--1000℃ 用戶設(shè)定，自動(dòng)控制。

輸出功率： 100--400kW 自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，控制焚燒爐溫度。

使用壽命： 連續(xù)工作5000小時(shí)

焚燒爐：

組合式： (微負(fù)壓) 以日處理量由窯爐單元組合、級(jí)聯(lián)。

送料裝置： 以處理量設(shè)置進(jìn)料頻度。

灰燼出口控制閥： 用戶設(shè)定，自動(dòng)控制。

溫度傳感器： 實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)。

泄壓裝置保證設(shè)備安全

日處理量： 20噸--200噸

控制器： PLC控制器，彩色觸摸屏，用戶自行設(shè)置運(yùn)行參數(shù)。

冷凝器： 新型平板式冷凝器，濾除煙氣中水分。

溫度傳感器： 實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)。

二燃室：

燃燒室： 煙氣由煙道進(jìn)入二燃室(停留2秒)。

溫度傳感器： 實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)。

進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)： 注入足量空氣，保證煙氣充分燃燒。

等離子火炬： 自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，控制二燃室溫度。

余熱回收： 煙氣經(jīng)二燃室補(bǔ)充空氣，充分燃燒后產(chǎn)生1000-1200度高溫氣體。回收其中熱能，是企業(yè)節(jié)能減排獲取經(jīng)濟(jì)利益，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)細(xì)化管理的重要舉措，利用煙氣余熱，加熱工作氣體(空氣)后注入隧道窯干化污泥等廢棄物，可節(jié)省30%的能源。

噴淋急冷裝置： 噴淋式急冷裝置，煙氣1秒由800℃降至150℃。

溫度傳感器： 實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)。

煙氣處理：

活性炭、消石灰噴射裝置： 向煙氣管道噴射活性炭、消石灰，吸收煙氣中的二噁英、及重金屬。

布袋除塵： 清除煙氣中的顆粒物。

除酸塔： 25%氫氧化鈉溶液，脫除酸性物質(zhì)及二氧化硫。

引風(fēng)機(jī)： 變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，克服布袋除塵風(fēng)阻，使焚燒系統(tǒng)工作于微負(fù)壓狀態(tài)。

煙氣處理：

經(jīng)余熱鍋爐：回收部分熱能后煙氣溫度大幅降低。

急冷裝置：進(jìn)一步將煙氣溫度降至180度以下，脫除酸性物質(zhì)(包括二氧化硫)及部分顆粒物。

活性炭、消石灰噴射裝置：向煙氣管道噴射活性炭、消石灰，清除煙氣中的二噁英、重金屬。

布袋除塵裝置：進(jìn)一步濾除煙氣顆粒物實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

除酸塔：25%氫氧化鈉溶液，脫除酸性物質(zhì)及二氧化硫。

焚燒裝置產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

1、利用焚燒煙氣和余熱回收裝置加熱工作氣體注入隧道窯，干燥含水污泥可節(jié)約30%能源。

2、等離子火炬熱效率高于90%，使用壽命長(zhǎng)達(dá)5000小時(shí)，遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)外同行水平。

3、低運(yùn)營(yíng)成本：可直接焚燒含水率90%的污泥，無需進(jìn)行脫水處理或添加輔助燃料。

4、設(shè)備及廠房投資只有流化床、回轉(zhuǎn)窯方案的二分之一。

5、以日處理100噸廢棄物的等離子火炬焚燒裝置為例，每年維護(hù)費(fèi)用(包括更換等離子火炬及爐體大修)不超過50萬元。

4、模塊化：焚燒爐體為模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)用戶實(shí)際處理量組合拼裝，維護(hù)成本低。

5、標(biāo)準(zhǔn)化：縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，以統(tǒng)一的質(zhì)量及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，流水化的作業(yè)方式生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)需要。

6、煙氣排放量小：煙氣排放量、粉塵排放量不到常規(guī)技術(shù)一半。

焚燒裝置工作模式：

A、焚燒模式：

等離子體火炬在富氧環(huán)境下(過量空氣)加熱廢棄物其中有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)(燃燒)，生成CO2、H2O等單質(zhì)物質(zhì)，其中汞、鋅、鉛、錫、銅等重金屬以氧化物形式隨煙氣排出，經(jīng)活性炭噴射裝置，噴射活性炭富集后再行處理。

B、熱解模式：

等離子體火炬在缺氧環(huán)境下熱解廢棄物，其中有機(jī)物熱分解，生成H2、CO、H2O、CH4、CnHm等可燃煙氣。

煙氣由排氣口搜集，經(jīng)列管式冷凝器，濾除煙氣中水分，送入二燃室適量補(bǔ)充空氣燃燒，遵循3T原則，煙氣在二燃室停留時(shí)間超過2秒。

只用少量空氣作為等離子火炬的工作氣體，發(fā)揮等離子火炬自身不消耗氧氣且熱效率高(高于百分之九十)，穿透力強(qiáng)這一技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的設(shè)計(jì)初衷。

以日處理100噸工業(yè)污泥設(shè)備為例的方案比較：

1、回轉(zhuǎn)窯設(shè)備投資額3--4千萬元(包括煙氣處理設(shè)備)，而同等規(guī)模的等離子火炬隧道窯(包括煙氣處理設(shè)備)，設(shè)備投資額在2千萬上下。

2、回轉(zhuǎn)窯每?jī)赡甏笮拶M(fèi)用近千萬元，相當(dāng)設(shè)備投資的三分之一，而同等規(guī)模的等離子火炬隧道窯，每年維護(hù)費(fèi)(包括等離子火炬槍)不超過50萬元。

3、回轉(zhuǎn)窯需要400千瓦電力配置，此外每小時(shí)消耗40立方天然氣，二燃室每小時(shí)消耗50--80立方天然氣，平均噸處理成本1--1.5千元。

而同等規(guī)模的等離子火炬隧道窯(包括煙氣處理設(shè)備)，不消耗天然氣或其他諸如燃油等輔助能源，只需要400千瓦電力配置，初步測(cè)算平均噸處理成本4百元左右。

4、回轉(zhuǎn)窯需要天然氣助燃，每小時(shí)排放2--3萬立方煙氣，而同等規(guī)模的等離子火炬隧道窯只排放0.5--1萬立方煙氣，煙氣處理成本要低很多。

5、回轉(zhuǎn)窯處理含水率高的廢棄物，極易因熱沖擊造成爐內(nèi)保溫材料變形塌陷，縮短爐體使用壽命。

6、回轉(zhuǎn)窯體積龐大動(dòng)輒數(shù)十噸，設(shè)備基礎(chǔ)必須穩(wěn)固一經(jīng)安裝便成為經(jīng)常性的設(shè)施。等離子火炬隧道窯體態(tài)輕盈，只消幾卡車便可搬運(yùn)，尤其適合油田等需要搬遷的流動(dòng)作業(yè)場(chǎng)合。

工業(yè)污泥、市政污泥治理方案選擇：

污泥處理的常規(guī)技術(shù)：以熱干化方法將含污泥水率降到70%左右, 再施以焚燒。

運(yùn)行中, 污泥所含水分以蒸汽的形態(tài)排出，水蒸汽以汽化潛熱的形式帶走了熱干化及焚燒過程中的大部分能量。

工業(yè)污泥熱值低，以流化床或回轉(zhuǎn)窯焚燒處理必需摻煤助燃，煙氣排放量很大，運(yùn)營(yíng)成本居高不下。

此外流化床、回轉(zhuǎn)窯等設(shè)備投資巨大，使用、維護(hù)成本很高。

等離子火炬隧道窯可以直接處理含水率30%到90%的污泥、固態(tài)、半固態(tài)、液態(tài)廢棄物，設(shè)備處理能力從每天0.5噸到200噸，尤其適合廠礦企業(yè)及規(guī)模大小不等的化工園區(qū)污水處理廠。

等離子火炬隧道窯處理化工園區(qū)污水處理廠沉淀池污泥或市政污泥，可選擇焚燒工作模式。

等離子體火隧道窯通入過量空氣，污泥中有機(jī)物因氧化反應(yīng)，生成CO2、H2O等單質(zhì)物質(zhì)，其中汞、鋅、鉛、錫、銅等重金屬以氧化物形式隨煙氣排出，經(jīng)活性炭噴射裝置，噴射活性炭富集后再行處理。

焚燒模式非常適合處理重金屬含量較高的工業(yè)廢棄物。

油田污泥治理方案選擇：

油田含油污泥成分復(fù)雜：包括部分原油、蠟質(zhì)、瀝青、固體懸浮物、鹽類、酸性腐蝕性物質(zhì)，生產(chǎn)過程中投加的絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、壓裂液、酸化液、發(fā)泡劑等、聚丙烯酰胺等成分。

含油污泥是一種極其穩(wěn)定的懸浮乳狀液，很難實(shí)現(xiàn)多相分離。

《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》和在此基礎(chǔ)上制定的《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》、《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》、《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18598-2001)、《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18484-2001)等標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，對(duì)危險(xiǎn)廢物的處置做出了具體規(guī)定。

在這些標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)中，含油污泥歸類為危險(xiǎn)固體廢物。

國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，含油污泥處理后含油率應(yīng)小于 百分之二，深度處理后污泥中含油率小于千分之三。

以回轉(zhuǎn)窯焚燒法處理含油污泥，需要對(duì)污泥進(jìn)行干化處理，需要消耗大量電力和天然氣，而等離子火炬隧道窯只需消耗與之同等的電力。

回轉(zhuǎn)窯處理含水率高的廢棄物，極易因熱沖擊造成爐內(nèi)保溫材料變形塌陷，縮短爐體使用壽命。

回轉(zhuǎn)窯體積龐大動(dòng)輒數(shù)十噸，設(shè)備基礎(chǔ)必須穩(wěn)固一經(jīng)安裝便成為經(jīng)常性的設(shè)施。等離子火炬隧道窯體態(tài)輕盈，只消幾卡車便可搬運(yùn)，尤其適合油田等需要搬遷的流動(dòng)作業(yè)場(chǎng)合。

等離子火炬隧道窯處理含油污泥，可選擇熱解工作模式。

等離子體火炬在缺氧環(huán)境下熱解含油污泥，其中有機(jī)物熱分解，生成H2、CO、H2O、CH4、CnHm等可燃成分。

煙氣由排氣口搜集，經(jīng)冷凝器，濾除煙氣中水分，送入二燃室適量補(bǔ)充空氣燃燒，遵循3T原則，煙氣在二燃室停留時(shí)間超過2秒。

只用少量空氣作為等離子火炬的工作氣體，發(fā)揮等離子火炬自身不消耗氧氣且熱效率高(高于百分之九十)，穿透力強(qiáng)這一技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的設(shè)計(jì)初衷。

焚燒模式適合處理重金屬含量相對(duì)較低的有機(jī)物含量較高的工業(yè)廢棄物。