危險(xiǎn)廢物等離子體/

焚燒處理技術(shù)力學(xué)所工程科學(xué)研究部內(nèi)容引言力學(xué)所的危廢工作基礎(chǔ)危廢處理實(shí)例—化武下一步工作計(jì)劃科學(xué)與工程問題研究處理三類廢物的兩種爐型（三種工藝流程）結(jié)束語危險(xiǎn)廢物(HazardousWaste)國家危險(xiǎn)廢物名錄（巴塞爾公約）HW01~HW47，多數(shù)有機(jī)化合物醫(yī)療/醫(yī)藥廢物等化學(xué)品與化工廢料PCBs、PCDD/Fs、氰化物含有毒重金屬廢物焚燒處置殘?jiān)鼜U礦物油、油漆、染料、涂料廢物爆炸性廢物其他危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB18484-2001國內(nèi)外危廢處理現(xiàn)狀高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)焚燒/熱解/等離子體/熔融/微波/紅外化學(xué)方法Findon,SCWO,電化學(xué)氧化等國際：焚燒等離子體熱解/玻璃化（PP/V）化武、低放、焚燒爐飛灰等國內(nèi)：僅部分得到處理（焚燒/水泥窯）電子廢物—氰化物—黃金等離子體熱解，環(huán)保效果好，國家環(huán)保局引進(jìn)示范工程——發(fā)展方向美國星科熱處理技術(shù)等離子體/焚燒：高溫使化學(xué)鍵斷裂—無機(jī)化前/后處理原理相同氧化氣氛：放熱徹底氧化尾氣量大——空氣中氮78%，輔助燃料燃燒還原氣氛：吸熱有機(jī)物裂解，無機(jī)物還原熱源：傳熱，等離子體加熱尾氣量?。毫呀鈿猓ㄑ趸ǖ?-10%）危廢相關(guān)基礎(chǔ)—等離子體研究學(xué)科帶頭人——吳承康院士錢學(xué)森同志1956年建立中科院力學(xué)所后，為了航天器再入大氣，安排由吳承康院士領(lǐng)導(dǎo)研究導(dǎo)彈防熱燒蝕和通訊中斷問題。吳承康院士采用電弧風(fēng)洞作為研究手段，開創(chuàng)了我國等離子體技術(shù)的事業(yè)。中國力學(xué)學(xué)會(huì)等離子體專業(yè)委員會(huì)主任委員國際等離子體化學(xué)委員會(huì)委員（1987-1995年）13屆國際等離子體化學(xué)會(huì)議大會(huì)主席（1997年）危廢相關(guān)工作基礎(chǔ)燃燒研究為基礎(chǔ)，1991，所長基金啟動(dòng)焚燒廢物焚燒基礎(chǔ)研究小型醫(yī)療廢物爐、流化床焚燒爐等離子體熱解實(shí)驗(yàn)化學(xué)武器銷毀、電子廢物、醫(yī)療廢物工程可研+工程設(shè)計(jì)（工藝設(shè)計(jì)）嘉興垃圾焚燒國家經(jīng)貿(mào)委示范工程前、后處理/發(fā)電系統(tǒng)焚燒技術(shù)基礎(chǔ)研究非均勻布風(fēng)內(nèi)旋流流化床（院八五重點(diǎn)，50kg/h，煤,MSW,醫(yī)療,RDF）燃燒特性流動(dòng)特性傳熱特性建立設(shè)計(jì)計(jì)算方法協(xié)助引進(jìn)三井技術(shù)小型醫(yī)療垃圾焚燒爐所長基金，1995，50kg/h80，120kg/h立式系列100-500kg/h臥式系列CFB固廢焚燒技術(shù)院“九五”重大項(xiàng)目預(yù)處理系統(tǒng)、燃燒特性、傳熱特性上莊示范基地（100t/d生活垃圾）非典垃圾焚燒嘉興-國家經(jīng)貿(mào)委示范工程工藝設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人，盛宏至成功并網(wǎng)發(fā)電，12MW，300t/dX2投資=進(jìn)口技術(shù)1/4采用“外置過熱器”HCl高溫腐蝕問題—垃圾焚燒的世界性難題國際：蒸汽溫度限制320‘C，發(fā)電效率14%高鎳鉻合金材料制造過熱器國際首創(chuàng)，引入工程實(shí)際450‘C/3.82MPa，發(fā)電效率21%HCl=500ppmHCl=12ppm固廢處理相關(guān)工作環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)顧問執(zhí)筆起草環(huán)保產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，國外標(biāo)準(zhǔn)/國內(nèi)現(xiàn)狀小型焚燒爐HJ/T-18-1996國內(nèi)首部有關(guān)焚燒標(biāo)準(zhǔn)，成為范本危險(xiǎn)廢物焚燒爐HBCXXXX-2002，報(bào)批中參與多項(xiàng)焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)的制定相關(guān)政策制定環(huán)保產(chǎn)品鑒定/評審專家咨詢計(jì)委中咨公司各省市環(huán)衛(wèi)/環(huán)保局城市建設(shè)機(jī)械協(xié)會(huì)垃圾處理專業(yè)委員會(huì)副主任力學(xué)所相關(guān)工作和成果多年積累+學(xué)科基礎(chǔ)各種等離子體技術(shù)（吳承康，960kW電弧風(fēng)洞，1961）焚燒和等離子體技術(shù)—危廢熱處理—綜合優(yōu)勢氧化/裂解提出還原氣氛（基于冶金技術(shù)的積累）等離子體處理危廢的新方向高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，低成本—尾氣量小廣泛國際學(xué)術(shù)交流，新思想國際燃燒大會(huì)，等離子體大會(huì)，IT3，ICIPEC等美、加、德、英、法、日、韓、泰等系統(tǒng)集成技術(shù)經(jīng)驗(yàn)：前處理、后處理等不同類型問題等離子體弧發(fā)生器250kW30kW高頻發(fā)生器及設(shè)備100kW高頻實(shí)例—日本遺棄化武5000噸，在中國處理，日本方案存在環(huán)境后遺癥總參兵種部履約事務(wù)局/外交部日本化武辦含砷量大、處理難度大，遍及14省數(shù)十處毒劑類型多：HD、L、DA、DC、光氣彈量大、彈種復(fù)雜、規(guī)格多、彈體結(jié)構(gòu)復(fù)雜彈體炸藥裝量大，彈體破碎困難彈體敏感度高，易爆炸保存條件極差，污染物多創(chuàng)新點(diǎn)：控制引爆+還原氣氛—砷還原國際無先例，氧化法—As2O32001-7：“用控制引爆—交流等離子體技術(shù)銷毀日本遺棄化學(xué)武器的技術(shù)可行性研究報(bào)告”2003-4：小型機(jī)動(dòng)式銷毀裝置（日本尚無此技術(shù)）主任基金+創(chuàng)新經(jīng)費(fèi)，原理性裝置小型機(jī)動(dòng)式化武銷毀裝置尾氣量僅為焚燒法的2-5%處理時(shí)間短，設(shè)備尺寸小，車載20kg/h，所有彈種化學(xué)戰(zhàn)劑銷毀實(shí)驗(yàn)-2002總裝防化兵研究院：3-30~9-27DM(Adams)C12H9NClAsDM+造渣材料~連續(xù)進(jìn)料/出渣玻璃體性質(zhì)穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果-20023-30批處理，渣含砷3%總砷：渣35%，氣體（碳黑）65%9-27連續(xù)進(jìn)料，20-30kg/h增加總渣量/減少渣含砷量，提高渣對砷的捕集量改進(jìn)氣體/顆粒中砷捕集方法醫(yī)療、電子廢物實(shí)驗(yàn)?zāi)M肢體：肉塑料、橡膠殘?jiān)娮訌U物等離子體裂解處理尾氣排放表中：CO、NOx、SO2是中科院生態(tài)中心為力學(xué)所試驗(yàn)測試的數(shù)據(jù)。PCDD是參考美國Startech公司提供的數(shù)據(jù)，等離子體爐的PCDD排放為美國焚燒爐排放新標(biāo)準(zhǔn)限制值的1/1250左右。種類單位GB18484等離子體美國標(biāo)準(zhǔn)德國標(biāo)準(zhǔn)荷蘭標(biāo)準(zhǔn)PCDD/Fsng/Nm3（TEQ）0.5~0.00010.14~0.210.10.1顆粒物mg/Nm3800.38~0.69

COmg/Nm31001.25~1.75

NOxmg/Nm35000.03~0.0520020070SO2mg/Nm34000.29~0.38505040THCmg/Nm3

0.18~0.35

三相工頻等離子體爐特點(diǎn)1980年代，冶煉鈮鐵，150kW實(shí)驗(yàn)爐八五重大成果、97院三等獎(jiǎng)，發(fā)明專利1000kW工業(yè)冶金爐特殊交流穩(wěn)弧電路，三個(gè)電極形成球形電弧不依賴于爐料的導(dǎo)電性能量集中，弧溫高，高溫冶金設(shè)備簡單，電熱轉(zhuǎn)換效率高可隨時(shí)開停爐H2等離子體還原氣氛處理有機(jī)廢物的優(yōu)點(diǎn)：還原氣氛，尾氣量小無PCDDs、SO2、NOX、CO生成條件交流等離子體150kW實(shí)驗(yàn)爐1000kW工業(yè)冶金爐（廣西）工業(yè)爐工程應(yīng)用的問題工藝配套：前處理--實(shí)處理(氧化/還原)--后處理進(jìn)料、出渣：處理對象不同工作效率：對象不同尾氣：處理對象和處理工藝不同，優(yōu)化工藝干、濕、半干，堿吸收，集塵溫度、尾氣監(jiān)測自動(dòng)化、可操作性可靠性、壽命成本控制……危廢等離子體處理技術(shù)方案基礎(chǔ)：現(xiàn)有爐子

交流等離子體創(chuàng)新點(diǎn)：

還原氣氛優(yōu)化方案：弧/炬，還原/氧化—對象針對3類不同對象，提出不同設(shè)計(jì)方案優(yōu)化等離子體發(fā)生技術(shù)直流弧/炬性能穩(wěn)定國際通行交流工頻弧/冶金醫(yī)療/化學(xué)/電子高頻用得少無電極污染效率低成本高載氣：氧化、中性、還原技術(shù)方案優(yōu)化三類廢物：三種工藝流程及兩種爐型醫(yī)療化學(xué)品電子等離子體炬等離子體弧H2Air后處理渣玻璃體合金后處理后處理增強(qiáng)裂解—醫(yī)療垃圾體積大，量大，輕，病原體，熱值高，渣少爐膛放大幾十倍：能量擴(kuò)散保證高溫環(huán)境加大載氣量組織流動(dòng)等離子體炬（射流）連續(xù)工作，進(jìn)料：大尺寸、整包裝，進(jìn)料口大，嚴(yán)密隔離防護(hù)空氣向內(nèi)泄漏，石墨電極/爐壁燒蝕醫(yī)療垃圾熱值高—利用-加空氣，經(jīng)濟(jì)性空氣等離子體增強(qiáng)裂解+二燃室增強(qiáng)焚燒高溫耐火材料（冶金）/水冷金屬電極增強(qiáng)裂解—醫(yī)療垃圾（續(xù)）等離子體增強(qiáng)裂解，利用垃圾自身能量高溫空氣（3000‘C）+部分燃燒放熱比N2等離子體（800-1500‘C,800kW-h/T）裂解溫度高（>1200‘C），反應(yīng)快電耗減少80%比純焚燒溫度高，二次污染少PCDDs、CO、HC、NOx、顆粒物可燃?xì)怏w二次燃燒顆粒物量少尾氣處理簡單等離子體矩空氣空氣空氣增強(qiáng)裂解—醫(yī)療垃圾處理流程醫(yī)療垃圾進(jìn)料機(jī)裂解爐二燃室降溫/凈化袋式除塵煙囪引風(fēng)機(jī)空氣等離子體炬飛灰渣空氣水空氣裂解/還原—化學(xué)品/電子廢物密度較大，爐膛增大數(shù)倍還原氣氛：裂解/還原玻璃體/合金工作溫度高，處理費(fèi)用較高石墨電極、坩堝特點(diǎn)物料通過弧心，減少載氣量尾氣量小，便于濕法處理濕法凈化問題玻璃體性質(zhì)及有害物質(zhì)捕集能力尾氣處理工藝化學(xué)品/電子廢物處理流程化學(xué)品/電子破碎/進(jìn)料等離子體弧爐凈化燃燒室煙囪引風(fēng)機(jī)污水處理玻璃體/合金氫中和劑造渣材料空氣研究發(fā)展計(jì)劃技術(shù)、工藝路線優(yōu)化的原則根據(jù)處理對象設(shè)計(jì)工藝流程實(shí)驗(yàn)室裝置改進(jìn)：多種工藝—后處理（氣）兩種爐型：還原氣氛裂解中試爐5t/d電子廢物示范基地—中關(guān)村科技園區(qū)，核心設(shè)備150萬10t/d危廢示范工程，全套設(shè)備研制600萬等離子體增強(qiáng)裂解5t/d醫(yī)療廢物—主要設(shè)備約10