高温等离子炬在危废处理领域的产业化应用

2021-01-08吴战奎江苏联化科技有限公司江苏盐城224600

化工管理 2021年27期

吴战奎(江苏联化科技有限公司，江苏盐城 224600)

0 引言

高温等离子炬具有自身独特的特征，在精细化工危废处理领域中进行应用的过程中，需要有机结合技术装备和行业，实现科学持续发展。相关工作人员需要结合物料特性科学合理的设置预处理工序，达到技术和工艺系统，提升装备运行的安全可靠性，发挥其重要功能。

1 高温等离子炬重要应用价值

相关企业缺乏废水处理工艺的优化和升级，在精细化工生产环节没有进行有效控制，在废水排放流程中缺乏严格把控，对自然生态环境产生污染。精细化工废水性质性质独特，与其他化工废水相比，精细化工废水成分更加复杂，且废水中含有高浓度COD、氨氮，处理起来难度较大。精细化工废水中带有超标物质，这些物质严重影响了生态环境。虽然有机物本身没有毒性，但在化工废水中浓度高，甚至超过了水体容量，这将直接对水体生物造成影响。我国危废处理能力存在一定的不足之处，促进危废行业具有更加广阔的市场空间。人们在精细化工危废处理领域中不断加大高温等离子炬的应用，在实践应用过程中主要采用等离子体当作气化熔炉的主要热源，充分发挥高温等离子炬的重要优势和作用，产生3 500摄氏度高温和高强度热量，对气化熔融炉内部的工作温度场有效控制在1 200～1 700℃之间，进而对危废包含的CO、H2，少量 CH4和其他烷烃组成的可燃成分等有机物质被气化，同时无机物质在1 500～1 700℃之间的高温下能够被有效熔融，充分发挥危废处理资源无害化和减量化等重要功能[1]。高温等离子炬系统包含载体风、直流电源、自动控制等多种类型的系统，在危废处理领域中发挥重要作用。相关从业人员需要对多种不同类型的典型高温等离子炬系统进行全面分析和了解，掌握其在危废处理产业化应用的关键点，实现最佳的应用成效。

2 危废处理意义

危险废物主要是人们在实践操作、存储和处理过程中存在不规范行为，对人们身体健康和自然环境产生较大威胁的废物，需要人们进行无害化处理，对社会、自然环境和人群进行有效保障。危废处理是每个采用危险性废物当作原材料、或者产生危险性单位需要按照相关标准和要求的存储、应用和处理装置，采用相应的运输工具、生产技术和工艺、生产场地等多个方面不能对自然生态环境产生污染[2]。另外，人们及时进行精细化工危废处理，需要单位增强自身的危险废物处理资质和能力，或者委托通过国家批准具有危废处理资质的单位进行处理，对人们的生命安全和自然环境负责。精细化工危废处理有助于地区工厂的环境修复，创造更好的投资环境，实现工厂的健康持续发展。

3 高温等离子炬在精细化工危废处理领域的产业化具体应用分析

3.1 在线检测和自动控制系统的应用

我们结合我国危废处理企业调研的相关信息数据进行分析，当前设备运行数据的在线检测、逻辑判断和自动控制等多方面的功能不完善，需要进一步提升相应能力。高温等离子炬装备的运行中，对在线检测、自动控制具有较高要求。例如，单套高温等离子炬系统具有上百个IO点配置，包含AI、AO、DI、 DO；同时具有相关核心设备和介质状态的在线检测、故障报警、逻辑判断等多种功能，在危废处理领域中进行高效应用[3]。

3.2 载体风系统的应用

高温等离子炬载体风系统在实际应用过程中，大多采用压缩空气、惰性气体，但是后者在制备的过程中需要投入较大成本，在危废处理领域中进行应用中需要较长时间的运行，产生较大的载体风损耗量。因此，人们对于高温等离子炬载体风系统主要采用压缩空气，将其当作载体风进行应用的过程中，需要结合处理情况和需求，运用相应设备，通过去水、除油、除尘等关键工序，提升载体风系统应用质量和效率。另外，人们需要保证阴阳极需要压缩空气的干净，控制压力稳定，同时科学合理的配置相应的储气和稳压罐，以及监测系统。人们在危废处理领域中采用载体风，充分发挥其重要作用，产生等离子体的媒介和载体，同时能够持续冷却等离子炬电极内壁。另外，载体风能够开启和停止、检修装备过程中的保护风和吹扫风。

3.3 高温等离子炬功率、启弧

危废处理物料配伍存在多样化特点，同时在生产运转过程中容易产生参数突变现象。因此，人们需要采用等离子炬功率进行及时合理的调整，在实际调整的过程中主要是在线人为修整或者逻辑自动控制调整实现等离子炬运行参数的调整。等离子炬功率在线调整的参数不会受到电压、电流和阴阳极载体风压力等相关因素的影响。危废处理看领域中，人们结合配伍物料设计，合理配置针对性的高温等离子炬数据，同时对备用数量进行综合性考虑。通常情况下，高温等离子炬正常应用功率大多控制在150～200 kW之间。人们进行危废处理实践中，该功率段正常运行时，高温等离子炬运行数据呈现出稳定状态，同时获得良好的运行经济性[4]。

高温等离子炬启弧主要包含接触和非接触的两种方式，前者主要由于机械性动作，产生大概率故障点，因此人们在实际应用中大多优先选择后者。装备实际运行过程中，受到相关因素的影响，经常容易产生电极沾污、载体风压力突变、其他相关不可预测的特殊情况，进而造成断弧问题。装备运行中产生断弧现象时，相关人员需要及时进行正确判断，依照设定的相关程序重新启动高温等离子炬电弧。装备生产运行中，启停弧过于频繁的情况下，在一定程度上对装备自身造成损伤，进而需要人们最大程度的保证高温等离子炬相关辅助系统运行的安全可靠性。

3.4 高温等离子炬安全保护系统的应用

高温等离子炬在危废处理领域进行产业化批量生产，是一种精密制造装置，具有固定的外形结构，同时设计有效工作电弧的长度比较固定。气化熔融炉设计过程中，相关人员需要结合其自身蓄热和保温实际要求，对于壁厚设计中能够达到500毫米的厚度，会产生高温等离子炬本体部分在气化熔融炉炉壁内进行安装的现象。高温等离子炬本体部分和载体风管、电源线、去离子冷却水管等主要管线管路进行有效连接，同时对外部温度环境存在相应的要求[5]。气化熔融炉壁热辐射较大的情况下，相关工作人员需要对本体和管线管理进行针对性的保护设计，主要核心设计为高温等离子炬本体区域小环境温度管控。环境温度的高效管控能够有效减少管线管理出现故障问题的几率，同时促进高温等离子炬去离子水冷却实现良好的应用效果。

高温等离子炬去离子水冷却系统是整个系统中的主要构成部分，属于本体自身保护设计。相关从业人员对其进行设计的过程中，需要对装配严密性进行全方位考虑，同时对本体在外部高温环境下的换热通路和效果进行综合性考量，最大程度的方式冷却水在本体中出现气化极端现象，避免对装备产生较大损伤。

3.5 科学合理选择高温等离子炬

危废处理领域应用，需要选择最佳的高温等离子炬，对项目运行的安全可靠性和经济性具有直接关系。长时使用寿命是装备是否能够产业化应用的基础条件，人们对于高温等离子炬材质选择过程中，大多使用铜、银基材料、金属基础的合金材料，在实际应用过程中为了获得更好的经济性，更多选择铜合金电极材料。高温等离子炬应用过程中，存在电蚀现象，或者较大电蚀速率能够迅速消耗阴极起弧点和弧根，在一定程度上增大了阴阳极间距，或者导致其间距出现突变。一般情况下，毫米级的阴阳极间距变化，能够导致高温等离子炬断弧达到使用寿命。

当前高温等离子炬主要包含棒状和柱状的电极结构，结合阴阳极结构特征能够对多种类型等离子阴极使用寿命进行基本判断。当相关外部条件保持稳定的条件下，柱状的高温等离子炬电极结构相比较于棒状结构具有较大的使用寿命。柱状电极的起弧点和弧根保持稳定的情况下，使用寿命不会有太多加长，随着两者的移动，阴极的电蚀从具体点转变成整个内柱面，相同条件下有效延缓了阴极的损耗，实现其使用寿命在1 000 h以上，可以应用电磁、气流式实现电弧的移动。