等离子气化技术在固体废物处理中的运用之研究

滕子宁

摘要：伴随着市场经济的不断发展，人们对于环保管理工作越来越重视，利用多样化的科学技术提升环保水平具有重要的时代意义，应用等离子气化技术完成固体废物处理工作有一定的推广价值。本文介绍了等离子气化技术以及技术应用的优势，并对具体应用趋势予以讨论。

关键词：等离子气化技术;固体废物处理;优势;应用趋势

较为常见的固体废物处理方式包括卫生处理填埋、堆肥处理、焚烧处理等，但是随着垃圾废物数量的增多，传统模式已经不能完全应对固体废物处理要求，建立新型的技术方案能在提升处理效果的同时减少成本。

一、等离子气化技术概述

（一）内涵

所谓等离子气化技术，指的就是借助等离子气化炉完成处理工序，等离子气化炉本身是直立式的钢材质容器结构，其内部铺设了大量的耐火材料。利用炉体内部均匀分布的等离子体火炬实现热化热源的传导。在借助气化炉完成技术操作时，炉内下部温度最高为1800摄氏度、上部温度约为900摄氏度。最关键的是，在等离子气化技术应用过程中，一些常规化的二噁英、呋喃等有害物质都能得到彻底的处理，减少对环境的污染程度，剩余的无机成分能借助排出的方式完成控制，建立循环应用的环保模式[1]。

（二）技术可行性

在应用等离子气化技术的过程中，气化炉配套采取对应的工艺设计方案，能大大提升应用效率，并且减少碳排放量。尽管固体废物在利用等离子气化技术时，最初的投资金额较高，但若是从长久发展要求出发，其经济价值较为突出，能有效践行经济节约的发展要求。

第一，相较于传统的垃圾焚烧发电处理模式，等离子气化技术在实际应用过程中能更好地提升气化炉的温度，并且固体废物的气化过程也更加彻底，大大提升了综合应用效率，并且其产生的蒸汽和发电效率较高，对外商用销售的电量数值也会增大。假设一个日处理量为1千吨的城市垃圾焚烧发电厂，和一个应用等离子气化技术的发电厂进行经济效益的比较，等离子气化技术发电厂整体发电量是城市垃圾焚烧发电厂的150%，减少工厂全部用电的20%，外售电量是前者的130%左右。

第二，等离子气化技术还在全面研发和深度研究，在技术不断升级改造的同时，其最大的优势能实现等离子炬自耗电数值的降低能从传统自耗电总发电量35%降低到20%，若是配合等离子气化技术合成气制备化学品，整体经济效益还能得到优化[2]。

第三，我国目前部分中小规模合成氨企业或者是甲醛生产工厂产生的工业废弃物也较多，应用等离子气化技术能有效提升处理效率，减少有害废弃物和工业垃圾对周围环境的影响，提升环保效益。

第四，等离子气化技术还能实现城市固体废弃物转换为新能源的工艺要求，其市场价值和潜能较高，相较于其他热解和燃烧系统，等离子气化技术的运行效率更加突出。

第五，优质无烟煤作为原料进行改良型UGI气化炉的升级处理，能在减少二氧化碳排放量的基础上强化效率，利用等离子气化炉代替劣质煤，不仅优化了流程的流畅性，还最大程度上提高了应用水平，为煤气化效率的优化提供保障。

二、等离子气化技术在固体废物处理中应用的优势

在固体废物处理中应用等离子气化技术能大大提升操作效率，相较于传统的处理模式，该技术体系会在初期投资阶段耗费一定的成本支出，但是依据实际情况进行核算后就会发现，一段时间后就能实现投资回报，在提高应用效果的同时，保证固体废物处理的彻底性和稳定性，并秉持循环经济理念实现电能处理，优化经济效益。近几年等离子气化技术也在不断升级和扩展，这就大大减少了能耗损失，在技术初期，耗能是发电量的1/3，而在技术升级改良的过程中，耗能逐渐降低为发电量的1/5。最关键的是，等离子气化技术的应用还能在废弃物气化工作结束后将其产生的气体应用在制备化学药品方面，满足循环经济要求。

等离子气化技术在实际应用过程中最大的优势就在于满足节能环保的基本要求，能最大化提升处理效率，减少对环境产生的影响。日本在AlterNRG项目中采取等离子气化技术，实现了日处理220吨城市垃圾和汽车废料废渣垃圾的目标，并且能为城市内废水污泥工厂提供环保处理服务，在运行的六年期间，其检测的排放物参数均满足欧盟、美国等国家的最严格标准数值[3]。见表1：

除此之外，等离子气化技术在固体废物处理中应用最大的优势就在环保效果十分突出，真正意义上顺应环保发展理念。一方面，因为设备炉内的温度非常高，因此，一些较为顽固的有害物质利用等离子气化技术被彻底摧毁，还能促进无机成分的熔融处理，形成液态物质，无论是环保效果还是二次利用价值都具有一定的优势。另一方面，焚烧过程会形成飞灰作用，重新处理就能形成玻璃体，有效简化了传统操作模式的步骤，也为处理效率和经济性优化提供了保障。值得一提的是，等离子气化炉本身是常压固定层炉内处理模式，这种处理装置的安全性和稳定性较好，无论是设备开启关闭还是运行状态都维持较好的规范性。

三、等离子气化技术在固体废物处理中的具体应用趋势

等离子气化技术将向着国际化、循环化、标准化的方向发展，建构更加合理有效的技术应用平台。

（一）趋于国际化

对于等离子气化技术的研究，国外无论是技术方案还是应用理念都较为成熟，尤其是在一些北美和欧洲国家，认为气化处理模式之所以由于传统垃圾填埋，不仅仅是能有效减少填埋场空气和渗透液检测等复杂工序，还能建立可回收可利用的物质应用体系，并且为清洁燃料的生产提供保障。我国尽管在相关技术方面发展较为滞后，但是整体发展趋势非常好，并且对应的技术处理结构更加更加趋于国际化，在整合等离子氣化技术方案的同时，对排放气体的净化系统也展开了深度的而研究，充分发挥系统低氧低排的优势，有效匹配完整的净化处理模式，保证合成气的应用符合下游工序的基本要求。另外，在技术应用环境和应用参数的研究方面，相关研究学者也逐渐加大力度，在深入理解和全面分析的同时，最大程度上减少引进成本，全面优化技术整体效益。

（二）打造完整管理体系

为了充分发挥等离子气化技术应用优势，我国在相关技术研究方面不断深入探索，也在运行监督、排放标准等方面开展了一系列工作，建构满足综合管控要求和标准的控制体系，维持系统化、灵活化技术发展的平衡，必将取得良好的成效。

一方面，着重关注垃圾收集分类内容和焚烧厂运行监督机制，确保技术监管和后期处理监管的一体化水平，积极推进严格化管控监督模式的完整性，维持排放标准应用运行的综合效益。

另一方面，也将更多的资源应用在减量化管理、无害化管理、资源化综合管理方面，并且，国内一些相关技术领域的研究者也开展了成本、设备可靠性、配套技术的研究工作，旨在打造匹配程度较好且更加适宜我国市场发展以及环境要求的技术模式，最大程度上发挥等离子气化技术应用的作用。

（三）推动生态工业园循环经济

近几年，循环经济受到了广泛关注，将资源高效利用和循环利用作为关键，明确减量化、再利用、资源化处理的重要性，建构低能耗、低排放和高效率的特征化的经济增长模式，匹配等离子气化技术，在满足生态效率原则、因地制宜原则的同时，建立“原料能源-生产-副产品处理”的控制模式。

一方面，能促进生态工业园打造静脉产业和动脉产业并行的发展进程，确保用户能在落实资源循环化处理目标的同时，提升资源利用率，最大程度上建构更加合理且高效的控制模式。

另一方面，在循环经济体系内，将等离子气化技术应用在危险废物处理、工业废物处理、生物质处理、劣质煤替代处理、油页岩替代处理等方面，打造MSW等离子气化系统，配合使用气化炉和合成气冷却装置，维持综合应用效率。

结束语：

总而言之，将等离子气化技术应用在固体废弃物处理工作中具有较好的发展前景，要具备长远眼光，平衡技术体系和经济效益的基础上，优化整体技术应用水平，积极融合先进思想，逐渐向着国际化趋势转型升级，从而提升环保管理水平，也为垃圾处理方面节能降耗工作的落实奠定坚实基础。

参考文献：

[1]毛梦梅. 热等离子体气化技术处理印染污泥的研究[D]. 浙江：浙江大学，2017.

[2]张龙飞. 浅析固体废物处理中等离子处理技术的应用[J]. 当代化工研究，2018（2）：77-78.

[3]耿飞，刘晓军，马俊逸，等. 危险固体废弃物无害化处置技術探讨[J]. 环境科技，2017，30（1）：71-74.

陕西省环境科学研究院 陕西 西安 710000