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等離子體技術是回轉窯焚燒技術的替代OR替補?

時間:2018-08-23 15:00

來源:再生資源

  最近兩三年,隨著環保監管越來越嚴厲,工業危險廢物處置市場也越來越紅火,由此帶火了等離子體處理技術的相關話題。早在2014年9月,《危險廢物處置工程技術導則》(HJ 2042-2014)(以下簡稱《技術導則》)就已發布實施,《技術導則》將等離子體技術正式列入危險廢物處理可選技術路線。

  即便如此,業內仍然有各種各樣的疑惑、質疑的聲音,諸多行業人士發聲,直指等離子體技術的弱點。等離子體技術的適用性問題,一時成為爭論的焦點。受此影響,不少危廢項目負責人心中猶豫,穩字當先,危廢處置行業投資在等離子體技術上躊躇難行。

  究竟等離子體技術是回轉窯焚燒技術的替代,還是替補?

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  一、《技術導則》怎么說

  眾所周知,行業標準是非常嚴肅的,開不得玩笑。環保部(現生態環境部)發布的標準至少經過“三審兩稿”,是政策專家、技術專家和行業行家從各個角度完善、權衡過的,因此,標準的條款是經得起推敲和檢驗的。《危險廢物處置工程技術導則》對于等離子體技術的規定,凝聚了監管層、技術層和行業層的最大共識。

  (4.1.3.2)“危險廢物非焚燒處置主要包括……、電弧等離子處置等。”傳達了兩方面的信息,一是我們討論的是電弧等離子體,實指熱等離子體;二是等離子體處置技術屬于非焚燒技術路線,可以不需要氧氣或者空氣。

  (4.2.3.3)“電弧等離子體技術適用于處置毒性較高、化學性質穩定,并能長期存在于環境中的危險廢物,特別適宜處置垃圾焚燒后的飛灰、粉碎后的電子垃圾、液態或氣態有毒危險廢棄物等。”表達了處置對象的適用性,特別指出了四類危險廢物。

  (7.5.6)“采用等離子體技術處置危險廢物時,應考慮其技術應用的范圍,對擬處理的危險廢物應根據廢物特點進行預處理。包括去除包裝、分離、固體混配、一次性包裝物破碎、粉狀廢物造粒、液體過濾等,以確保滿足其處理工藝要求。”提示預處理是非常必要的,并列舉了預處理可能用到的方法。

  (7.6.2.3)“采用等離子體技術處置危險廢物,應根據需要進行系統配置,確保等離子體熔融爐、電源設備、測量控制設備和制氮設備穩定運行,并配備相應的進料單元、熱能回收單元、廢氣處理單元以及玻璃體輸出成型單元。等離子體處置過程產生的廢氣在沒有專門標準的前提下可參照GB18484執行。電弧等離子體技術的電弧溫度達到7000℃以上,反應區溫度控制在1200~1500℃范圍。”提示了系統配置的要求以及關鍵工藝參數。

  《技術導則》以上四條基本上講清楚了等離子體處理危廢技術的工藝特征、適用性特點、預處理要求以及系統配置和關鍵工藝參數,既沒有夸大優點之語,也沒有貶低不足之處,當然,也就無法給出題目的答案。

  二、關于等離子體技術的擔憂

  業內業外關于等離子體處理危廢技術的擔憂,主要體現在三方面:技術適用性、處理是否徹底、運行成本。提出問題不難,難在提對問題。很多帖子討論三方面擔憂的時候,是否提出正確的問題了呢?

  首先,什么是技術適用性?字面理解,指技術與對象、工況、目標的匹配程度。比較抽象,舉例說明。

  回轉窯焚燒技術是國內危險廢物無害化處理的普適技術選項,可以處理多達二十多大類危廢,包括固態的、液態的和氣態的;工藝參數比較寬容,多數廢料可以直接進窯,窯溫控制精確度要求不高,操作要求不高,很多操作工不掌握窯爐和焚燒原理,一樣上崗;理論上,回轉窯焚燒技術的有機物焚毀率≥99.9%、殘渣熱灼減率≤5%,雖然,實際情況很不樂觀。國內普遍接受,回轉窯焚燒技術的技術適用性最好。

  用同樣的邏輯,看看等離子體處理技術的適用性。電弧等離子體,此處可能有人質疑,不是說等離子體技術嗎,為何又變成電弧等離子體了。(先來科普一下。我們常見的物質有三態:固液氣,尤其是氣體,如空氣,看不見摸不著還不導電。那么高度電離的氣體,還是氣體嗎?發光、發熱、導電、大量電子粒子自由基,與氣體完全是兩種物質。這種高度電離的氣體,就是物質第四態,等離子體。日常生活中最常見的等離子體包括日光燈和閃電,不常見但大名鼎鼎的當然是用于核聚變的氚氘等離子體了。我們人類最容易獲得的可控有用等離子體都是電弧引發和電流維持的。因此,電弧等離子體理解成等離子體沒毛病。)科普完了,回到正題。電弧等離子體技術適用于處理高毒、穩定、難降解的有機廢物,難道對于一般危險廢物就無能為力了嗎?結果不言自明,對于處理對象而言,電弧等離子體技術擁有與回轉窯焚燒技術同等甚至更好的匹配程度。

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物質第四態:等離子體

  對于危廢處理工況,由于全電操作,電弧等離子體技術的工藝過程和參數更加穩定、一致,自動化程度更高,匹配程度更高。對于危廢處理目標,電弧等離子體技術的有機物焚毀率≥99.99%,熔融玻璃體排渣,煙氣處理負荷相當于回轉窯焚燒技術的10~20%,匹配程度更高。分析至此,我們已經能夠得出結論,電弧等離子體技術的適應性高于回轉窯焚燒技術。為何總有人質疑適應性呢?可能是混淆了技術適應性與處理是否徹底、運行成本的區別。

  第二,處理是否徹底,或者,按某些“專家”之言,電弧等離子體技術并非危廢終極處理技術,回轉窯焚燒技術、安全填埋、剛性填埋同樣不是終極處理技術啊。回轉窯焚燒技術理論上高溫焚燒、過量氧氣、煙氣凈化處理,能達到很好的減量減容降害效果。但作者觀察的實際案例則不然,回轉窯內混合、干燥、焚燒、熱解、熔融同時存在,工況非常復雜,殘渣熱灼減率達到5%標準并不容易,甚至超過20%的情況也不少見;二燃室氣流擾動不足,可燃氣體與空氣混合不充分,焚毀率很難達到99.9%的要求;一次進風過量10-20%,二次進風過量20-30%,煙氣處理負荷很大,煙氣的顆粒物含量很高,飛灰(危廢類別HW18)的產生量甚至高達危廢處理量的20%,更不用說大量的煙氣洗滌廢堿液需要處理。很顯然,不僅理論上回轉窯焚燒技術的危廢處理徹底程度低于電弧等離子體技術,而且實際運行上,回轉窯焚燒技術的處理效果也不如某些“專家”宣講的那樣徹底。

  第三,作者看到很多“專家”表達過電弧等離子體技術運行成本高的觀點,卻很少看到具體的測算數據,估計大家也很想了解,電弧等離子體技術處理危廢的運行成本高在哪里?高到什么水平?我們從三個角度嘗試分析。

編輯:劉影

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