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上海固处中心引入等离子体气化设备

做到了固废处理的减量化、无害化和资源化

2014年01月22日作者:来源:中国环境报

  上海市固废处置中心借鉴国际先进技术和经验,引入等离子体气化设施,处理危险废物、医疗废物等,做到了固废处理的减量化、无害化和资源化。

  引入等离子体气化示范装置

  据了解,等离子体气化炉示范装置核心设备——等离子炬采用的是美国西屋环境公司进口等离子体专用技术。示范装置由上海市固废处置中心与吉天师能源科技(上海)有限公司共同建设完成。这套设备建于上海市固体废物处置中心第三条焚烧生产线公用工程楼西侧的预留用地上,占地面积约1500平方米。设施处置规模为30吨/天,拟处置对象为危险废物、医疗废物和生活垃圾焚烧后产生的飞灰等,项目总投资预计3200万元。

  等离子体气化装置主体装置由进料系统、气化炉、二燃室、余热锅炉、静电除尘器、干式反应塔、布袋除尘器、湿式洗涤塔等部分组成。

  工程建设主要包括等离子体气化装置生产线主体装置和设备土建基础,给水、污水、循环水、供配电、压缩空气、柴油等公用配套工程拟利用三号焚烧生产线的设施。

  与传统焚烧处理方式相比,等离子技术处理成本相对较高,但据上海市固体废物处置中心有关人员介绍,即使是这样,也基本可实现盈利。

  传统固废处置方法的弊端

  据悉,中国每年约产生4亿吨生活垃圾、1000万吨工业有毒有害废物和65万吨医疗垃圾。以上海市为例,全市有2600多家医疗机构,每天产生医疗垃圾80吨左右。

  日益增多的危险废物(包括医疗废物)的处理问题越来越成为世界各国必须面对的难题。危险废物具有毒害性、易燃易爆性、腐蚀性、化学反应性、传染性等多种危险特性,因此对环境和人体健康均构成很大威胁。

  上海市固废处置中心有关负责人介绍,20世纪60年代,西欧、日本等发达国家均采用焚烧法来处理危险废物。我国危险废物的处置工作起步较晚,从2003年“非典”开始,原国家环保总局颁布了《危险废物和医疗废物处置设施建设规划》(以下简称《规划》)。《规划》提出,我国将以地级市为单位建设医疗废物集中处置设施300个,新增处置能力2080吨/日。建设功能齐全的综合性危险废物处理处置中心31个,新增处置能力282万吨/年。

  规划建设的这些医疗废物处置设施和危险废物处置中心,处置工艺均以焚烧为主、填埋综合利用为辅,医疗废物焚烧以热解和回转窑焚烧炉为推荐炉型,危险废物焚烧炉则均建议采用回转窑焚烧炉。

  因此,焚烧技术成为10年来国内处置危险废物(含医疗废物)的主要处置工艺。但是垃圾焚烧最大的问题就是二恶英污染问题,近年来,这一问题已越来越受到公众及各方关注。

  等离子体气化技术应时而生

  在这样一种背景下,等离子体气化技术应时而生。等离子体气化技术是新一代的垃圾热处理技术,其热转换效率比焚烧工艺要高50%左右,其污染物排放量较少,特别是可以大大减少二恶英的排放。等离子体气化技术不同于焚烧,气化是在缺氧状态下完成的,不需要氧气参与,而且操作相对简单。

  等离子体气化技术是一种气化技术,利用等离子炬作为气化炉的热源,产生高强度热量(约5500℃),气化炉内的等离子体是一种高度电离的高温气体。

  由于等离子体气化技术的高温高热特性,废物中的有机物能够高效转化成合成气(主要为CO和H2),而无机物则可变成无害灰渣(玻璃体渣)。这种灰渣可用于制作高价值副产品,有非常好的经济效益。因此,对于固体废物中的工业垃圾和有害废弃物,等离子体气化技术在发达国家已被证明是一种可靠的处理措施。

  等离子体气化技术的优势

  等离子体气化技术虽然是固体废物处理的新工艺,但具有很大的潜力,比起其他热解和燃烧系统,等离子体气化技术运行更有效率,优势更加明显。

  一是固体废物的减量化

  传统的焚烧处理方法仍有15%~20%的不可燃物和未燃尽物成为底渣,按1000吨/日固体废物焚烧量的建设规模计,每天仍将有150~200吨的底渣需要处理。

  而采用等离子体气化方式处理,灰渣体积大约为焚烧产生灰渣体积的五分之一,最大程度做到了减量化。同时,也无需再扩建垃圾填埋场,解决了因此而导致的土地资源紧张问题,也不存在垃圾渗滤液污染问题。

  二是固体废物处理的无害化

  由于垃圾焚烧飞灰中含有较高浓度的Cd、Pb、Cu、Ni 、Zn 和Cr 等多种有害重金属物质,并且吸附了毒性很高并且在环境中难以降解的持久性有机污染物二恶英/呋喃( PCDDPFs),因此,《国家危险废物名录》已将垃圾焚烧飞灰规定为编号为HWl8的危险废物,并且在《危险废物污染防治技术政策》中第9条专门对飞灰进行规定:生活垃圾焚烧产生的飞灰必须单独收集,不得与生活垃圾、焚烧残渣等其他废物混合;不得与其他危险废物混合;不得在产生地长期贮存;不得进行简易处置及排放;飞灰在产生地必须进行必要的固化和稳定化处理之后方可运输。

  针对飞灰的毒性、重金属浸出特性和二恶英类污染物的毒性特征,许多研究者开展了广泛的研究。目前应用较多的技术是利用螯合剂对飞灰中的重金属进行固化,利用化学试剂稳定处理飞灰中的重金属或利用水泥来稳定处理垃圾焚烧飞灰。其主要作用是使飞灰中的重金属及其污染组分呈现化学惰性或被包埋起来,可降低污染物的毒性,并减少其向生态圈的迁移,便于运输和处理。

  然而,利用上述几种技术方法,其处理后得到的产物都只是垃圾焚烧飞灰处理的中间产物,最终的处置措施还是要运到填埋场进行填埋处置。因此,填埋场的负担不能得到有效地减轻。另一方面,这几种处理技术主要只是固化飞灰中的重金属,但不能减少飞灰中有毒有害污染物的总量,飞灰中的二恶英也没有得到有效降解。

  而等离子体气化过程中温度大于1600℃,所有的有机物(包括二恶英、呋喃、传染性病毒、病菌及其他有毒有害物质)能够迅速脱水、热解和裂解。经测试,等离子体气化炉产生的玻璃体渣的浸出率远远低于检测极限,测试还证明,玻璃体渣的浸滤液是惰性物质,重金属浸出质量浓度均远低于现有的国际毒性标准。

  在经过等离子体气化反应炉高温处理后,飞灰将成为无毒无害的玻璃体渣。以每天1000吨处理量的垃圾焚烧厂为例,每天约有50吨的飞灰需要在固化后填埋。而经过等离子体高温处理,需要填埋的飞灰量为零。因为从等离子体气化炉出来的渣是无毒无害的优质建材,可直接使用。若经过再加工,这些玻璃体渣还可制成高价值的玻璃纤维。

  三是固体废物的资源化

  等离子体气化的热转换效率比焚烧工艺高50%左右,在焚烧、气化过程中,热能可回收并转换成电能。

  等离子体气化产生的混合可燃性气体(以H2、CO和部分有机气体等为主要成分)无毒无害,不产生二次污染,不污染周边的空气、水源和环境,排放的气体无黑烟,并可作为热源直接加以利用,还可以进一步处理,分离出氢气和生产其他高价值的化工产品。

  传统焚烧所产生的底渣一般处理方式为填埋,如果作其他用途,还需要进行复杂的分拣等预处理。而等离子体气化炉允许熔融态的无机材料从气化炉的底部流出,从流出物中可以将金属分离并出售,其余的可制成具有高价值的副产品,如:岩棉、地砖、保温材料和美化街区或道路的混凝土添加料。

  另外,等离子体气化是一种广谱的废弃物处理方式,可以处理除易爆和具有放射性以外的任何危险废物,且无任何二次污染,对处理废物进料的控制要求要比焚烧处理简单得多。

  等离子体气化技术的现状和发展趋势

  目前等离子体气化技术发展较成熟的国家包括美国、加拿大、法国、英国、瑞士、日本以及以色列等。

  其中,美国的Retech公司、IET公司、西屋环境公司、PEAT公司、Startech公司,法国的航太公司,英国的Tetronics公司以及以色列EER公司的等离子体处理技术均已实现商业化运转。

  其他一些国家还处于基础的可行性证明实验阶段,如希腊正在研究用电弧等离子体处理废物;韩国正在研究用电弧处理放射性废物和液体有毒废物PCB;俄罗斯和瑞典等国家也进行了等离子处理废物的相关研究并取得一定成果。

  等离子体气化炉是目前最先进最有效的垃圾处理设备,在西方发达国家已普遍使用,国内在此领域基本属于空白。等离子焚烧炉关键技术的研发和成套设备的批量生产,对改变我国固体废物处理设备落后局面具有重要作用。

  上海市固体废物处置中心

  隶属于上海市城市建设投资开发总公司的上海市固体废物处置中心为国有全资企业,是上海市行政区域内首个固体废物环境污染防治的集约化处理中心。上海市固废处置中心地处嘉定区工业园区,占地面积约180亩,总投资近4.2亿元,固体废物处置能力为4.5万吨/年。

  上海市固废处置中心经营范围涵盖工业固体废物收集、利用、处理、处置、焚烧和填埋、环保领域服务等。拥有国家环境污染设施运营(工业固体废物)甲级资质、上海市危险废物经营许可证(001号)、三大国际体系认证(ISO9001、ISO14001和OHSAS18001)等资质。

  上海市固废处置中心以确保城市公共安全和保护环境为首要责任,运用高新技术和一站式管理模式,实现危险废物(含医疗废物)和一般工业固体废物处理处置的减量化、无害化、资源化,可为客户提供固体废物从分类、包装、贮存、处理处置方案制订等源头管理的咨询服务到收集、运输和处理处置的“一站式”服务。中心已形成雄厚的技术实力和完善的服务网络,为近400家企业提供各类工业废弃物综合解决方案,其中不乏飞利浦、巴斯夫、拜耳、JVC、赛科等世界500强企业。


编辑:赵晓宇

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