热等离子体技术是一种用于处理工业危险废物的新技术。国内外研究机构已经做了大量的研究工作,并取得了一定的成果。本文就热等离子体技术在危险废物中的应用进行了研究。
1.等离子体和热等离子体简介
等离子体被认为是继气、液、固后的第四种物质存在状态。等离子体是指气体原子或分子经外加能量作用部分或全部电离形成的集合体,其中高浓度的自由电子所带电荷与带正电荷的粒子达到平衡,使得等离子体整体呈电中性。根据等离子体的特性,可将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体;低温等离子体又可分为热等离子体和冷等离子体。其中热等离子体是一种局部平衡的等离子体,气体电离产生的高能电子,高速运动过程中与重粒子(离子或分子)发生弹性碰撞,并将其能量传递给重粒子,使周围温度趋于均一;被电离的气体在高密度电场作用下高速越过电极从而产生了热等离子体射流。
2.等离子体技术
等离子体处理危险废物技术是利用等离子体炬产生的高温热等离子体将危险废物快速分解破坏,其中有机物热解为可燃性的小分子物质,无机物被高温熔融后生成类玻璃体残渣。该技术具有反应速度快、二次污染小、适用范围宽等特点,它克服了传统处理技术如焚烧、化学处理等二次污染大、工艺复杂、对废物有选择性等缺点,特别适合于医疗垃圾、石棉、焚烧飞灰、电池、轮胎、放射污染等固体危险废物的环保处理。与常规焚烧技术相比,等离子体处理技术是一种环境友好技术,处理彻底,无二次污染,碳排放少。等离子体通常是含有大量电子、离子、分子、原子以及自由基的电离气体,但其宏观上呈电中性,并具有很高的化学活性。热等离子体的中心温度可高达2万℃,火炬边缘温度也可达到3000℃。等离子体技术能彻底摧毁各种有毒有害物质,是一种有效消除污染,用途广泛的新技术。等离子体处理废弃物工艺的核心技术是等离子体发生器(等离子体炬),就发生器而言,应用最多的是直流电弧等离子体。等离子体处理危险废物的独特处理方法表现出安全、高效、无二次污染和广泛适用性,它为危险废物及城市固体废物的无害化、减容和资源化回收提供了一个十分科学有效的方法。
3.等离子体处理废弃物特点
由于高温、高焓、高能粒子密度大的热等离子体处理固体废弃物具有以下特点:反应速率快,处理量大,减重率、减容率高;高温反应环境可以得到较大的淬冷速率,反应器中陡峭的温度梯度也对淬冷过程有利;开、停车时间短;所需氧化气体少、气流量小、易于控制,且降低了所需的后续净化处理的成本及温室气体排放量;可集成性高,能够原产地处理废物;处理后的残渣也可回收利用。因此,其被认为是最适合用作废物处理的方法之一。目前等离子技术应用于综合的废物处理及能量回收利用已经成为了一种重要的变废物为能量的技术,在日本、美国、加拿大、欧洲、马来西亚都出现了或是中试或是已经工业化的等离子体气化应用,各国的研究者们也在等离子技术处理废物方面做了很多积极有意义的工作。
结束语
等离子体技术对危险废弃物的处理有着天然的优势,能够处理难处理的废弃物,对环境没有负面的影响,也可以回收有价值的副产品,这不但可以满足当今不断严苛的环保要求,也符合循环经济和可持续发展的原则。一方面,随着最新危废名录的修订与扩展,化工等行业的危废处理量越来越多,从而带来了更大的市场需求;另一方面,中国现阶段资源能源短缺对资源可回收利用有极大的需求,这些都是热等离子体技术的机会所在。