等离子体气化发电
生活垃圾等离子体气化及发电技术
生活垃圾等离子体气化及发电技术1、相关背景随着我国城市化、工业化的进程，城市生活垃圾数量不断增长，已经对我国环境安全构成了严重威胁。
例如，目前北京市每天产生约1.8万吨生活垃圾，由于卫生填埋场地紧张且环保效果较差、焚烧易造成二次污染等问题而遭到群众反对，因而北京市生活垃圾处理面临巨大压力，急需发展新一代的环保、节能的焚烧替代技术。
同样的问题在全国各大城市都有不同程度的体现。
等离子体技术是最有希望替代焚烧的先进技术。
随温度升高，物质先经历固、液、气三态，若温度继续上升，气体电离导电，但在一定体积内（德拜半径之内），由于正负离子数目相等，宏观呈现电中性，此时物质成为等离子体态，为物质的第四态。
放电产生的2,000~30,000ºC的等离子体，为低温热等离子体，工业应用比较广泛。
等离子体技术在上世纪60年代受益于航天事业的发展而飞速发展，用于处理废物则始于1970年代初，最初主要用于低放射性废物、化学武器和常规武器销毁，1990年代才进入民用领域。
由于传统等离子体处理设备技术含量高，投资和运行成本相对较高，初期多用于销毁多氯联苯（PCBs）、POPs、废农药、焚烧飞灰和医疗废物等危险废物。
近十年来，技术的不断进步和成熟带来了成本的逐渐降低，随着政府对垃圾处理问题的重视和公众环保意识不断提高，等离子体处理生活垃圾和生物质气化发电的技术逐渐成为国内外的热点。
2、技术特点及原理生活垃圾气化处理一般采用电弧放电得到的低温热等离子体，弧区温度达6000ºC 以上。
由于能量密度非常高，且富含大量极具反应活性的电子和重粒子，因此能够迅速使有机废物的化学键断裂、达到裂解的目的。
生活垃圾中的有机成分在等离子体反应器内1000 ºC高温环境下充分裂解气化，转化成CO和H2等小分子可燃性气体（一般称为“合成气”），用于能源或资源回收，等离子体技术最主要的技术优势包括：（1）处理温度高，环保效果好：等离子体核心温度可达6000ºC 以上，反应器内温度可根据需要控制在1000~2000ºC范围，有害物质摧毁彻底，二噁英前驱体被彻底破坏，二次污染物排放比焚烧低2~3个数量级。
中国科学院力学研究所研发成功等离子体生活垃圾气化发电技术
中国科学院力学研究所研发成功等离子体生活垃圾气化发电技术我国生活垃圾处理方式主要是填埋和焚烧。
填埋不仅侵占大量土地，还污染地下水，是不得已而为之的选择。
尽管如此，对于土地资源紧张的地区已没有多少场地可供填埋使用。
焚烧法虽然减容比高，并能回收能量，但却因二噁英等污染问题遭到公众强烈反对，急需发展新一代的绿色环保、节能降耗的替代焚烧技术。
等离子体是物质第四态，具有许多异于固态、液态和气态的独特的物理化学性质，如温度和能量密度都很高、可导电和发光、化学性质活泼并能加强化学反应等，环保性能优良。
通过电弧放电产生高达7000 C的等离子体，将垃圾加热至很高的温度，从而迅速有效地摧毁废物。
可燃的有机成分充分裂解气化，转化成可燃性气体，可以用于能源回收，一般称为“合成气”（主要成分是CO+H）。
不可2燃的无机成分经等离子体高温处理后成为无害的渣体。
采用等离子体处理垃圾是目前减容效果最显著、无害化最彻底、资源化程度最高的绿色环保技术。
与焚烧法相比，等离子体技术最突出的优点有：（1）处理温度高：有害物质摧毁更彻底，二噁英前驱体被彻底破坏分解；（2）可采用还原性气氛或部分氧化性气氛，采用电能作为外加热源，二次污染物排放比焚烧低2-3个数量级，裂解底渣是无害的；（3）合成气流量约为焚烧烟气量的5-10%，易于净化，后处理设备尺寸大大减小，节约了投资成本；（4）能源回收效率高，将筛上物制成合成气，后续利用气体发动机发电，发电效率可高达39%，而焚烧法采用蒸汽轮机，发电效率很难超过22%；（5）等离子体系统可快速启动与停机，等离子体核心工艺灵活，可根据不同的处理目的搭配不同的配套系统；（6）整套设备紧凑，占地小，经济效益好。
更为重要的是，等离子体技术将垃圾看作是生产合成气的原料，符合新能源、环保、零碳排放以及可持续发展的概念。
等离子体法不仅在技术上比焚烧先进，而且经济效益也要更好，但投资略高。
等离子体工艺配套的后处理设备及发电系统与焚烧配套的差异很大，这也会影响系统造价及经济效益。
等离子体气化技术PPT课件
示范项目, 中国上海
• 该工厂可以满足巴巴多斯25%的 电力 需求,以及显著减少能源的费用
“Cahill Energy为我们提供了成为能源独立的一个真正的解决方案，而在同一时间减少了 我们大量的石油进口账单。Cahill Energy带来的废物能源化技术远远优于其他任何我们 已经研究过的技术。我们相信我们的国家将永远因此而改变。”
5
中国垃圾的经济价值
“2025年以前垃圾的产生增长为 69% ”.
世界银行数据
2012年 市场总值
垃圾 520,000 tonnes/day
液体燃料 400,000 Bbls/day
(或)
合成气 1,780,000,000 Mmbtu/year
(或)
电力 26 GW capacity
Source: World Bank
我们是谁？
Alter NRG 是一家在多伦多上市交易的提供清洁能源方案的可替代能源公司。 (TSX: NRG; OTCQX: ANRGF).
我们的愿景 为了一个健康的地球而为全球客户提供废物转化为清洁能源领先的技术平台。
我们的使命 作为行业领导者，通过部署在世界各地的多个项目，我们已经占据了革新目前废物管理的 领域。我们通过向客户提供等离子气化设备，服务和解决方案，来创新和环保地将废物转 化为清洁能源，从而创造股东价值。
等离子体气化技术
巴巴多斯垃圾能源化项目
•
Cahill Energy 同巴巴多斯政府签署了 协议在加勒比海地区建 设和运营 先进 的垃圾能源化设施
• • •
该工厂将采用西屋等离子技术,以及处 理废物和产生电力 该 工厂每天可以处 理多至 650 吨/天的 垃圾,将其转化成清洁可再生的电力. 该工厂可以满足巴巴多斯25%的 电力 需求,以及显著减少能源的费用
Richard Fish – 总裁 • 2009年加入Alter NRG; 2010年提为总裁 • 在加入Alter NRG以前曾担仸高级管理职务 • 26年的上市和私营企业中在全球业务发展，销售及市场推广的经验 • 专长于品牌建设，兼并收购，业务流程的整合和战略联盟 Kent Hicks – 首席技术官 • 2009年加入Alter NRG • 曾仸Synenco Energy公司下游运营的副总，Petro Canada 的 Fort Hills 油砂项目的总经理 • 擅长于包括气化在内的能源项目的建设，启动和运行 3
“ 我们非常高兴能启动中国的第一个商业化等离子气化 项目， 我们相信该项技术相比其它技术提供了最好的废物管理解决 方案，并且有着更好的 环 保性能。除了 毕节项 目， BGE 正在 中国积极继续 开发其他项 目。此外，该项目还 将为清洁煤的 应用提供一个 测试平台。我们认为，西屋等离子气化技 术将 在中国洁净煤应用领域有着显著的作用。” - Jeffery Hu, Principal , BGE
西屋等离子体气化
西屋等离子体气化技术
1. 商业化证明 2. 全球业界领导者 3. 财富500强的客户 4. 大量现有开发中的项目 5. 西屋的品牌
我们的重点 (100% 拥有) 我们的愿景
我们拥有业界领先的等离子气化技术，它通过将各种类型的废物和生物质 转化为高附加值的能源，提供如电力，乙醇，柴油或合成气等作为工业用途 的清洁和可再生能源的解决方案。 等离子系统已经运行了20年，而且自 2002年以来将废物转化为能源，我们的技术是经过商用化验证，比常规能源 技术具有更低的排放。
大流量等离子体有机废气治理装备在电厂发电过程中的应用
大流量等离子体有机废气治理装备在电厂发电过程中的应用在电厂发电过程中，废气治理装备的应用变得越来越重要。
随着环境污染问题的加重和环保意识的提高，治理废气已成为电厂发电过程中的一项关键任务。
大流量等离子体有机废气治理装备作为一种高效、可靠的废气治理技术，被广泛应用于电厂发电过程中，具有显著的环保效益。
首先，大流量等离子体有机废气治理装备能够有效去除电厂发电过程中产生的有机废气。
电厂在发电过程中，会产生大量的烟尘、氮氧化物、二氧化硫等有机废气，这些废气对环境和人体健康造成严重威胁。
而大流量等离子体有机废气治理装备通过产生高能量的等离子体，将有机废气中的有害物质分解为无害物质，实现了废气的彻底处理与净化。
该装备具有高效去除废气中有害物质的能力，能够大大减少有机废气的排放量，有效改善电厂发电过程中的环境质量。
其次，大流量等离子体有机废气治理装备具有高效的除臭功能。
电厂发电过程中会产生一些难闻的臭味，给周边居民的生活造成困扰。
而大流量等离子体有机废气治理装备通过高能量等离子体的作用，能够迅速分解废气中的臭味物质，将其转化为无害物质，有效消除了电厂发电过程中的臭味问题，改善了周边居民的生活环境。
此外，大流量等离子体有机废气治理装备还具有高效的除尘功能。
电厂发电过程中产生的烟尘对空气质量造成了严重的污染。
而大流量等离子体有机废气治理装备通过高速离子风的作用，能够将废气中的烟尘颗粒进行有效收集和分离，实现了废气中尘粒的净化，大大提高了电厂发电过程中的空气质量。
此外，大流量等离子体有机废气治理装备在电厂发电过程中的应用还具有一系列优点。
首先，该装备具有安全可靠的特点，能够确保电厂的正常运行。
其次，该装备操作简便，维护保养成本低，减少了电厂的运营成本。
再次，该装备具有高效的处理效果，能够快速去除废气中的有害物质，大大减少了废气对周边环境的污染。
最后，大流量等离子体有机废气治理装备具有良好的适应性，能够应用于不同类型的电厂发电过程中，并且能够根据具体情况进行定制，满足不同电厂的需求。
等离子体气化熔融技术介绍
等离子体气化熔融技术介绍2020年12月发展契机及市场展望等离子体工艺问题分析问题解决思路及方案1等离子体气化熔融工艺原理等离子体: 等离子体又叫做电浆，它通过给气体施加足够的能量而电离形成，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态。
电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体，宏观电中性（1）高温、高能量密度；（2）导电性；（3）富含活性基自由分子,高化学反应性。
电子温度聚变、太阳核心高 温 等离子体低 温 等离子体105℃10~1000℃103~105℃ 冷等离子体 T e ≠T i , T h热等离子体Te ＝Ti, T h电弧、等离子炬极光、日光灯气体放电原理：原本不导电的气体被击穿后，在两极之间构成的一导电通道，气体离解形成放电通道。
在直流高压电场作用下，气体中的电子被加速向阳极运动，碰撞气体原子和分子，并不断产生新的电子和离子，产生的正离子在电场中加速轰击阴极，造成二次电子发射并维持放电过程。
不同放电形式高温等离子体生成——受控核聚变冷等离子体生成——介质阻挡放电、电晕放电、辉光放电热等离子体生成——等离子体炬利用等离子体炬产生的高温、高反应活性等离子体，将废物迅速快速分解破坏，使其有机物热解气化为可燃的小分子气态物质（CO+H 2 等），无机物被高温熔融后转化为无害的玻璃体炉渣。
工艺原理——等离子体气化熔融原理等离子体炬作为气化熔融的控制热源：高温、高能量密度、导电性和高反应活性（1）等离子体热解（plasma pyrolysis ）即利用等离子体的热能在无氧或缺氧条件下打断废物中有机物的化学键，使其成为小分子。
[]224222dCO zCO yH xCH mO CH CH n +++−−−−→−+---等离子体炬热量反应难易程度：用反应标准的自由焓的变化值判断KpRT G ln 0-=∆kcdtc-=d )ln()1(0cc k t ⋅=RTEeV k ⋅=有机物在高温条件下的分解曲线如右图所示，在1atm 、1300℃以上的炉况条件下，任何C-H-O 体系的有机物已全部裂解为CO 、H 2合成燃气。
等离子和气化微油点火技术在火电厂的应用
描述：在当前全球燃油资源紧缺、环保指标提高、发电成本增加的严峻形势下，选择何种节油技术能使大型锅炉更安全、经济地点火启动，是火电厂面临的问题。
本文对等离子与气化微油点火技术进行技术性和经济性比较，供新建机组...【摘要】在当前全球燃油资源紧缺、环保指标提高、发电成本增加的严峻形势下，选择何种节油技术能使大型锅炉更安全、经济地点火启动，是火电厂面临的问题。
本文对等离子与气化微油点火技术进行技术性和经济性比较，供新建机组和机组改造时进行选择。
一、工作原理等离子点火装置是利用高压、高频触发起弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体燃烧器中心燃烧筒中形成温度高于 5000K 且温度梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用，并在10ms内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。
由于反应是在气相中进行，使混合物组分的粒级和成分发生变化，有助于加速煤粉的燃烧，大大地减少点燃煤粉所需要的引燃能量。
气化微油点火技术是利用压缩空气的高速射流将燃油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热、扩容和后期加热，在极短的时问内完成油滴的蒸发气化，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，点火方式为二级点火三级燃烧，从而大大提高燃烧效率和火焰温度。
微油油枪燃烧形成的高温火焰使进人一次室的浓相煤粉颗粒破裂粉碎，并释放出大量的挥发分而迅速着火燃烧，然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉。
二、系统设备等离子与微油点火技术的设备有很大的差别。
对比某厂2台600 Mw 机组采用等离子点火与微油点火技术时所增加的设备，采用等离子点火技术的设备较多，系统较复杂。
等离子点火系统主要有：点火燃烧器、等离子发生器、电源及控制系统、压缩空气系统、冷却水系统、火焰检测系统、制粉系统、监控系统等系统构成。
等离子燃烧器改造一般布置在下层原燃烧器位置，将该下层燃烧器全部改造成等离子燃烧器。
等离子体发电技术在能源转换中的应用研究
等离子体发电技术在能源转换中的应用研究引言：能源是现代社会的核心驱动力，为经济发展和人民生活提供了必要的动力。
然而，随着能源消耗的持续增长和传统能源资源的逐渐枯竭，人们对于新的高效、可再生能源的需求日益迫切。
等离子体发电技术作为一种潜力巨大的能源转换技术，正在引起广泛的关注和研究。
本文将重点介绍等离子体发电技术在能源转换中的应用研究，并探讨其潜在的发展前景。
一、等离子体的基本概念和特性：等离子体是一种由正负电荷的带电粒子组成的高度激发的状态，其具有高温、高能量、高密度和高传导性等特性。
等离子体具有独特的物理和化学性质，可以广泛应用于能源转换领域。
二、等离子体发电技术的原理和方法：等离子体发电技术利用等离子体中带电粒子的运动产生电能。
其主要的原理包括热电效应、磁场效应和空气电离效应。
常见的等离子体发电方法有等离子体聚变、等离子体喷射和等离子体分解等。
三、等离子体发电技术在能源转换中的应用：1. 等离子体聚变发电：等离子体聚变是一种模拟太阳能产生能量的核融合反应。
通过高温和高压将氢同位素聚变为氦，释放出巨大的能量。
等离子体聚变发电具有高能量密度、几乎无污染和可再生等优点，被认为是最理想的能源转换方式。
2. 等离子体喷射发电：等离子体喷射发电是利用等离子体在高速喷射时产生的电磁力驱动发电机发电。
该技术通过喷射等离子体将动能转换为电能，具有高效、即时响应和低耗能等特点。
等离子体喷射发电技术可以应用于机械动力、航空航天等领域。
3. 等离子体分解发电：等离子体分解发电是利用等离子体分解物质时释放的能量来驱动发电装置发电。
该技术可以利用废弃物、生物质等廉价材料产生等离子体，并将其能量转化为电能。
等离子体分解发电技术是一种环保、可持续的能源利用方式，可以有效解决能源和环境问题。
四、等离子体发电技术的挑战和前景：虽然等离子体发电技术具有巨大的潜力和优势，但在实际应用中仍面临一些挑战和限制。
例如，等离子体的稳定性、控制和制备技术等方面还需要进一步研究和改进。
气体放电中等离子体的研究 南京大学
等离子体电视
等离子体电视
等离子体显示原理
等离子体显示原理（之二）
等离子体的应用
等离子体作为物质的第四态在宇宙中普遍存在。 等离子体作为物质的第四态在宇宙中普遍存在。 在 实验室中对等离子体的研究是从气体放电开始的。 实验室中对等离子体的研究是从气体放电开始的。 朗缪尔和汤克斯首先引入“等离子体”这个名称。 朗缪尔和汤克斯首先引入“等离子体”这个名称。 近年来等离子体物理学有了较快发展， 近年来等离子体物理学有了较快发展，并被应用 于电力工业、电子工业、 于电力工业、电子工业、金属加工和广播通讯等 部门，特别是等离子体的研究， 部门，特别是等离子体的研究，为利用受控热核 反应，解决能源问题提供了诱人的前景. 反应，解决能源问题提供了诱人的前景.
tgΦ =
lg I 0 − lg I1 U 0 − U1
磁流体发电机
磁流体发电原理
托卡马克---等离子体热核反应装置 托卡马克 等离子体热核反应装置
本实验的基本要求
用电脑自动测量单探针的特性 用电脑自动测量双探针的特性 手动测量单探针的特性曲线
注意事项
请把双探针的表面积 改为8mm2，在等离子体数 据分析软件中改，分析→ 设置参数→平行板面积 →28 →8
太阳能等离子体发电装置
太阳能等离子体发电装置太阳能为等离子体的产生提供清洁能源，利用高频逆变技术和涡流效应，使一些工业废弃物、生物质等物质在涡流熔炉内汽化，产生高温气体并掺杂易电离的钾盐等，从而获得等离子体。
以代替以燃烧化石燃料获得等离子体的传统等离子体发电的做法，并可对工业废弃物等进行再利用。
标签：太阳能；清洁能源；电离；等离子体；发电随着产业结构优化和现代化进程加速，节约资源和保护环境不仅是可持续发展的重要保障，更是一项基本国策。
“节能减排，绿色能源”的观念日益深入人心。
利用太阳能发电是解决当前能源危机、资源和环境等问题的有效途径和方法[1]。
等离子体发电（Plasma Generation）又稱磁流体发电，是利用高温高速等离子体在磁场中切割磁力线产生的电动势来发电[2]。
等离子体也被称为第四物质状态，分为高温和低温等离子体，其中高温等离子体用作发电，低温等离子体常用于生产领域。
基于高效率、低污染的理念，将太阳能作为获得等离子体的能量来源，结合等离子体发电技术，形成一种发电装置。
1 太阳能等离子体发电装置涉及的原理太阳能等离子体发电装置主要分为等离子体的产生和利用等离子体发电两部分。
等离子体的产生涉及到光生伏特效应、高频逆变技术、涡流效应以及高温下的电离；利用等离子体发电则涉及到霍尔效应、洛伦兹力等。
1.1 等离子体的产生（1）高频逆变。
逆变是一种将直流电变为交流电的技术。
高频逆变通常现将低压直流电通过高频振荡变为低压高频交流电，在变压器的作用下，变为高压高频交流电。
此时的高压高频交流电含纹波等不稳定因素，通常在需要通过滤波的整流变为幅值比较稳定的符合要求的交流电。
（2）高温电离。
在高温气体中加入容易电离的钾盐或钠盐，这些物质中的原子和电子在获得能量后运动剧烈，物质中的电子甚至可脱离原子核的引力束缚，最终变成自由电子及失去电子的离子等的混合物，产生等离子体。
1.2 利用等离子发电（1）霍尔效应。
当一电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于电流和磁场方向导体的两侧会产生一电势差，这种现象称为霍尔效应，而所产生的电势差也被称为霍尔电压[3]。
浅谈生物质能发电技术
浅谈生物质能发电技术作者：张亚彬刘富春来源：《中国科技博览》2014年第29期[摘要]能源紧张已经成为世界各地普遍存在的问题，利用生物质能气化发电技术的研究与开发，已经受到世界各国政府与科学家的普遍关注。
我国发展生物质能气化技术，为农村地区提供生活和生产用能，不仅有利于这些地区脱贫致富，实现小康社会的奋斗目标，也有助于建立可持续的再生能源系统，促进国家节能减排和国民经济的健康发展。
[关键词]生物质锅炉；生物质能；发电技术中图分类号：TM619 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0256-01一、农林生物质资源和发展前景1.农业资源构成：农业生物质资源是指农业作物（包括能源植物），主要有以下两个部分构成：农业生产的废弃物，如农作物秸秆（玉米秸？高粱秸？麦秸？豆秸？棉秆和稻草等）；农业加工业的废弃物，如稻壳、玉米芯、甘蔗渣、花生壳等。
2.林业资源的构成：林业生物质资源包括森林生长和林业生产加工资源中所提供的能源，主要有以下三个部分构成：碳薪林、在森林抚育和间伐过程中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑等；林业副产品的废弃物（如果壳和果核等）。
3.生物质发展前景：由于生物质通过气化、液化、固化可以转化为二次能源，分别为热量或电力、固体燃料（木炭或成型燃料）、液体燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等）和气体燃料（氢气、生物质燃气和沼气等）。
生物质压缩成型替代煤是利用木质素充当黏合剂将农业和林业生产中的废弃物压缩为成型燃料，提高其能源密度，是生物质预处理的一种方式。
将松散的秸秆、树枝和木屑等农林废弃物挤压成固体燃料，能源密度相当于中等烟煤，可明显改善燃烧特性。
在该领域中我国已拥有世界领先技术，为大规模燃烧利用生物质打下基础。
二、我国生物质发电的发展趋势1.政府对生物质发电的重视性：由于生物质发电与煤电、水电等存在价格上的劣势，缺乏市场竞争力，政府采取电价补贴政策支持生物质发电的发展。
等离子体热解生物质的合成气发电及热力学分析
等离子体热解生物质的合成气发电及热力学分析蔡敏华;唐兰;赵矿美;戎晓林【摘要】为研究生物质热解发电技术,该文利用ASPEN PLUS化工通用模拟软件建立等离子喷动-流化床热解生物质及合成气发电的模型.针对生物质在等离子体喷动-流化床中的氧气气化过程,模拟计算热解合成气的气体组分.以M701F型燃气轮机为模拟对象,模拟合成气发电系统并进行结果分析.分别对气化温度为400 ℃、500 ℃、600 ℃、700 ℃、800 ℃的气化系统和发电系统进行热力学分析,并计算其能量、、能量效率、效率及综合效率.研究发现,在气化剂温度从400℃上升至800 ℃的过程中,气化系统的效率为59%~60%,能量效率为57%~61%,气化系统的效率普遍低于相应的能量效率.合成气发电系统的发电效率为26%~28%,高于传统热解燃气的发电效率.%The biomass pyrolysis of a plasma spray-fluidized bed and the synthesis gas electricity generation model is established using ASPEN PLUS chemical general simulation software to research biomass pyrolysis and electricity generation technology.The composition of the pyrolysis synthesis gas is simulated for the oxygen gasification process of the biomass in the plasma spouted-fluidized bed.A synthesis gas electricity generation system is simulated using a M701F gas turbine as the simulation object.The energy values,exergy values,energy efficiency,exergy efficiency and combined efficiency of the gasification system and electricity generation system with gasification temperature of400 ℃,500 ℃,600 ℃,700 ℃ and 800 ℃ are calculated.The results show that when the temperature of gasification agent improves from 400℃ to 800℃,the efficiency of the gasification system is 59%~60% and the energyefficiency is 57%~61%,and the exergy efficiency of the gasification system is generally lower than the corresponding energy efficiency.The power generation exergy efficiency of the synthesis gas electricity generation system is 26%~28% and higher than that of traditional pyrolysis gas.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(041)003【总页数】6页(P371-376)【关键词】等离子体;热解;生物质;合成气发电;热力学分析;燃气轮机;气化系统;发电系统【作者】蔡敏华;唐兰;赵矿美;戎晓林【作者单位】广州大学广东省建筑节能与应用技术重点实验室,广东广州 510006;广州大学广东省建筑节能与应用技术重点实验室,广东广州 510006;广州大学广东省建筑节能与应用技术重点实验室,广东广州 510006;广州大学广东省建筑节能与应用技术重点实验室,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TK6生物质在等离子体喷动-流化床中热解的技术是1种新型的可再生能源利用途径。
等离子体能源转化
等离子体能源转化引言：能源问题是当前全球面临的重要挑战之一，传统能源资源短缺、环境污染等问题日益突出。
在这个背景下，等离子体能源转化作为一种新兴的能源技术引起了广泛关注。
本文将从等离子体的基本概念开始，介绍等离子体能源转化的原理和应用，探讨其在能源领域的前景和潜力。
一、等离子体的基本概念等离子体是一种特殊的物质状态，是指气体在高温或强电磁场作用下，部分或全部电离形成的带正负电荷的粒子混合体。
等离子体具有高度活跃性和复杂的物理化学特性，是自然界中最常见的物态之一。
等离子体主要包括等离子体体系的电子、离子和中性粒子三部分组成。
二、等离子体能源转化的原理等离子体能源转化是指利用等离子体的物理性质将能量转化为其他形式的过程。
等离子体能源转化的基本原理包括热能转化、电能转化和光能转化等。
1. 热能转化：等离子体具有高温和高能量的特点，可以利用等离子体的高温来进行热能转化。
例如，等离子体燃烧技术可以将燃料中的化学能转化为热能，进而驱动发电机产生电能。
2. 电能转化：等离子体中带电粒子的运动和碰撞会产生电流，可以利用这种电流进行电能转化。
等离子体在等离子体物理学中的应用可以将电能转化为其他形式的能量，如激光能、离子束能等。
3. 光能转化：等离子体能够发射和吸收光辐射，可以利用等离子体的光谱特性将光能转化为其他形式的能量。
等离子体光谱技术在激光、光纤通信等领域有着广泛的应用。
三、等离子体能源转化的应用等离子体能源转化技术在能源领域具有广阔的应用前景和潜力。
1. 等离子体能源转化在核聚变领域的应用：核聚变是一种将轻元素聚变为重元素的核反应过程，是太阳等恒星的能量来源。
等离子体能源转化可以将核聚变反应中释放的能量转化为电能，实现清洁、可持续的能源供应。
2. 等离子体能源转化在等离子体燃烧技术中的应用：等离子体燃烧技术可以将等离子体的高温和高能量应用于燃烧过程中，提高燃烧效率和能源利用率。
这种技术在航空航天、能源利用等领域有着潜在的应用价值。
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IMECH CAS
技术发展路线
始于航天、冶金—等离子体应用的基础及实践 九五——转为环保
首先基础性研究，包括等离子体技术本身
• 配合实验室实验，探出发展方向
小型设备——医废/电子/化学战剂/危废 中试/工业化设备（危废-规模小/腐蚀性强/环保难度大） 积累经验后，生活垃圾与生物质气化——示范工程 坚持基础研究配合，解决应用需求
H.Z. Sheng 29
IMECH CAS
等离子体处理废物—力学所10年
—针对有机/高含氯,技术难度大,规模较小
医疗垃圾-863 3吨/日的模拟医 疗废物处理系统, 该系统采用H2还 原气氛，消耗量 很小，尾气量也 很小，每小时仅 200-300Nm3。
PCBs
PCBs-中昊晨光
样品浓度（mg/kg） 废渣1号 一氯联苯 二氯联苯 三氯联苯 总多氯联苯 1.26 0.0217 ND 1.28 废渣2号 12.8 0.122 0.0131 12.9 检测限 （mg/kg） 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002
• 等离子体发生器、反应器内过程 • 尾气处理、玻璃体渣 • 前处理及系统优化，提高经济效益
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高温冶金铌/钨/钼-环保好
三相交流（150 kW）
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多种等离子体炬
热阴极
20 kW
120 kW
250 kW 大气压滑动弧 产生装置
表中：CO、NOx、SO2 是中科院生态中心为力学所试验测试的数据。 PCDD是参考美国Startech公司提供的数据，等离子体炉的PCDD排放 为美国焚烧炉排放新标准限制值的1/1250左右。
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内 容
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等离子体技术简介 处理危废和生活垃圾 国内外技术现状 力学所技术发展过程 结束语
结论：注重技术，降温过程可以利用热能
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垃圾焚烧——主流技术，需新技术
国际上，主流的是炉排炉——历史原因 国内，循环流化床—循环床优势明显
高速床：减少煤用量 高温分离器 外置式过热器 蒸汽温度：450度，或更高，效率较高
针对国内反对焚烧，新一代技术—终极技术
二噁英毒性
毒性与氰化钾相当
荷兰猪对氰化钾极不敏感
• 二噁英半致死计量几千倍
一般动物二者相当，灵长类实验 乌克兰总统尤先科：大剂量，氯痤疮，几年后养好了
致癌、致畸、致基因突变
自然界含量极低，达不到致死计量，氰化物不同 WHO允许：1~4pg/kg/d，丹麦10 日本：4//欧洲：2//中国：1//六里屯分析-30年，0.1% 我国主要来源：铁矿石培烧、电炉炼钢、有色冶金回 收、垃圾焚烧（15%） 医疗垃圾焚烧绝对值高于大型垃圾焚烧厂
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内 容
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国外主流技术—热处理技术+发电技术
直接等离子体气化（纯热解电耗过高），1000度
等离子体直接作用在垃圾上，电耗较高 加入部分氧（空气或水蒸气） 产生的气体为合成气（H2/CO为主）
等离子体气化 发电（燃气机、燃气轮机、联合循环） 制造液体燃料—要求合成气品质有保障
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垃圾处理与生物质制能—市场广阔
成本控制：垃圾处理和生物质制能发电
环保优势极大，可替代焚烧，免除二噁英困扰 工程实践，有成本控制经验，实用化门槛 生物质能源，节能减排，高端产业，造福百姓
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西屋-Westinghouse Plasma
商业化装置
日本美滨&三方Mihama Mikata，20t/d+4t/d污泥，2002 日本歌志内市Utahinai,世界最大,220t/d，2003, 后加 200t/d 麦迪逊市WPC & Alter NRG，Coskata乙醇，2003-今 印度Pune,68t/d危废，2008 印度Nagpur,68t/d危废，2008
大气压-平衡-热：低温2千度-3万度，高温3万度-几亿度 低气压-非平衡-冷：电子几万度、重粒子常温，气体除味消毒
1950年代，军工需求
我国航天事业-再入，1960 1960s，NASA支持西屋等离子体,3亿美元 优点：反应气体成分可以控制 冶金用、材料表面处理
等离子体炬型号 MACH 3
低温热等离子体生成技术分类
气化650度+等离子体重整900度/部分解决焦油
常规气化+重整（等离子体作用在合成气上），电耗低 加入较多的氧（维持温度） 合成气质量较差，二氧化碳及氮较多
发电
蒸汽循环（效率较低，燃烧彻底） 燃气轮机/燃气机（效率较高，有机大分子排放问题）
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国内外生活垃圾等离子体处理现状
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等离子体技术处理废物
国际上近20年—走向民用
1979s，低放射性核废料、化学武器等 危废：多氯联苯（PCBs）、 废农药、焚烧飞灰、医废
替代焚烧的新一代技术—高端产业
生活垃圾—替代焚烧 生物质发电—洁净能源角度 替代直燃、气化 首先用于处理危废和POPs 替代生活垃圾焚烧，成本相近 环保优异，特别二噁英排放优异
中科院力学所 CAS-IMECH
生活垃圾等离子体气化发电 及国外先进垃圾发电技术
盛宏至
中国科学院力学研究所环境力学重点实验室
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内 容
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参考对比
焚烧发电：800T/D生活垃圾（少量掺煤），发电12MW， 自耗3MW，输出9MW，发电效率21%（采用450度蒸汽）， 投资3-6亿(国产/引进)，占地20-30亩 等离子体气化：240T/D秸秆（或800吨/日生活垃圾的筛 上物），发电16MW，自耗5MW，输出11MW，发电效率30%， 投资3.5亿人民币(引进等离子体炬)，占地10亩
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二噁英形成机理—喷水急冷-能源利用
炉内：3T+E，温度、时间、湍流、过量空气
PVC千亿分之一以下，பைடு நூலகம்0kg PVC不到0.1ng 10kg纯PVC至少需要30Nm3燃烧空气，还要过量 无机氯盐几乎没影响
降温过程
前驱体合成
• 含氯苯环—PCBs！
De Novo，量级小百倍 碱性环境保护（水泥窑），无氧环境？
有机挥发份-等离子体炬功率太小 NOx超标 1.5亿加元-10亿人民币
渥太华市
400吨/日合约，12万吨/年 年补贴5100多万RMB
• 每吨425元RMB
北京100吨/日X2试验 与中国节能集团合资
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等离子体转换技术PCS
星科-STARTECH 空气等离子体 非转移弧技术 化学武器 200-2000 kW 转换气—发电 未商业化 2000年在中国宣传
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PEM—美InEnTec—道康宁20吨/日
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PEAT-Plasma Energy Applied Technology
PTDR-100 – Sacramento,CA
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内 容
12-20 80
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电加热、自由基多
核心温度达 6000ºC 以上，炉内平均温度可达 1000-1600ºC，电子/化学反应能力高，裂解彻底 高温使化学键断裂—无机化—温度差别
前/后处理原理相同，气体成份不同，工艺参数不同
环保效益极好，低碳节能—二噁英排放极少
POPs，含氯成分阻燃，破坏燃烧自由基—二噁英结构 少量裂解气体，高热值可燃气体，可回收利用 尾气洁净，洁净成本低，设备和运行成本低 残渣为玻璃体：物理化学性质稳定 合成气发电效率高——燃气发电机组（焦油问题少）
矩技术—国际通行，等离子体切割等 弧技术—类似电焊/电弧炉，国外较少 感应放电—洁净，特殊用途
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型号
Marc3 Marc11 功率 (千瓦) 75-300 3002.5MW
燃汽流量
(立方英尺/分) (标立方/时)
冷却水流量
(加仑/分) (立方/小时)
10-45 30-250
10-20 50-400
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危险废物处理
国家危险废物名录（巴塞尔公约）
47类，HW01医疗 高毒性、废机油
《中华人民共和国监控化学品管理条例》
可作为化学武器； 可作为生产化学武器前体； 可作为生产化学武器主要原料； 除炸药和纯碳氢化合物外的特定有机化学品
化武销毁—日本遗弃化武/1号工程 化工厂废料—全氟异丁烯 POPs—斯德哥尔摩公约—焚烧飞灰等
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250 kW 直流炬
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等离子体技术简介—尾气洁净
种类 单位
等离子体 GB18485 1.0 80 150 400 260 200 50 200 50 70 40