危险废物等离子体焚烧处理技术

采用“外置过热器”
–HCl 高温腐蚀问题—垃圾焚烧的世界性难题 –国际：
• 蒸汽温度限制320‘C，发电效率14% • 高镍铬合金材料制造过热器
–国际首创，引入工程实际
• 450‘C/3.82MPa，发电效率21%
HCl=500 ppm
HCl=12 ppm
固废处理相关工作
• 环保产业协会顾问
–执笔起草环保产品标准2项，国外标准/国内现状
化学战剂销毁实验-2002
–总装防化兵研究院： 3-30 ~ 9-27 –DM (Adams) C12H9NClAs –DM + 造渣材料 ~ 连续进料/出渣 –玻璃体性质稳定
实验结果-2002
–3-30 批处理，渣含砷3%
• 总砷：渣35%，气体（碳黑）65%
–9-27 连续进料，20-30kg/h
• 增加总渣量/减少渣含砷量，提高渣对砷的 捕集量
• 改进气体/颗粒中砷捕集方法
SUCCESS
THANK YOU
2019/6/12
医疗、电子废物实验
模拟肢体：肉 塑料、橡胶
残渣
电子废物
等离子体裂解处理尾气排放
种 类 单 位 GB18484 等离子体 美国标准 德国标准 荷兰标准
PCDD/Fs ng/Nm3
煤, MSW, 医疗, RDF） 8.0
–燃烧特性
6.0
–流动特性
4.0
Nu Number of Calculation
–传热特性
2.0
–建立设计计算方法
• 协助引进三井技术
0.00.0
2.0
4.0
6.0
8.0
Nu Number of Experimentation
• 小型医疗垃圾焚烧炉
–所长基金，1995，50kg/h
–80，120kg/h 立式系列
–100-500kg/h 卧式系列
CFB固废焚烧技术
• 院“九五”重大项目
–预处理系统、燃烧特性、传热特性 –上庄示范基地（100t/d 生活垃圾）
• 非典垃圾焚烧
–嘉兴-国家经贸委示范工程
• 工艺设计总负责人，盛宏至 • 成功并网发电，12MW，300t/d X 2 • 投资=进口技术 1/4
危废相关基础—等离子体研究
学科带头人——吴承康院士
钱学森同志1956年建立中科院力学所 后，为了航天器再入大气，安排由吴 承康院士领导研究导弹防热烧蚀和通 讯中断问题。吴承康院士采用电弧风 洞作为研究手段，开创了我国等离子 体技术的事业。
• 中国力学学会等离子体专业委员会 主任委员 • 国际等离子体化学委员会委员（1987-1995年） • 13届国际等离子体化学会议 大会主席（1997年）
危废相关工作基础
• 燃烧研究为基础，1991，所长基金启动焚烧
–废物焚烧
• 基础研究 • 小型医疗废物炉、流化床焚烧炉
–等离子体热解实验
• 化学武器销毁、电子废物、医疗废物
• 工程可研 + 工程设计（工艺设计）
–嘉兴垃圾焚烧国家经贸委示范工程 –前、后处理/发电系统
Βιβλιοθήκη Baidu
焚烧技术基础研究
• 非均匀布风内旋流流化床（院八五重点，50kg/h，
危险废物等离子体/ 焚烧处理技术
力学所工程科学研究部
内容
• 引言 • 力学所的危废工作基础 • 危废处理实例—化武 • 下一步工作计划
–科学与工程问题研究 –处理三类废物的两种炉型（三种工艺流程）
• 结束语
危险废物(Hazardous Waste)
• 国家危险废物名录（巴塞尔公约）
–HW01 ~ HW47，多数有机化合物 –医疗/医药废物等 –化学品与化工废料 –PCBs、PCDD/Fs、氰化物 –含有毒重金属废物 –焚烧处置残渣 –废矿物油、油漆、染料、涂料废物 –爆炸性废物 –其他
美国星科
–电子废物—氰化物—黄金
–等离子体热解，环保效果好，国家环保局引进示范 工程——发展方向
热处理技术
• 等离子体/焚烧：
–高温使化学键断裂—无机化 –前/后处理原理相同 –氧化气氛：放热
• 彻底氧化 • 尾气量大——空气中氮78%，辅助燃料燃烧
–还原气氛：吸热
• 有机物裂解，无机物还原 • 热源：传热，等离子体加热 • 尾气量小：裂解气（氧化法的 5-10%）
• 危险废物焚烧污染控制标准
–GB18484-2001
国内外危废处理现状
• 高温热处理技术
–焚烧/热解/等离子体/熔融/微波/红外
• 化学方法
–Findon, SCWO, 电化学氧化等
• 国际：
–焚烧
–等离子体热解/玻璃化（PP/V）
• 化武、低放、焚烧炉飞灰等
• 国内：
–仅部分得到处理（焚烧/水泥窑）
• 小型焚烧炉 HJ/T-18-1996
–国内首部有关焚烧标准，成为范本
• 危险废物焚烧炉HBC XXXX-2002，报批中
–参与多项焚烧污染控制标准的制定 –相关政策制定 –环保产品鉴定/评审
• 专家咨询
–计委中咨公司 –各省市环卫/环保局
• 城市建设机械协会
–垃圾处理专业委员会副主任
力学所相关工作和成果
• 多年积累+学科基础
–各种等离子体技术（吴承康，960kW电弧风洞，1961 ） –焚烧和等离子体技术—危废热处理—综合优势
• 氧化/裂解
–提出还原气氛（基于冶金技术的积累）
• 等离子体处理危废的新方向 • 高环保标准，低成本—尾气量小
–广泛国际学术交流，新思想
• 国际燃烧大会，等离子体大会，IT3，ICIPEC等 • 美、加、德、英、法、日、韩、泰等
• 创新点：控制引爆+还原气氛—砷还原
–国际无先例，氧化法—As2O3
• 2001-7：“用控制引爆—交流等离子体技术销毁日本遗弃化 学武器的技术可行性研究报告”
• 2003-4：小型机动式销毁装置（日本尚无此技术）
–主任基金+创新经费，原理性装置
小型机动式化武销毁装置
• 尾气量仅为焚烧法的2-5% • 处理时间短，设备尺寸小，车载 • 20kg/h，所有弹种
• 系统集成技术经验：前处理、后处理等
–不同类型问题
等离
子体
弧发
生器
250 kW
发生器及设备
30 kW高频
100 kW高频
实例—日本遗弃化武
• 5000吨，在中国处理，日本方案存在环境后遗症
• 总参兵种部履约事务局/外交部日本化武办
• 含砷量大、处理难度大，遍及14省数十处
• 毒剂类型多：HD、L、DA、DC、光气 • 弹量大、弹种复杂、规格多、弹体结构复杂 • 弹体炸药装量大，弹体破碎困难 • 弹体敏感度高，易爆炸 • 保存条件极差，污染物多