等離子體技術在處理污泥中的應用探討

來源:中環協工業固廢與危廢處理專委會

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關鍵詞:等離子體 污泥處理 固體廢棄物

    近年來,等離子火炬技術作為引領科技前沿的技術工藝,因其經濟、高效,世界各國競相研究,并成功將該技術工藝廣泛應用于污泥及固體廢棄物的處理處置。


    等離子火炬污泥焚燒裝置概況


    等離子火炬污泥焚燒裝置由等離子火炬、等離子火炬電源、進出料裝置、隧道窯(由多個窯爐單元組合而成)、攪拌輸送、尾氣處理系統組合而成。此裝置同樣適用固態、半固態、粘稠油狀、液態廢棄物處理。


    等離子火炬污泥焚燒裝置各部件(包括隧道窯)均為標準化設計,自成體系,可以單獨運行或根據需要(處理工藝、處理量)級聯、組合工作。隧道窯由多個窯爐單元級聯組合而成,窯爐單元由不銹鋼爐體、耐火材料爐襯、等離子火炬、等離子火炬電源、控制器、攪拌輸送裝置組合而成,窯爐單元自成體系,爐溫、工作模式可單獨設置,獨立運行。

     


    等離子火炬污泥焚燒裝置產品優勢


    1、利用焚燒煙氣和余熱回收裝置加熱工作氣體注入隧道窯,干燥含水污泥可節約一定能源。


    2、等離子火炬熱效率高于90%,使用壽命長。


    3、低運營成本:可直接焚燒含水率90%的污泥,無需進行脫水處理或添加輔助燃料。


    4、設備及廠房投資低。


    4、焚燒爐體可模塊化設計,根據實際處理量自由組合拼裝,維護成本低。


    5、煙氣排放量小:煙氣排放量、粉塵排放量不到常規技術一半。


    案例比較:以日處理100噸工業污泥設備投資為例


    a、回轉窯設備投資額3-4千萬元(包括煙氣處理設備),而同等規模的等離子火炬隧道窯(包括煙氣處理設備),設備投資額在2千萬左右。


    b、回轉窯每兩年大修費用近千萬元,而同等規模的等離子火炬隧道窯,每年維護費(包括等離子火炬槍)不超過50萬元。


    c、回轉窯需要400千瓦電力配置,此外每小時消耗40立方天然氣,二燃室每小時消耗50-80立方天然氣,平均噸處理成本1-1.5千元。而同等規模的等離子火炬隧道窯(包括煙氣處理設備),不消耗天然氣或其他諸如燃油等輔助能源,只需要400千瓦電力配置,初步測算平均噸處理成本4百元左右。


    d、回轉窯需要天然氣助燃,每小時排放2-3萬立方煙氣,而同等規模的等離子火炬隧道窯只排放0.5-1萬立方煙氣,煙氣處理成本要低很多。


    e、回轉窯體積龐大動輒數十噸,設備基礎必須穩固一經安裝便成為永久設施。等離子火炬隧道窯體態輕盈,只需要卡車便可搬運,尤其適合油田等需要搬遷的流動作業場合。


    在工業污泥、市政污泥治理應用


    污泥處理的常規技術是以熱干化方法將含污泥水率降到70%左右,再施以焚燒。運行中,污泥所含水分以蒸汽的形態排出,水蒸汽以汽化潛熱的形式帶走了熱干化及焚燒過程中的大部分能量。工業污泥熱值低,以流化床或回轉窯焚燒處理必須摻煤助燃,煙氣排放量很大,運營成本居高不下。


    等離子火炬隧道窯可以直接處理含水率30%到90%的污泥、固態、半固態、液態廢棄物,設備處理能力從每天0.5噸到200噸,尤其適合廠礦企業及規模大小不等的化工園區污水處理廠。等離子體火隧道窯通入過量空氣,污泥中有機物因氧化反應,生成CO2、H2O等單質物質,其中汞、鋅、鉛、錫、銅等重金屬以氧化物形式隨煙氣排出,經活性炭噴射裝置,噴射活性炭富集后再行處理。


    在油田污泥治理應用

    油田含油污泥成分復雜:包括部分原油、蠟質、瀝青、固體懸浮物、鹽類、酸性腐蝕性物質,生產過程中投加的絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、壓裂液、酸化液、發泡劑等、聚丙烯酰胺等成分。含油污泥是一種極其穩定的懸浮乳狀液,很難實現多相分離。根據《固體廢物污染環境防治法》和在此基礎上制定的《國家危險廢物名錄》、《危險廢物鑒別標準》、《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598-2001)、《危險廢物焚燒污染控制標準》(GB18484-2001)等標準、法規,對危險廢物的處置做出了具體規定。且把含油污泥歸類為危險固體廢物。


    國外相關標準規定,含油污泥處理后含油率應小于百分之二,深度處理后污泥中含油率小于千分之三。以回轉窯焚燒法處理含油污泥,需要對污泥進行干化處理,需要消耗大量電力和天然氣,而等離子火炬隧道窯只需消耗與之同等的電力。


    回轉窯處理含水率高的廢棄物,極易因熱沖擊造成爐內保溫材料變形塌陷,縮短爐體使用壽命,并且回轉窯體積龐大,設備基礎必須穩固一經安裝便成為永久設施。等離子火炬隧道窯體態輕盈,只需卡車便可搬運,尤其適合油田等需要搬遷的流動作業場合。


    等離子火炬隧道窯處理含油污泥時,可選擇熱解工作模式。在缺氧環境下熱解含油污泥,其中有機物熱分解,生成H2、CO、H2O、CH4、CnHm等可燃成分。只用少量空氣作為等離子火炬的工作氣體,發揮等離子火炬自身不消耗氧氣且熱效率高(高于百分之九十),穿透力強這一技術優勢,來實現節能降耗。


    (審核編輯: 智匯小新)

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