等离子体技术应用于环保和工业节能减排前景广阔

1、等离子体技术应用于环保和工业节能减排前景广阔一、带等离子体炬加热系统的新型冶炼炉在传统工业炉窑的技术改 造中有巨大应用潜力等离子体技术是指利用等离子体炬作为工业炉的热源， 而不是传 统的点火和熔炉。等离子体炬有着能产生高强度热源的优势（约 5500C）,而且操作相当简单，工业炉内的等离子体则是一种高度电 离或者充电气体。等离子技术可广泛应用于工业炉窑， 并能收到显著的节能环保效 果。可以下述三种大宗工业产品为例。铁合金是钢铁工业和机械铸造行业必不可少的重要原料之一， 主 要用于炼钢的脱氧剂和合金剂， 铸造晶核孕育剂。 我国是世界上铁合 金产量最大的国家，年生产能力超过25 0 0万吨。铁合金工

2、业又是典型的冶金传统产业， 冶炼大部分铁合金的传统设备是一种插入式电 极结构的被称为“矿热炉”的还原电炉。电石是重要的化学工业原料和其他工业需要的化学品。 我国是世 界上电石产量最大的国家， 年生产能力超过2200万吨。 电石工业 又是典型的化工传统产业， 冶炼电石的传统设备也是一种插入式电极 结构的被称为“矿热炉”的还原电炉。黄磷也是农药、 轻工和军工需要的重要化工原料。 我国是世界上黄磷产量最大的国家， 黄磷工业也是典型的化工传统产业。 冶炼黄磷的传统设备也是一种插入式电极结构的被称为 “矿热炉”的还原电炉。这种“矿热炉”为圆筒形工业炉，内衬耐火材料；电极插入炉内 的物料中， 依靠电极电弧

3、和电流通过物料而产生的电阻加热。 熔化的 铁合金和炉渣、电石和炉渣、或黄磷和炉渣聚集在炉底，通过排料口 流出。而炉内产生的炉气（主要成分为一氧化碳，CO）则从炉顶部排出。由于要让炉气通过物料空隙顺利排出， “矿热炉”的原料进料 （碳质还原材料和其他原料） 必须呈块状颗粒， 从而大大增加了物料 的熔融热。又由于电极带有复杂的短网系统，也存在一些电热损失。 “矿热炉”多数为半密闭炉，除炉面热损失外，排出的炉气未加利用 也很不合理。这种电炉耗电较高，生产1吨硅75产品需耗电8000度以上，生 产1吨电石或黄磷产品分别需耗电3 4 0 0度和 13400度左右。因此 传统结构的“矿热炉 ”有“电老虎”

4、和“污染大户”的名声。按照国 家提出的对传统产业进行技术改造和节能减排的方针，尽管铁合金、 电石和黄磷行业长期以来都在积极对传统“矿热炉 ” 采取多种节电 措施，近年来还不断推广大型密闭式炉以保护环境， 并收到一定成效； 但因为未能从根本上改变传统“矿热炉 ”的结构，因此不能消除其弊 病。而另一方面， 由于我国钢铁工业的发展需要，铁合金行业又属于 重要的基础原材料工业， 且对国民经济发展具有重要意义。 以及根据 我国资源的特点和化学工业对电石、 黄磷产品的强劲需求 （主要用于 生产聚氯乙烯树脂和磷化工产品） ，以及其他工业（钢铁、轻工、军 工等）对电石和黄磷的需求， 电石和黄磷行业又属于重要的

5、基础原材 料工业且同样对国民经济发展具有重要意义， 这也就更增强了铁合金 行业、电石和黄磷行业加快结构调整和技术进步的紧迫性。 开发有节 能环保意义的新型冶炼炉已成为这些行业和其他有关行业的重要课 题。北京冠川运用先进的等离子体技术开发出有节能环保安全多重 意义的新型冶炼炉。 这种利用等离子体炬高温射流特性的冶炼炉结构 上完全不同于传统的“矿热炉” 。这种新型的冶炼炉完全取消了复杂的电极和短网系统， 而代之于 结构紧凑， 安装方便且热效率高的等离子体炬作为冶炼炉的热源。 等 离子体炬配有专门的冷却水组件和工作气体组件，以及电弧点火器 等，技术可靠。这种新型冶炼炉的碳质还原剂和其他原料可以粉状进

6、料， 这就不仅 减少了对块状颗粒物料的熔融热， 节省了电能，而且由于原料是粉状， 又大大增加了相互的接触面， 从而可提高反应的速率和电石炉的生产 能力。这种新型冶炼炉为密闭炉，排出的炉气可充分收集和利用（一氧 化碳气体可作为有热值的燃气，也可净化后用作化工原料） ，既能增 加企业效益，推进循环经济的发展，又是保护环境的有效措施。这种新型冶炼炉可借鉴煤化工中气化炉的经验， 采取部分 “碳热” （利用碳素原料来产生热量）的措施来进一步节省电能。这种新型冶炼炉在生产操作中不存在 “矿热炉” 有时出现的炉内反 应不正常和复杂的电极和短网系统带来的不安全隐患， 可实现更加安 全可靠的生产运行。这种新型冶

7、炼炉的耐火材料也不同于传统 “矿热炉“内衬的碳素耐 火材料。它不仅能适应炉内的还原性气氛也可适应炉内的部分氧化性 气氛，从而保证生产操作的顺利进行。这种新型冶炼炉由于可提高生产效率和能力， 因而可创造结构紧凑 的新型冶炼炉系列， 既有利于节能减排， 又可降低行业设备投资和提 高经济效益。新型冶炼炉具有节能（吨产品电耗可降低15%左右） 环保和安全的综合优势， 炉气综合利用又促进循环经济和使企业增加 效益。这种新型冶炼炉适应国家方针且居于技术前沿， 在传统工业炉 窑节能减排技术改造中有巨大应用潜力， 可创造显著地经济和社会效二、等离子体技术是固废处理的新一代先进技术处理固废时，与焚烧完全不同的等

8、离子体技术是一种气化技术， 由于其高温和高热密度， 等离子技术几乎能将碳基废物中的有机物完 全转化成合成气（主要为CO和H2）,而无机物则可变成无害灰渣（玻 璃体）。对于固体废弃物中的城市生活垃圾、 工业垃圾和有害废弃物， 等离子体技术在国外已被证明是一种可靠的处理措施。 比起其他热解 和燃烧系统， 等离子体技术能更有效地运行， 因此被称为第三代焚烧 技术即“熔融气化”技术。国外有些公司应用等离子体炬与等离子气化技术已有30 多年的 经验。由于等离子体炉内的操作温度可达 1200C 1500C，因此处理 固体废物包括城市固体垃圾、 危险垃圾、工业垃圾、 建筑垃圾、轮胎、 地毯、汽车粉碎残渣、液

9、体与泥浆等，以及石油焦、劣质煤和生物质 等都取得了成功。固体废物的等离子气化处理系统虽是一个新的应用， 但都是由使 用非常成熟的子系统组成的。等离子体炉出来的合成气的处理过程， 与化学工业的煤气化炉出来的合成气的处理过程基本相同。 我国煤化 工历史悠久且积累了丰富的经验。 北京冠川拥有专门的技术团队， 具 有良好的开发等离子气化技术和设备的基础和条件。等离子体技术处理固体废弃物有良好的经济性， 更有其他技术不 可比拟的无害化效果，可达到美、日和欧洲最严格的环保要求。用等 离子体技术处理电子和医疗危废以及污水污泥不仅能解决目前的环 保难题，而且项目的经济性要明显优于现有的处理技术。垃圾处理和固废

10、综合利用是“十二五”节能环保产业发展的 重要内容。等离子体技术的推广和应用有巨大的市场潜力。三、等离子体技术在利用生物质材料和劣质煤方面大有可为中国有丰富的生物质材料（秸秆、速生树林等） ，国家也鼓励生 物质材料用于发电和制取化学品。 特别是在荒漠和河滩地区， 鼓励种 植速生林木， 从而将绿化和生物质材料的利用很好结合起来。 用等离 子体炉处理各类生物质材料是很好的选择， 不仅效率高而且设备结构 紧凑，能力调节灵活。相比于用其他大型的工业炉来处理生物质材料， 等离子体炉会有更强的市场潜力。 国外已有垃圾掺秸秆作等离子体炉 原料来生产乙醇的示范项目，也有一定的示范意义。中国煤碳资源丰富， 但也有

11、大量的劣质煤。 充分利用各类劣质煤 是现代煤化工产业和洁净煤利用技术的重要课题。 特别是中国目前存 在的中小型煤化工厂需要优质的无烟块煤作为原料， 采用传统的常压 间歇式煤气化炉生产合成气， 不仅原料价格高和供应困难， 而且效率 较低和产生大量的 CO2 气体，充分利用劣质煤以节约资源，并采用等 离子体炉来进行这类煤化工厂的技术改造， 不仅规模合适， 流程匹配 且能节约投资，已受到煤化工企业的欢迎。四、用等离子体技术对接现有固废处理装置并提升其水准有较大意义 等离子体技术对接现有的城市生活垃圾焚烧发电厂，可帮助工厂 很好解决运营中的大难题危废飞灰的固化处理和专门填埋。具体 措施是采用等离子体炉对飞灰进行重熔并使熔渣激冷形成无害的玻璃 体。等离子体技术对接现有的工业、医疗和电子危废处理装置，可用 紧凑高效的等离子体炉取代现有的焚烧炉和二燃室。等离子体炉不仅 更彻底摧毁危废中的毒素和可靠地保证处理危废的无害化效果，而且还可很好解决液体危废的处理问题，同样也可改善装置的经济性。等离子体技术对接现有的污水污泥处理装置，可实施先进合 理的一揽子解决方案，即无需添加辅助燃料，就能很好解决高含水率 脱水污泥预干燥（干化）的热源和全流程热量自平衡问题。这个一揽 子解决方案与现有的各种污泥处理工艺相比，是环保优势最明显、经 济效益最佳的技术路径。等离子体技术对接现有的以回收和拆