[发明专利]一种等离子体熔融汽化工艺原料检测方法

说明书

本发明提供一种等离子体气化熔融原料检测方法，以满足等离子体气化熔融的原料检测需求。对热等离子体装置进行重新设计，简化装置结构的同时保留了关键参数，将连续反应改为间歇反应，利用红外测温测量热等离子体与样品作用时的温度。将反应后的气体产物全部收集于气袋中，进入色谱检测氢气、一氧化碳和气态烃等目标气体产物浓度，同时检测二氧化碳、硫化氢、氮氧化物、氨气、氰化氢等副产物的浓度。氩气作为等离子体的工作气体的同时，也作为内标气体，从而计算出上述气体产物和副产物的收率。固体产物收集后进行进一步分析，从而实现对热等离子体气化熔融固体废物的原料快速检测和操作条件调试。本发明的检测分析方法具有速度快、样品量少、精度高等优势，能够定量分析不同种类原料在各种条件下的气化熔融特性，为等离子体气化熔融的原料选择和操作条件选择提供依据。

技术领域

本发明涉及一种等离子熔融气化工艺原料检测，尤其涉及一种高温条件下热裂解固体液体富含有机物的废弃物并对各相产物进行分析和检测的方法。

背景技术

等离子熔融气化技术通过等离子炬产生高达约5000K的热源，将气化炉保持在1300℃～1500℃高温，将固体废物中的有机成分转化为气体，经过滤器和脱硫器后产生的清洁合成气主要由氢、一氧化碳和少量的甲烷组成，二氧化碳仅占4.1％。几乎不含粉尘、二氧化硫、碳黑、氮氧化物、氨气、氰化氢等有害物质可用来生产乙醇、甲醇和生物柴油等产品；矿物质、重金属类物质高温熔融为玻璃态物质并回收利用。在高强度热源下，基本粒子的活动能量远大于任何分子间化学键的作用，物质的微观运动以原子热运动为主，原有物质被打碎为原子物质，以破坏有害成分或使其丧失活力，从而将复杂的物质转化为简单的无害物。二噁英等有害有机气体彻底瞬间裂解，实现废物的无害化处理。

目前国外等离子体气化熔融技术在处理固体废物的研究与应用上已经取得了较好的效果；而且,随着相关技术的不断成熟,国外研究已从基础研究阶段向大型商业应用过渡。美国等国家的主流关键技术正积极推动着该项技术的蓬勃发展, 生活垃圾等废物等离子体气化熔融技术发展已基本成形；目前，世界上最大的等离子体气化熔融炉位于美国(西屋G65炉)，处理规模在1000吨/天。我国贵州目前也引进了西屋公司的等离子气化熔融技术。

近年来，国内外学者在等离子反应器内流场特征、有害及可利用元素迁移规律、玻璃体物理化学稳定性等诸多基础课题上取得了实质性的研究进展。然而，等离子熔融汽化技术可利用原料较为广泛，包括生活垃圾，废旧轮胎，工业废物，污泥等等固体废物或其混合物，可以根据进料性质调整工艺参数，降低原料变化对等离子体气化熔融过程的影响，减少对原料的依赖，提高工艺的原料适应性。同时由于原料品质不稳定，不同批次原料反应性质差异较大，因此需要一种方法检测手段来预测原料在等离子体中的气化熔融效果，满足等离子气化熔融技术的发展及实践应用。

目前尚未有热等离子体气化熔融工艺的原料检测手段见诸报道，与这一过程较为接近的高温热处理固体废物的检测方法也较少。CN201820218449.9公开了一种危险废物检测型在线离子色谱，该装置无法耐受过高温度，检测温度较低，无法考察热等离子气化熔融工艺。由于热等离子体气化熔融过程温度较高，因此大部分热解检测手段不适用于此过程。实验室小试可以模拟热等离子气化熔融过程，在《二氧化碳热等离子体技术处理医疗废物典型组分的研究》、《旋转滑动弧等离子体裂解生活垃圾气化焦油化合物的基础研究》、《磁旋转弧等离子体技术处理高分子废物的研究》、《利用热等离子体熔融处理模拟医疗废物的实验研究》等文献中介绍的热等离子小试装置经过适当改造后可以进行等离子体气化熔融工艺的原料评价检测，但上述实验装置均为连续过程，检测周期较长，检测样品量较大，效率较低，不便于大量快速检测。

发明内容