等离子体处理固体废弃物技术

　　《等离子体处理固体废弃物技术》以固体废弃物（城市垃圾、工业固体废弃物及危险废弃物）等离子体处理的前沿研究成果为主要内容，共分为18章，第1章介绍固体废弃物来源与危害及现有治理技术， 第2章介绍等离子体热解、气化及熔融的技术原理及等离子体源， 第3章至第7章介绍废塑料、废橡胶、农林生物质垃圾、市政污泥、城市生活垃圾等固体废弃物的等离子体转化利用， 第8章至第18章介绍电子废弃物、电镀污泥、医疗垃圾、飞灰、含石棉废弃物、含氯废弃物、废旧武器弹药、舰船废弃物、化学武器、低放射性有机溶剂、中低放射性固体废弃物等工业固体废弃物及危险废弃物的等离子体无害化销毁。 本书凝聚了包括中国、美国、法国、俄罗斯、日本等国20多年的等离子体处理固体废弃物的研究成果，反映了等离子体热解、气化及熔融技术的全貌，科普性强。 本书可作为从事环境、能源、等离子体、材料、化学的科研工程技术人员的参考书，也可作为大专院校老师、研究生的教材，推动国内等离子体环境技术这门新兴学科的发展。

　　杜长明，中山大学 环境科学与工程学院，副教授、硕导，杜长明，男，1978年生，博士，副教授，硕导。中山大学从事教学和科研工作，历经助教，讲师，副教授。2001年获热能工程学士学位，2006年获浙江大学环境科学与工程博士学位。入选了中国发明协会银奖（2008），“珠江科技新星”（2013），广东省环境科学学会 “青年科技奖”（2014），中国环境科学学会“青年科技奖”（2014）。国家科技专家库专家（2015），广州市重大行政决策论证专家（2014），广东省突发事件应急管理专家（2014），广东省环境科学学会清洁生产专业委员会委员（2011），金华市环保局环保专家（2015），广东省实验中学钟南山科学人才培养班校外导师（2015），广东省环境保护产业专家技术委员会专家（2015），广州市突发事件应急管理专家（2015） ，广东省环境技术中心专家（2016）。研究方向/领域：环境与能源技术、等离子体科学与技术。主持/参加了包括国家自然科学基金、广东省应用型科技研发专项资金项目省市级科研项目共计25项以上。建立工业/中试示范装置6套。共计授权专利12项。出版著作1部《非热电弧等离子体技术与应用》。共计发表期刊论文74篇，SCI收录47篇，单篇作者较 高SCI影响因子46.568，总影响因子160以上，SCI他引300次以上，H指数：13。

第1章固体废弃物概述/001
1．1固体废弃物的认知001
1．1．1固体废弃物的定义001
1．1．2固体废弃物的分类及产生量002
1．1．3固体废弃物的污染与危害003
1．2固体废弃物的处理技术及分析004
1．2．1固体废弃物处理技术现状004
1．2．2固体废弃物处理的发展趋势005
参考文献005
第2章等离子体热解、气化及熔融的技术原理及等离子体源/007
2．1等离子体007
2．1．1等离子体的定义与分类007
2．2．2热等离子体的应用007
2．2等离子体处理固体废弃物技术的分类008
2．3用于处理固体废弃物的等离子体发生器008
2．3．1射频感应等离子体炬009
2．3．2微波等离子体炬009
2．3．3直流电弧等离子体炬010
2．3．4大功率交流电弧等离子体炬012
2．3．5小功率非热电弧等离子体炬013
2．3．6混合多级等离子体炬015
2．4等离子体处理固体废弃物进展017
参考文献018
第3章等离子体热解废塑料/021
3．1废塑料的危害与处理021
3．2等离子体热解废塑料系统021
3．2．1工艺流程021
3．2．2等离子体热解设备系统022
3．3技术影响参数与产物分析023
3．3．1等离子体反应器类型024
3．3．2水汽（反应气氛）和流量026
3．3．3输入能量与平衡027
3．3．4给料组分与尺寸027
3．3．5处理时间027
3．3．6气态产物028
3．3．7固体产物028
3．4等离子体裂解塑料机理分析029
3．5结论030
参考文献030
第4章等离子体热解废橡胶/031
4．1废橡胶处理现状031
4．2等离子体热解废橡胶技术原理032
4．3等离子体处理废橡胶系统033
4．3．1电弧等离子体炬033
4．3．2射频等离子体炬035
4．4技术影响参数与处理效果036
4．4．1等离子体反应器036
4．4．2载气成分037
4．4．3废橡胶与其他物质共同热解时的气相产物分布037
4．4．4取样位置对热解产物的影响038
4．4．5重金属迁移038
4．4．6电功率038
4．4．7进料速率039
4．4．8压力039
4．4．9气态产物分析与净化039
4．4．10固体产物分析与应用价值039
4．5结论040
参考文献042
第5章等离子体热解气化农林生物质垃圾/044
5．1农林生物质垃圾处理现状044
5．2等离子体处理农林生物质垃圾工艺流程044
5．3等离子体处理农林生物质垃圾系统045
5．3．1直流/交流电弧等离子体046
5．3．2微波等离子体047
5．3．3射频感应等离子体049
5．3．4多级等离子体处理系统050
5．4等离子体热解气化生物质原理052
5．5影响参数054
5．5．1等离子体反应器结构054
5．5．2原料特性055
5．5．3载气成分057
5．5．4输入功率058
5．5．5反应器压力058
5．5．6处理时间059
5．5．7温度059
5．5．8固体产物059
5．5．9气体产物060
5．6等离子体处理系统比较062
5．7能量平衡与成本分析063
5．8合成气用途064
5．9展望066
参考文献066
第6章等离子体气化熔融市政污泥/069
6．1市政污泥处理现状069
6．2等离子体处理市政污泥系统070
6．2．1处理工艺流程对比070
6．2．2处理系统对比072
6．3等离子体气化熔融污泥机理075
6．4技术影响参数075
6．4．1等离子体炉型075
6．4．2给料类型076
6．4．3载气成分076
6．4．4原材料含水量077
6．4．5处理时间077
6．5产物分析078
6．6等离子体气化熔融污泥模型079
6．7产能分析082
6．8示范工程083
6．9等离子体熔融污泥技术的对比分析083
参考文献084
第7章等离子体气化城市生活垃圾/086
7．1城市生活垃圾处理现状086
7．2等离子体气化垃圾技术原理087
7．3等离子体气化垃圾处理工艺089
7．4等离子体气化系统091
7．4．1美国西屋等离子体垃圾处理系统091
7．4．2欧洲等离子体公司的等离子体垃圾处理系统093
7．4．3加拿大普拉斯科能源公司垃圾处理系统093
7．4．4英国先进等离子体公司垃圾处理技术094
7．4．5美国综合环保技术系统095
7．4．6两级处理工艺096
7．4．7混合等离子体处理系统097
7．4．8微波等离子体垃圾处理系统097
7．4．9等离子体气化与氢气回收联合系统098
7．4．10双等离子体炬气化垃圾系统099
7．5等离子体处理垃圾技术的商业应用对比100
7．6技术影响参数101
7．6．1给料垃圾类型101
7．6．2载气成分103
7．6．3蒸汽-空气质量比104
7．6．4等离子体功率104
7．6．5当量比105
7．6．6温度105
7．6．7氧气燃料比106
7．6．8原料进料速率106
7．7等离子体气化产物分析107
7．7．1尾气净化和尾气组分107
7．7．2熔渣特征108
7．8等离子体气化垃圾的气化平衡模型111
7．8．1气化过程的平衡建模111
7．8．2灿用分析113
7．9等离子体气化熔融工艺模型115
7．10等离子体碳气化热力学平衡模型116
7．11应用实例与成本分析117
7．12展望119
参考文献120
第8章等离子体热解熔融电子废弃物/125
8．1电子废弃物处理现状125
8．2等离子体热解熔融电子废弃物原理126
8．3等离子体裂解电子废弃物系统128
8．3．1转移电弧系统129
8．3．2非转移电弧系统132
8．3．3微波系统132
8．4技术影响参数133
8．4．1放电功率133
8．4．2处理时间134
8．4．3给料组分134
8．4．4重金属迁移134
8．4．5热解温度135
8．5降解产物分析135
8．5．1气态产物135
8．5．2液态和固态产物135
8．5．3金属回收评估136
8．6应用实例与成本分析138
8．7等离子体热解熔融电子废弃物的比较分析140
参考文献141
第9章等离子体熔融电镀污泥/143
9．1电镀污泥的危害与处理143
9．2等离子体熔融电镀污泥机理144
9．3等离子体熔融电镀污泥系统145
9．3．1直流电弧等离子体系统145
9．3．2射频等离子体系统146
9．4技术影响参数147
9．4．1等离子体反应器类型147
9．4．2比能147
9．4．3添加剂148
9．4．4气相产物148
9．4．5固相产物149
9．5结论149
参考文献150
第10章等离子体热解熔融医疗垃圾/151
10．1医疗垃圾的危害与处理151
10．2等离子体热解医疗垃圾原理152
10．3等离子体热解医疗垃圾工艺流程153
10．4等离子体热解医疗垃圾系统154
10．4．1固定床系统154
10．4．2移动床系统155
10．4．3多级等离子体系统156
10．5技术影响参数159
10．5．1等离子体炉型与结构159
10．5．2载气成分159
10．5．3给料组分和给料条件159
10．5．4增塑剂、稳定剂或添加剂160
10．5．5等离子体炬数量的影响160
10．5．6停留时间的影响160
10．5．7等离子体处理温度的影响161
10．6热解熔融产物161
10．6．1气体产物161
10．6．2重金属迁移162
10．6．3熔渣特征162
10．7等离子体炉的模型162
10．8应用案例164
10．8．150kg/h等离子体处理医疗垃圾系统164
10．8．2等离子体特种垃圾焚烧炉165
10．9等离子体热解玻璃化医疗废物的比较与展望166
参考文献168
第11章等离子体熔融固化飞灰/170
11．1垃圾焚烧与垃圾焚烧飞灰处理170
11．2等离子体熔融玻璃化焚烧飞灰机理171
11．2．1二吖恶英分解机理171
11．2．2重金属固化机理173
11．3等离子体熔融焚烧飞灰系统173
11．3．1直流等离子体系统173
11．3．2交流等离子体系统181
11．3．3射频等离子体系统182
11．4技术影响参数183
11．4．1氧硅比183
11．4．2气氛183
11．4．3添加剂184
11．4．4等离子体能量184
11．4．5温度184
11．4．6处理时间185
11．4．7炉渣冷却方法186
11．4．8重金属迁移186
11．4．9反应器压力187
11．4．10原材料组成187
11．5熔融过程产物分析188
11．5．1固体产物特征与资源化利用188
11．5．2气态产物成分与净化190
11．6工程实例190
11．7等离子体系统的处理效果比较分析193
参考文献199
第12章等离子体熔融玻璃化含石棉废弃物/203
12．1废石棉的危害与处理203
12．2等离子体处理石棉废弃物的机理204
12．3等离子体处理石棉废弃物系统204
12．3．1电弧等离子体204
12．3．2微波等离子体205
12．4技术影响参数206
12．4．1等离子体反应器类型206
12．4．2温度206
12．4．3进料速率206
12．4．4载气类型207
12．4．5等离子体能量207
12．5熔融过程产物分析207
12．5．1气态产物207
12．5．2固体产物207
12．6工程实例208
参考文献208
第13章等离子体热解销毁含氯废弃物/210
13．1含氯废弃物的处理现状210
13．2等离子体处理含氯废弃物的机理211
13．3等离子体处理含氯废弃物系统212
13．3．1转移电弧212
13．3．2非转移电弧214
13．3．3电感耦合等离子体217
13．4技术影响参数219
13．4．1气氛219
13．4．2功率219
13．4．3氢气添加剂219
13．4．4等离子体炉温220
13．4．5熔渣黏度220
13．4．6进样速率和淬灭速率220
13．5裂解过程产物分析与机理221
13．5．1气态产物成分与净化221
13．5．2固体产物分析及资源化221
13．6能耗和成本分析222
13．7工程案例222
13．7．1氯硅烷废物资源化222
13．7．21MW等离子体裂解炉223
13．7．3PCB废料裂解224
13．7．4220吨城市垃圾和汽车废渣的工厂224
13．7．5PLASCON等离子体弧技术225
13．7．6等离子体转换系统225
13．7．7等离子体弧离心处理POPs226
13．7．8有机氟工业残渣的处理226
13．8等离子体销毁含氯废弃物系统对比226
参考文献228
第14章等离子体销毁废旧武器弹药/230
14．1旧武器弹药及处理方法230
14．2废旧武器弹药等离子体处理系统230
14．2．1固定式系统230
14．2．2移动式系统231
14．3处理产物232
14．3．1气相产物232
14．3．2固相产物232
14．4等离子体处理优势233
参考文献234
第15章等离子体无害化处理舰船废弃物/235
15．1舰船废弃物及处理方法235
15．2舰船废弃物等离子体处理系统235
15．2．1系统组成235
15．2．2常规固体废弃物处理237
15．2．3油泥废弃物处理238
15．3技术影响参数与降解结果239
15．3．1处理时间239
15．3．2气相产物239
15．3．3等离子体炬功率240
15．3．4过滤设备尺寸240
15．3．5白烟的去除240
15．4展望240
参考文献241
第16章等离子体销毁化学武器/242
16．1化学武器及处理方法242
16．2等离子体销毁系统与机理243
16．2．1微波系统243
16．2．2射频等离子体系统245
16．2．3等离子体旋转炉246
16．2．4热销毁-烟气等离子体净化组合系统246
16．2．5低温等离子体净化器247
16．3技术参数与销毁效果248
16．3．1等离子体反应器类型248
16．3．2添加气249
16．3．3进料速率249
16．3．4初始浓度250
16．3．5气、液相产物250
16．3．6固体产物250
16．4展望251
参考文献251
第17章等离子体降解低放射性有机溶剂/252
17．1低放射性有机溶剂来源252
17．2低放射性有机溶剂现有处理技术253
17．2．1热处理法253
17．2．2H2O2-Fe2+ /TiO2处理法253
17．2．3等离子体法253
17．3等离子体降解低放射性有机溶剂机理与系统254
17．3．1等离子体降解有机溶剂机理254
17．3．2批量处理系统255
17．3．3连续循环处理系统256
17．4技术影响参数257
17．4．1等离子体反应器类型257
17．4．2处理时间258
17．4．3给料速率258
17．4．4载气类型258
17．5降解产物与降解动力学259
17．5．1气相产物259
17．5．2液相产物259
17．5．3降解动力学260
17．6结论260
参考文献261
第18章等离子体气化熔融中低放射性固体废弃物/262
18．1放射性固体废弃物处理现状262
18．2等离子体气化熔融放射性固体废弃物机制263
18．3等离子体处理放射性固体废弃物系统263
18．3．1转移电弧等离子体熔融炉263
18．3．2非转移电弧等离子体熔融系统265
18．3．3射频等离子体反应器267
18．4技术影响参数268
18．4．1给料类型268
18．4．2载气268
18．4．3停留时间268
18．4．4温度268
18．5气化熔融产物269
18．6展望270
参考文献270