關(guān)鍵詞：超臨界水楚燒技術(shù)；等離子氣化技術(shù)；高溫?zé)o氧干餾技術(shù)；固體廢棄物處理中圖分類號：X705 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1003-5168（2025）07-0084-04DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.07.016

Research on the Innovation and Application of Harmless Treatment Technology of Solid Waste

ZHANG Hao（Huanchuang（Chifeng） Technology Co.，Ltd.，Chifeng O24ooo，China）

Abstract：[Purposes] This paper discusses the application and effect of supercritical water incineration technology，plasma gasification technology and high- temperature oxygen-free distilation technology in solid waste treatment， so as to provide a new idea for the harmlesstreatment of solid waste.[Methods] By analyzing the principles and applications of these innovative technologies and combining case studies， their actual efcts in waste treatment，resource recoveryand pollution control are evaluated.[Findings] The results show that supercritical water incineration technology can efectively reduce the emission of harmful substances，plasma gasification technology has outstanding performance in eficient energy conversion，and high-temperature oxygen-free distillation technology has significant advantages in resource utilization and pollution reduction.[Conclusions] These technologies provide new ideas for the harmless treatment of solid waste.Despite facing some technical challenges，they have shown broad application potential in improving treatment efficiency，resource utilization and environmental protection.

Keywords：supercritical water incineration technology；plasma gasification technology；hightemperature oxygen-free distillation technology；solid waste treatment

0 引言

隨著我國工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，固體廢棄物的產(chǎn)生量持續(xù)增加，如何有效應(yīng)對日益嚴(yán)峻的固體廢棄物處理，成為環(huán)境管理中的重要課題。傳統(tǒng)的固體廢棄物處理方法（如填埋和焚燒），雖然在一定程度上緩解了廢物處置壓力，但仍存在資源浪費(fèi)、二次污染等問題1。因此，探索無害化處理技術(shù)不僅是減少環(huán)境污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的迫切需求，也是推動資源循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。近年來，超臨界水焚燒技術(shù)、等離子氣化技術(shù)及垃圾轉(zhuǎn)能源技術(shù)（Waste-To-Energy，WTE）等新興處理技術(shù)在我國逐步得到研究與應(yīng)用，這些技術(shù)能夠有效提高廢物處理效率，降低環(huán)境影響，實(shí)現(xiàn)廢物的資源化利用。

本研究旨在探討超臨界水焚燒技術(shù)、等離子氣化技術(shù)和垃圾轉(zhuǎn)能源技術(shù)（WTE）在固體廢棄物無害化處理中的應(yīng)用與效果，評估這些創(chuàng)新技術(shù)在提升廢物處理效率、減少污染排放、促進(jìn)資源回收方面的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，以期為固體廢棄物管理提供更加高效、環(huán)保的技術(shù)解決方案，推動固體廢棄物處理技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。

1固體廢棄物無害化處理創(chuàng)新技術(shù)

1.1超臨界水焚燒技術(shù)

超臨界水熱燃燒技術(shù)是一項(xiàng)現(xiàn)代高效能清潔能源轉(zhuǎn)化技術(shù)。該技術(shù)利用超臨界水的獨(dú)特物理化學(xué)性質(zhì)，在高溫高壓條件下實(shí)現(xiàn)固體燃料（包括煤炭、污泥等）的高效燃燒和能量轉(zhuǎn)化，被視為解決傳統(tǒng)燃煤污染和二氧化碳排放問題的前沿技術(shù)。超臨界水是指在超過其臨界點(diǎn)（374.15℃和22.12 的高溫高壓條件下存在的水[2。超臨界水的密度和介電常數(shù)顯著減小，黏度降低，擴(kuò)散性增強(qiáng)，具有極佳的溶解能力和化學(xué)反應(yīng)性。這種特性使得其能夠快速而徹底地氧化有機(jī)物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，同時將氮?dú)夂推渌剞D(zhuǎn)化為相應(yīng)的無機(jī)鹽，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)廢物的高效無害化處理。

在超臨界水熱燃燒技術(shù)中，燃料（如煤漿、城市污泥等）與氧化劑（如空氣或氧氣）在高壓有機(jī)漿液噴嘴和高壓氧化劑噴嘴的作用下，同時噴入水熱火焰發(fā)生器。在點(diǎn)火器的引導(dǎo)下，形成的水熱火焰射流進(jìn)入裝置主體與超臨界熱流體引導(dǎo)管之間的環(huán)空中，以向下的旋流形式運(yùn)動。這一過程中，火焰的高溫能量將固體燃料迅速氧化分解，釋放出大量熱能，并將產(chǎn)生的二氧化碳和氮?dú)獾绒D(zhuǎn)化產(chǎn)物與少量富余氧氣分離。裝置設(shè)計中，超臨界熱流體引導(dǎo)管的配置和殘渣分離組件的作用至關(guān)重要[3。超臨界熱流體引導(dǎo)管的設(shè)置確保了在燃燒過程中液相產(chǎn)物（如超臨界水和少量未反應(yīng)的氧氣）能夠順利流出，而固相殘渣則在殘渣分離組件的過濾作用下，從渣漿出口中隨液相產(chǎn)物分離出來。這種實(shí)時的固相液相分離機(jī)制不僅節(jié)省了后續(xù)處理步驟，而且為燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了技術(shù)保障。此外，超臨界水熱燃燒技術(shù)相較于傳統(tǒng)燃煤技術(shù)有明顯的環(huán)保優(yōu)勢。傳統(tǒng)燃煤過程中，煤的燃燒產(chǎn)生的氮氧化物（ N O x ）、二氧化硫（ ΩS O x. 和顆粒物等工業(yè)污染物會對環(huán)境造成嚴(yán)重影響，需要通過復(fù)雜的末端控制設(shè)施進(jìn)行處理。而超臨界水熱燃燒技術(shù)通過源頭控制，即在燃燒過程中實(shí)現(xiàn)了這些污染物的減排，不需要額外的脫硫、脫硝和除塵設(shè)備，極大簡化了燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行成本。同時，該技術(shù)還能夠低成本捕集二氧化碳，進(jìn)一步減少對大氣的排放負(fù)荷，有助于應(yīng)對全球變暖和氣候變化挑戰(zhàn)[4]。

1.2等離子氣化技術(shù)

等離子氣化技術(shù)是一種高效能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，能將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為合成氣等有用能源的過程。該技術(shù)主要通過將固體廢棄物在高溫等離子條件下分解，產(chǎn)生合成氣（一氧化碳和氫氣）作為能源利用。在等離子氣化裝置中，粗合成氣氧氣首先進(jìn)入流化床氣化爐的進(jìn)料口。這里的流化床氣化爐是整個系統(tǒng)的核心部件之一，通過將固體廢棄物投入到高溫流化床中，實(shí)現(xiàn)廢物的熱解和氣化過程。蒸汽氧氣-等離子轉(zhuǎn)換電極負(fù)責(zé)在高溫條件下促使氣化反應(yīng)發(fā)生，通過電化學(xué)方式提高氣化效率和選擇性。廢熱回收系統(tǒng)則是為了最大化能源利用，將氣化過程中產(chǎn)生的余熱進(jìn)行回收利用，提高能源利用效率[5]?？諝馕廴究刂苿┻M(jìn)口和過濾單元在等離子氣化技術(shù)中起到關(guān)鍵作用，通過在系統(tǒng)中引入空氣污染控制劑，如活性炭或其他化學(xué)吸附劑，有效減少氣化過程中產(chǎn)生的污染物排放。污染物收集系統(tǒng)則負(fù)責(zé)將捕集到的固體和液體廢物分離和處理，以確保系統(tǒng)運(yùn)行過程中的環(huán)境友好性和安全性。濕式洗滌槽和化學(xué)藥品去除單元則進(jìn)一步處理汽化后產(chǎn)生的廢氣和廢水，通過濕式洗滌和化學(xué)藥品去除，有效減少排放物中的有害物質(zhì)，保護(hù)環(huán)境和人類健康。

1.3高溫?zé)o氧干餾技術(shù)

高溫?zé)o氧干餾技術(shù)是一種先進(jìn)的固體有機(jī)廢棄物處理技術(shù)，通過在缺氧環(huán)境下對預(yù)處理后的物料進(jìn)行高溫加熱，實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)物的斷裂和重新組合，從而生成小分子的可燃?xì)怏w、油類和固體殘渣。該技術(shù)操作系統(tǒng)封閉，有效防止了二次污染的產(chǎn)生，與傳統(tǒng)的填埋和焚燒方式相比，其環(huán)境影響和運(yùn)行成本明顯降低。

高溫?zé)o氧干餾技術(shù)的原理是進(jìn)料裝置將經(jīng)過預(yù)處理的固體有機(jī)廢棄物連續(xù)送入干餾反應(yīng)釜，在缺氧的環(huán)境中，利用專利設(shè)計的進(jìn)料活塞精確控制物料的供給。隨著溫度的升高，物料中的大分子有機(jī)物結(jié)構(gòu)的碳鍵和氫鍵發(fā)生斷裂，產(chǎn)生甲、乙、丙、丁烷等可燃?xì)怏w，同時生成石油焦、輕質(zhì)油和固體碳渣。這些產(chǎn)物經(jīng)過三相分離裝置分別收集和處理，確保油類被安全存儲，水資源被有效循環(huán)利用，而氣體則輸送到儲氣罐中備用燃料，實(shí)現(xiàn)了資源的最大化利用和環(huán)境的最小化影響。整個工藝過程中，關(guān)鍵在于溫度的精確控制和連續(xù)操作的保障。系統(tǒng)的密封性設(shè)計不僅能有效防止空氣進(jìn)人干餾釜，還能防止有害氣體的外泄，確保操作安全和環(huán)境保護(hù)。熱解殘渣的化學(xué)性能穩(wěn)定，能夠耐受強(qiáng)酸腐蝕，且有效固化了固廢中的重金屬，避免其再次釋放到環(huán)境中的風(fēng)險。

2固體廢棄物無害化處理創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用

2.1 案例概述

高溫?zé)o氧干餾技術(shù)作為一種先進(jìn)的固體有機(jī)廢棄物處理技術(shù)，已在多個實(shí)際應(yīng)用場景中得到驗(yàn)證和應(yīng)用。以某城市作為案例，該城市長期以來主要采用填埋和焚燒方式處理生活垃圾，但這些傳統(tǒng)處理方式存在著嚴(yán)重的土地資源占用和環(huán)境污染問題，不僅影響市民生活質(zhì)量，還加重了環(huán)境的負(fù)擔(dān)。為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，市政府與環(huán)境保護(hù)部門合作，引進(jìn)了先進(jìn)的高溫?zé)o氧干餾技術(shù)，建設(shè)了一座現(xiàn)代化的固體廢棄物處理廠。該廠利用高溫干餾技術(shù)，將城市生活垃圾進(jìn)行無害化處理和資源化利用，取得了顯著的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際操作中，首先進(jìn)行預(yù)處理階段，將生活垃圾進(jìn)行脫水處理，以提高后續(xù)干餾過程的效率和能源利用率。其次經(jīng)過高溫干餾反應(yīng)，廢物中的有機(jī)物在無氧環(huán)境下發(fā)生裂解，生成了可燃?xì)怏w（如甲烷、乙烷）液體油和固體焦炭。這些產(chǎn)物經(jīng)過精密的分離和處理裝置，分別用于能源回收和化學(xué)品生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化利用和環(huán)境污染的最小化。

2.2 應(yīng)用過程

在實(shí)際應(yīng)用過程中，高溫?zé)o氧干餾技術(shù)通過精確控制不同溫度下的工藝過程，實(shí)現(xiàn)了廢物資源化利用的高效轉(zhuǎn)化。高溫?zé)o氧干餾技術(shù)的工藝過程中不同溫度范圍下的物質(zhì)分解和產(chǎn)物形成見表1。在低溫段（ ，廢物經(jīng)過干燥和水分分離，雖然暫時沒有可觀察到的物質(zhì)分解，但為后續(xù)熱解反應(yīng)創(chuàng)造了理想的條件。在 以內(nèi)的溫度范圍，減氧脫硫反應(yīng)開始進(jìn)行，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)水和二氧化碳的分離，減少了廢物中的有害成分。當(dāng)溫度升至 以上時，聚合物開始裂解，硫化氫等硫化物也開始分離出來，形成甲烷和其他碳?xì)浠衔铮@些是有機(jī)廢棄物中潛在的可再利用資源。在 和 的高溫區(qū)域，脂族化合物和含碳氧氮化合物進(jìn)一步分解，產(chǎn)生更多的甲烷和其他碳?xì)浠衔?，這些有機(jī)氣體可以作為燃料或其他化工原料的重要來源。當(dāng)溫度達(dá)到 時，瀝青類物質(zhì)開始轉(zhuǎn)化為熱解油和熱解焦油，這些液態(tài)產(chǎn)物具有較高的經(jīng)濟(jì)價值，可以進(jìn)一步提煉用于工業(yè)生產(chǎn)。在 的高溫區(qū)間，瀝青類物質(zhì)裂解成耐熱物質(zhì)，形成石墨烯烴和其他芳香族化合物，這些物質(zhì)在先進(jìn)材料和能源領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景[6]。

2.3 效果分析

在固體廢棄物無害化處理創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用效果分析中，可以看到超臨界水焚燒技術(shù)、等離子氣化技術(shù)和高溫?zé)o氧干餾技術(shù)在解決固體廢棄物處理問題上的顯著成效。首先，超臨界水焚燒技術(shù)通過其高效的燃燒和氧化特性，能夠?qū)⒐腆w廢棄物迅速轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和水，有效降低了有機(jī)廢物對環(huán)境的影響，尤其是在減少氮氧化物和二氧化硫等污染物排放方面表現(xiàn)突出。其次，等離子氣化技術(shù)則利用高溫等離子條件將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為合成氣，具備了高效能源轉(zhuǎn)化的能力，同時通過污染物收集系統(tǒng)和廢熱回收技術(shù)，有效控制了氣體和固體廢物的排放，進(jìn)一步減少了環(huán)境污染。最后，高溫?zé)o氧干餾技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出了對固體有機(jī)廢棄物高效處理的優(yōu)勢，通過精確控制不同溫度下的熱解反應(yīng)，成功將廢物分解為可燃?xì)怏w、液體油和固體焦炭，實(shí)現(xiàn)了資源化利用和減少了二次污染的目標(biāo)。

從應(yīng)用效果數(shù)據(jù)分析來看，這些技術(shù)的實(shí)施不僅提升了固體廢棄物處理的效率，還顯著減少了環(huán)境負(fù)荷。以高溫?zé)o氧干餾技術(shù)為例（其在不同溫度段的物質(zhì)分解和主要產(chǎn)物見表1），在低溫段（ 1 0 0 ～ 1 2 0 ℃ ）進(jìn)行干燥和水分分離，為后續(xù)熱解反應(yīng)創(chuàng)造條件；在 以內(nèi)，發(fā)生減氧脫硫反應(yīng)，分離出結(jié)構(gòu)水和二氧化碳；隨著溫度的升高，產(chǎn)生甲烷和其他碳?xì)浠衔?，有效利用有機(jī)廢棄物資源。在更高溫度（ 以上），進(jìn)一步分解脂族化合物和其他含碳氧氮化合物，生成更多可燃?xì)怏w和有機(jī)化合物，這些產(chǎn)物不僅可以作為能源的重要來源，還有利于工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。特別是在4 0 0℃ 以上的高溫區(qū)間，瀝青類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為熱解油和熱解焦油，這些產(chǎn)物具備較高的經(jīng)濟(jì)價值和廣泛的應(yīng)用前景。

3結(jié)語

固體廢棄物無害化處理技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用為解決日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題提供了重要的技術(shù)支持。超臨界水焚燒技術(shù)、等離子氣化技術(shù)和高溫?zé)o氧干餾技術(shù)作為先進(jìn)的處理方法，不僅在提高廢物處理效率方面取得了顯著成效，還有效減少了廢物處理過程中對環(huán)境的影響。這些技術(shù)在資源回收、污染物減排和能源轉(zhuǎn)化等方面展示了強(qiáng)大的潛力，尤其在減少溫室氣體排放、降低二次污染和促進(jìn)廢物資源化利用方面具有重要意義。未來，隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和政策支持的加強(qiáng)，這些創(chuàng)新技術(shù)將在固體廢棄物處理領(lǐng)域發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用，推動綠色、可持續(xù)的發(fā)展。

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