本发明专利技术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。本发明专利技术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。依据。
【技术实现步骤摘要】
一种等离子体熔融汽化工艺原料检测方法
[0001]本专利技术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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
技术实现思路
[0006]为解决热等离子体气化熔融固体废物的原料检测问题，经过多次尝试和实验，专利技术了一种等离子体气化熔融原料检测方法，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。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供一种等离子体熔融汽化工艺原料检测方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将定量待检测样品装入样品盘中，放置于热等离子体反应装置内；
[0009]S2：在热等离子体反应装置中，待检测样品与热等离子体射流混合发生气化熔融，获得气相产物和固相产物；
[0010]S3：固相产品存留于样品盘中，气相产物经过过滤后收集，而后进入气相色谱中进行检测。
[0011]在一实施例中，所用待检测原料为为固体废物和部分有机原料，包括且不限于煤、重油、残渣油、油泥、木质素、和包括生活垃圾、工业废物等的固体废物。
[0012]在一实施例中，热等离子体反应装置内部的反应温度为1300℃～1500℃，反应获得的气相产物和固相产物混合物的温度为800℃～1500℃，随后该混合物进入气冷腔，气冷腔内的温度为100℃～500℃。
[0013]在一实施例中，需要检测的气相产物包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙烷、硫化氢、氮氧化物、氨气、氰化氢，所述固相产物正常情况下为熔融冷却后形成的玻璃态物质。
[0014]在一实施例中，等离子体工作气的组成需包括氢气、氩气、氮气、水蒸气、甲烷、乙烷等气体的一种或几种，其中必须含有一定量的氩气作为检测中的内标气。
[0015]在一实施例中，等离子体工作气体，尤其是氩气，需要用流量计准确计量从通气开始至结束过程中的气体流量，并积分得到进入等离子体反应器内的全部氩气量。
[0016]在一实施例中，根据热等离子体气化熔融工艺设计，可以在反应结构后部加入淬冷，淬冷为物理淬冷，例如喷淋冷却水等。
[0017]在一实施例中，所用样品盘为氮化硼、碳化硼、氧化铝等高熔点且高温还原条件下化学性质稳定的材料制成，内径16mm，外径20mm，深3mm。
[0018]在一实施例中，所用样品需经过初步预处理，高含水量原料需经过脱水，大颗粒物料需要磨碎和搅拌均匀，而后与工艺所需设定比例添加剂混合，装入样品盘内。
[0019]在一实施例中，所述污泥和添加剂的混合比例为污泥:添加剂的质量比＝100:(10～25)。
[0020]在一实施例中，所述添加剂为硅藻土、B
203
、AL
203
按照20:(5～10):(1～3) 质量比配置而成的均匀粉末,且硅藻土、B
203
和AL
203
粒度均在30目以上。
[0021]在一实施例中，热等离子体反应装置为直流电弧激发的直流电弧等离子体、高频
等离子体或微波等离子体中的至少一种，可以为单一或多段等离子体反应器，热等离子体反应装置的激发方式、等离子体装置种类、等离子体发生器排布方式应与工艺所用等离子体激发方式和等离子体装置种类相同。热等离子体反应装置为低温热局域热力学平衡等离子体装置。
[0022]在一实施例中，热等离子体气化熔融过程产生的气体尾气用一大型气袋全部收集，并混合均匀，待系统冷却后输入相应的气相色谱进行定量检测。
[0023]在一实施例中，热等离子体反应装置的功率范围为0.5～20kW。
[0024]在一实施例中，热等离子体反应装置的工作气流量范围为1～3本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种等离子体熔融汽化工艺原料检测方法,包括如下步骤S1：将定量待检测样品装入样品盘中，放置于热等离子体反应装置内；S2：在热等离子体反应装置中，待检测样品与热等离子体射流混合发生气化熔融，获得气相产物和固相产物；S3：固相产品存留于样品盘中，气相产物经过过滤后收集，而后进入气相色谱中进行检测。2.根据权利1所述的方法,其特征在于,所用待检测原料为为固体废物和部分有机原料，包括且不限于煤、重油、残渣油、油泥、木质素、和包括生活垃圾、工业废物等的固体废物。3.根据权利1和2任一所述的方法,其特征在于，所述二氧化碳激光器功率在1W-200W之间，激光模式包括单点照射，脉冲照射和连续照射，激光器功率误差要求在
±
5％以内。所述计时器连接控制二氧化碳激光器的照射和终止，计时精度要求达到0.1s。4.根据权利1-3任一所述的方法，其特征在于,所述热等离子体反应装置内部的反应温度为1300℃～1500℃，反应获得的气相产物和固相产物混合物的温度为800℃～1500℃，随后该混合物进入气冷腔，气冷腔内的温度为100℃～500℃。5.根据权利1-4任一所述的方法,其特征在于,所需要检测的气相产物包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙烷、硫化氢、氮氧化物、氨气、氰化氢，所述固相产物正常情况下为熔融冷却后形成的玻璃态物质。6.根据权利1-5任一所述的方法,其特征在于,所述等离子体工作气的组成需包括氢气、氩气、氮气、水蒸气、甲烷、乙烷等气体的一种或几种，其中必须含有一定量的氩气作为检测中的内标气。7.根据权利1-6任一所述的方法,其特征在于,所述等离子体工作气体，尤其是氩气，需要用流量计准确计量从通气开始至结束过程中的气体流量，并积分得到进入等离子体反应器内的全部氩气量。8.根据权利1-7任一所述的方法,其特征在于,所述根据热等离子体气化熔融工艺设计，可以在反应结构后部加入淬冷，淬冷为物理淬冷，例如喷淋冷却水等。9.根据权利1-8任一所述的方法,其特征在于,所用样品盘为氮化硼、碳化硼、氧化铝等高熔点且高温还原条件下化学性质稳定的材料制成，内径16mm，外径20mm，深3mm。10.根据权利1-9任一所述的方法,其特征在于,所用样品需经过初步预处理，高含水量原料需经过脱水，大颗粒物料需要磨碎和搅拌均匀，而后与工艺所需设定比例添加剂混合，装入样品盘内。11.根据权利1-10任...
【专利技术属性】
技术研发人员：王龙元，
申请(专利权)人：北京锋测生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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