黃文有，孟月東，陳明周，陸杰，呂永紅

1.華南理工大學電子與信息學院，廣東 廣州　510641 2.中廣核研究院有限公司，廣東 深圳　518031 3.中國科學院等離子體物理研究所，安徽 合肥　230031

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等離子體熔融生活垃圾焚燒飛灰中試試驗

黃文有1,2，孟月東3，陳明周2，陸杰2，呂永紅2

1.華南理工大學電子與信息學院，廣東 廣州510641 2.中廣核研究院有限公司，廣東 深圳518031 3.中國科學院等離子體物理研究所，安徽 合肥230031

等離子體熔融飛灰是安全處置飛灰的方法之一。為了獲取具有工程應(yīng)用價值的數(shù)據(jù)，采用中試規(guī)模的等離子體爐在連續(xù)進料、出料狀態(tài)下大批量地熔融飛灰，研究了熔渣、二次飛灰和尾氣等產(chǎn)物的特性，測算熔融處理單位質(zhì)量飛灰的能耗。結(jié)果表明：得到的水淬熔渣和自然冷卻熔渣的密度分別為3.01和2.90 gcm3；重金屬浸出毒性遠低于GB 5085.3—2007《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》的標準限值；所采用的等離子體裝置在處理280 kg飛灰的連續(xù)試驗中，飛灰處置能耗為1.12 kW·hkg；二次飛灰的產(chǎn)率為7.1%，其主要成分為NaCl和KCl。

生活垃圾焚燒飛灰；等離子體；熔融；無害化；重金屬

近年來，隨著垃圾焚燒化的不斷推進，垃圾焚燒飛灰的污染問題逐漸成為社會關(guān)注的焦點。飛灰熔融能有效減容、銷毀二惡英，產(chǎn)生的玻璃態(tài)熔渣可以進一步利用[1-3]，是實現(xiàn)飛灰無害化、資源化的處置手段。通過國內(nèi)一些學者[4-9]針對小批量飛灰(數(shù)g到數(shù)十g)所做的大量實驗室研究，獲得了對飛灰熔融過程和機理的理論性認識；李潤東等[10]利用設(shè)計能力為500 kgd的燃料爐進行了飛灰熔融的中試研究，使飛灰的熔融處理由實驗室向工業(yè)化應(yīng)用邁進了一步。

等離子體熔融飛灰被認為是飛灰無害處理的最有效途徑之一，一些發(fā)達國家對等離子體飛灰熔融技術(shù)進行了深入研究[11-15]，并實現(xiàn)了飛灰無害處理的工業(yè)化運行。近年來，我國對該領(lǐng)域的關(guān)注也日益增加：潘新潮等[16-17]利用直流等離子體炬和坩堝組成的試驗平臺對飛灰進行熔融處理，研究了二惡英的分解效果、重金屬的固化效果以及熔渣的特性；蔡九菊等[18]利用2 kg的直流電弧爐分別對醫(yī)療垃圾焚燒的底灰以及底灰與布袋飛灰的混合灰進行了熔融試驗，得到了重金屬浸出濃度極低的非晶態(tài)熔渣，熔融處理的減容比可達78%和80.5%。但具有工程應(yīng)用價值的試驗結(jié)果鮮有報道。

注：1#、2#、3#為熱電偶。圖2　等離子體飛灰處理中試系統(tǒng)Fig.2　Pilot scale experimental system

由于國內(nèi)外等離子體飛灰處理技術(shù)的發(fā)展存在較大差異，鑒于國內(nèi)飛灰處理的壓力日益增大，筆者利用中試規(guī)模的等離子體爐系統(tǒng)對飛灰進行熔融，研究熔渣的特性、尾氣排放和二次飛灰的產(chǎn)量及特性，測定飛灰熔融的能耗，以期為等離子體飛灰處理的實際應(yīng)用獲取直接經(jīng)驗。

1　試驗

1.1材料與設(shè)備

1.1.1飛灰樣品

焚燒飛灰源自某垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)中所收集到的細微顆粒。從外觀看，所采集的飛灰樣品為細微顆粒，放大20 000倍后可以看出，飛灰為細小顆粒團簇在一起形成較大顆粒，大顆粒上吸附了更多的細小顆粒，說明飛灰表面具有很強的吸附能力(圖1)。

圖1　生活垃圾焚燒飛灰SEM照片(20 000倍) Fig.1　SEM photo of MSW incinerator fly ash (×20 000)

1.1.2試驗裝置

試驗所用等離子體飛灰處理系統(tǒng)包括等離子體爐、進料系統(tǒng)、制氮系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)和產(chǎn)物輸運系統(tǒng)(圖2)：1)等離子體爐采用直流等離子體弧技術(shù)，其頂部為1根直徑100 mm的石墨電極，以1 mms的速度上下調(diào)節(jié)電極位置，啟動電源后，電弧熱等離子體在頂部電極和爐底電極間產(chǎn)生；2)進料系統(tǒng)為變頻電機驅(qū)動的螺旋進料器；3)制氮系統(tǒng)由空氣壓縮機和制氮機組成，提供純度≥99.8%的氮氣；4)電源系統(tǒng)為IGBT直流電源，功率轉(zhuǎn)換效率高達90%，輸出功率可達300 kW；5)尾氣處理系統(tǒng)包括熱交換器、堿液噴淋塔、布袋除塵器、活性炭吸附塔、變頻風機和煙囪；6)產(chǎn)物輸運系統(tǒng)用于飛灰被熔融后，將熔融體經(jīng)過爐體一側(cè)的排渣通道排出，再經(jīng)過水淬冷卻破碎成顆粒狀(玻璃體)，輸運到水槽外。

1.2試驗方法

1.2.1參考溫度的選擇

等離子體爐體上安裝3個B型熱電偶(熱電偶1#、2#和3#)，分別測定爐體爐膛內(nèi)部和爐體耐火材料不同位置不同厚度的溫度(圖2)。由于3個熱電偶所處的位置不同，測量的溫度也不同，其讀數(shù)對等離子體爐輸入功率變化的反應(yīng)時間不同，熱電偶1#對輸入功率變化非常敏感，2#稍微滯后，3#則明顯不同步。因此，選取熱電偶1#的讀數(shù)為控制爐溫的基準。

熔融體的初始溫度是決定其是否在排渣管道中凝固進而堵塞的關(guān)鍵因素。為選取合適的溫度，采用固定功率使爐子達到熱平衡之后通過改變進料速率影響爐膛的溫度，進而影響熱電偶1#的讀數(shù)。觀察發(fā)現(xiàn)，進料后讀數(shù)立即下降，下降值與進料量有關(guān)；之后略有上升并保持穩(wěn)定。其原因在于爐膛上部的溫度主要來自于爐內(nèi)氣體的對流傳熱和熔融液面的輻射傳熱，常溫飛灰從爐頂送入爐中首先被加熱，會降低氣體的溫度；而落入熔池的飛灰漂浮在熔池表面，降低了熱輻射強度；隨著熔融進行，溫度逐漸趨于穩(wěn)定。觀察排渣的流暢性發(fā)現(xiàn)，讀數(shù)約為1 385 ℃時熱電偶1#排渣暢通，低于該溫度則出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。據(jù)此選定熱電偶1#的試驗基準溫度為1 385 ℃。

1.2.2功率與溫度的控制

為了穩(wěn)定爐膛溫度，需確定輸入的功率，設(shè)定輸入電流，上下調(diào)節(jié)電極位置維持電壓恒定，并通過控制進料速率控制爐子的溫度，使排渣通暢。

1.2.3熔融爐熱損失的測定

在飛灰的處理過程中，電源提供的能量一部分用于熔融飛灰，一部分則從爐體釋放到環(huán)境中造成熱損失，爐子的熱損失包括空氣的熱傳導(dǎo)、環(huán)境的熱輻射以及尾氣攜帶的熱量。為了計算飛灰處理的能量利用狀況，需測定爐子在工作狀態(tài)下的熱損失。

采用逐步升溫法測定爐子熱損失：啟動電源后先設(shè)定功率，待爐溫穩(wěn)定，即熱電偶1#讀數(shù)基本穩(wěn)定在某個值后增加功率，可測得熱電偶1#另一個讀數(shù)；逐漸增加輸入功率得到不同的功率下熱電偶1#對應(yīng)的溫度，據(jù)此可得到功率與溫度的關(guān)系曲線。由該曲線得出維持熱電偶1#讀數(shù)為1 385 ℃時所需輸入功率為30 kW。

1.2.4飛灰的熔融

系統(tǒng)啟動后，逐漸升溫至工作狀態(tài)進行飛灰的熔融。試驗中，為了獲取平均能耗并驗證設(shè)計功率下的處理能力，等離子體爐的輸入功率分別設(shè)置為50、80和150 kW。對于每個選定的功率，當熱電偶1#的讀數(shù)達到1 385 ℃時將飛灰送入爐內(nèi)，通過調(diào)節(jié)進料速率控制熱電偶1#讀數(shù)穩(wěn)定在1 385 ℃附近；調(diào)節(jié)變頻風機轉(zhuǎn)速，使爐內(nèi)氣壓維持在-100～-50 Pa。熔融后的飛灰熔體通過排入水池淬冷(水淬冷卻)和排入沙盤在空氣中自然冷卻2種方式冷卻。

2　結(jié)果與討論

2.1熔渣的特性

熔渣是飛灰熔融處理后的主要固體產(chǎn)物，其特性尤其是環(huán)境特性直接決定熔渣的進一步處理和潛在用途。

2.1.1外觀

熔融體冷卻后得到的熔渣如圖3所示。從外觀看，水淬冷卻得到的熔渣呈顆粒狀，是熔融體從管道流入水池遇水淬冷卻破碎，并由于熔融體遇水的收縮作用而使外表圓潤；空氣中自然冷卻的熔渣呈餅狀，熔融體流入沙盤形成餅狀，由于沙子的冷卻破裂而成。

2.1.2密度

圖3　飛灰熔融體經(jīng)過冷卻后得到的熔渣Fig.3　Slag produced in the pilot scale test

對于冷卻劑和熔融體組成的系統(tǒng)，根據(jù)能量守恒定律可以得到熔融體散熱的功率密度。由于密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)等的差異，在流速差別不大時水淬冷卻效果要比自然冷卻好，因為水淬冷卻可使熔融體收縮程度更大，因此得到的玻璃體密度也較大，產(chǎn)物也更加致密。

試驗發(fā)現(xiàn)，水淬冷卻得到的顆粒存在中空的現(xiàn)象，原因可能為：1)熔融液溫度很高，放入水中時熔融液中的少許氣泡來不及排出而被固化在熔渣中；2)高溫熔融的液體遇到冷卻水使水氣化，水蒸氣充斥在熔融體中，被冷卻固化的熔渣所包覆，由于熔融體的連續(xù)排出，氣化連續(xù)進行，造成熔融體直接排入水中淬冷時得到的顆粒大多數(shù)是中空的。但如將高溫熔融液降溫凝固后再排入水中冷卻破碎，得到的熔渣顆粒與自然冷卻得到的熔渣顆?？紫短匦圆顒e不大。

2.1.3熔渣的化學成分比較

對2種熔渣取樣進行化學成分比較，在105 ℃烘干后用X射線熒光光譜(XRF)測定其主要成分，結(jié)果如圖4所示。

圖4　2種熔渣中主要化學成分所占比例Fig.4　Mass percentage of the major components in the two slags

從圖4可以看出，2種熔渣的成分非常近似，說明冷卻方式對玻璃體的最終組成影響不大，是因為熔渣都是由難揮發(fā)的成分組成的。飛灰中Pb、As、Cd和Hg等低沸點金屬多以單質(zhì)、金屬氯化物(如AsCl3、PbCl2、CdCl2等)及金屬氧化物(如As2O3、CdO、PbO等)的形式存在，部分汞以蒸氣的形式存在。這些低沸點金屬具有較高的蒸氣壓，在熔融過程中很難與飛灰中的礦物鹽發(fā)生化學反應(yīng)形成穩(wěn)定的化合物，在熔融過程中變?yōu)闅鈶B(tài)進入尾氣。此外，飛灰中的NaCl和KCl熔融揮發(fā)、硫酸鹽和碳酸鹽的分解使Na、K、S、Cl等元素在玻璃體中的含量極低。由于熔融過程中低沸點金屬的揮發(fā)和鹽類的分解，熔渣中均為以Ca、Si和Al等為主要元素形成的高熔點物質(zhì)，而其中的ZrO2可能來自于爐內(nèi)耐火材料的熔蝕。

2.1.4熔渣的晶相分析

對水淬冷卻和自然冷卻熔渣進行XRD分析，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以看出，水淬冷卻熔渣的玻璃化程度比自然冷卻的要好，自然冷卻則有晶體形成。在熔融體冷卻過程中，溫度降低的同時液體黏度增加，當黏度足夠高時會抑制結(jié)晶作用，使過冷液體內(nèi)的原子失去調(diào)整結(jié)構(gòu)的能力而形成具有剛性的非晶態(tài)的玻璃態(tài)物質(zhì)。熔融體的玻璃化程度受其成分和冷卻方式的影響，飛灰熔融體從爐中流出后，冷卻的速度直接決定了晶核形成與生長的時間，因此，水淬冷卻阻止了熔融體中晶核的形成，而空氣中自然冷卻給晶核的形成和生長提供了時間。

2.1.5熔渣的環(huán)境特性

熔渣的重金屬浸出特性直接決定了熔渣在環(huán)境中的行為。按照GB 5086.2—2010《固體廢物浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》測得環(huán)境中通常關(guān)心的6種重金屬的浸出濃度，將其與GB 5085.3—2007《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》規(guī)定限值進行比較(表1)。

表1　熔渣中重金屬浸出濃度

Table 1　Leaching test results of heavy metals from slag >and limits in the national standard　mgL

表1　熔渣中重金屬浸出濃度

元素重金屬浸出濃度水淬冷卻自然冷卻標準限值1)Zn0.5470.047100Cd0.00310.00111Cr6+ND2)0.00025Pb0.00530.02105As0.00060.00555Hg<0.0005<0.00050.1

1)執(zhí)行GB 5085.3—2007《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》；2)ND為未檢出。

6種重金屬在熔渣中的濃度如圖6所示。

圖6　熔渣中的重金屬濃度Fig.6　Concentrations of heavy metals in slag

由表1可知，熔渣的重金屬浸出濃度都遠低于國家相應(yīng)的標準限值。Zn在飛灰和熔渣中濃度都是最高的，可能是由于飛灰在熔融處理前后的結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生了變化：飛灰由于粒徑小且疏松多孔，浸出液很容易浸入顆粒內(nèi)部，促進重金屬的溶解浸出；而熔渣則更加致密，玻璃化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠固化重金屬，阻止其浸出。

根據(jù)高放射性廢液玻璃固化的經(jīng)驗，影響熔渣浸出的因素主要有熔渣的化學組成、重金屬元素的濃度、浸出液的溫度、pH以及浸出的時間，其中熔渣的化學成分是重要因素。浸出液對熔渣的侵蝕機理包括玻璃網(wǎng)絡(luò)溶解和離子交換。通常認為，氧原子與網(wǎng)絡(luò)形成劑(如Si)的比例越低，產(chǎn)生的橋氧越多，熔渣就越不容易浸出；化合價高于1的金屬元素的氧化物可以增加熔渣的耐久性[19]。飛灰熔融得到的熔渣中Na2O和K2O所占比例都低于1%，這些熔渣應(yīng)該具有很好的耐久性。

限于客觀條件，中試試驗未對熔渣中的二惡英濃度進行檢測。但是在前期試驗中已測得熔渣中幾乎不含有二惡英[20]；且本試驗的爐溫普遍高于前期試驗爐溫，現(xiàn)場觀察到飛灰已經(jīng)完全熔融，從排渣管道中很流暢地流出。基于以上因素可以判斷，熔渣對環(huán)境造成的二惡英危害極低。結(jié)合表1可以判斷，熔渣對環(huán)境是安全的，可以考慮開發(fā)利用。

2.2熔融處理的減容率

飛灰熔融處理主要有3個目的：1)處理重金屬，即揮發(fā)捕集或者固化在熔渣中；2)銷毀其中的二惡英；3)減容。試驗數(shù)據(jù)分析可得，熔渣密度(以水淬冷卻熔渣為例)為飛灰原樣密度的4倍。如果不計熔融造成的質(zhì)量損失，熔渣的體積僅占熔融前飛灰體積的25%。因此，理論上僅密度增加帶來的減容率達到75%?？紤]到飛灰的熔融時有一定的質(zhì)量損失，以及熔渣顆粒堆積的間隙，實際減容率雖達不到如此大的幅度，熔融處理仍然能夠?qū)︼w灰有效減容。

2.3二次飛灰

二次飛灰是垃圾焚燒飛灰熔融處理過程中被除塵系統(tǒng)捕集的粉末狀固體，是飛灰熔融中的另一種固體產(chǎn)物。鑒于垃圾焚燒飛灰為危險廢物，有必要研究二次飛灰的特性。

2.3.1二次飛灰的形成與產(chǎn)量

關(guān)于垃圾焚燒灰渣熔融過程中二次飛灰的產(chǎn)生機理，Nakahara等[21]認為其主要是熔融過程中的揮發(fā)成分和從進料中分離出來的成分，如被尾氣攜帶的部分。二次飛灰的組成、混合物形式以及產(chǎn)率受熔融的工況影響，影響因素包括熔融系統(tǒng)、爐型結(jié)構(gòu)、熔融氣氛、溫度、尾氣處理方法，以及原始灰渣的成分。在中試試驗中共處理飛灰281 kg，得到二次飛灰約20 kg，產(chǎn)率為7.1%。

2.3.2二次飛灰的成分與物相

二次飛灰主要成分的XRF分析結(jié)果如圖7所示。

圖7　二次飛灰中主要成分所占比例Fig.7　Mass percentage of major elements in secondary fly ash

由圖7可知，在二次飛灰中，所占比例高于1%的元素有Cl、K、Na、Zn、S和Pb，總質(zhì)量占比為96.85%，可見揮發(fā)成分占二次飛灰的絕大部分。并且，對比飛灰原樣分析結(jié)果可以看出，二次飛灰與飛灰原樣的成分差異很大，這也從另外一個側(cè)面說明了二次飛灰產(chǎn)生的機理。

圖8為二次飛灰的XRD分析結(jié)果。由圖8可知，二次飛灰中主要物相是NaCl和KCl，該結(jié)果與Rani等[22]采用同類裝置得到的試驗結(jié)果是一致的。

圖8　二次飛灰的XRD分析結(jié)果Fig.8　XRD of secondary fly ash

在飛灰的熔融過程中，揮發(fā)性重金屬如Zn和Pb揮發(fā)進入尾氣，成為二次飛灰的組成。分析了二次飛灰中重金屬Zn、Pb、Cd、Cr、As和Hg的濃度，結(jié)果如圖9所示。

圖9　二次飛灰中重金屬的濃度Fig.9　Concentrations of heavy metals in secondary fly ash

由圖9可知，二次飛灰中的重金屬主要是Zn和Pb，這與二者在飛灰原樣中的高濃度與揮發(fā)性是有關(guān)的。

2.3.3二次飛灰的處理

由于二次飛灰中含有大量的Zn(占1.8%，以質(zhì)量計，下同)和Pb(占1.2%)等易浸出的重金屬，二次飛灰需要進一步處理。試驗中沒有對二次飛灰進行處理。文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)，早期二次飛灰處理的方法主要是水泥固化穩(wěn)定化[23]，后來主要集中在金屬的回收利用，如日本同和公司(Dowa Mining Co. Ltd.)的MRG(metal recycling from garbage)工藝能夠從二次飛灰中回收100%的重金屬，同時分離鉛和鋅，處理過程的產(chǎn)物僅是冶金原料和可向環(huán)境排放的水[24]。大同鋼鐵公司(Daido Steel Co. Ltd.)采用處理量為3 td的石墨電弧爐系統(tǒng)處理飛灰與底灰的混合灰，二次飛灰中的重金屬利用MRG工藝提取，最終得到的固體中含鉛約35%，含鋅31%，可以作為有色金屬工業(yè)的原料[25]。NKK公司使用電阻爐熔融垃圾焚燒灰渣[22]，Zn、Cd和Pb的揮發(fā)率達到90%～100%，并濃縮在二次飛灰中回收利用。西班牙國家冶金研究中心研發(fā)了RECUMET?技術(shù)(西班牙專利：No.9,801,116)，將電弧爐灰向爐內(nèi)循環(huán)以增加灰中Zn的濃度[26]。把電弧爐灰(占79%～82%)、還原劑(焦炭，占16%～18%)、膠合劑(占2%)制成塊，加入廢鐵中送入電弧爐處理。當每t廢鐵中加入18.8 kg爐灰塊時，加入前后得到的灰中Zn所占比例分別為21%和32%。

因此，可以考慮將二次飛灰重新送入爐內(nèi)熔融處理，以提高二次飛灰中的Zn和Pb的量，當該量達到一定值時回收利用。

2.4尾氣排放

煙氣中常規(guī)氣體的分析采用法國奧德姆公司生產(chǎn)的MX2100型多種氣體檢測儀在線檢測。該儀器利用紅外傳感器可以測量O2、CO、SO2、NOx、HCl、H2S、CH4等氣體，可同時測量4種氣體，測定結(jié)果見表2。

表2　尾氣排放分析

Table 2　Analysis results of flue gas　 mgm3

表2　尾氣排放分析

污染物測量結(jié)果標準限值2)SO214.3200NOx473500CO150080HCl18.660H2S71.3—LEL1)42.2—

1)LEL表示烴類可燃性氣體，以CH4計；2)執(zhí)行GB 18484—2001《危險廢物焚燒污染控制標準》。

由表2可知，CO排放超標。實際工業(yè)生產(chǎn)中，尾氣處理系統(tǒng)需要安裝二次燃燒設(shè)備，該問題可在以后的工作中解決。

由于尾氣處理系統(tǒng)中沒有安裝選擇性催化還原(SCR)裝置，NOx的排放濃度偏高，接近限值。鑒于SCR裝置已非常成熟，該問題在工業(yè)生產(chǎn)中能夠得到很好地解決。

2.5飛灰熔融的能耗分析

等離子體爐采用電能做能源，其對飛灰玻璃化過程的能耗指標以處理單位質(zhì)量飛灰所消耗的電能計。若包含爐子熱損失的總能耗和飛灰熔融的凈能耗，則分別定義為：

平均凈能耗=

試驗中處理飛灰量為281 kg，測得等離子體爐在約1 387 ℃時的熱損失為30 kW。計算得到飛灰熔融平均總能耗為1.12 kW·hkg，平均凈能耗為0.59 kW·hkg。

3　結(jié)論

(1)試驗選取爐體爐膛內(nèi)部(熱電偶1#)的溫度為控制爐溫的基準，得到最適基準溫度為1 385 ℃，并得出維持爐膛溫度為1 385 ℃時所需輸入功率為30 kW。

(2)在等離子體爐的輸入功率為50、80和150 kW的工況下對飛灰熔融處理(水淬冷卻熔渣和自然冷卻熔渣)發(fā)現(xiàn)：1)水淬冷卻熔渣和自然冷卻熔渣的密度分別為3.01和2.90 gcm3；主要成分均為CaO、SiO2和Al2O3，且重金屬浸出測試結(jié)果遠低于GB 5085.3—2007《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》規(guī)定的限值，表明熔渣對環(huán)境無害。2)二次飛灰的產(chǎn)率為7.1%，主要成分為飛灰中的易揮發(fā)成分Cl、K、Na、Zn、S和Pb等；可以回收利用二次飛灰中所含的高濃度的Zn和Pb。3)試驗測得等離子體爐飛灰熔融的平均總能耗為1.12 kW·hkg。

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Pilot Scale Study on Plasma Vitrification of Municipal Waste Incinerator Fly Ash

HUANG Wenyou1,2, MENG Yuedong3, CHEN Mingzhou2, LU Jie2, Lü Yonghong2

1.School of Electronic and Information Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China 2.China Nuclear Power Research Institute, Shenzhen 518031, China 3.Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China

The plasma vitrification is one of the methods of detoxification and disposal of municipal waste incinerator (MSWI) fly ash. To obtain key data for engineering application, MSWI fly ash was melted with a pilot scale plasma furnace at the conditions of continuous feeding and discharging. The properties of slag, secondary fly ash and off-gas were analyzed, and the energy consumption was calculated. According to the test, the densities of slag quenched by water and air were 3.01 and 2.90 gcm3, respectively. The leaching test results of heavy metals from the two kinds of slags were all below the limits inIdentificationstandardsforhazardouswastes-Identificationforextractiontoxicity(GB 5085.3-2007). During the pilot scale test, about 280 kg fly ash was melted, and energy consumption of fly ash melting was 1.12 kW·hkg. The production ratio of secondary fly ash was 7.1%, with NaCl and KCl as its major components.

municipal waste incinerator fly ash; plasma; vitrification; detoxification; heavy metals

2016-02-19

黃文有(1967—)，男，研究員級高級工程師，主要從事核電站核級設(shè)備研發(fā)與環(huán)境工程技術(shù)研究，huangwenyou@cgnpc.com.cn

X705

1674-991X(2016)05-0501-08

10.3969j.issn.1674-991X.2016.05.073