等离子气化技术在垃圾处理中的应用

（3）灵活
等离子气化技术除了应用于城市生活垃圾收取垃圾处理费外，还有一些工业废物因为有毒而可以收取更高的垃圾处置费，而且这些工业废物还具有良好的燃烧性。这些能够获得高额处理费和提供良好热值的废物包括石油、化学工厂的炼油废物、医疗废物、汽车切碎后残留物、建筑垃圾、轮胎和电线杆等。此外，大量的劣质煤也能够用于气化处理。
单一的气化炉可以生产多种产品，比如热、蒸汽、电能、乙醇或氢，这样可以最大限度地利用资源。合成气中的氢可以很容易地与碳和氧气分离，而且如果提升合成气中甲烷的含量就可以制成合成天然气。合成气通常可以通过催化转化过程而生成液体燃料，这在第二次世界大战以来已被广泛用于煤液化中。
使用酶或微生物进行转换的生物技术方法来生产液体燃料的方法也正在开发。许多关于更有选择性的催化剂和生产酶的研究正在进行，将可提高效率而使整个系统更具有竞争力。目前，气化乙醇的成本大约是每加仑2美元，估计通过进一步的开发，生产成本将可接近每加仑1.25～1.50美元。乙醇生产示范厂显示，美国的1吨垃圾约可产生100加仑乙醇（相当于0.9吨垃圾生产出380升的乙醇），浮动范围为20％。乙醇的生产成本很难估算，但粗略计算表明，产生乙醇有可能比产生电能的利润更大。
4等离子气化的成熟性
城市生活垃圾等离子气化是一个新的应用，但它是由一些使用非常成熟的子系统组成的，比如废物分拣系统、等离子体处理、烟气净化和能源生产。这些系统的整合正在迅速发展，只是尚未在大型工业系统中应用。
示范和中试规模的系统已经在日本和加拿大成功运行，而且也逐渐开始在美国和欧洲应用。
发达国家废物回收的分类和处理现已非常成熟，其干化和分离设备已经广泛商业化。垃圾预处理的目标是把垃圾切碎成均匀的小块，分离出金属、玻璃和没有热价值的无机物。有价值的物品应该分离并出售。废物经过预处理后，利用等离子炬的高温被气化，从顶部排出，熔融后的熔渣从气化炉的底部排出。气体冷却下来需要通过一系列的净化过程，以调整到下游工序的要求并要符合环境排放标准。电力主要是通过锅炉、发动机和燃气涡轮机来产生的。燃气发动机和涡轮机需要非常干净的气体，而直接燃烧的蒸汽锅炉可以接受相对脏的气体，而且成本极低。每吨生活垃圾经过蒸汽系统可能产生450～550度电，而使用联合循环燃气涡轮机可能会产生900～1200度电。联合循环燃气涡轮机是目前最先进和最有效的发电方法，已经在现代清洁煤发电厂中得到广泛使用。
在与燃气轮机组合汽轮机联合循环燃气发电系统中，合成气在涡轮机里燃烧而发电。同时热涡轮废气通过一个余热蒸汽锅炉来推动汽轮机发电。除了涡轮排气外，热交换器还可以回收合成气的冷却的热量。从气化炉出来的合成气温度约在1200℃，含有大量的热能。理论上，等离子炬和整个工厂的设施只消耗约25％的电能，剩下75％是可以销售的净产电能。
5等离子气化的经济性
城市生活垃圾的等离子气化工艺尽管比较复杂，但是从经济上是可行的。
垃圾处理设施可以对被处理的废物收取一定的垃圾处理费用，同时还拥有销售电能的收入；目前的产出主要是电能，但液体燃料、氢气、合成天然气等在将来都是有可能销售的；从城市生活垃圾中分拣回收一些有价值的商品，如金属和高价值的塑料也是收入的来源；还有一个收入来源包括销售炉渣和硫，炉渣有可能回收作为建筑材料，制岩棉和建筑砖等；而且由于避免了垃圾填埋和减少了废物运输，等离子技术还可以节省一些额外费用。此外，采用等离子气化技术处理城市生活垃圾还可享受政府对于可再生能源和碳排放额度的补贴。
在中国，一个典型的小城市或地区大约需要一个日处理能力为750吨的垃圾气化厂，估计需要花费0.8亿美元兴建。该城市投入到整个项目的资金，应当能在几年后通过收取垃圾处理费、可回收物质和电能销售，以及销售灰渣和硫磺的收入实现正的现金流。这些变量的波动范围非常大，任何拟建项目都需要进行认真调查，以确定每个变量的实际值。因为不同项目的垃圾处理费、电费、回收品价格，以及利率和税收都会相差很大。
从垃圾中回收可用物质对于垃圾气化很有利。如金属和玻璃的无机物没有作为燃料的价值，尽管等离子炬有能力融化他们，但这只能使气化过程效率降低。一些可以很容易被分离的高价值塑料和纸类是比生成的燃料更有价值的物质。某些塑料可以卖到每吨300美元，而某些类型的纸张可以赚取每吨75美元。相比之下，1吨废物可能产生0.8兆瓦的电能也就大约值70美元。显然，上述任何可以分离和销售的物质都比作为燃料更有价值。冷却后的灰渣是一种玻璃状物质，由于其结构紧密，因而非常适合作为建筑材料使用。