CH720064A2 - Réaction de fusion à induction électromagnétique à haute température capable d'opérer en production continue. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un réacteur de fusion (1) à induction électromagnétique à haute température capable de produire en continu. Le réacteur (1) comprend un corps de réacteur. La couche la plus interne du corps du réacteur est constituée d'une couche de graphite naturel (10), la couche du milieu est une couche de bobine d'induction électromagnétique (8), et la couche la plus externe est une couche d'enveloppe (7). L'intérieur du corps du réacteur est divisé en deux zones de chauffage, et les deux zones de chauffage utilisent des bobines d'induction électromagnétique différentes pour le chauffage et le contrôle de la température respectivement ; le réacteur comporte une entrée de gaz inerte (13) et un conduit de décharge (14), et les déchets d'amiante sont insérés dans le corps du réacteur par un orifice d'alimentation (3). Sous l'atmosphère de gaz inerte, les déchets d'amiante sont rapidement chauffés à plus de 1200 °C, le gaz de synthèse généré est évacué par le conduit de sortie de gaz de synthèse (4), et la boue de verre fondu est évacuée par le conduit de décharge (14). Linvention résout les problèmes de faible efficacité de production de l'équipement de chauffage traditionnel, de maintenance fréquente des éléments de chauffage, et de pollution de l'environnement et de décharge causée par la combustion, et peut traiter de manière sûre et complète les déchets d'amiante et d'autres déchets dangereux similaires dans un environnement à haute température.

Description

Domaine technique

[0001] L'invention appartient au domaine technique de l'énergie et de l'industrie chimique, et concerne en particulier un réacteur de fusion à haute température par induction électromagnétique qui peut être utilisé pour le traitement en production continue de déchets d'amiante ou d'autres déchets dangereux similaires.

État de la technique

[0002] „L'amiante“ désigne six minéraux naturels, divisés en deux groupes en fonction de leurs propriétés minérales (serpentine, amphibole) : la serpentine est connue sous le nom de chrysotile (amiante blanc), et l'amphibole comporte cinq variétés d'amiante, parmi lesquelles l'amphibole de sodium (amiante bleu) et l'amosite (amiante brun) qui sont les plus utilisées dans l'industrie. Depuis plus de 100 ans, l'amiante est l'un des matériaux les plus utilisés dans différents secteurs industriels tels que la construction, la construction routière, la construction mécanique et la construction navale. En raison de ses propriétés de résistance au feu, il a été largement utilisé, surtout dans les années 70. Dans de nombreux pays, le principal domaine d'application de l'amiante était et est encore la production de : – Amiante-ciment à des fins d'isolation thermique, de lambris, de toitures et de couvertures ondulées pour les façades – Amiante-ciment en tant que matériau ignifugeant – Tuyaux en amiante-ciment pour l'approvisionnement en eau potable et pour les canalisations d'égouts – Carton, papier, tissu comme matériau d'isolation thermique et d'étanchéité – Revêtements de sol dans les secteurs industriel et domestique – Garnitures de friction de freins et d'embrayages pour les équipements automobiles et industriels – Pigments, revêtements et mastic

[0003] En outre, ces produits ont été intégrés par le passé dans de nombreux équipements, tels que les fours de cuisson, les fours de chauffage et de séchage, les cuisinières, les chaudières de chauffage, les fers et les planches à repasser, les plans de travail, les appareils sanitaires, les réfrigérateurs, les chauffe-eau à vapeur, les moteurs et les alternateurs, les automobiles (freins, embrayages, joints), les équipements ferroviaires, les navires, les avions, les appareils électriques, les conduites d'eaux usées et d'eaux propres, les panneaux de toiture, les portes d'ascenseur, les clapets coupe-feu, les joints, les cloisons, etc.

[0004] Quelle que soit la variété d'amiante concernée, l'amiante est scientifiquement confirmé comme un agent cancérigène pour l'homme. Les différentes formes d'amiante de type serpentine et amphibole forment des fibres uniques et extrêmement allongées. La résistance à la chaleur, la résistance aux acides et aux alcalis, la faible conductivité thermique et électrique, ainsi que la résistance élevée à la traction et au cisaillement font de l'amiante un matériau largement utilisé. La structure des fibres de l'amiante permet de le transformer en cordons et en tissus. Cependant, le traitement mécanique peut provoquer la fissuration et la rupture des fibres d'amiante, ce qui produit une poussière très fine invisible à l'oeil nu. Lorsqu'une personne inhale cette poussière, elle peut pénétrer dans les alvéoles. Lorsqu'elle entre en contact avec la muqueuse bronchique, elle interfère avec la division cellulaire et, après une longue période d'incubation, elle peut provoquer un cancer, qui peut à son tour entraîner un cancer bronchique du poumon. Certaines fibres envahissent l'extérieur de la cavité thoracique et y provoquent une fibrose localisée (plaques pleurales) ou un cancer de la plèvre (mésothéliome). C'est là que le rôle dangereux de l'amiante entre en jeu. Ainsi, de nombreux salariés sont exposés à l'amiante lors du démontage, du prétraitement, du retraitement ou de l'utilisation de ces produits et lors du travail avec des matériaux contenant de l'amiante : par exemple, les ouvriers du bâtiment ou de la construction, les mécaniciens automobiles ou les installateurs y sont exposés. Mais deux millions de tonnes d'amiante sont encore produites chaque année, et la quantité produite et utilisée augmente. Dans le cadre du développement de leur économie nationale, de nombreux pays continuent à augmenter l'utilisation et le retraitement de l'amiante. Le Canada, le Brésil, la Chine et l'ancienne Union soviétique sont les principaux producteurs d'amiante [Asbestos Facing a global ban, https://ww1 .issa.int/sites/default/files/documents/prevention/ 6amiante-chin-Web_zh-242892.pdf].

[0005] Après que l'Organisation mondiale de la santé a annoncé le caractère cancérigène de l'amiante, jusqu'à présent, 66 pays dans le monde ont complètement interdit l'application de l'amiante. L'élimination de l'amiante est une opération de haute technologie, laborieuse et compliquée. Les dangers de l'amiante en suspension sont si importants que des techniques spécialisées doivent être utilisées pour éliminer l'amiante ou pour contrôler le risque de libération de fibres résiduelles sur une longue période afin que les gens ne soient pas réexposés à l'amiante. Cela nécessite des compétences spécifiques de la part de l'entreprise chargée de cette tâche.

[0006] Dans le processus de traitement des déchets d'amiante, outre les risques liés aux fibres mentionnés ci-dessus, il faut également tenir compte de la production de dioxines. Les dioxines sont des substances liposolubles incolores, inodores et hautement toxiques. Les dioxines comprennent 210 composés. Elles sont très toxiques : 130 fois plus toxique que le cyanure et 900 fois plus toxique que l'arsenic. Elles ont été classées comme cancérigènes pour l'homme par le Centre international de recherche sur le cancer. Selon les spécialistes de l'environnement, les dioxines sont souvent présentes dans l'atmosphère, le sol et l'eau sous forme de minuscules particules, et les principales sources de pollution sont l'industrie chimique, l'industrie métallurgique, l'incinération des déchets, la fabrication du papier et la production de pesticides, entre autres. Les dioxines ont donc des effets sur la santé humaine et sont, plus généralement, des polluants environnementaux. Les déchets domestiques des centrales électriques, les usines chimiques, les usines d'engrais, les usines de pesticides, les usines d'alcali, les industries métallurgiques, les grandes centrales électriques et d'autres industries modernes sont les principales sources de dioxines, et les montagnes, l'eau et le sol voisins en sont pollués depuis longtemps, ce qui a des impacts sur les êtres humains. À l'heure actuelle, il a également été constaté que le point de fusion de la dioxine est de 303-304 °C, le point d'ébullition de 421-446 °C et la température de décomposition thermique est supérieure à 800 °C [https://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgth/201301/WO20130111378504458571.pdf, „Technical Policy for Dioxin Pollution Prévention and Control“ Compilation instructions - Ministry of Ecology and Environment].

[0007] Les méthodes traditionnelles de mise en décharge et de traitement chimique ont été sérieusement remises en question en raison de la pollution secondaire, des effets de migration et de leur faible efficacité. De nouvelles technologies de traitement des polluants ont été développées et appliquées, notamment la technologie du traitement thermique et de la biotechnologie. Parmi elles, la technologie du traitement thermique occupe la plus grande part du marché dans le domaine du traitement des polluants en raison de sa large gamme d'applications, de sa rapidité, de sa grande efficacité et de sa faible pollution secondaire. Avec l'application croissante de diverses technologies de traitement thermique dans le traitement des polluants environnementaux et les exigences plus élevées en matière d'efficacité de traitement de nombreux polluants spéciaux, les technologies de traitement thermique conventionnelles ont progressivement montré leurs lacunes. Par exemple, leur coût d'installation est élevé, la poussière générée est importante, l'efficacité thermique est relativement faible, le volume nécessaire est important et la technologie manque de souplesse concernant les cycles d'enclenchement.

[0008] La technologie plasma est un nouveau type de technologie de destruction qui a été utilisée avec succès ces dernières années pour les polluants organiques persistants (POP), comme les déchets d'amiante et d'autres déchets dangereux difficiles à éliminer. La température de travail peut atteindre 3000°C~5000°C, les déchets sont décomposés à haute température, et les déchets toxiques et dangereux sont pyrolysés sans être brûlés, ce qui non seulement décompose les déchets solides, mais évite également la génération de pollution. Les substances vitreuses produites par la fusion à haute température peuvent être utilisées comme matériaux réfractaires ou comme matières premières pour le ciment, et sont des matériaux de construction prêts à l'emploi. Une grande quantité de gaz inflammables tels que l'hydrogène et le monoxyde de carbone générés pendant le traitement peuvent également être utilisés comme combustibles propres. Par rapport aux technologies telles que l'incinération, la haute densité d'énergie et la haute température du plasma thermique rendent la vitesse de réaction très rapide, et la température dans le four est plus élevée que celle des incinérateurs traditionnels, ce qui permet de décomposer plus efficacement les substances nocives dans les déchets dangereux ; la technologie du plasma peut traiter ces substances relativement rapidement. L'état stable du processus est atteint rapidement, ce qui permet une certaine souplesse par rapport à la fréquence de démarrage. L'utilisation de la technologie de pyrolyse au plasma pour traiter les déchets solides a commencé au début des années 1960, et elle a d'abord été principalement utilisée pour détruire les déchets faiblement radioactifs, les armes chimiques et les armes conventionnelles. Elle n'est entrée dans le domaine civil que dans les années 1990. Au début, elle n'était utilisée que pour traiter certains déchets dangereux spéciaux, tels que les biphényles polychlorés (PCB), les déchets de pesticides et les déchets médicaux. Au cours des dix dernières années, avec le développement de cette technologie, l'utilisation de la technologie du plasma pour traiter les déchets solides est progressivement devenue un „hotspot“ de la recherche. Elle est particulièrement adaptée aux déchets d'amiante difficiles à traiter. À l'heure actuelle, les pays disposant de technologies de traitement des déchets par plasma relativement matures sont les États-Unis, le Canada, la France, le Royaume-Uni, la Suisse, le Japon et Israël, etc. Cependant, l'équipement plasma est de haute technologie, entraine une consommation d'énergie élevée, un investissement important, une courte durée de vie de l'équipement principal et des coûts d'exploitation élevés. Ces facteurs n'ont pas été fondamentalement améliorés, ce qui entrave le développement de la technologie.

Solution

[0009] L'objet de la présente invention consiste à résoudre les problèmes de génération de dioxines, de coût de production et de consommation d'énergie élevés résultant des traitements de déchets d'amiante traditionnels. Cette invention fournit un réacteur de fusion à induction électromagnétique à haute température, avec un mode de production en continu, simple, compact et à haut rendement, capable de traiter de manière sûre et complète les déchets d'amiante et d'autres déchets dangereux similaires dans un environnement à haute température.

[0010] Afin de réaliser l'objet ci-dessus, la présente invention adopte le schéma technique suivant : un réacteur de fusion à induction électromagnétique à haute température pour une production en continu, comprenant un corps de réacteur ; la couche la plus interne du corps de réacteur adopte une couche de graphite naturel ; une couche de bobine d'induction électromagnétique est placée au milieu et la couche la plus externe est une couche d'enveloppe. Les parties supérieure et inférieure du corps du réacteur sont divisées en deux zones de chauffage. Les deux zones de chauffage utilisent des bobines d'induction électromagnétique différentes pour le chauffage et le contrôle de la température, respectivement ;

[0011] La partie supérieure du corps de réacteur est équipée d'un orifice d'alimentation et d'un conduit de sortie de gaz de synthèse, et la partie inférieure est pourvue d'une entrée de gaz inerte et d'un conduit de décharge. Les déchets d'amiante entrent dans le corps du réacteur par l'orifice d'alimentation. Le gaz de synthèse est évacué par le conduit de sortie de gaz de synthèse, et la boue de verre fondu est évacuée par le conduit de décharge.

[0012] En outre, l'épaisseur de la paroi de la couche de graphite naturel est de 50 à 100 mm, et la surface intérieure comporte quatre couches d'émail en zircone ou en oxyde de chrome, et l'épaisseur de chaque couche de revêtement est de 100 à 200µm.

[0013] En outre, une couche d'isolation thermique est disposée entre la couche de graphite naturel et la couche de bobine d'induction électromagnétique, et la couche d'isolation thermique contient un matériau d'isolation thermique, et le matériau d'isolation thermique est un panneau de fibres céramiques à haute teneur en alumine, un panneau de fibres céramiques contenant du zirconium ou un panneau de fibres d'alumine. L'épaisseur de la couche d'isolation est de 80-100mm.

[0014] En outre, la partie supérieure du corps du réacteur est cylindrique et la partie inférieure est en forme d'entonnoir. La première bobine d'induction électromagnétique située dans la couche de bobines d'induction électromagnétique sur la partie supérieure du corps du réacteur chauffe le corps supérieur du corps du réacteur à une température maximale de 1200°C, et la seconde bobine d'induction électromagnétique est située dans la couche de bobines d'induction électromagnétique à la partie inférieure du corps du réacteur. La deuxième bobine d'induction électromagnétique chauffe le corps inférieur du corps de réacteur à une température maximale de 1300°C.

[0015] En outre, le corps du réacteur est équipé de trois capteurs de température, qui sont respectivement placés sur le couvercle du réacteur, la partie supérieure du corps du réacteur et la partie inférieure du corps du réacteur.

[0016] En outre, la bobine d'induction électromagnétique est composée d'un fil d'induction d'une section transversale de 50-70 mm2 ou d'un tube de cuivre mince d'un diamètre intérieur de 10-20 mm.

[0017] De plus, la bobine d'induction électromagnétique étant composée de tubes de cuivre fins, de l'eau de circulation passe à travers les tubes de cuivre fins et un refroidisseur externe est utilisé pour les refroidir lorsque la température de chauffage électromagnétique des tubes de cuivre est trop élevée.

[0018] En outre, une couche de canal de dissipation de la chaleur est disposée entre la couche de bobine d'induction électromagnétique et la couche d'enveloppe extérieure, et la couche de canal de dissipation de la chaleur est pourvue d'une entrée d'air au bas du corps du réacteur, et d'une sortie d'air à son sommet. L'air frais entre dans la couche de canal de dissipation de chaleur par l'entrée d'air, refroidit la couche de bobine d'induction électromagnétique, puis sort par la sortie d'air ; l'air chauffé dans la couche de canal de dissipation de chaleur est évacué par la sortie d'air pour récupérer la chaleur perdue.

[0019] En outre, le corps du réacteur est également équipé d'un capteur de pression pour le contrôle en temps réel de la valeur de la pression dans le réacteur.

[0020] En outre, le gaz inerte est de l'azote.

[0021] Dans la présente invention, la couche de graphite naturel est utilisée comme matériau conducteur pour fabriquer le matériau du corps du réacteur. Puis un panneau de fibres céramiques à haute teneur en alumine d'une épaisseur d'environ 80-100 mm, ou un panneau de fibres céramiques contenant du zirconium, ou un panneau de fibres en alumine est placé sur la surface extérieure du corps du réacteur. La bobine d'induction électromagnétique est disposée sur la surface extérieure de la couche d'isolation, et la densité ainsi que le nombre de spires de la bobine sont déterminés en fonction de la température et de la puissance de chauffage requises pour l'induction. Le matériau de l'enveloppe extérieure, tel que le tissu haute température, est utilisé pour fixer rigidement la bobine d'induction électromagnétique en plusieurs points afin de former une enveloppe de chauffage électromagnétique cylindrique et une enveloppe de chauffage par induction électromagnétique en forme d'entonnoir. Afin de faire en sorte que les déchets d'amiante ou les déchets contenant de l'amiante, placés dans le réacteur, chauffent rapidement et de manière uniforme, dans la présente invention, le chauffage du corps de réacteur 1 est divisé en une zone de chauffage I et une zone de chauffage Il ; la zone I est située au-dessus de la zone II ; la température maximale de la zone de chauffage I est de 1200°C, et la température maximale de la zone de chauffage Il est de 1300°C. Le chauffage de la zone I et de la zone II est réalisé par deux bobines d'induction électromagnétique contrôlées indépendamment. Les bobines d'induction électromagnétique sont contrôlées par l'armoire de commande de chauffage électromagnétique à fréquence variable de différentes puissances, et chauffent directement la couche de graphite naturel, de sorte que les matériaux dans le réacteur puissent être chauffés, la température de chauffage étant contrôlée par le thermomètre à infrarouge et l'équipement de contrôle de température intelligent. Ainsi, le taux d'utilisation de l'énergie thermique peut être optimisé et l'augmentation de la température peut être contrôlée avec précision. Comme la bobine d'induction électromagnétique est disposée à l'extérieur de la couche de graphite naturel, le dispositif de chauffage ne sera pas endommagé par la température élevée de la couche de graphite naturel. Comme il n'y a pas d'émissions dues au processus de chauffage pendant le processus de chauffage, les problèmes de faible efficacité de production des équipements de chauffage traditionnels, de maintenance fréquente des éléments de chauffage, de pollution environnementale et d'émissions causées par la combustion sont résolus.

Enumération des figures

[0022] La figure 1 est le schéma de fonctionnement de l'équipement de prétraitement des déchets d'amiante et du système d'alimentation en amiante. La figure 2 est le schéma de fonctionnement du réacteur de fusion à haute température par induction électromagnétique pour le traitement des déchets d'amiante. Parmi eux : 1-Réacteur de fusion haute température à induction électromagnétique ; 2-Couvercle du corps du réacteur; 3-Orifice d'alimentation des déchets d'amiante ; 4-Conduit de sortie du gaz de synthèse ; 5-Enveloppe extérieure ; 6-Canal de dissipation de la chaleur ; 7-Enveloppe extérieure de la bobine d'induction électromagnétique ; 8-Couche de la bobine d'induction électromagnétique ; 9-Couche d'isolation ; 10-Couche de graphite naturel ; 11-Thermomètre ; 12-Jauge de pression ; 13-Antrée d'azote ; 14 - conduit de décharge pour la boue de verre fondu ; 15 - vanne de contrôle de haute température pour le conduit de décharge de la boue de verre fondu ; 16 - entrée d'air de refroidissement ; 17 - sortie d'air de refroidissement ; 18 - déchets d'amiante solide ; 19 - déchets d'amiante fondu ; 20 - enveloppe cylindrique de chauffage par induction électromagnétique à haute puissance ; 21 - enveloppe de chauffage par induction électromagnétique à haute puissance en forme d'entonnoir. La figure 3 est un diagramme schématique d'une bobine d'induction électromagnétique composée de lignes d'induction de plusieurs mètres de long avec une section transversale de 50-70 mm 2 selon le mode de réalisation. La figure 4 est un diagramme schématique d'une bobine d'induction électromagnétique composée de tubes de cuivre fins de plusieurs mètres de long avec un diamètre intérieur de 10-20 mm selon le mode de réalisation.

Réalisation de l'invention

[0023] Il convient de noter qu'afin de permettre à la personne de compétence de mieux comprendre les solutions de la présente invention, les solutions techniques dans les exemples de réalisation de la présente invention seront clairement et complètement décrites ci-dessous en référence aux dessins accompagnant les exemples de réalisation de la présente invention. Évidemment, les exemples de réalisation décrits ne sont que certains exemples de réalisation de la présente invention, et non pas tous les modes de réalisation. Sur la base des exemples de réalisation de la présente invention, tous les autres exemples de réalisation obtenus par les personnes de compétence ordinaires sans travail créatif entreront dans le champ de protection de la présente demande.

[0024] Il convient de noter que les termes „comprenant“ et „ayant“ dans la description et les revendications de la présente demande et des dessins susmentionnés, ainsi que toute modification de ceux-ci, sont destinés à couvrir une inclusion non exclusive, par exemple, incluant une série d'étapes ou d'unités. Les procédés, méthodes, systèmes, produits ou dispositifs ne sont pas nécessairement limités aux étapes ou unités expressément énumérées, mais peuvent inclure d'autres étapes ou unités non expressément énumérées ou inhérentes à ces procédés, méthodes, produits ou dispositifs.

[0025] Dans un premier temps, une comparaison des différents procédés actuels de traitement des déchets d'amiante est effectuée. Le tableau 1 est une comparaison des différents procédés actuels de traitement des déchets contenant de l'amiante.

Tableau 1 Différents procédés techniques pour le traitement des déchets d'amiante

[0026] Vitrification Simple Le procédé utilise ce que l'on appelle le „plasma thermique“, constitué d'un gaz partiellement ionisé, qui, par le biais d'un arc électrique, atteint la température de 1000-1200 °C 1200 0.63 Bernardo E, Scarinci G, Edme E, Michon U, Planty N : Fast-Sintered gehlenite glass ceramics from plasmavitrified municipal solid waste incinerator fly ashes. J Am Ceram Soc 92(2):528-530 (2009) Vitrification avec recristallisa tion contrôlée Le procédé consiste en une conversion thermique par céramisation des déchets contenant de l'amiante (DCA) à l'aide d'un four continu. 1200-1300 N/A Gualtieri AF, Tartaglia AThermal décomposition of asbestos and recycling in traditional ceramics. J Eur Ceram Soc 20:1409-1418 (2000) Au cours du processus, le matériau est granulé dans un moulin spécial et transféré par aspiration dans un four rotatif où la température atteint 1200 °C. 1250 N/A Dieter J: European patent application number EP0484866A2 (1990) Thermique (traitement avec d'autres matériaux inorganiqu es) Dans ce processus, les DCA, broyés par voie humide puis mélangés à de l'argile, sont chargés sur un chariot qui, par une ouverture contrôlée électroniquement, sont transférés dans le four de cuisson. Dans le four, ils subissent une transformation thermique de l'état solide. 650-1200 N/A Belardi G, Maccari D, Marabini AM, Plescia P: Process for producing ceramic type materials by processing waste containing asbestos and clay. Patent No WO199822410A1 (1998) Micro-ondes Le procédé consiste à broyer et à réduire en particules minuscules les DCA, puis à les mélanger avec un produit à faible point de fusion dans un réacteur thermique à micro-ondes, où ils sont chauffés à une température comprise entre 900 et 1100 °C. 1090 N/A Parosa R: Method for conversion of materials including asbestos. International patent application number WO2007053046A3 (2005) Oxyhydrog ène Le procédé utilise un mélange gazeux de rapport stoechiométrique 1:2 d'oxygène et d'hydrogène (oxyhydrogène) produit par électrolyse de l'eau. La réaction entre les deux composants se déclenche spontanément à 570 °C et libère une énergie de 241,8 kJ par mole d'hydrogène. 1450-1550 N/A Min SY, Maken S, Park JW, Gaur A, Hyun JS: Melting treatment of waste asbestos using mixture of hydrogen and oxygen produced from water electrolysis. Korean J Chem Eng 25:323-328 (2008)

[0027] Il ressort des différents procédés techniques de traitement des déchets d'amiante répertoriés dans le tableau 1 que la vitrification des déchets d'amiante à haute température est un moyen efficace d'éliminer les déchets d'amiante. La température de chauffage choisie pour la plupart des procédés techniques se situe entre 1200 et 1300°C. Cette plage de température permet non seulement de craquer complètement et instantanément le principal composant de la dioxine, le cycle benzénique, mais aussi convertir complètement des substances nocives comme le furane en petites substances moléculaires non toxiques. Dans cette plage de température, les composants organiques des déchets d'amiante peuvent être convertis en gaz de synthèse (gaz à faible pouvoir calorifique contenant du CO, du H2, etc.), qui peut être utilisé pour la production d'énergie, et peut également être utilisé pour produire de l'éthanol, du méthanol et du biodiesel. D'autres substances inorganiques sont rapidement fondues pour former une boue fondue, qui est ensuite extraite du corps du réacteur et transformée en scories de verre par trempe à l'eau. Les scories peuvent être transformées en matériaux de construction. Un procédé technique utilisant une température supérieure à celui-ci implique des coûts de production et une consommation d'énergie plus élevés. Par conséquent, lors de la conception du réacteur de la présente invention pour le traitement des déchets, le meilleur intervalle de température de chauffage est de 1200-1300 °C, et la température maximale est de 1300 °C.

[0028] Si la teneur en eau des déchets d'amiante est élevée, cela causera de nombreux problèmes à l'ensemble du système. La vaporisation d'une grande quantité d'eau nécessitant une certaine absorption de chaleur, beaucoup d'énergie sera consommée pendant la vaporisation de l'eau dans le réacteur. En outre, l'humidité augmentera la pression partielle de la vapeur d'eau dans les gaz de synthèse, ce qui augmentera la température du point de rosée des gaz de synthèse et la corrosion de l'équipement. De plus, l'humidité excessive réduira indirectement la température dans le réacteur et favorisera la formation de dioxines. Par conséquent, les déchets d'amiante doivent être déshydratés ou séchés avant d'être traités.

[0029] Comme le montre la figure 1, l'amiante après déshydratation et séchage entre dans le broyeur d'amiante avec une bonne performance d'étanchéité depuis le bac d'entrée des déchets, et est coupé en morceaux d'environ 3 × 3 cm sous l'action du broyeur. Puis, sous l'action de la vis d'alimentation, ces morceaux sont dirigés de force dans le mécanisme de levage. Le mécanisme de levage soulève les déchets d'amiante à une certaine hauteur et les déchets d'amiante glissent vers le bas dans le collecteur de poussière sous l'action de la gravité.

[0030] Comme le montre la figure 2, le corps du réacteur de fusion à haute température par induction électromagnétique 1, de l'intérieur vers l'extérieur, est principalement composé d'une couche de graphite naturel 10, d'une couche d'isolation thermique 9, d'une couche de bobine d'induction électromagnétique 8, d'une couche de canal de dissipation de chaleur 6 et d'une couche d'enveloppe extérieure 5. Il est également équipé d'un orifice d'alimentation en déchets d'amiante 3, d'un conduit de sortie 4 pour le gaz de synthèse généré dans le processus de traitement des déchets d'amiante, et d'un conduit de décharge de la boue de verre fondu 14. Les parties supérieure et inférieure du corps du réacteur sont divisées en deux zones de chauffage, I et II. Les deux zones de chauffage utilisent respectivement différentes bobines d'induction électromagnétique pour le chauffage et un contrôle de la température différent au niveau de la couche de bobines d'induction électromagnétique.

[0031] Le graphite a un point de fusion supérieur à 3000°C lorsqu'il est isolé de l'oxygène ; c'est l'un des minéraux les plus résistants à la température. La structure unique du graphite naturel lui confère une bonne conductivité électrique (résistivité 8×10-6~13×10-6Ω-m), une forte plasticité, un petit coefficient de friction (0,08~0,16), une résistance aux températures élevées, des propriétés chimiques stables, et une bonne flottabilité naturelle et d'autres propriétés physiques et chimiques. Le corps du réacteur en graphite naturel a une bonne conductivité thermique et une résistance à haute température. Durant le processus des applications à haute température, son coefficient de dilatation thermique est faible, et il présente une certaine résistance à la déformation en cas de chauffage et de refroidissement rapides. Il a une forte résistance à la corrosion dans les solutions acides et alcalines, et une excellente stabilité chimique. La couche de graphite naturel est faite de graphite naturel purifié à haute température avec une très bonne conductivité thermique, et sa pureté peut atteindre 99,99%, contrairement au graphite synthétique. La couche de graphite naturel est fabriquée par pression isostatique à froid sous haute pression, et la pression de fabrication est de 500-600 MPa. Cependant, la plupart des corps de réacteur en graphite traditionnels sont formés par découpe, puis frittés. En raison de la faible pression, il y aura inévitablement des défauts structurels. Dans la présente invention, l'épaisseur de la couche de graphite naturel est de 50 à 100 mm. Afin d'empêcher l'oxydation et la corrosion du graphite à haute température, il y a quatre couches d'émail de zircone ou d'oxyde de chrome sur la surface interne du réacteur en graphite en contact avec les déchets d'amiante, et l'épaisseur de chaque couche est de 100-200µm.

[0032] La couche d'isolation thermique contient un matériau d'isolation thermique léger, résistant aux hautes températures, d'une bonne stabilité thermique, d'une faible conductivité thermique, d'une faible chaleur spécifique et peut endurer des températures jusqu'à 1400°C. Il est constitué d'un panneau de fibres céramiques à haute teneur en alumine, ou d'un panneau de fibres céramiques contenant du zirconium, ou d'un panneau de fibres à base d'alumine. Son épaisseur est de 80-100mm.

[0033] En présence d'oxygène, la production de dioxines devient très facile et importante. Avant que la réaction dans le réacteur n'ait lieu, le dispositif de génération d'azote à l'extérieur du réacteur injecte de l'azote depuis le fond du corps du réacteur à partir de l'entrée d'azote 13, ce qui permet d'évacuer progressivement l'air restant dans le corps du réacteur autant que possible, afin d'éviter la production de dioxines par la présence d'oxygène. Dans le présent exemple de réalisation, le chauffage de la couche de graphite naturel 10 est réalisé en utilisant l'enveloppe de chauffage par induction électromagnétique cylindrique à haute puissance 20 située dans la zone I et l'enveloppe de chauffage par induction électromagnétique en forme d'entonnoir à haute puissance 21 située dans la zone II.

[0034] L'extérieur de la couche d'isolation thermique est une enveloppe cylindrique de chauffage par induction électromagnétique 20 et une enveloppe de chauffage par induction électromagnétique en forme d'entonnoir 21. Les bobines d'induction électromagnétique 8 dans l'enveloppe cylindrique de chauffage par induction électromagnétique 20 et l'enveloppe de chauffage par induction électromagnétique en forme d'entonnoir 21 sont composées de fils d'induction de plusieurs mètres de long avec une section transversale de 50-70 mm2 ou de tubes de cuivre minces de plusieurs mètres de long avec des diamètres intérieurs de 10-20 mm. Lorsque la couche de bobines d'induction électromagnétique 8 est composée de tubes de cuivre minces, de l'eau de circulation passe dans les tubes de cuivre et un refroidisseur externe est utilisé pour refroidir la température de chauffage électromagnétique des tubes de cuivre lorsque la température est trop élevée. À l'extérieur de l'enveloppe cylindrique de chauffage par induction électromagnétique 20 et de l'enveloppe de chauffage par induction électromagnétique en forme d'entonnoir 21 se trouve un canal de dissipation de la chaleur 6, qui utilise un flux forcé d'air de refroidissement pour éviter la surchauffe de l'enveloppe cylindrique de chauffage par induction électromagnétique 20 et de l'enveloppe de chauffage par induction électromagnétique en forme d'entonnoir 21. Étant donné que la température de chauffage par induction électromagnétique peut être contrôlée avec précision, selon le résumé du contenu du tableau 1 ci-dessus, le chauffage du réacteur de fusion à haute température 1 est divisé en zone de chauffage I et zone de chauffage II. La zone I est située au-dessus de la zone II, et les deux sont contrôlées indépendamment. L'enveloppe de chauffage par induction électromagnétique 20 a la forme d'un cylindre et l'enveloppe de chauffage par induction électromagnétique 21 a la forme d'un entonnoir. La température maximale de la zone de chauffage I est de 1200°C, et la température maximale de la zone de chauffage Il est de 1300°C. L'enveloppe chauffante à induction électromagnétique cylindrique 20 et l'enveloppe chauffante à induction électromagnétique en forme d'entonnoir 21 seront commandées par des armoires de commande de chauffage électromagnétique à fréquence variable de différentes puissances.

[0035] Il existe deux façons de dissiper la chaleur de la couche de bobine d'induction électromagnétique 8 ainsi que pour les enveloppes chauffantes 20 et 21 : lorsque la couche de bobine d'induction électromagnétique 8 est composée de fils d'induction, la dissipation de la chaleur est réalisée avec de l'air de refroidissement entrant avec une certaine pression dans le canal de dissipation de la chaleur 6 à partir de l'entrée d'air de refroidissement 16, et ensuite l'air froid chauffé, monte et sort par la sortie d'air de refroidissement 17. Lorsque la couche de bobine d'induction de chauffage électromagnétique est composé d'un tube de cuivre mince, de l'eau de circulation doit être passée à travers le tube de cuivre, et le système est connecté à un refroidisseur externe pour refroidir l'eau. La température de l'eau de circulation est contrôlée à 60-70°C. Ainsi, la dissipation de la chaleur de la couche 8 de la bobine d'induction électromagnétique est réalisée par la combinaison du refroidissement interne par eau et du refroidissement externe par air. La chaleur résiduelle contenue dans l'eau chaude et l'air chaud peut être récupérée par un régénérateur céramique ou un échangeur de chaleur à l'extérieur du réacteur. Lorsque les déchets d'amiante séchés, broyés et dépoussiérés entrent en continu dans le réacteur 1 depuis l'orifice d'alimentation en déchets d'amiante 3, la matière première est rapidement chauffée à la température requise, de sorte que la matière chauffée puisse rapidement traverser la zone de basse température où les dioxines sont facilement générées (200 - 300°C), limitant ainsi radicalement la génération de dioxines. La pression dans le corps du réacteur 1 est donnée par le manomètre 12. Le corps du réacteur 1 est équipé de trois thermomètres 11, qui sont respectivement situés sur le couvercle du corps du réacteur, dans la zone de chauffage I et la zone de chauffage II. Dans les conditions de travail en production continue, les déchets d'amiante sont toujours dans deux états dans le réacteur 1. En raison du réapprovisionnement continu en nouveaux matériaux, les matériaux de la section de chauffage I sont principalement des déchets d'amiante solides 18, et les matériaux de la section de chauffage Il sont principalement des déchets d'amiante fondus 19. Le gaz de synthèse généré en continu dans le réacteur 1 est évacué respectivement par les deux conduits de sorties de gaz de synthèse 4. Le gaz de synthèse est préchauffé après des étapes de prétraitement ultérieures telles que le dépoussiérage primaire → le refroidissement → l'étanchéité à l'eau → le dépoussiérage électrostatique à haute tension → l'étanchéité à l'eau → l'élimination des gouttelettes d'eau → le tamponnement du gaz, et le gaz préchauffé est soumis à une combustion catalytique pour éliminer complètement les substances toxiques et nocives du gaz de synthèse et pour générer de l'électricité. Les déchets d'amiante fondus 19 au fond du réacteur en forme d'entonnoir 1 seront évacués en continu par le conduit de décharge de boue de verre fondu 14 sous l'action de la gravité, et la vitesse d'évacuation et le débit sont contrôlés par la vanne de régulation haute température 15. Une fois que la boue de verre fondu est déchargée du conduit 14, elle entre dans le bac de refroidissement externe au système, et la machine à scories équipée dans le bac de refroidissement décharge les scories vitrifiées refroidies à l'eau dans le bac de collecte des scories vitrifiées.

[0036] Les méthodes de chauffage traditionnelles de divers réacteurs chimiques utilisent essentiellement du fioul, du gaz, des fils de résistance, du biocarburant ou d'autres formes de chauffage indirect. Presque toutes les méthodes de chauffage utilisent le principe de la différence de température pour réaliser le transfert de chaleur. Ainsi, d'une part, beaucoup d'énergie thermique est perdue durant le processus de transfert de chaleur et, d'autre part, l'efficacité de production de l'équipement est limitée car seul l'écart de température affecte la vitesse de chauffage.

[0037] Dans la présente invention, la couche de graphite naturel 10 sera chauffée électromagnétiquement. Le chauffage par induction électromagnétique présente les avantages suivants : dans le processus de chauffage par induction, le transfert d'énergie est effectué sous la forme d'ondes électromagnétiques, de sorte que la couche de graphite naturel 10 est directement chauffée, elle est donc moins affectée par les interférences externes et il y aura donc moins de diffusion d'énergie, moins de perte de chaleur, et le chauffage sera plus efficace. L'efficacité de l'utilisation de l'énergie est supérieure à 95%. Par rapport au chauffage électrique par anneau et au chauffage électrique par tube, le chauffage électromagnétique permet d'économiser jusqu'à plus de 30 % d'énergie électrique.

[0038] De plus, dans les réacteurs de type combustion, la paroi interne du corps du réacteur souffre souvent d'une efficacité de transfert de chaleur réduite en raison de l'adhésion de la suie/de la cokéfaction des matières traitées sur les parois du corps du réacteur. Le chauffage par induction électromagnétique n'engendrera pas le phénomène ci-dessus et donc l'efficacité du transfert de chaleur ne sera pas affectée. Il n'y a aucune restriction sur le type de déchets pour le traitement par chauffage par induction électromagnétique : même si la fibre composite est mélangée à d'autres déchets tels que des impuretés, du sable, etc. avant d'être insérée dans le réacteur graphite, elle peut être traitée sans aucun problème.

[0039] Comme le chauffage par induction électromagnétique n'engendre pas de fumée, de gaz résiduels, d'odeurs, etc., et qu'il n'engendre pas d'émission de gaz nocifs, il évite de polluer l'environnement d'exploitation et constitue une source de chaleur respectueuse de l'environnement ; il n'est donc également pas nécessaire d'installer des conduits de fumée à haute température comme dans les grandes installations de traitement. Cela simplifie le traitement ultérieur, réduisant ainsi le coût global de l'équipement.

[0040] Le contrôle automatique est facile à réaliser, et divers modes opératoires allant du fonctionnement continu au fonctionnement intermittent sont possibles. Les paramètres de la source de chaleur dans le processus de traitement sont principalement la puissance et la fréquence de l'alimentation électrique. Ces deux paramètres électriques peuvent être facilement contrôlés automatiquement pendant le processus de contrôle, et aucun module de conversion n'est nécessaire, ce qui permet de contrôler plus efficacement la qualité du traitement.

[0041] Le chauffage par induction électromagnétique est rapide. Le processus de chauffage par induction étant principalement réalisé au moyen de la pénétration et de la conduction de la chaleur par induction de courant, ses caractéristiques de chauffage rapide permettent aux matériaux chauffés de traverser rapidement la région à basse température (200-300 °C) où les dioxines sont facilement générées. La température de consigne peut être rapidement atteinte et le chauffage par induction électromagnétique possède de bonnes caractéristiques de réponse à la température, ce qui permet de contrôler avec précision la température des matériaux chauffés ; comme la température de chauffage n'est pas aussi concentrée qu'avec un chauffage traditionnel par flamme nue, l'oxydation de l'équipement du corps du réacteur est faible, ce qui augmente considérablement la durée de vie de l'équipement du corps du réacteur ; l'isolation électrique entre l'élément chauffant et le circuit principal évite le phénomène de fuite causé par les dommages à l'isolation et améliore considérablement la sécurité ; comme il n'y a pas de flamme nue ni de risque d'explosion, c'est une méthode plus sécurisée.

[0042] En pratique, en présence d'oxygène, la production de dioxines devient très facile et importante. Dans la présente invention, après l'insertion des déchets d'amiante ou des matières premières de déchets contenant de l'amiante dans le réacteur 1, de l'azote est introduit par le fond du réacteur dans des conditions étanches pour évacuer l'air restant dans le réacteur. Les déchets sont alors chauffés indirectement par induction électromagnétique au lieu d'appliquer directement une flamme de combustion sur les déchets à traiter, de sorte que, dans ce traitement, la production de dioxines due à la présence d'oxygène soit minimale.

[0043] Dans la présente invention, le chauffage de la couche de graphite naturel 10 est réalisé en utilisant une enveloppe de chauffage par induction électromagnétique cylindrique de haute puissance 20 et une enveloppe de chauffage par induction électromagnétique en forme d'entonnoir 21, l'une coopérant avec l'autre. Le système de chauffage électromagnétique comprend une armoire de commande de chauffage électromagnétique à fréquence variable, des fils d'induction de plusieurs mètres de long avec une section transversale de 50-70mm2 ou des tuyaux de cuivre minces de plusieurs mètres de long avec un diamètre intérieur de 10-20 mm, une unité de commande MCU, un support de plateau de fil, une couche d'isolation, etc. La figure 3 est un diagramme schématique d'une bobine d'induction électromagnétique composée de fils d'induction d'une section de 50-70 mm2 et d'une longueur de plusieurs mètres. La figure 4 est un schéma d'une bobine d'induction électromagnétique composée de tubes de cuivre fins de plusieurs mètres de long et d'un diamètre intérieur de 10-20 mm.

[0044] L'armoire de commande du chauffage électromagnétique à fréquence variable redresse le courant alternatif 380V, 50/60Hz en courant continu par le biais du circuit redresseur, puis convertit le courant continu par le biais du circuit de commande en électricité de haute fréquence et de haute tension en courant alternatif haute tension haute fréquence (20-40 kHz). Le passage du courant alternatif dans la bobine génère un champ magnétique alternatif qui change à grande vitesse. Lorsque les lignes du champ magnétique alternatif traversent le matériau conducteur magnétique, d'innombrables petits courants de Foucault seront générés dans le matériau, de sorte que la couche de graphite naturel 10 s'échauffe elle-même à grande vitesse, de manière à obtenir l'effet de chauffage du matériau graphite.

[0045] Dans la présente invention, la couche de graphite naturel est utilisée comme matériau conducteur pour fabriquer le matériau du corps du réacteur, et un panneau de fibres céramiques à haute teneur en alumine d'une épaisseur d'environ 80-100 mm ou un panneau de fibres céramiques contenant du zirconium ou un panneau de fibres en alumine est disposé sur la surface extérieure du réacteur. La bobine d'induction électromagnétique représentée sur la figure 3 ou la figure 4 est disposée sur la surface extérieure de la couche d'isolation 9, et la densité et le nombre de spires de la bobine sont déterminés en fonction de la température et de la puissance de chauffage requises pour l'induction. Le matériau d'enveloppe extérieure 7, tel que le tissu haute température, fixe rigidement la bobine d'induction électromagnétique en plusieurs points, formant ainsi une enveloppe de chauffage électromagnétique cylindrique 20 et une enveloppe de chauffage par induction électromagnétique en forme d'entonnoir 21. Afin que les déchets d'amiante ou les déchets contenant de l'amiante dans le réacteur 1 soient chauffés rapidement et de manière uniforme, dans la présente invention, le chauffage du réacteur de fusion à haute température 1 est divisé en une zone de chauffage I et une zone de chauffage II, la zone I étant située au-dessus de la zone II. La température maximale de la zone de chauffage I est de 1200°C, et la température maximale de la zone de chauffage Il est de 1300°C. L'enveloppe de chauffage électromagnétique cylindrique 20 et l'enveloppe de chauffage par induction électromagnétique en forme d'entonnoir 21 sont contrôlées indépendamment par les armoires de commande de chauffage électromagnétique à fréquence variable de différentes puissances, la couche de graphite naturel est chauffée de manière directe par induction électromagnétique, de sorte que les matériaux dans le réacteur puissent être chauffés. La température peut être mesurée par infrarouge et la température de chauffage est contrôlée par l'instrument et l'équipement de contrôle de température intelligent, ce qui améliore considérablement le taux d'utilisation de l'énergie thermique et permet le contrôle précis de l'augmentation de la température. Comme 20 et 21 sont disposés à l'extérieur de la couche de graphite naturel, le dispositif de chauffage ne sera pas endommagé par la température élevée de la couche de graphite naturel. Comme il n'y a pas d'émissions durant le processus de chauffage, les problèmes de faible efficacité de production des équipements de chauffage traditionnels, de maintenance fréquente des éléments de chauffage, de pollution de l'environnement et d'émissions dues à la combustion sont résolus. Le réacteur de fusion à haute température par induction électromagnétique de la présente invention peut traiter en continu, de manière sûre et complète, les déchets d'amiante et d'autres déchets dangereux similaires dans un environnement à haute température. Les descriptions ci-dessus ne sont que des exemples de réalisation préférés de la présente invention, et ne sont pas destinées à limiter la présente invention. Pour la personne de compétence, la présente invention peut subir diverses modifications et changements. Toute modification, tout remplacement équivalent, toute amélioration, etc. réalisés dans l'esprit et le principe de la présente invention seront inclus dans la portée de la protection de la présente invention.

Claims (10)

1. Un réacteur de fusion à induction électromagnétique à haute température capable d'une production en continu est caractérisé en ce que : le réacteur de fusion comprend un corps de réacteur, la couche la plus interne du corps de réacteur est faite d'une couche de graphite naturel, une couche de bobine d'induction électromagnétique est utilisée au milieu, et la plus externe est une couche d'enveloppe. Les parties supérieure et inférieure du corps du réacteur sont divisées en deux zones de chauffage. Les deux zones de chauffage utilisent des bobines d'induction électromagnétique différentes pour le chauffage et le contrôle de la température ; le haut du corps du réacteur est muni d'un orifice d'alimentation et d'un conduit de sortie de gaz de synthèse, et le bas est muni d'une entrée de gaz inerte et d'un conduit de décharge. Les déchets d'amiante entrent dans le corps du réacteur par l'orifice d'alimentation. Le gaz de synthèse est évacué par le conduit de sortie de gaz de synthèse, et la boue de verre fondu est évacuée par le conduit de décharge.

2. Réacteur de fusion à induction électromagnétique à haute température capable d'une production en continu selon la revendication 1, dans lequel : l'épaisseur de paroi de la couche de graphite naturel est de 50 à 100 mm, et la surface intérieure de cette couche comporte quatre couches d'émail en zircone ou en oxyde de chrome, l'épaisseur du revêtement de chaque couche est de 100 à 200µm.

3. Réacteur de fusion à haute température par induction électromagnétique capable de produire en continu selon la revendication 1, dans lequel : une couche d'isolation thermique est disposée entre la couche de graphite naturel et la couche de bobine d'induction électromagnétique, et la couche d'isolation thermique contient un matériau d'isolation thermique ; le matériau d'isolation est un panneau de fibres céramiques à haute teneur en alumine, un panneau de fibres céramiques contenant du zirconium ou un panneau de fibres d'alumine, et l'épaisseur de la couche d'isolation est de 80-100mm.

4. Réacteur de fusion à induction électromagnétique à haute température capable de produire en continu selon la revendication 1, dans lequel : la partie supérieure du corps du réacteur est cylindrique, et la partie inférieure est en forme d'entonnoir. La première bobine d'induction électromagnétique située dans la couche de bobines d'induction électromagnétique sur la partie supérieure du corps du réacteur chauffe le corps supérieur du réacteur à une température maximale de 1200°C. La deuxième bobine d'induction électromagnétique située dans la couche de bobine d'induction électromagnétique sur la partie inférieure du corps du réacteur chauffe le corps du réacteur inférieur à une température maximale de 1300°C.

5. Réacteur de fusion à haute température par induction électromagnétique capable de produire en continu selon la revendication 1, dans lequel : le corps du réacteur est équipé de trois dispositifs de mesure de la température, qui sont respectivement placés sur le couvercle du réacteur, la partie supérieure du corps du réacteur et la partie inférieure du corps du réacteur.

6. Le réacteur de fusion à induction électromagnétique à haute température capable de produire en continu selon la revendication 1, dans lequel : la bobine d'induction électromagnétique est composée d'un fil d'induction avec une section transversale de 50-70 mm2 ou d'un tube de cuivre mince avec un diamètre intérieur de 10-20 mm.

7. Réacteur de fusion à induction électromagnétique à haute température capable de produire en continu selon la revendication 6, dans lequel : lorsque la bobine d'induction électromagnétique est formée d'un tube de cuivre mince, le tube de cuivre mince est relié à de l'eau en circulation et à un refroidisseur externe pour le refroidissement lorsque la température de chauffage électromagnétique du tube de cuivre est trop élevée.

8. Réacteur de fusion à induction électromagnétique à haute température capable de produire en continu selon la revendication 1, dans lequel : un canal de dissipation de chaleur est disposé entre la couche de bobine d'induction électromagnétique et la couche d'enveloppe extérieure. Il y a une entrée d'air au bas du corps du réacteur, et une sortie d'air est disposée sur le dessus. L'entrée d'air est reliée à un refroidisseur d'air, et l'air de refroidissement sous pression entre dans le canal de refroidissement depuis l'entrée d'air, refroidit la couche de bobine d'induction électromagnétique, puis l'air chauffé est évacué par la sortie d'air et une récupération de chaleur peut être effectuée.

9. Réacteur de fusion à induction électromagnétique à haute température capable de produire en continu selon la revendication 1, dans lequel : le corps du réacteur est en outre muni d'un capteur de pression pour surveiller en temps réel la valeur de la pression dans le réacteur.

10. Réacteur de fusion à haute température par induction électromagnétique capable de produire en continu selon la revendication 1, dans lequel : le gaz inerte utilisé est de l'azote.