CN104676605B - 一种固液废物综合处理等离子炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固液废物综合处理等离子炉，包括：由顶盖、炉身、炉底组成的炉体；在所述炉身中形成有炉膛，所述炉膛被分隔为气化区和熔融区；在所述炉膛与炉身壳体之间从内至外依次设置有高温耐火纤维层、高温保温层、保温纤维层；在所述炉身上设置固体进料通道、排气通道、废液进料喷口、等离子发生器安装接口以及有排料接口。实施本发明，可以同时具备固体废物和液体废物的处理能力，以及具有结构简单，便于拆卸和维护，同时热量利用率高等特点。

Description

一种固液废物综合处理等离子炉

技术领域

本发明涉及核电厂的废物处理技术领域，特别涉及一种固液废物综合处理等离子炉。

背景技术

核电厂在运行及维修过程中不可避免地会产生一定量的放射性废物，这些放射性废物必需经过诸如放射性核素稳定包容处理之后方可最终处置。目前，对于固体放射性废物，国内核电厂通用的处理工艺为水泥固化技术，但其增容性过大，给放射性废物处置带来很大的压力。

另外，在现有技术中还出现了一种等离子体技术来处理放射性废物。这种等离子体技术是利用热等离子体具有较高温度和能量密度的特点，快速将废物进行高温裂解，其产物为玻璃态无机物，所产生的气体通过高温环境下的还原反应，分解为原子和最简单的分子，可以将放射性废物中的一些有毒有机物（特别是二噁英和呋喃）彻底分解为无毒的小分子物质。

故，等离子体处理技术可适用于核电站大多数中低放射性废物处置，尤其适用于不可燃废物的处理。对于有机废物，热等离子体的高温可使有机成分分解，分解后的小分子气体在有氧的环境下进一步燃烧；对于无机废物，热等离子体的高温也可使无机成分熔融，从而包容放射性核素，冷却后形成玻璃固化体。

等离子炉处理技术对污染物有很高的处理效率，尤其适合难处理的污物和有特殊要求的污染物，如低中放废物、PCBs、石棉废物等等。等离子炉处理技术因其设备体积小，处理速度快，能够处理各种各样的废物，包括液体废物，减容比高且熔融产物稳定，便于后续处理储存。

但是现有的等离子体处理技术中，还存在有一些不足之处：

首先，现有的等离子处理技术中，很难同时适用于固体废物和液体废物的处理；

而且，在玻璃固化体的形成过程中，存在稳定性问题，玻璃体从等离子熔融炉流出时，由于温差过大等原因，在形成玻璃体时，容易产生诸如玻璃固化体分层、龟裂的情形，或者存在熔融物凝固而无法排出的情形；

另外，现有的等离子炉，还存在诸如结构复杂、热量利用率低，且不便于拆卸、维护和维修等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种固液废物综合处理等离子炉，可以同时具备固体废物和液体废物的处理能力，以及具有结构简单，便于拆卸和维护，同时热量利用率高等特点。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种固液废物综合处理等离子炉，用于对固体或液体废物进行等离子裂解处理，包括：

由顶盖、炉身、炉底组成的炉体；

在所述炉身中形成有炉膛，所述炉膛被分隔为上下两部分，上部分为气化区，下部分为熔融区；

在所述炉膛与炉身壳体之间从内至外依次设置有高温耐火纤维层、高温保温层、保温纤维层；

在所述炉身上设置有向下倾斜的固体进料通道，其穿透所述炉身壳体、保温纤维层、高温保温层、高温耐火纤维层并与所述炉膛的熔融区连通；

在所述炉身上部设置有排气通道，其穿透所述炉身壳体、保温纤维层、高温保温层、高温耐火纤维层并与所述炉膛的气化区连通；

在所述炉身上设置有废液进料喷口，其与所述炉膛的熔融区连通；

在所述炉身上设置有等离子发生器安装接口，所述等离子发生器安装接口与所述炉膛的熔融区连通；

在所述炉膛底部设置有排料接口，所述排料接口延伸至所述炉底之外；

其中，在所述炉膛的熔融区与高温耐火纤维层之间设置有加热保护装置，所述加热保护装置至少包括耐火支座、加热元件、温度测量装置、控制装置。

其中，在所述炉膛内壁设置有炉膛内衬层，所述炉膛内衬层由高密度耐高温陶瓷制成。

其中，在所述顶盖上设置有观察窗。

其中，所述排气通道通过法兰与尾气处理系统相连接。

其中，所述炉体采用分体式结构，通过拆分面将所述炉体分隔成可以拆分与组装的上下两部分；其中，所述固体进料通道、排气通道、废液进料喷口、等离子发生器安装接口、气化区、熔融区的一部分位于所述炉体的上部；所述加热保护装置、熔融区的另一部分、排料接口位于所述炉体的下部。

其中，所述等离子发生器安装接口、炉身壳体、炉底均采用钢结构组焊而成。

其中，所述废液进料喷口与液压泵相连接。

实施本发明，具有如下的有益效果：

本发明适用于固体废物和液体废物的处理；本发明可以通过固体进料通道进行放射性固体废物进料处理固体废物，也可以通过废液进料喷口进行放射性废液喷射处理废液，从而可以将中低放固体废物和液体废物提供在高温下进行裂解处理的，形成玻璃体，避免放射性物质进行扩散；

本发明实施例中，等离子炉的炉膛内衬采用高密度耐高温陶瓷材料，避免渗透，污染其它结构，且其可以进行整体更换，方便维护和清洁；

本发明实施例中，可以通过加热保护装置进行辅助加热，使熔融炉受热均匀，避免极冷即热，延长设备使用寿命；

本发明的实施例中，炉体采用分体结构，便于拆卸、维护和维修；

接口接管处均具有耐高温和高温保护材料，可以减少水冷系统，使设备更简单，便于维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的固液废物综合处理等离子炉示意图。

图中：1.顶盖，2.炉身，3.炉底，4.炉膛，5.高温耐火纤维层、6.高温保温层、7.保温纤维层，9.加热保护装置，10.观察窗，20.炉体上部，21.炉体下部，22.炉身壳体，23.拆分面，40 .气化区，41.熔融区，42.熔融炉内衬，80.固体进料通道，81.排气通道，82.废液进料喷口，83.等离子发生器安装接口，230.阶梯部

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，示出了本发明实施例提供的一种固液废物综合处理等离子炉，用于对固体或液体废物进行等离子裂解处理，可以将废物处理成熔融玻璃体物质，该固液废物综合处理等离子炉包括：

由顶盖1、炉身2、炉底3组成的炉体；

在炉身2中形成有炉膛4，炉膛4被分隔为上下两部分，上部分为气化区40，下部分为熔融区41；

在炉膛4与炉身壳体22之间从内至外依次设置有高温耐火纤维层5、高温保温层6、保温纤维层7；

在炉身2上设置有向下倾斜的固体进料通道80，其穿透炉身壳体22、保温纤维层7、高温保温层6、高温耐火纤维层5并与炉膛4的熔融区41连通，在该固体进料通道80上开设检修口（未示出），以便于维修人员进行检修，避免物料堵塞通道；

在炉身2上部设置有排气通道81，其穿透炉身壳体22、保温纤维层7、高温保温层6、高温耐火纤维层5并与炉膛4的气化区40连通；

在炉身上设置有废液进料喷口82，其与炉膛4的熔融区41连通；

在炉身上设置有等离子发生器安装接口83，等离子发生器安装接口83与炉膛的熔融区41连通，方便与一个等离子发生器（未示出）进行安装连接；

在炉膛4底部设置有排料接口84，排料接口84延伸至炉底3之外。

其中，在炉膛4内壁设置有炉膛内衬层42，炉膛内衬层42由高密度耐高温陶瓷制成，可以防止污染物质渗透进入炉体其它结构，在一些实施例中，该炉膛内衬层42可以进行整体取出更换。

其中，在炉膛4的熔融区41与高温耐火纤维层5之间设置有加热保护装置9，加热保护装置9至少包括耐火支座、加热元件、温度测量装置、控制装置，通过该加热保护装置9可以保持炉膛4的熔融区41需要的温度，防止炉膛4受极冷和极热的冲击，从而延长设备的使用寿命。具体地，本发明一个实施例中，可以通过加热保护装置设置开炉温升曲线和停炉降温曲线，保证炉膛受热均匀，防止等离子发生器瞬间高温加热炉膛，使炉膛受极冷即热而炸裂。同时还能防止熔融物凝固而无法排出。

其中，在顶盖1上设置有观察窗10，可以配置监视系统，用于观察炉膛4内的情形。

其中，排气通道81通过法兰与尾气处理系统（未示出）相连接。

其中，炉体2采用分体式结构，通过拆分面23将炉体分隔成可以拆分与组装的上下两部分；其中，固体进料通道80、排气通道81、废液进料喷口82、等离子发生器安装接口83、气化区40、熔融区41的一部分位于炉体上部20；加热保护装置9、熔融区41的另一部分、排料接口84位于炉体下部21。通过这种上下两部分的结构，可以方便对炉膛进行维修。可以理解的是，该炉体2的拆分面23可以形成有阶梯部230，可以方便上下两部分的定位，同时该炉体2的上下两部份可以通过诸如螺栓等装置进行固定。

其中，等离子发生器安装接口83、炉身壳体22、炉底3的壳体均采用钢结构组焊而成。

其中，废液进料喷口82与液压泵（未示出）相连接。

本发明提供的固液废物综合处理等离子炉工作过程如下：

控制系统将加热保护装置9打开，对炉膛4进行预热直到指定温度后，通过加热保护装置中的温度检测系统反馈信号，开启等离子发生器，从而开始进行废物处理。

固体废物通过传输机构将废物匀速传送至固体废物进料通道80，固体废物沿废物进料通道下至熔融炉区41内进行等离子熔融处理。在处理时同时打开排料系统，将玻璃体熔融物从排料接口84排出。等离子处理后所有的气体通过尾气处理的抽风机沿排气通道81排入尾气处理系统。

液体废物通过前端的过滤等处理设备处理后，由液压泵将废液压入至液体进料喷口82，喷入炉膛内进行等离子裂解处理，处理完成后同样将玻璃体熔融物从排料接口84排出。等离子处理后所有的气体通过尾气处理的抽风机沿排气通道81排入尾气处理系统。

实施本发明实施例，具有如下的有益效果：

本发明适用于固体废物和液体废物的处理；本发明可以通过固体进料通道进行放射性固体废物进料处理固体废物，也可以通过废液进料喷口进行放射性废液喷射处理废液，从而可以将中低放固体废物和液体废物提供在高温下进行裂解处理的，形成玻璃体，避免放射性物质进行扩散；

本发明实施例中，等离子炉的炉膛内衬采用高密度耐高温陶瓷材料，避免渗透，污染其它结构，且其可以进行整体更换，方便维护和清洁；

本发明实施例中，可以通过加热保护装置进行辅助加热，使熔融炉受热均匀，避免极冷即热，延长设备使用寿命；

本发明的实施例中，炉体采用分体结构，便于拆卸、维护和维修；

接口接管处均具有耐高温和高温保护材料，可以减少水冷系统，使设备更简单，便于维护。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种固液废物综合处理等离子炉，用于对固体或液体废物进行等离子裂解处理，其特征在于，包括：

由顶盖（1）、炉身（2）、炉底（3）组成的炉体；

在所述炉身（2）中形成有炉膛（4），所述炉膛（4）被分隔为上下两部分，上部分为气化区（40），下部分为熔融区（41）；

在所述炉膛（4）与炉身（2）的炉身壳体（22）之间从内至外依次设置有高温耐火纤维层（5）、高温保温层（6）、保温纤维层（7）；

在所述炉身（2）上设置有向下倾斜的固体进料通道（80），其穿透所述炉身壳体（22）、保温纤维层（7）、高温保温层（6）、高温耐火纤维层（5）并与所述炉膛（4）的熔融区（41）连通；

在所述炉身（2）上部设置有排气通道（81），其穿透所述炉身壳体（22）、保温纤维层（7）、高温保温层（6）、高温耐火纤维层（5）并与所述炉膛（4）的气化区（40）连通；

在所述炉身（2）上设置有废液进料喷口（82），其与所述炉膛（4）的熔融区（41）连通；

在所述炉身（2）上设置有等离子发生器安装接口（83），所述等离子发生器安装接口（83）与所述炉膛（4）的熔融区（41）连通；

在所述炉膛（4）底部设置有排料接口（84），所述排料接口（84）延伸至所述炉底（3）之外；

在所述炉膛（4）的熔融区（41）与所述高温耐火纤维层（5）之间设置有加热保护装置（9），所述加热保护装置（9）至少包括耐火支座、加热元件、温度测量装置、控制装置。

2.如权利要求1所述的固液废物综合处理等离子炉，其特征在于，在所述炉膛（4）内壁设置有炉膛内衬层（42），所述炉膛内衬层由高密度耐高温陶瓷制成。

3.如权利要求2所述的固液废物综合处理等离子炉，其特征在于，在所述顶盖（1）上设置有观察窗（10）。

4.如权利要求3所述的固液废物综合处理等离子炉，其特征在于，所述排气通道通（81）过法兰与尾气处理系统相连接。

5.如权利要求1至4任一项所述的固液废物综合处理等离子炉，其特征在于，

所述炉体（2）采用分体式结构，通过拆分面（23）将所述炉体（2）分隔成可以拆分与组装的上下两部分；其中，所述固体进料通道（80）、排气通道（81）、废液进料喷口（82）、等离子发生器安装接口（83）、气化区（40）、熔融区（41）的一部分位于炉体上部（20）；所述加热保护装置（9）、熔融区（41）的另一部分、排料接口（84）位于炉体下部（21）。

6.如权利要求5所述的固液废物综合处理等离子炉，其特征在于，所述等离子发生器安装接口（83）、炉身壳体（22）、炉底（3）均采用钢结构组焊而成。

7.如权利要求6所述的固液废物综合处理等离子炉，其特征在于，所述废液进料喷口（84）与一液压泵相连接。