CN105623739A - 一种自循环等离子体气化炉 - Google Patents

Abstract

一种自循环等离子体气化炉，涉及等离子体设备，包括气化炉和等离子体装置，气化炉由耐火炉墙和保温墙构成，气化炉有进料口接入和合成气输出口接出，在气化炉的耐火炉墙内的下部有气化区，在气化炉的顶部有循环出气口接出，在气化炉下部的气化区有循环回气口接入，在循环出气口与循环回气口之间有循环回气管进行连通，在气化炉内的气化区下方有等离子体电弧区，等离子体装置的第一放电组件和第二放电组件安装在等离子体电弧区耐火炉墙上。本发明适合在固体废物处置领域中应用，把固体有机废物转化为符合化工原料应用要求的富氢合成气；原料烘干及热解过程中产生的水蒸汽、煤烟和焦油等通过循环回气管返回气化区进行二次气化，达到气化完全。

Description

一种自循环等离子体气化炉

技术领域

本发明涉及机电设备，特别是涉及到一种气化设备。

背景技术

在常规气化装置中使用的气化剂为水蒸汽+空气或水蒸汽+氧气，在气化炉工作时，直接把水蒸汽+空气或水蒸汽+氧气送入气化炉，使水蒸汽与煤炭发生造气反应生成合成气，其反应为吸热反应，需要由空气或氧气与炭发生氧化反应为其提供热量，这种气化方式的气化率低，同时，合成气中产生大量的二氧化碳废气，不仅影响到合成气的品质，而且使后级生产中排放大量的温室气体。生活垃圾由于热值低，化学成分中的固定炭含量少，如用常规的气化技术对生活垃圾进行气化，水蒸汽与生活垃圾所进行的是吸热反应，将会消耗气化炉的热量，气化炉需添加煤炭燃料并输入空气或氧气助燃，使得合成气中废气含量高，所得到的合成气中有用成分相当低，几乎是废气，达不到化工原料的应用要求。

当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、垃圾焚烧废物处理等。等离子体的处理方式和一般的方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上，被处理的化工有害气体受到高温高压的等离子体冲击时，其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。

研发一种结构合理、适合其目标产物应用的等离子体气化装置是本领域研发人员的任务，提高等离子体装置的效率、减少电能消耗是本领域研发人员所追求的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子体气化装置，适合在生活垃圾或医疗垃圾或工业有机废物或农林废弃物处置领域中应用，并使装置结构简单合理和效率高，以减少电能消耗。

本发明的一种自循环等离子体气化炉，包括气化炉和等离子体装置，气化炉由耐火炉墙和保温墙构成，保温墙围护在耐火炉墙的外壁上，气化炉有进料口接入和合成气输出口接出，进料口在气化炉的上部，合成气输出口在气化炉的中部，在气化炉的耐火炉墙内的下部有气化区，其特征是在气化炉1的顶部有循环出气口1-10接出，在气化炉1下部的气化区1-4有循环回气口1-9接入，在循环出气口1-10与循环回气口1-9之间有循环回气管16进行连通，循环回气管16上有降温器13；在气化炉1内的气化区1-4下方有等离子体电弧区1-7，等离子体电弧区1-7下方为口径逐渐收缩的出渣口1-8；等离子体装置由第一放电组件5和第二放电组件7构成，第一放电组件5和第二放电组件7安装在气化炉1的等离子体电弧区1-7耐火炉墙上，第一放电组件5中的放电元件和第二放电组件7中的放电元件朝向气化炉1内。

本发明中，降温器13为两端封闭的圆筒体结构，降温器13以围套方式安装在循环回气管16的上部，降温器13的内侧壁体与的循环回气管16的外侧壁体之间的空间构成冷却水套13-2，冷却水套13-2有冷却水进口13-1接入和冷却水出口13-3接出；气化炉1内的气化区1-4与等离子体电弧区1-7之间有口径收窄的熔渣口1-5，在熔渣口1-5与等离子体电弧区1-7之间的耐火炉墙上有一圈下凸的隔离环1-6；在气化炉的底部有水封6和渣池，等离子体电弧区1-7下方的出渣口1-8通过水封6连通到渣池；第一放电组件5由电极架5-11、第一电极5-5、绝缘架5-7、第二电极5-1和电极安装座5-2组成，第一电极5-5为圆棒体结构，第一电极5-5的圆棒体中有冷却腔5-18，第一电极5-5安装在电极架5-11的前端，电极架5-11内有冷却导流管5-14，冷却导流管5-14伸入到第一电极5-5的冷却腔5-18中；电极安装座5-2为中空圆盘体结构，第二电极5-1为变径的圆环体结构，第二电极5-1以嵌入方式安装在电极安装座5-2中；绝缘架5-7为中空回转体结构，绝缘架5-7的前端连接到电极安装座5-2上，电极架5-11携第一电极5-5从后端安装在绝缘架5-7中，第一电极5-5的头端伸入到第二电极5-1的后端空间中，第一电极5-5的头端与第二电极5-1的后端之间的空间构成放电区，第二电极5-1的前端从电极安装座5-2中伸出，第二电极5-1构成第一放电组件5在气化炉中的放电元件；在绝缘架5-7的中空回转体内有环形气室5-9，环形气室5-9有气化剂输入接口5-8接入；在绝缘架5-7前部的内侧壁体上有旋流螺纹5-20，环形气室5-9通过旋流螺纹5-20的螺距的空间连通到放电区；第二电极5-1外壁与电极安装座5-2内壁之间的空间构成环形冷却室5-24，环形冷却室5-24有冷却剂输入通道5-23接入和冷却剂输出通道5-3接出，冷却剂输入通道5-23中有冷却剂输入接口5-19，冷却剂输出通道5-3中有冷却剂输出接口5-6；第二放电组件7由第三电极7-1、电极安装架7-7、夹持件7-23、穿心牵紧杆7-12和电磁驱动组件组成，其中，第三电极7-1为圆柱体结构，在第三电极7-1的轴向中心有螺孔；电极安装架7-7为中空回转体结构；夹持件7-23的后端呈圆盘体结构，夹持件7-23的圆盘体中心有过孔，在夹持件7-23的圆盘体前端有导流套7-24；穿心牵紧杆7-12为空心螺栓结构；夹持件7-23连接在电极安装架7-7的后端，夹持件7-23前端的导流套7-24伸入到电极安装架7-7的内空间中，第三电极7-1安装在电极安装架7-7的前端，穿心牵紧杆7-12的杆体从夹持件7-23中穿过，穿心牵紧杆7-12前端的螺头旋合在第三电极7-1的中心螺孔中，使第三电极7-1与电极安装架7-7进行紧密连接；电磁驱动组件安装在夹持件7-23的后端，电磁驱动组件由线圈骨架7-14、电磁线圈7-18和驱动杆7-19构成，线圈骨架7-14的轴向中心有驱动杆7-19的伸缩滑道，驱动杆7-19的前部杆体用于安装引弧电极；穿心牵紧杆7-12的内空间构成引弧电极的伸缩滑道；第三电极7-1构成第二放电组件7在气化炉中的放电元件；在第三电极7-1轴向中心的螺孔前端有扩口的隔离孔道7-3，隔离孔道7-3与穿心牵紧杆7-12的内空间相贯连通；在第三电极7-1的后端有冷却环槽7-4，夹持件7-23前端的导流套7-24伸入到第三电极7-1的冷却环槽7-4中，导流套7-24的内空间构成冷却剂室7-10，导流套7-24的外空间构成冷却剂回流通道7-6，冷却剂室7-10有冷却剂进口7-9接入，冷却剂回流通道7-6有冷却剂出口7-25接出；驱动杆7-19为空心结构，在驱动杆7-19中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠7-15和隔离珠7-17；在线圈骨架7-14的后端有定位铁环7-16；在夹持件7-23中有用于连通引弧电极的电刷7-20。本发明中，气化炉1的进料口结构按现有技术制造。

在等离子体装置中，等离子体电弧在二个主电极之间产生，在二个主电极之间能维持等离子体电弧稳定运行的条件下，二个主电极之间的空间距离越大，等离子体电弧的行程越长，其电子相互碰撞的机会和次数就会更多，其能量就会越大，当用于热解水蒸汽时，其分解率和效率会更高。本发明利用引弧电极进行引弧，先伸出引弧电极使二个主电极之间的引弧距离缩短，以降低引弧电压，然后缩回引弧电极，使二个主电极之间的高温等离子体电弧得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，提高了效率和节省电能。本发明在气化炉内等离子体电弧区1-7的二个主电极为第二电极5-1和第三电极7-1。

本发明在具体实施时：磁珠7-15选用永磁体材料，隔离珠7-17选用非磁性材料，各磁珠的极性进行同向串联设置，当需伸出引弧电极时，对电磁线圈7-18进行正向通电，使电磁线圈7-18中心产生的电磁力与驱动杆7-19内磁珠的磁力线进行正方向配合，把驱动杆7-19向前推移；当需缩回引弧电极时，对电磁线圈7-18进行反向通电，使电磁线圈7-18中心产生的电磁力与驱动杆7-19内磁珠的磁力线进行反方向配合，把驱动杆7-19向后移动；在线圈骨架7-14的后端设置定位铁环7-16，利用磁珠7-15的磁力，使驱动杆7-19定位，从而使引弧电极定位在伸出位置或缩回位置，因此只在需使驱动杆7-19前行或后退的过程中对电磁线圈7-18进行通电，在驱动杆7-19定位后，就可对电磁线圈7-18断电，实现节省电能和延长电磁线圈7-18的寿命。本发明利用电磁线圈7-18和驱动杆7-19来驱动引弧电极，没有机械动作机构，使得结构简单，并且工作可靠。

上述发明在应用时，第一放电组件5和第二放电组件7通过绝缘构件安装在气化炉上，在第一放电组件5的电极架5-11上有第一电气接口5-16接入，第一电气接口5-16通过电极架5-11的金属材料连通到第一电极5-5；在第二放电组件7的夹持件7-23后端有第二电气接口7-11接入，第二电气接口7-11通过夹持件7-23的金属材料和穿心牵紧杆7-12的金属材料连通到第三电极7-1以及通过电刷7-20与引弧电极进行电气连接。第一电气接口5-16和第二电气接口7-11连接到等离子体工作电源的相应端口上及连接高压引弧电源，所述的等离子体工作电源为180-600V电压的电源，其特点是低电压大电流；所述的高压电源为10000V以上的电源，其特点是高电压小电流。气化剂输入接口5-8连接到锅炉的水蒸汽管道上。

本发明在固体有机废物气化处置领域中应用，所述固体有机废物包括农林废弃物、城市或农村生活垃圾、医疗垃圾、工业高分子有机废物。本发明在第一放电组件5的第一电极5-5头端与第二电极5-1后端之间的空间形成第一级高温等离子体电弧，又在气化炉内的等离子体电弧区1-7形成第二级高温等离子体电弧，在等离子体电弧区1-7的放电电极为第二电极5-1和第三电极7-1。本发明把作为气化剂的水蒸汽从第一放电组件5中输入，先使水蒸汽在第一放电组件5中的放电区进行电离和热分解处理，然后又在气化炉内的等离子体电弧区1-7被第二级高温等离子体电弧处理，使得水蒸汽更完全得到分解而成为氢、氧的活性气化剂。本发明把水蒸汽通过高温等离子体电弧分解为氢、氧活性化学物后再作为气化剂送入气化炉的气化区，与固体有机废物进行气化反应，所进行的反应是放热反应，放热反应产生的热量可以提供原料烘干和热解所需的热量，从而不需添加煤炭燃料及不需输入氧气或空气助燃，因此可以把农林废弃物或生活垃圾等固体有机废物转化为符合化工原料应用要求的富氢合成气，富氢合成气再通过后级设备生产甲醇或二甲醚产品。气化炉内的固体有机废物在原料烘干及热解过程中产生的水蒸汽、煤烟和焦油等通过循环回气管16返回气化区进行二次气化，达到气化完全。

上述发明中，在熔渣口1-5与等离子体电弧区1-7之间的耐火炉墙上设置一圈下凸的隔离环1-6，目的是避免熔渣口1-5的液态熔渣顺耐火炉墙流淌而下，因为沿耐火炉墙流淌而下的液态熔渣会覆盖在第二电极5-1的表面和第三电极7-1的表面，阻断等离子体电弧，当在熔渣口1-5与等离子体电弧区1-7之间的耐火炉墙上设置了隔离环1-6之后，液态的熔渣将在流淌到隔离环1-6时直接下落，而不会顺耐火炉墙流淌而下，起到保护第二电极5-1和第三电极7-1不被覆盖，使等离子体电弧区1-7的等离子体电弧维持稳定。

本发明在第三电极7-1的体中设置扩口的隔离孔道7-3，等离子体装置运行时，使引弧作用完成后的引弧电极头部退缩到隔离孔道7-3中，与第三电极7-1壁体之间具有一定的空间距离，避免引弧电极被烧结在第三电极7-1上而使引弧电极失去伸缩功能。

本发明采取在循环出气口1-10与循环回气口1-9之间有循环回气管16进行连通、循环回气管16上有降温器13的措施，使降温器13的内侧壁体与的循环回气管16的外侧壁体之间的空间构成冷却水套13-2，冷却水套13-2吸收循环回气管16内气体的热量，使循环回气管16内的气体降温而密度增加，根据重力循环原理，循环回气管16内的气体降温后，将进行下降运动，返回到气化炉下部的气化区，气化炉内原料烘干及热解过程中产生的水蒸汽、煤烟和气态焦油随热气流进行上升运动，补充到循环回气管16中，如此周而复始，形成循环，使原料在烘干及热解过程中产生的水蒸汽、煤烟和焦油等通过循环回气管16返回气化区进行二次气化，达到气化完全。

本发明的有益效果是：适合在固体废物处置领域中应用，采用等离子体气化方式，把水蒸汽热解为氢、氧活性化学物后作为气化剂应用，把固体有机废物转化为符合化工原料应用要求的富氢合成气。本发明采取伸缩式引弧使气化区下方的等离子体电弧区1-7产生高温等离子体电弧，使水蒸汽经二级高温等离子体电弧进行热分解处理，提高分解效率；气化炉内的固体有机废物在原料烘干及热解过程中产生的水蒸汽、煤烟和焦油等通过循环回气管16返回气化区进行二次气化，达到气化完全。

附图说明

图1是本发明的一种自循环等离子体气化炉的结构图。

图2是图1中的第一放电组件的结构详图。

图3是图1中的第二放电组件的结构详图。

图4是图3的A-A剖面图。

图中：1.气化炉，1-1.保温墙，1-2.耐火炉墙，1-3.合成气输出口，1-4.气化区，1-5.熔渣口，1-6.隔离环，1-7.等离子体电弧区，1-8.出渣口，1-9.循环回气口，1-10.循环出气口，2.热解气，3.合成气，4.熔渣，5.第一放电组件，5-1.第二电极，5-2.电极安装座，5-3.冷却剂输出通道，5-4.连接法兰，5-5.第一电极，5-6.冷却剂输出接口，5-7.绝缘架，5-8.气化剂输入接口，5-9.环形气室，5-10.冷却液输出接口，5-11.电极架，5-12.冷却液输入通道，5-13.冷却液输入接口，5-14.冷却导流管，5-15.冷却液回流通道，5-16.第一电气接口，5-17.紫铜密封圈，5-18.冷却腔，5-19.冷却剂输入接口，5-20.旋流螺纹，5-21.安装孔，5-22.密封垫，5-23.冷却剂输入通道，5-24.环形冷却室，5-25.紫铜密封环，5-26.压缩孔道，6.水封，7.第二放电组件，7-1.第三电极，7-2.引弧电极，7-3.隔离孔道，7-4.冷却环槽，7-5.S形密封圈，7-6.冷却剂回流通道，7-7.电极安装架，7-8.安装法兰，7-9.冷却剂进口，7-10.冷却剂室，7-11.第二电气接口，7-12.穿心牵紧杆，7-13.连接套，7-14.线圈骨架，7-15.磁珠，7-16.定位铁环，7-17.隔离珠，7-18.电磁线圈，7-19.驱动杆，7-20.电刷，7-21.接头，7-22.紧固螺栓，7-23.夹持件，7-24.导流套，7-25.冷却剂出口，8.冷却盘管，9.循环热解气，10.观火镜，11.温度传感器，12.气化原料，13.降温器，13-1.冷却水进口，13-2.冷却水套，13-3.冷却水出口，14.进料口，15.炉顶连接件，16.循环回气管。

具体实施方式

实施例1图1所示的实施方式中，自循环等离子体气化炉包括等离子体装置，气化炉由耐火炉墙和保温墙构成，保温墙围护在耐火炉墙的外壁上，气化炉有进料口接入和合成气输出口接出，进料口在气化炉的上部，合成气输出口在气化炉的中部，在气化炉的耐火炉墙内的下部有气化区，在气化炉1的顶部有循环出气口1-10接出，在气化炉1下部的气化区1-4有循环回气口1-9接入，在循环出气口1-10与循环回气口1-9之间有循环回气管16进行连通，循环回气管16上有降温器13，降温器13为两端封闭的圆筒体结构，降温器13以围套方式安装在循环回气管16的上部，降温器13的内侧壁体与的循环回气管16的外侧壁体之间的空间构成冷却水套13-2，冷却水套13-2有冷却水进口13-1接入和冷却水出口13-3接出；在气化炉1内的气化区1-4下方有等离子体电弧区1-7，气化炉1内的气化区1-4与等离子体电弧区1-7之间有口径收窄的熔渣口1-5，在熔渣口1-5与等离子体电弧区1-7之间的耐火炉墙上有一圈下凸的隔离环1-6，等离子体电弧区1-7下方为口径逐渐收缩的出渣口1-8，在气化炉的底部有水封6和渣池，等离子体电弧区1-7下方的出渣口1-8通过水封6连通到渣池；等离子体装置由第一放电组件5和第二放电组件7构成，第一放电组件5和第二放电组件7安装在气化炉1的等离子体电弧区1-7耐火炉墙上，第一放电组件5中的放电元件和第二放电组件7中的放电元件朝向气化炉1内；在气化炉1的气化区1-4耐火炉墙中有冷却盘管8，在气化区1-4的耐火炉墙上有观火镜10和温度传感器11。

本实施例中，第一放电组件5由电极架5-11、第一电极5-5、绝缘架5-7、第二电极5-1和电极安装座5-2组成，第一电极5-5为圆棒体结构，第一电极5-5的圆棒体中有冷却腔5-18，第一电极5-5安装在电极架5-11的前端，电极架5-11内有冷却导流管5-14，冷却导流管5-14伸入到第一电极5-5的冷却腔5-18中；电极安装座5-2为中空圆盘体结构，第二电极5-1为变径的圆环体结构，第二电极5-1前部的轴向中心有直形圆孔，直形圆孔构成压缩孔道5-26，压缩孔道5-26的后端有喇叭口空间，第二电极5-1以嵌入方式安装在电极安装座5-2中，在电极安装座5-2上有用于安装到气化炉上的连接法兰5-4；绝缘架5-7为中空回转体结构，绝缘架5-7的前端连接到电极安装座5-2上，电极架5-11携第一电极5-5从后端安装在绝缘架5-7中，第一电极5-5的头端伸入到第二电极5-1后端的喇叭口空间中，第一电极5-5的头端与第二电极5-1的后端之间的空间构成放电区，第二电极5-1的前端从电极安装座5-2中伸出，第二电极5-1构成第一放电组件5在气化炉中的放电元件；在绝缘架5-7的中空回转体内有环形气室5-9，环形气室5-9有气化剂输入接口5-8接入；在绝缘架5-7前部的内侧壁体上有旋流螺纹5-20，环形气室5-9通过旋流螺纹5-20的螺距的空间连通到放电区；第二电极5-1外壁与电极安装座5-2内壁之间的空间构成环形冷却室5-24，环形冷却室5-24有冷却剂输入通道5-23接入和冷却剂输出通道5-3接出，冷却剂输入通道5-23中有冷却剂输入接口5-19，冷却剂输出通道5-3中有冷却剂输出接口5-6。

本实施例中，第二放电组件7由第三电极7-1、电极安装架7-7、夹持件7-23、穿心牵紧杆7-12和电磁驱动组件组成，其中，第三电极7-1为圆柱体结构，在第三电极7-1的轴向中心有螺孔；电极安装架7-7为中空回转体结构，在电极安装架7-7上有用于安装到气化炉上的安装法兰7-8；夹持件7-23的后端呈圆盘体结构，夹持件7-23的圆盘体中心有过孔，在夹持件7-23的圆盘体前端有导流套7-24；穿心牵紧杆7-12为空心螺栓结构；夹持件7-23连接在电极安装架7-7的后端，夹持件7-23前端的导流套7-24伸入到电极安装架7-7的内空间中，第三电极7-1安装在电极安装架7-7的前端，穿心牵紧杆7-12的杆体从夹持件7-23中穿过，穿心牵紧杆7-12前端的螺头旋合在第三电极7-1的中心螺孔中，使第三电极7-1与电极安装架7-7进行紧密连接；夹持件7-23的圆盘体中有条形槽，在条形槽中有电刷7-20，电刷用于与引弧电极进行电气连接；电磁驱动组件通过接头7-21安装在夹持件7-23的后端，电磁驱动组件由线圈骨架7-14、电磁线圈7-18和驱动杆7-19构成，线圈骨架7-14的轴向中心有驱动杆7-19的伸缩滑道，驱动杆7-19的前部杆体用于安装引弧电极；穿心牵紧杆7-12的内空间构成引弧电极的伸缩滑道；第三电极7-1构成第二放电组件7在气化炉中的放电元件；在第三电极7-1轴向中心的螺孔前端有扩口的隔离孔道7-3，隔离孔道7-3与穿心牵紧杆7-12的内空间相贯连通；在第三电极7-1的后端有冷却环槽7-4，夹持件7-23前端的导流套7-24伸入到第三电极7-1的冷却环槽7-4中，导流套7-24的内空间构成冷却剂室7-10，导流套7-24的外空间构成冷却剂回流通道7-6，冷却剂室7-10有冷却剂进口7-9接入，冷却剂回流通道7-6有冷却剂出口7-25接出；驱动杆7-19为空心结构，在驱动杆7-19中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠7-15和隔离珠7-17；在线圈骨架7-14的后端有定位铁环7-16。本实施例中，气化炉1的进料口结构按现有技术制造。

本实施例中，第一电极5-5、第二电极5-1、第三电极7-1和引弧电极7-2选用钨合金材料制作；绝缘架5-7和电极安装架7-7选用胶木材料或聚四氟乙烯材料制作；磁珠7-15选用永磁体材料，隔离珠7-17选用非磁性材料。

本实施例在应用时，第一放电组件5和第二放电组件7通过绝缘构件安装在气化炉上，高压电源的负极和等离子体工作电源的负极连接到第一电气接口5-16，高压电源的正极连接到第二电气接口7-11，同时等离子体工作电源的正极通过隔离箱连接到第二电气接口7-11，把水蒸汽接入到第一放电组件5的气化剂输入接口5-8中；气化区1-4耐火炉墙中的冷却盘管8、第一放电组件5冷却回路的相应接口和第二放电组件7冷却回路的相应接口连接到冷却系统的相应管路上，降温器13、冷却水进口13-1、冷却水套13-2、冷却水出口13-3。气化炉初始工作时，先对等离子体装置进行引弧，使电磁线圈7-18正向通电，驱动杆7-19带动引弧电极7-2前移，引弧电极7-2由第三电极7-1的隔离孔道7-3中伸出，进入到气化炉内的等离子体电弧区1-7，使引弧电极7-2的头端伸入到距离第一电极5-5头端5-30mm的空间中；水蒸汽进入到第一放电组件5内的环形气室5-9中，然后通过旋流螺纹5-20的螺距空间以旋转气流方式进入到第一电极5-5的头端与第二电极5-1的后端之间的空间构成放电区，再由第二电极5-1中心的压缩孔道5-26进入到气化炉1内的等离子体电弧区1-7中，当在第一电极5-5与第三电极7-1之间施加电能时，在第一放电组件5中的放电区便形成高温等离子体电弧，同时，引弧电极7-2的头端与第二电极5-1之间进行放电，形成初始电弧，然后对电磁线圈7-18进行反向通电，使驱动杆7-19向后移动，带动引弧电极7-2后移，使引弧电极7-2的头端退缩到第三电极7-1、的隔离孔道7-3中，从而把电弧从第二电极5-1引到第三电极7-1上，使第二电极5-1与第三电极7-1之间产生高温等离子体电弧；水蒸汽被第一放电组件5中的放电区进行电离活化及分解后，与高温等离子体电弧混合，通过压缩孔道5-26进入到气化炉1内的等离子体电弧区1-7，再次被等离子体电弧区1-7产生的高温等离子体电弧进行分解，完全被分解为氢、氧的活性化学物，然后作为气化剂从等离子体电弧区1-7上方的熔渣口1-5进入气化区1-4，这时在气化区1-4的是固体有机废物经过热解后的垃圾炭，水蒸汽分解的氢、氧活性化学物作为气化剂与垃圾炭进行化学反应，生成以一氧化碳和氢气为主要成分的富氢合成气，所进行的反应是放热反应，同时，高温等离子体电弧释放的热量从熔渣口1-5上升到气化区1-4中，把灰分熔融成液态的熔渣，液态的熔渣从熔渣口1-5落下，通过等离子体电弧区1-7下方的出渣口1-8和水封6落入渣池；高温等离子体电弧的余热与气化区1-4中产生的反应热在气化炉内向上运行，提供原料烘干和热解所需的热量，使气化炉内的气化区1-4上方区域构成热解区，热解区的上方区域构成烘干区，原料烘干及热解过程中产生的水蒸汽、煤烟和气态焦油随热气流进行上升运动，通过气化炉顶的循环出气口1-10进入到循环回气管16中，降温器13的内侧壁体与的循环回气管16的外侧壁体之间的冷却水套13-2吸收循环回气管16内气体的热量，使循环回气管16内的气体降温而密度增加，根据重力循环原理，循环回气管16内的气体降温后，进行下降运动，通过循环回气口1-9返回到气化炉下部的气化区进行二次气化，达到气化完全；固体有机废物进入到气化炉内后依其自重由上往下运行，在烘干区被烘出水分，然后进入热解区进行热解，逸出挥发分后成为固定炭，固定炭进入气化区1-4与水蒸汽分解的氢、氧活性化学物进行放热性质的化学反应，生成富氢合成气；气化炉内生成的富氢合成气由合成气输出口1-2被引出，经降温和净化处理后作为生产甲醇或二甲醚的原料气利用。

Claims (10)

1.一种自循环等离子体气化炉，包括气化炉和等离子体装置，气化炉由耐火炉墙和保温墙构成，保温墙围护在耐火炉墙的外壁上，气化炉有进料口接入和合成气输出口接出，进料口在气化炉的上部，合成气输出口在气化炉的中部，在气化炉的耐火炉墙内的下部有气化区，其特征是在气化炉（1）的顶部有循环出气口（1-10）接出，在气化炉（1）下部的气化区（1-4）有循环回气口（1-9）接入，在循环出气口（1-10）与循环回气口（1-9）之间有循环回气管（16）进行连通，循环回气管（16）上有降温器（13）；在气化炉（1）内的气化区（1-4）下方有等离子体电弧区（1-7），等离子体电弧区（1-7）下方为口径逐渐收缩的出渣口（1-8）；等离子体装置由第一放电组件（5）和第二放电组件（7）构成，第一放电组件（5）和第二放电组件（7）安装在气化炉（1）的等离子体电弧区（1-7）耐火炉墙上，第一放电组件（5）中的放电元件和第二放电组件（7）中的放电元件朝向气化炉（1）内。

2.根据权利要求1所述的一种自循环等离子体气化炉，其特征是降温器（13）为两端封闭的圆筒体结构，降温器（13）以围套方式安装在循环回气管（16）的上部，降温器（13）的内侧壁体与的循环回气管（16）的外侧壁体之间的空间构成冷却水套（13-2），冷却水套（13-2）有冷却水进口（13-1）接入和冷却水出口（13-3）接出。

3.根据权利要求1所述的一种自循环等离子体气化炉，其特征是气化炉（1）内的气化区（1-4）与等离子体电弧区（1-7）之间有口径收窄的熔渣口（1-5），在熔渣口（1-5）与等离子体电弧区（1-7）之间的耐火炉墙上有一圈下凸的隔离环（1-6）；在气化炉的底部有水封（6）和渣池，等离子体电弧区（1-7）下方的出渣口（1-8）通过水封（6）连通到渣池。

4.根据权利要求1所述的一种自循环等离子体气化炉，其特征是第一放电组件（5）由电极架（5-11）、第一电极（5-5）、绝缘架（5-7）、第二电极（5-1）和电极安装座（5-2）组成，第一电极（5-5）为圆棒体结构，第一电极（5-5）的圆棒体中有冷却腔（5-18），第一电极（5-5）安装在电极架（5-11）的前端，电极架（5-11）内有冷却导流管（5-14），冷却导流管（5-14）伸入到第一电极（5-5）的冷却腔（5-18）中；电极安装座（5-2）为中空圆盘体结构，第二电极（5-1）为变径的圆环体结构，第二电极（5-1）以嵌入方式安装在电极安装座（5-2）中；绝缘架（5-7）为中空回转体结构，绝缘架（5-7）的前端连接到电极安装座（5-2）上，电极架（5-11）携第一电极（5-5）从后端安装在绝缘架（5-7）中，第一电极（5-5）的头端伸入到第二电极（5-1）的后端空间中，第一电极（5-5）的头端与第二电极（5-1）的后端之间的空间构成放电区，第二电极（5-1）的前端从电极安装座（5-2）中伸出，第二电极（5-1）构成第一放电组件（5）在气化炉中的放电元件。

5.根据权利要求4所述的一种自循环等离子体气化炉，其特征是在绝缘架（5-7）的中空回转体内有环形气室（5-9），环形气室（5-9）有气化剂输入接口（5-8）接入；在绝缘架（5-7）前部的内侧壁体上有旋流螺纹（5-20），环形气室（5-9）通过旋流螺纹（5-20）的螺距的空间连通到放电区。

6.根据权利要求4所述的一种自循环等离子体气化炉，其特征是第二电极（5-1）外壁与电极安装座（5-2）内壁之间的空间构成环形冷却室（5-24），环形冷却室（5-24）有冷却剂输入通道（5-23）接入和冷却剂输出通道（5-3）接出，冷却剂输入通道（5-23）中有冷却剂输入接口（5-19），冷却剂输出通道（5-3）中有冷却剂输出接口（5-6）。

7.根据权利要求1所述的一种自循环等离子体气化炉，其特征是第二放电组件（7）由第三电极（7-1）、电极安装架（7-7）、夹持件（7-23）、穿心牵紧杆（7-12）和电磁驱动组件组成，其中，第三电极（7-1）为圆柱体结构，在第三电极（7-1）的轴向中心有螺孔；电极安装架（7-7）为中空回转体结构；夹持件（7-23）的后端呈圆盘体结构，夹持件（7-23）的圆盘体中心有过孔，在夹持件（7-23）的圆盘体前端有导流套（7-24）；穿心牵紧杆（7-12）为空心螺栓结构；夹持件（7-23）连接在电极安装架（7-7）的后端，夹持件（7-23）前端的导流套（7-24）伸入到电极安装架（7-7）的内空间中，第三电极（7-1）安装在电极安装架（7-7）的前端，穿心牵紧杆（7-12）的杆体从夹持件（7-23）中穿过，穿心牵紧杆（7-12）前端的螺头旋合在第三电极（7-1）的中心螺孔中，使第三电极（7-1）与电极安装架（7-7）进行紧密连接；电磁驱动组件安装在夹持件（7-23）的后端，电磁驱动组件由线圈骨架（7-14）、电磁线圈（7-18）和驱动杆（7-19）构成，线圈骨架（7-14）的轴向中心有驱动杆（7-19）的伸缩滑道，驱动杆（7-19）的前部杆体用于安装引弧电极；穿心牵紧杆（7-12）的内空间构成引弧电极的伸缩滑道；第三电极（7-1）构成第二放电组件（7）在气化炉中的放电元件。

8.根据权利要求7所述的一种自循环等离子体气化炉，其特征是在第三电极（7-1）轴向中心的螺孔前端有扩口的隔离孔道（7-3），隔离孔道（7-3）与穿心牵紧杆（7-12）的内空间相贯连通。

9.根据权利要求7所述的一种自循环等离子体气化炉，其特征是在第三电极（7-1）的后端有冷却环槽（7-4），夹持件（7-23）前端的导流套（7-24）伸入到第三电极（7-1）的冷却环槽（7-4）中，导流套（7-24）的内空间构成冷却剂室（7-10），导流套（7-24）的外空间构成冷却剂回流通道（7-6），冷却剂室（7-10）有冷却剂进口（7-9）接入，冷却剂回流通道（7-6）有冷却剂出口（7-25）接出。

10.根据权利要求7所述的一种自循环等离子体气化炉，其特征是驱动杆（7-19）为空心结构，在驱动杆（7-19）中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠（7-15）和隔离珠（7-17）；在线圈骨架（7-14）的后端有定位铁环（7-16）；在夹持件（7-23）中有用于连通引弧电极的电刷（7-20）。