CN106594763B - 回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统，包括：水平设置的回转窑与竖直设置的熔融炉的中下部侧壁连通，回转窑靠近所述熔融炉一端的侧壁周向间距设置多个第一等离子炬，熔融炉位于回转窑上端的侧壁周向间距设有多个第二等离子炬；熔融炉下部的侧壁倾斜向下设有用于熔渣排出的通道，通道侧壁竖直向下设有第一气化剂入口，通道与水平面的夹角为5‑10°。本发明利用等离子体炬的高温特性在回转窑尾部和等离子熔融炉中将合成气充分燃烧，熔融从回转窑排出的废渣，提高了危险废物的处理程度，大幅降低二噁英的生成量，达到危险废物减量化、无害化、资源化的目的，并且熔融炉中产生的高温烟气携带的热量可得到有效利用。

Description

回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统

技术领域

本发明涉及以危险废物为主的气化熔融技术领域。更具体地说，本发明涉及一种回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统。

背景技术

随着我国人民生活水平的提高和工业化进程的急剧加快，产生的废物的数量也随之不断地增加，其中对人生安全和环境危害较大的废物，如医疗废物、化工行业产生的无机、有机废物，汽车制造行业产生的喷漆等，具有腐蚀性、毒性等性质的废物，统一称之为危险废物。

近些年来，危险废物给环境造成的污染以及对人类身体健康形成的危险，是全球各国不得不面对和亟需处理的难题之一。根据我国相关单位发布的统计数据，全国每年产生的危险废物的量在1000万吨左右，并且逐年增加，其具有量大、性质复杂、分布广泛的特点。目前危险废物处置普遍存在技术水平较低，处理成本高，存在二次污染的问题。

国内外用于处理危险废物的方法主要有综合利用、填埋、焚烧，其中尤以焚烧为主。经过焚烧，危险废物的体积可减小80％～90％，危险废物中所含有的有毒有害成分在高温下被氧化、热解，重金属成分被浓缩转移到灰渣和飞灰中，焚烧过程产生的热量可回收利用用于发电、供暖等。焚烧法是一种可以同时实现危险废物减量化、无害化的技术。

国内外用于焚烧处理危险废物的炉型较多，主要有：回转窑焚烧炉、热解焚烧炉、流化床焚烧炉、液体喷射炉等。除回转窑外，其他的炉型对于物料的状态，尺寸等都有一定的要求，而回转窑焚烧炉可根据危险废物的性质通过调整转速来调整物料在炉膛中的停留时间，能够适应固态、液态、半固态的废物，操作灵活可控，是目前焚烧处理危险废物的主要炉型。

然而回转窑焚烧处置危险废物的焚烧效率比较低，排放的烟气温度较低，焚烧过程中不可避免的会产生二噁英，焚烧残渣的热灼减率也较高，会产生二次污染。因此，亟需设置一种能够对危险废物进行彻底的处理，大幅降低二噁英的排放浓度，提高废渣的热灼减率，资源化利用危险废物中的重金属的危险废物处置系统。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统，其能够利用等离子体炬的高温特性在回转窑尾部和等离子熔融炉中将合成气充分燃烧，熔融从回转窑排出的废渣，提高了危险废物的处理程度，大幅降低二噁英的生成量，达到危险废物减量化、无害化、资源化的目的，并且熔融炉中产生的高温烟气携带的热量可得到有效利用。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统，包括回转窑和熔融炉：

水平设置的回转窑与竖直设置的熔融炉的中下部侧壁连通，所述回转窑靠近所述熔融炉一端的侧壁周向间距设置多个第一等离子炬，所述熔融炉位于所述回转窑上端的侧壁周向间距设有多个第二等离子炬；

所述熔融炉下部的侧壁倾斜向下设有用于熔渣排出的通道，所述通道侧壁竖直向下设有第一气化剂入口，所述通道与水平面的夹角为5-10°。

优选的是，所述熔融炉包括一体成型的顶部密封的圆柱状上腔体和底部密封的下腔体，所述下腔体包括与上腔体连通的上大下小的圆台形过度腔、以及与过度腔连通的圆柱形底腔，所述底腔的侧壁倾斜朝下设有第三等离子炬，所述第三等离子炬的高度高于所述通道的高度，所述第三等离子炬与水平面的夹角为26-36°；

所述回转窑远离所述熔融炉的一端沿水平方向设有第四等离子炬，且所述第四等离子炬位于所述回转窑进料口的下方；

所述回转窑两端的侧壁分设有第一进风口和第二进风口，冷却风机分别与所述第一进风口和所述第二进风口连接。

优选的是，所述上腔体中下部侧壁设有第二气化剂入口，所述上腔体上部侧壁设有烟气出口，所述烟气出口连接至高温旋风分离器的进气口，高温旋风分离器的排气口连接至余热锅炉的进气口，余热锅炉的排气口连接至空气预热器的进气口，空气预热器的排气口连接至所述第二气化剂入口。

优选的是，所述上腔体位于所述第二等离子炬上端的侧壁上沿周向间距设有至少一个废液喷入口，其中，任一所述废液喷入口位于相邻两所述第二等离子炬之间。

优选的是，所述熔融炉的内壁设有膜式水冷壁。

优选的是，所述回转窑内温度为600-800℃。

优选的是，所述熔融炉内温度在1350℃以上。

优选的是，所述的回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统，还包括螺旋上升设置在所述上腔体内多个圆弧状的横挡板、每个所述横挡板以其弦为长向上延伸至其上方横挡板所形成的竖挡板；

其中，所述横挡板位于所述烟气出口和所述废液喷入口之间，相邻两个所述横挡板的弦之间呈60-90°夹角，所述横挡板面积与所述上腔体纵向截面的比值为1-1.2：2，相邻两个所述横挡板间的距离为15-20cm；

所述横挡板的纵向截面为V形折叠排列结构，所述横挡板上间距设置多个通孔，所述通孔的孔径为0.8-1.5cm，任意相邻两个所述挡板上的通孔不重合。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明所述的回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统对处理物料的适应性强，能够利用回转窑处理各种形态的危险废物，包括固态、液态、半固态等，回转窑内为危险废物热解、气化提供热源的是等离子体炬，且回转窑内头部和尾部均设置有等离子炬，尾部设置的等离子炬既作为等离子熔融炉的热源，加热燃烧从回转窑内进入等离子熔融炉的合成气，使尾部的合成气温度升高充分燃烧生成烟气，还利用等离子体炬的高温特性，除去窑尾残渣因冷却可能形成的结焦，其有效控制回转窑内的温度为600-800℃，大部分危险废物被热解、气化，热解、气化产生的合成气以及未燃尽的残渣进入等离子熔融炉熔融，危险废物处理彻底。

第二、本发明所述的回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统的危险废物在回转窑内缺氧的环境下进行热解、气化生成还原性气体-合成气，避免了二噁英的生成，确保后续的烟气排放达标，且回转窑内头部和尾部均设置有进风口，采用冷却风机提供的冷空气冷却，避免了通常采用的水冷却，因循环水系统故障来不及启动应急循环水系统造成冷却水套内发生汽化，使水套内压力升高，焊缝开裂。

第三、本发明所述的回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统回转窑内未燃尽的残渣在等离子熔融炉底部通过设置在底部的第三等离子体炬提供的高温熔融，熔融温度在1350℃以上，熔融形成的玻璃态熔渣可回收利用作为建筑材料。

第四、本发明所述的回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统合成气通过设置在回转窑尾的等离子体炬的高温充分燃烧，熔融炉内横挡板和竖挡板的设置能够有效的保证合成气在熔融炉内停留的时间超过2s，以使合成气在熔融炉内的高温环境中充分分解，控制出等离子熔融炉的烟气温度为1000℃，保证二噁英的充分分解。

第五、本发明所述的回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统符合危险废物处理的无害化和资源化的原则，危险废物中有机物先气化后充分燃烧产生的烟气从等离子熔融炉顶部侧面流出，其携带的热量可以回收利用，产生蒸汽并预热进入等离子熔融炉的空气，提高了能量的综合利用率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的所述回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统的结构示意图；

图2为本发明的所述横挡板和所述竖挡板的结构示意图；

图3为本发明的所述横挡板和所述竖挡板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-3所示，本发明提供一种回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统，包括回转窑和熔融炉：

水平设置的回转窑3与竖直设置的熔融炉9的中下部侧壁连通，所述回转窑3靠近所述熔融炉9一端的侧壁周向间距设置多个第一等离子炬5，所述熔融炉9位于所述回转窑3上端的侧壁周向间距设有多个第二等离子炬11；

所述熔融炉9下部的侧壁倾斜向下设有用于熔渣排出的通道，所述通道侧壁竖直向下设有第一气化剂入口19，所述通道与水平面的夹角为5-10°。

在上述技术方案中，使用过程中，集料斗1、给料机2、回转窑3和熔融炉9依次连通，危险废物经过预处理后送入集料斗1，集料斗1内的危险废物传送给位于其下方的给料机2，给料机2的出口与回转窑3的入口相连，危险废物通过给料机2传送给回转窑3，危险废物在回转窑3内的高温作用下迅速热解、气化，回转窑3内控制空气的加入量，形成缺氧环境，温度控制在600～800℃，热解、气化产生的合成气与未燃尽的残渣随着回转窑3的不断转动，逐步由窑头转移到窑尾，合成气在设置在窑尾的第一等离子体炬的高温条件下，充分燃烧生成烟气，烟气在熔融炉9中由下向上流出，回转窑3内的残渣落入等离子熔融炉9的底部，并在其底部高温下熔融形成液态熔渣，经熔渣排出口排出流入激冷水槽，等离子熔融炉9内温度控制在1350℃以上；其中，所述通道侧壁竖直向下设置的第一气化剂入口19能够保证熔渣始终以液体的形式流入激冷水槽。

在另一种技术方案中，所述熔融炉9包括一体成型的顶部密封的圆柱状上腔体10和底部密封的下腔体14，所述下腔体14包括与上腔体10连通的上大下小的圆台形过度腔15、以及与过度腔15连通的圆柱形底腔16，所述底腔16的侧壁倾斜朝下设有第三等离子炬17，所述第三等离子炬17的高度高于所述通道的高度，所述第三等离子炬17与水平面的夹角为26-36°，其中，所述第三等离子炬17倾斜朝向底腔16的底部；

所述回转窑3远离所述熔融炉9的一端沿水平方向设有第四等离子炬4，且所述第四等离子炬4位于所述回转窑3进料口的下方；

所述回转窑3两端的侧壁分设有第一进风口6和第二进风口7，冷却风机分别与所述第一进风口6和所述第二进风口7连接。采用这种方案，使用过程中，危险废物经过预处理后送入集料斗1，集料斗1内的危险废物传送给位于其下方的给料机2，给料机2的出口与回转窑3的入口相连，危险废物通过给料机2传送给回转窑3，危险废物在回转窑3头设置第四等离子炬4的高温作用下迅速热解、气化，回转窑3内控制空气的加入量，形成缺氧环境，温度控制在600～800℃，热解、气化产生的合成气与未燃尽的残渣随着回转窑3的不断转动，逐步由窑头转移到窑尾，合成气在设置在窑尾的第一等离子体炬的高温条件下，充分燃烧生成烟气，烟气在熔融炉9中由下向上流出，回转窑3内的残渣落入等离子熔融炉9的底部，在底部设置的第三等离子体炬的高温下熔融形成液态熔渣，经熔渣排出口排出流入激冷水槽，等离子熔融炉9内温度控制在1350℃以上；

其中，所述回转窑3的窑头、窑尾采用冷却风机提供的冷空气冷却，通常采用的水冷却，因循环水系统故障来不及启动应急循环水系统造成冷却水套内发生汽化，使水套内压力升高，焊缝开裂。

在另一种技术方案中，所述上腔体10中下部侧壁设有第二气化剂入口12，所述上腔体10上部侧壁设有烟气出口8，所述烟气出口8连接至高温旋风分离器21的进气口，高温旋风分离器21的排气口连接至余热锅炉23的进气口，余热锅炉23的排气口连接至空气预热器24的进气口，空气预热器24的排气口连接至所述第二气化剂入口12。采用这种方案使熔融炉9内中生成的高温烟气经旋风分离器去除大颗粒后，减轻后续烟气净化工序的压力，经过高温旋风分离器21后的高温烟气进入余热锅炉23回收部分热量，生产蒸汽用于供暖等，降温后的烟气接着流入空气预热器24，通过第二气化剂入口12用于预热进入等离子熔融炉9的空气。

在另一种技术方案中，所述上腔体10位于所述第二等离子炬11上端的侧壁上沿周向间距设有至少一个废液喷入口13，其中，任一所述废液喷入口13位于相邻两所述第二等离子炬11之间。采用这种方案能够在处理固态危险废物的同时用于处理液态危险废物。

在另一种技术方案中，所述熔融炉9的内壁设有膜式水冷壁22。采用这种方案能够保证等离子熔融炉9炉体外部温度较低，既减轻了等离子熔融炉9的重量，也保证了熔融炉9的安全运行。

在另一种技术方案中，所述回转窑3内温度为600-800℃。采用这种方案能够使大部分危险废物被热解、气化，热解。

在另一种技术方案中，所述熔融炉9内温度在1350℃以上。采用这种方案，在该温度条件下，能够使危险废物处理的更为彻底。

在另一种技术方案中，所述的回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统，还包括螺旋上升设置在所述上腔体10内多个圆弧状的横挡板25、每个所述横挡板25以其弦为长向上延伸至其上方横挡板25所形成的竖挡板26；

其中，所述横挡板25位于所述烟气出口8和所述废液喷入口13之间，相邻两个所述横挡板25的弦之间呈60-90°夹角，所述横挡板25面积与所述上腔体10纵向截面的比值为1-1.2：2，相邻两个所述横挡板25间的距离为15-20cm；

所述横挡板25的纵向截面为V形折叠排列结构，所述横挡板25上间距设置多个通孔，所述通孔的孔径为0.8-1.5cm，任意相邻两个所述挡板上的通孔不重合，其中，所述竖挡板在图1中未示出。采用这种方案能够有效地延长烟气在炉内重整的停留时间。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统，包括回转窑和熔融炉，其特征在于：

水平设置的回转窑与竖直设置的熔融炉的中下部侧壁连通，所述回转窑靠近所述熔融炉一端的侧壁周向间距设置多个第一等离子炬，所述熔融炉位于所述回转窑上端的侧壁周向间距设有多个第二等离子炬；

所述熔融炉下部的侧壁倾斜向下设有用于熔渣排出的通道，所述通道侧壁竖直向下设有第一气化剂入口，所述通道与水平面的夹角为5-10°；

所述熔融炉包括一体成型的顶部密封的圆柱状上腔体和底部密封的下腔体，所述下腔体包括与上腔体连通的上大下小的圆台形过度腔、以及与过度腔连通的圆柱形底腔，所述底腔的侧壁倾斜朝下设有第三等离子炬，所述第三等离子炬的高度高于所述通道的高度，所述第三等离子炬与水平面的夹角为26-36°；

所述回转窑远离所述熔融炉的一端沿水平方向设有第四等离子炬，且所述第四等离子炬位于所述回转窑进料口的下方；

所述回转窑两端的侧壁分设有第一进风口和第二进风口，冷却风机分别与所述第一进风口和所述第二进风口连接；

所述上腔体中下部侧壁设有第二气化剂入口，所述上腔体上部侧壁设有烟气出口，所述烟气出口连接至高温旋风分离器的进气口，高温旋风分离器的排气口连接至余热锅炉的进气口，余热锅炉的排气口连接至空气预热器的进气口，空气预热器的排气口连接至所述第二气化剂入口；

所述上腔体位于所述第二等离子炬上端的侧壁上沿周向间距设有至少一个废液喷入口，其中，任一所述废液喷入口位于相邻两所述第二等离子炬之间；

还包括螺旋上升设置在所述上腔体内多个圆弧状的横挡板、每个所述横挡板以其弦为长向上延伸至其上方横挡板所形成的竖挡板；

其中，所述横挡板位于所述烟气出口和所述废液喷入口之间，相邻两个所述横挡板的弦之间呈60-90°夹角，所述横挡板面积与所述上腔体纵向截面的比值为1-1.2：2，相邻两个所述横挡板间的距离为15-20cm；

所述横挡板的纵向截面为V形折叠排列结构，所述横挡板上间距设置多个通孔，所述通孔的孔径为0.8-1.5cm，任意相邻两个所述挡板上的通孔不重合。

2.如权利要求1所述的回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统，其特征在于，所述熔融炉的内壁设有膜式水冷壁。

3.如权利要求1所述的回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统，其特征在于，所述回转窑内温度为600-800℃。

4.如权利要求1所述的回转窑、等离子熔融炉组合式危险废物处置系统，其特征在于，所述熔融炉内温度在1350℃以上。