CN107606621A - 一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉 - Google Patents

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李腾
李慧鑫
魏小林
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Abstract

本发明公开了一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉，包括：螺旋进料机(1)、上炉体(2)、下炉体(3)、阴极(4)、阳极(5)、坩埚(6)、排渣口(7)、转动轴(8)、排气口(9)。本发明综合运用离心技术、等离子体技术、综合控制技术，较好的实现了固体污染物在等离子体条件下的燃烧和分解；通过将燃烧炉体分为上下两部分，进一步提高了高温熔融炉的灵活性；采用离心式熔融炉，使等离子体电弧不受物料影响，避免了荡弧的产生；可以多次反复对固体污染物进行处理，进一步提高了固体污染物熔融效率，降低了污染物排放和经济成本。

Description

一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉
技术领域
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉。
背景技术
等离子体的高热密度和高反应活性将引发垃圾很多高温化学反应，可以分为以下3种：(1)等离子体裂解，垃圾在无氧条件下裂解，分解为小分子物质；(2)等离子体气化，有机成分缺氧条件下转化为热值气体，例如含有CO、H2、CH4的合成气；(3)等离子体熔融，垃圾中的无机成分在高温条件下发生熔融和固化，并将重金属和有害物质固定在玻璃体中。普通焚烧由于温度不够高，复杂的化学反应会导致氧分子结合形成污染物，如氮氧化物和二噁英，并且这些污染物将直接通过烟囱排放；另一方面，焚烧炉的灰渣通常有高度毒性，需要进行卫生填埋。而等离子体熔融炉温度极高、能量集中、熔融产物稳定、投资运行费用相对较低。等离子体熔融炉内高温产生的热量，打断苯环，使二噁英分解为CO2、HCl和H2O等物质。高温等离子体的能量密度很高，离子温度与电子温度相近，整个体系的表现温度非常高，通常为1万K至2万K的数量级，各种粒子的反应活性也都很高，在如此高的温度、反应活性粒子和氧气的作用下，污染物分子被彻底地分解，二噁英等毒性物质能够彻底分解，分解率可以高达99.99％以上，从而达到去除污染物的目的。尤其是对较难处理的污染物及特殊要求的污染物，其先进性与优越性就进一步显现了出来。与传统的焚烧炉相比，等离子体高温熔融炉处理垃圾废物有如下特点：可以处理有毒、有害危险及非危险废物，包括有机的、无机的、气体、液体及固体；能够完全地、安全地将有毒废料转化成无毒且有使用价值的产品；处理后的废气物无二次污染。
对于等离子体处理污染物的专利，(CN104645915A)公开了一种微波等离子火炬处理废物的方法；(CN104310732A)公开了一种污泥高温等离子体玻璃化装置及其处理方法；CN106402896A)提供一种垃圾焚烧飞灰等离子熔融处理系统；(US4644877)公开了一种等离子体热解处理垃圾的系统。上述的专利装置或者系统流程都较为复杂，处理工序繁琐，熔融炉内的熔融区域内大多利用了熔融体的虹吸原理。
发明内容
本发明的目的是：提供一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉，实现离子体熔融固体污染物的快速、高效分解，进一步增强气化效果、减少能源浪费、提高工作效率、降低经济成本。
本发明的技术方案是：一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉，包括：螺旋进料机、上炉体、下炉体、阴极、阳极、坩埚、排渣口、转动轴、排气口；
所述螺旋进料机设置在所述上炉体上，用于向所述坩埚内输送固体污染物；
所述上炉体为反凹形金属材质，能够承受高温高压；与所述下炉体活动连接后，形成密闭空间，能够承受高温高压；
所述下炉体为凹形金属材质，能够承受高温高压；与所述上炉体活动连接后，形成密闭空间，能够承受高温高压；
所述阴极设置在所述上炉体中心位置，一端在所述上炉体上表面，用于与外部电源阴极连接，一端进入所述上炉体内部，并深入到所述坩埚内，用于发射阴极电子；所述阴极与设置在所述下炉体上的所述阳极相对应；
所述阳极设置在所述坩埚底部；所述阳极加载正电荷时，与所述阴极共同加载高电压时放电形成等离子体，从而形成高温区域，使从所述螺旋进料机进入的固体污染物进行熔融；所述坩埚可以根据固体污染物处理量的大小来选取不同大小的坩埚；
所述坩埚设置在所述下炉体内，用于在所述阴极和所述阳极的作用下，实现等离子体条件下的固体污染物燃烧熔融；所述坩埚转动时，固体污染物的熔融液体形成离心区域，由于离心力的作用，不能进入所述阴极和所述阳极形成的电弧区域，避免发生荡弧，保持稳定工作；
所述排渣口设置在所述下炉体底部，用于排出固体污染物燃烧后的废渣；所述排渣口设置为多个；
所述转动轴设置在所述下炉体底部中心位置，与所述坩埚固接，并与所述上炉体、所述下炉体同轴，在外力作用下转动时，带动所述坩埚转动，所述下炉体和所述上炉体保持静止；调整所述转动轴的转速，从而控制固体污染物的熔融液体形成离心区域的大小，控制固体污染物的熔融液体从所述坩埚排出；
所述排气口设置在所述上炉体顶部，用于排出固体污染物熔融处理后的废气。
本发明综合运用离心技术、等离子体技术、综合控制技术，较好的实现了固体污染物在等离子体条件下的燃烧和分解；通过将燃烧炉体分为上下两部分，进一步提高了高温熔融炉的灵活性；采用离心式熔融炉，使等离子体电弧不受物料影响，避免了荡弧的产生；可以多次反复对固体污染物进行处理，进一步提高了固体污染物熔融效率，降低了污染物排放和经济成本。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
1--螺旋进料机、2--上炉体、3--下炉体、4--阴极、5--阳极、6--坩埚、7--排渣口、8--转动轴、9--排气口
具体实施方式
实施例1：参见图1，一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉，包括：螺旋进料机1、上炉体2、下炉体3、阴极4、阳极5、坩埚6、排渣口7、转动轴8、排气口9；
所述螺旋进料机1设置在所述上炉体2上，用于向所述坩埚6内输送固体污染物；
所述上炉体2为反凹形金属材质，能够承受高温高压；与所述下炉体3活动连接后，形成密闭空间，能够承受高温高压；
所述下炉体3为凹形金属材质，能够承受高温高压；与所述上炉体2活动连接后，形成密闭空间，能够承受高温高压；
所述阴极4设置在所述上炉体2中心位置，一端在所述上炉体2上表面，用于与外部电源阴极连接，一端进入所述上炉体2内部，并深入到所述坩埚6内，用于发射阴极电子；所述阴极4与设置在所述下炉体3上的所述阳极5相对应；
所述阳极5设置在所述坩埚6底部；所述阳极5加载正电荷时，与所述阴极4共同加载高电压时放电形成等离子体，从而形成高温区域，使从所述螺旋进料机1进入的固体污染物进行熔融；所述坩埚6可以根据固体污染物处理量的大小来选取不同大小的坩埚；
所述坩埚6设置在所述下炉体3内，用于在所述阴极4和所述阳极5的作用下，实现等离子体条件下的固体污染物燃烧熔融；所述坩埚6转动时，固体污染物的熔融液体形成离心区域，由于离心力的作用，不能进入所述阴极4和所述阳极5形成的电弧区域，避免发生荡弧，保持稳定工作；
所述排渣口7设置在所述下炉体3底部，用于排出固体污染物燃烧后的废渣；所述排渣口7设置为多个；
所述转动轴8设置在所述下炉体3底部中心位置，与所述坩埚6固接，并与所述上炉体2、所述下炉体3同轴，在外力作用下转动时，带动所述坩埚6转动，所述下炉体3和所述上炉体2保持静止；调整所述转动轴8的转速，从而控制固体污染物的熔融液体形成离心区域的大小，控制固体污染物的熔融液体从所述坩埚6排出；
所述排气口9设置在所述上炉体2顶部，用于排出固体污染物熔融处理后的废气。

Claims (1)

1.一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉，其特征在于，包括：螺旋进料机(1)、上炉体(2)、下炉体(3)、阴极(4)、阳极(5)、坩埚(6)、排渣口(7)、转动轴(8)、排气口(9)；
所述螺旋进料机(1)设置在所述上炉体(2)上，用于向所述坩埚(6)内输送固体污染物；
所述上炉体(2)为反凹形金属材质，能够承受高温高压；与所述下炉体(3)活动连接后，形成密闭空间，能够承受高温高压；
所述下炉体(3)为凹形金属材质，能够承受高温高压；与所述上炉体(2)活动连接后，形成密闭空间，能够承受高温高压；
所述阴极(4)设置在所述上炉体(2)中心位置，一端在所述上炉体(2)上表面，用于与外部电源阴极连接，一端进入所述上炉体(2)内部，并深入到所述坩埚(6)内，用于发射阴极电子；所述阴极(4)与设置在所述下炉体(3)上的所述阳极(5)相对应；
所述阳极(5)设置在所述坩埚(6)底部；所述阳极(5)加载正电荷时，与所述阴极(4)共同加载高电压时放电形成等离子体，从而形成高温区域，使从所述螺旋进料机(1)进入的固体污染物进行熔融；所述坩埚(6)可以根据固体污染物处理量的大小来选取不同大小的坩埚；
所述坩埚(6)设置在所述下炉体(3)内，用于在所述阴极(4)和所述阳极(5)的作用下，实现等离子体条件下的固体污染物燃烧熔融；所述坩埚(6)转动时，固体污染物的熔融液体形成离心区域，由于离心力的作用，不能进入所述阴极(4)和所述阳极(5)形成的电弧区域，避免发生荡弧，保持稳定工作；
所述排渣口(7)设置在所述下炉体(3)底部，用于排出固体污染物燃烧后的废渣；所述排渣口(7)设置为多个；
所述转动轴(8)设置在所述下炉体(3)底部中心位置，与所述坩埚(6)固接，并与所述上炉体(2)、所述下炉体(3)同轴，在外力作用下转动时，带动所述坩埚(6)转动，所述下炉体(3)和所述上炉体(2)保持静止；调整所述转动轴(8)的转速，从而控制固体污染物的熔融液体形成离心区域的大小，控制固体污染物的熔融液体从所述坩埚(6)排出；
所述排气口(9)设置在所述上炉体(2)顶部，用于排出固体污染物熔融处理后的废气。
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