CN107743415A - 焚烧及气化工序排放气体的等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废弃物或生物质的处理装置，用于对包含在废弃物或生物质的热化学转换工序中产生的排放气体中的难降解物质进行分解来进行处理，其特征在于，上述废弃物或生物质的处理装置包括气化部、用于转换为再生能源或用于再生能源的利用的多个后端工序部、多个排放气体输送管及第一等离子体处理装置。

Description

焚烧及气化工序排放气体的等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及废弃物或生物质的处理装置，更详细地涉及可分解及去除包含在废弃物或生物质的热化学转换之后产生的排放气体中的难降解物质的废弃物或生物质的处理装置。

背景技术

因人口的增加及工业化的加速发展，能源资源逐渐枯竭，因多种生产活动及消费活动而产生大量的垃圾及污泥、粪便、食物垃圾等，因而引起严重的环境污染。

为了解决这种能源资源的枯竭问题及环境污染的问题，最近，因难以获得填埋场，并加强了防止环境污染的规定，因此正在从以往的依赖于填埋或海洋排放及单纯焚烧等的废弃物处理方法，转变为废弃物再利用及回收废弃物焚烧时所产生的能源的方法。

并且，作为新再生能源的生物质(Biomass)的有效利用与废弃物的再利用一同受到很多关注。生物质为源自动物、植物及微生物的可生物降解的有机物质，还称作生物体量或生物量。生物质范畴包括在我们的周围可容易发现到的木材(木质生物质)、草本植物(能源作物)、农作物及农业副产物、畜禽粪便、食物垃圾，城市垃圾、工业废弃物等由碳、氧、氢、氮等形成的所有有机物质。为了这种生物质的利用，正在研究开发着将生物质通过热化学转换工序来从生物质生产出合成气体的技术。在这里，生物质的热化学转换中具有生物质的焚烧、热解及气化的方法，通常气化方法广为利用。

然而，在废弃物的再利用及生物质的利用方面存在需要解决的难题。

即，在废弃物的情况下，直接焚烧生活废弃物的方法因在焚烧炉的内部完成所有焚烧过程，因而存在工序非常简单的优点，但是在未经预处理而将多水分的阻燃性生活废弃物直接投向焚烧炉的情况下，存在因燃烧温度降低，而使不完全燃烧及排放气体中产生如二恶英等的污染物质的可能性相对较高的问题，与直接焚烧相比，经过热分解过程的生活废弃物的焚烧方法存在因在高温下进行热解及焚烧过程，因而可相对减少二恶英的产生的优点，但反面上，存在因系统变得复杂，从而要求初始投资成本较多且运行成本高的缺点。

在生物质的情况下，对生物质进行气化的过程中排放的排放气体含有如焦油(Tar)等的难降解物质及杂质，因而要求必须有用于精制它们的精制过程。

为了去除当废弃物或生物质的热化学转换时产生的排放气体内的难降解物质及污染物质，通常利用通过将排放气体与如矿物催化及合成催化的催化相接触及反应，来分解难降解物质的方法，但存在有如下问题：难降解物质沉积于催化表面，使得催化易于失去活性。

因此，在生产难降解物质及污染物质完全精制的能源，即难降解性及污染物质完全精制的合成气体的方面存在困难，因而在利用废弃物或生物质的能源生产方面存在困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为此，为了解决这些现有问题，本发明人以至于开发了如下的废弃物或生物质的处理装置：在使废弃物或生物质的热化学转换工序中产生的排放气体输送的排放气体输送管上，设置用于增加排放气体及等离子体的反应时间的等离子体处理装置，使得可有效地分解及去除包含在排放气体中的难降解物质。

(二)技术方案

本发明提供废弃物或生物质的处理装置，用于对包含在废弃物或生物质的热化学转换工序中产生的排放气体中的难降解物质进行分解来进行处理，其特征在于，上述废弃物或生物质的处理装置包括：气化部，通过热化学转换来将上述废弃物或生物质进行气化；多个后端工序部，依次配置于上述气化部之后，用于将从上述气化部排放的排放气体转换为再生能源或用于再生能源的利用；多个排放气体输送管，用于输送上述气化部及上述后端工序部之间的气体或用于输送上述多个后端工序部之间的气体；以及第一等离子体处理装置，设置于上述多个排放气体输送管中的一个以上的排放气体输送管上，通过等离子体来对在上述多个排放气体输送管的内部输送的气体内的难降解物质进行分解。

上述第一等离子体处理装置为包括外部反应器及内部反应器的双重管形态，在上述多个排放气体输送管内部输送的气体流入上述外部反应器及内部反应器之间，所流入的气体在流入之后，一边向与前进的方向相反的方向移动，一边通过等离子体来使难降解物质分解并排出。

上述第一等离子体处理装置包括：外部反应器，呈中空型柱状，包括与上述柱状的轴方向垂直的第一侧面部及与上述第一侧面部相向的第二侧面部；内部反应器，从上述第二侧面部向上述外部反应器的内部插入，呈具有能使上述内部反应器的外部面与上述外部反应器的内部面隔开规定距离的直径的中空型柱状，向上述外部反应器的内部插入的部分的末端与上述第一侧面部隔开规定距离；等离子体注入部，与上述第一侧面部相连接，用于向上述外部反应器的轴方向注入等离子体；气体注入部，在与上述第二侧面部相邻的位置，向上述外部反应器与上述内部反应器之间的空间注入气体，使得所注入的上述气体朝向第一侧面部；以及排出口，配置于上述第二侧面部，从上述内部反应器排出上述气体，设置有上述第一等离子体处理装置的排放气体输送管包括：前端排放气体输送管，用于向上述第一等离子体处理装置注入上述排放气体；以及后端排放气体输送管，在上述第一等离子体处理装置的内部与等离子体进行反应，将经等离子体处理的等离子体处理气体向后端工序部输送，上述前端排放气体输送管的入口与上述气化部或上述后端工序部的出口以流体可进行疏通的方式相连接，上述前端排放气体输送管的出口与上述气体注入部以流体可进行疏通的方式相连接，上述后端排放气体输送管的入口与上述排出口以流体可进行疏通的方式相连接，上述后端排放气体输送管的出口与后端工序部的入口以流体可进行疏通的方式相连接。

上述废弃物或生物质的热化学转换工序为焚烧及气化工序，具有例如，加料器、回转窑、热解、干式焚烧及气化工序，本发明的这些工序可以为处理可燃性废弃物(例如，计量排放生活废弃物、废纸、废木材、填埋场废弃物等)及有机废弃物(例如，食物、废水污泥、填埋气体、畜牧粪尿等)的工序。

在这种情况下，上述难降解物质包含焦油，上述气体注入部设置有一个以上，一个以上的上述气体注入部设置于上述外部反应器的切线方向。

作为一实施例，上述废弃物或生物质的处理装置还可包括催化反应器，上述催化反应器设置于上述第一等离子体装置的后端，与从上述第一等离子体装置排放的排放气体进行催化反应。

作为一实施例，上述废弃物或生物质的处理装置还可包括第二等离子体装置，上述第二等离子体装置设置于与上述多个后端工序部中的用于处理上述等离子体处理气体的后端工序部的后端相连接的排放气体输送管上。上述第二等离子体装置为电晕放电装置或介质阻挡放电装置中的一种。

作为一实施例，上述废弃物或生物质的处理装置还包括：气体分解反应器，设置于上述多个排放气体输送管中的一个以上的排放气体输送管，包括用于收容上述排放气体或上述等离子体处理装置的气体收容空间及位于上述气体收容空间的上部的气体排放口；以及两个以上的第三等离子体装置，与上述气体分解反应器相连接，使得与等离子体一同将上述排放气体或上述等离子体处理气体注入于上述气体收容空间，设置有上述气体分解反应器的排放气体输送管包括：前端排放气体输送管，用于向上述两个以上的第三等离子体装置及上述气体收容空间注入上述排放气体或上述等离子体处理气体；以及后端排放气体输送管，将在上述气体收容空间内进行处理的气体向后端工序部输送，上述前端排放气体输送管的入口与上述气化部或上述后端工序部的出口以流体能够进行疏通的方式相连接，上述前端排放气体输送管的出口分支成三个以上，与上述两个以上的第三等离子体装置的内部及上述气体收容空间以流体能够进行疏通的方式相连接，上述后端排放气体输送管的入口与上述气体排放口以流体能够进行疏通的方式相连接，上述后端排放气体输送管的出口可与上述后端工序部的入口以流体能够进行疏通的方式相连接。

上述气体分解反应器呈中空圆筒状，上述两个以上的第三等离子体装置及上述前端排放气体输送管的分支成三个以上的出口可设置于上述气体分解反应器的内部面的切线方向。

上述两个以上的第三等离子体装置中的一个以上的第三等离子体装置以上述气体分解反应器的水平中心线L为基准位于上部，并相对于水平中心线向下部方向倾斜规定角度θ1，其余的第三等离子体装置中的一个以上的第三等离子体装置以上述水平中心线为基准位于下部，可相对于水平中心线向上部方向倾斜规定角度θ2。

作为一实施例，上述废弃物或生物质的处理装置还可包括压力控制部，上述压力控制部设置于上述气体分解反应器的下端部，用于通过控制上述气体收容空间内部的压力，来调节从上述前端排放气体输送管及上述两个以上的第三等离子体装置向上述气体收容空间注入的上述排放气体或上述等离子体处理气体的涡流形成。

(三)有益效果

根据本发明的废弃物或生物质处理装置，具有如下的优点：在对从废弃物或生物质的热化学转换工序中产生的排放气体进行输送的排放气体输送管上，设置排放气体及等离子体的反应时间得到增大的等离子体处理装置，可有效地分解及去除包含在排放气体中的难降解物质。

附图说明

图1为概念性的示出根据本发明的一实施例的废弃物或生物质的处理装置的结构的框图。

图2a为图示用于焚烧及处理废弃物的一例的附图，图2b为图示用于气化及处理生物质的另一例的附图。

图3为示出图1中所示的第一等离子体装置的结构的剖视图。

图4为利用外部反应器的横截面来观察的图3中所示的气体注入部的连接结构的剖视图。

图5为概念性地示出根据本发明的第二实施例的废弃物或生物质的处理装置的结构的框图。

图6为示例出图5中所示的催化反应器的结构及第一等离子体装置与催化反应器相连接的状态。

图7为概念性地示出根据本发明的第三实施例的废弃物或生物质的处理装置的结构的框图。

图8为用于说明根据本发明的第三实施例的废弃物或生物质的处理装置的第二等离子体装置的剖视图。

图9为概念性地示出根据本发明的第四实施例的废弃物或生物质的处理装置的结构的框图。

图10a及图10b为用于说明根据本发明的第四实施例的废弃物或生物质的处理装置的反应器的结构及排放气体输送管，第三等离子体装置与反应器相连接的结构的多个剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对根据本发明的实施例的废弃物或生物质的处理装置进行详细说明。本发明可添加多种变更，且可具有多种形态，意在附图中例示多个特定实施例，并且在本说明书中进行详细的说明。但是，这并不是为了将本发明对特定的公开形态进行限定，而应理解为包含本发明的思想及技术范畴中的所有变更、等同物以及替代物。说明各个附图中，将类似的参考符号用于类似的结构要素。就附图而言，为了增加本发明的准确性，多个结构物的尺寸比实际尺寸进行了放大图示。。

第一、第二等的术语可用于说明多种结构要素，但上述多个结构要素不应由上述术语来进行限定。上述多个术语仅用于一个结构要素区别于其他结构要素的目的。例如，在不脱离本发明的发明要求保护范围情况下，第一结构要素可命名为第二结构要素，与此相似地，第二结构要素也可命名为第一结构要素。

本申请中所使用的术语仅仅用于说明特定实施例，而不是意在限定本发明。除非上下文另外明确暗示，单数的表达包括复数的表达。在本申请中，“包括”或“具有”等术语是为了指定记载于说明书中的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在，应理解为这并不预先排除一个或一个以上的其他多个特征或数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。

除非另有定义，包括技术性或科学性术语的本说明书中使用的所有术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所被理解的意思相同的意思。需要理解的是，通常所使用的预先已被定义的这些术语应解释为与相关技术的文脉中所具有的意思相一致的意思，除非在本申请中另有明确定义，不会被解释成理想的或夸张的形式的意思。

第一实施例

图1为概念性地示出根据本发明的一实施例的废弃物或生物质的处理装置的结构的框图。

参照图1，根据本发明的一实施例的废弃物或生物质的处理装置包括：气化部100、依次配置于上述气化部100之后的多个后端工序部300、多个排放气体输送管及第一等离子体装置200。

气化部100通过热化学转换工序，将废弃物或生物质中的一个以上进行气化。在这里，热化学转换包括燃烧(Combustion)及气化(Gasification)。因此，气化部100可包括：焚烧炉，用于焚烧处理废弃物或生物质的焚烧处理设施；以及气化器(gasifier)，对废弃物或生物质进行气化处理的气化设施。

图2a为图示用于焚烧处理废弃物的一例的附图，图2a为图示用于气化处理生物质的一例的附图，焚烧炉及气化器的形态在图2a及图2b中进行了例示，图2a及图2b中所示的焚烧炉及气化器为对该技术领域所属普通技术人员来说是显而易见的，因此省略具体说明。

这种气化部100通过废弃物或生物质的热化学转换工序来排放排放气体，排放气体包括如焦油(Tar)等的难降解物质及如酸性气体及硫化物等的非焦油成分的杂质。这种排放气体在多个后端工序部300中进行处理及利用。

多个后端工序部300依次配置于气化部100之后，并且进行将从气化部100排放的排放气体转换为再生能源及用于再生能源的利用的各个工序。

作为一例，图2a中例示的对废弃物进行焚烧处理的情况下，多个后端工序部300可包括利用高温的排放气体，来产生热及蒸气，并用于蒸气轮机发电机或采暖空调设备的废热锅炉，以及用于去除包含在排放气体中的酸性气体(例如，Sox、HCl、HF)及其他杂质的半干式反应塔及过滤除尘器。

作为其他例，图2b中例示的作为气化设施的情况下，多个后端工序部300可包括：用于去除从气化部100排放的包含在排放气体中的颗粒形态的杂质的杂质去除装置(particle remover)、为了提高排放气体中一氧化碳(CO)及氢(H2)的产生比例，而重整(Reforming)排放气体的反应器(Particle remover)、用于去除包含在排放气体中的硫化物(例如，H2S，COS，CS2)的除硫装置(Sulphur removal)、用于去除包含在排放气体中的酸性气体(例如，CO2，H2S，COS)的酸性气体去除装置(Carbon dioxide absorber)及利用合成气体所谓燃气涡轮(gas turbine)。

例示出的气化部100及多个后端工序部300中的位于气化部100之后的后端工序部与各个多个后端工序部300之间形成有从气化部100排放的排放气体进行移动的多个排放气体输送管，多个排放气体输送管可以为中空管线。另一方面，在多个排放气体输送管中，设置有第一等离子体装置200的排放气体输送管可包括前端排放气体输送管10及后端排放气体输送管10’。前端排放气体输送管10的入口与气化部100或多个后端工序部300中的一个后端工序部300的出口以流体可进行疏通的方式相连接，前端排放气体输送管10的出口与第一等离子体装置200的后述的气体注入部240能够以流体可进行疏通的方式相连接。后端排放气体输送管10’的入口与第一等离子体装置200的后述的排出口250以流体可进行疏通的方式相连接，后端排放气体输送管10’的出口与多个后端工序部300中一个的后端工序部300的入口能够以流体可进行疏通的方式相连接。

第一等离子体装置200设置于将从气化部100排放的排放气体向各个多个后端工序部300输送的多个排放气体输送管中的一个以上的排放气体输送管上，并进行难降解物质。作为一例，可分解焦油。第一等离子体装置200在图3中详细图示。参照图3，第一等离子体装置200包括外部反应器210、内部反应器220、等离子体注入部230、气体注入部240及排出口250。

外部反应器210为形成反应器的外观的部分。外部反应器210呈圆筒形，与圆筒的轴方向垂直的第一侧面部211及与第一侧面部211相向的第二侧面部212。第一侧面部211及第二侧面部212可以呈圆形板形态。例如，第一侧面部211及第二侧面部212可以为对应于上述圆筒的直径的圆形状，或大于上述圆筒的直径的圆形状。

内部反应器220呈圆筒形，圆筒具有小于外部反应器210的直径。这种内部反应器220向外部反应器210的内部插入。

在这种情况下，内部反应器220通过第二侧面部212向外部反应器210内插入。例如，内部反应器220的一端部固定于第二侧面部212的内部面，另一端部可从第二侧面部212向第一侧面部211进行延伸。在这种情况下，内部反应器220的长度以短于外部反应器210的整个长度的长度来进行延伸。为了便于以下说明，将固定于第二侧面部212的端部称为“固定端120b”，将向第一侧面部211延伸的端部称为“自由端220b”。随着内部反应器220的长度具有短于外部反应器210的长度的长度，内部反应器220的自由端220b从外部反应器210的第一侧面部211隔开规定距离。自由端220b的隔开距离可通过变更内部反应器220的长度来进行调节。

像这样，随着内部反应器220位于外部反应器210的内部，第一等离子体装置200具有双重管结构。在这种情况下，随着内部反应器220的直径小于外部反应器210的直径，内部反应器220的外部面与外部反应器210的内部面隔开规定距离，因此内部反应器220与外部反应器210之间形成流体可移动的空间部。并且，由于内部反应器220位于外部反应器210的内部，因此内部反应器220的内部在外部反应器210内形成另外的空间部。在这种情况下，外部反应器210及内部反应器220之间的空间部可以为排放气体可移动的气体移动空间261，内部反应器220的内部的空间部注入有等离子体，因此可以为等离子体与排放气体进行反应的等离子体反应空间262。在这里，内部反应器220的内部作为高温的等离子体与气体进行反应的空间，根据需要，可插入耐火材料(例如，石英管)。

在这里，气体移动空间261及等离子体反应空间262相互连通。即，如前所述，通过内部反应器220具有短于外部反应器210的长度，随着自由端220b与第一侧面部211隔开规定距离，介于内部反应器220的各个气体移动空间261及等离子体反应空间262朝向第一侧面部211打开，由此气体移动空间261及等离子体反应空间262相互连通。

向这种气体移动空间261及等离子体反应空间262注入从气化部100排放的排放气体及等离子体。通过气体注入部240来注入排放气体，通过等离子体注入部230来注入等离子体。

等离子体注入部230与外部反应器210的第一侧面部211相连接。在这种情况下，等离子体注入部230平行于外部反应器210的轴方向。由此，等离子体注入部230向外部反应器210及内部反应器220的轴方向注入等离子体。为了注入等离子体，等离子体注入部230可与等离子体产生部相连接。等离子体产生部为产生等离子体的部分。例如，可以为等离子体焰炬。从等离子体产生部产生出的等离子体沿着内部反应器220的轴方向注入于内部反应器220的内部。这种等离子体注入部230的直径小于外部反应器210及内部反应器220的直径。通过具有小于内部反应器220的直径的直径，通过等离子体注入部230来注入的等离子体可容易地注入于内部反应器220的内部。另一方面，靠近等离子体注入部230的等离子体区域的情况下，等离子体为高温的等离子体区域，越远离等离子体注入部230，等离子体为低温的等离子体区域。

图4为利用外部反应器的横截面观察的图3中所示的气体注入部的连接结构的剖视图。

参照图4，在靠近第二侧面部212的位置中，气体注入部240与外部反应器210的圆周曲面相连接，并位于等离子体注入部230的相反侧。在这种情况下，气体注入部240设置于外部反应器210的内部面的切线方向。由此，当将前端排放气体输送管10连接于气体注入部240时，通过所连接的前端排放气体输送管10及气体注入部240，向外部反应器210的内部注入的气体能够以旋流(swirl)形态进行注入。即，以旋流形态注入的排放气体可沿着外部反应器210的内部面旋转来进行注入。气体注入部240可设置一个或一个以上的数量

另一方面，通过气体注入部240向外部反应器210的内部注入的排放气体经过气体移动空间261及等离子体反应空间262时进行等离子体处理，并向反应器的外部排放。

排出口250为用于排放向外部反应器210的内部注入的经等离子体处理的等离子体处理气体的开口。为了使排放气体在一边经过等离子体反应空间262并进行等离子体处理的等离子体处理气体容易地排放，这种排出口250可形成于内部反应器220的第二侧面部212侧末端，即，固定端(220a)。

另一方面，优选地，向气体移动空间261注入的排放气体具有在向等离子体反应空间262注入的等离子体中，能够快速混合于排放气体的反应效率高的高温的等离子体区域的结构。为此，根据本发明的一实施例的等离子体反应器在外部反应器210的内部设计了气体引导部270。

气体引导部270位于在气体移动空间261进行移动的排放气体的前进方向的前方。在这种情况下，气体引导部270具有截头的圆锥形的内部空间。截头的圆锥形设定第一侧面部211的内部面中的中心一部分面(a)作为上部面，将外部反应器210的横截面(b)作为下部面。因此，气体引导部270呈从外部反应器210的内部向等离子体注入部230渐渐变窄的规定角度的扩散的形态。

这种气体引导部270可设计成多种形态。例如，可通过在外部反应器210的内部固定设置具有截头的圆锥形的内部空间的成形部件，来形成。

如前所述，这种反应气体引导部270位于在气体移动空间261进行移动的排放气体的前进方向之前，呈从外部反应器210的内部向等离子体注入部230扩散的形态，因此从气体移动空间261向等离子体注入部230前进的排放气体靠近等离子体注入部230时，将排放气体向等离子体注入部230快速引导。

另一方面，在设置这种气体引导部270的情况下，内部反应器220的所插入的部分的长度可以为内部反应器220的自由端220b位于反应气体引导部270的圆锥形的内部空间的长度。

在以下说明处理根据本发明的一实施例的废弃物或生物质的过程。

首先，将废弃物或生物质向气化部100进行投入来进行废弃物或生物质，此时从气化部100排放排放气体。

排放气体通过多个排放气体输送管输送至多个后端工序部300，在此过程中，向多个排放气体输送管中的任一个设置于排放气体输送管上的第一等离子体装置200流入排放气体。

在第一等离子体装置200中，通过等离子体注入部230沿着内部反应器220的轴方向注入等离子体，等离子体向作为内部反应器220的内部的等离子体反应空间262注入。

流入第一等离子体装置200内的排放气体通过前端排放气体输送管10及气体注入部240向气体移动空间261进行注入。在这种情况下，气体注入部240设置于外部反应器220的内部面的切线方向，因此以旋流形态进行注入。

以旋流形态注入的排放气体在气体移动空间261内，一边沿着外部反应器210的内部面进行旋转，一边向等离子体注入部230前进。

前进的排放气体到达靠近等离子体注入部230的位置时，排放气体通过气体引导部270向等离子体注入部230快速移动，由此，快速混合在通过等离子体注入部230来注入的等离子体中。在这种情况下，气体引导部270以从外部反应器210的内部面向等离子体注入部230渐渐变窄的形态扩散，因此排放气体可在靠近等离子体注入部230的高温的等离子体区域快速混合。

与等离子体相混合的排放气体，因等离子体向等离子体反应空间262内注入，因而一边与等离子体进行反应等离子体反应，一边向空间262移动。

在等离子体反应空间262内，排放气体与等离子体继续反应，并沿着内部反应器220的轴方向向排出口250前进。在此过程中，在等离子体反应空间262内，等离子体一边与排放气体进行反应，一边第二次产生等离子体，由此，排放气体被分解。即，作为包含在排放气体中的难降解物质的焦油被去除。进行等离子体处理后的等离子体处理气体通过排出口250向反应器的外部排放。

在这种排放气体的等离子体处理过程中，向外部反应器210的内部以旋流形态注入的排放气体的第一等离子体装置200内的滞留时间增加，随着排放气体快速混合在高温的等离子体区域中，排放气体的处理流量及作为包含在排放气体内的难降解物质的焦油的分解有效实现。

像这样，一边通过第一等离子体装置200来去除焦油的排放气体(等离子体处理气体)通过位于第一等离子体装置200之后的其他多个排放气体输送管，向多个后端工序部300移动，通过多个后端工序部300的各个工序来处理及利用。例如，去除了焦油的排放气体通过多个后端工序部300的各个工序，来去除酸性气体、硫化物，可用作锅炉及涡轮工作的能量源。

第二实施例

图5为概念性地示出根据本发明的第二实施例的废弃物或生物质的处理装置的结构的框图，图6例示图5中所示的催化反应器的结构及第一等离子体装置与催化反应器相连接的状态。

参照图5，根据本发明的第二实施例的废弃物或生物质的处理装置包括气化部1100、多个后端工序部1300，多个排放气体输送管、第一等离子体装置1200及催化反应器1400。

气化部1100、多个后端工序部1300、多个排放气体输送管及第一等离子体装置1200与参照图1进行说明的根据本发明的第一实施例的废弃物或生物质的处理装置的气化部100、多个后端工序部300、多个排放气体输送管及第一等离子体装置200相同，因此省略具体说明。

催化反应器1400对从与第一等离子体装置1200的后端相连接的第一等离子体装置1200排放的难降解物质进行分解的排放气体进行催化反应。催化反应器1400包括反应管1410及催化剂1420。

反应管1410可直接与第一等离子体装置200相连接或通过与第一等离子体装置1200的排出口(1210)相连接的后端排放气体输送管10’来与第一等离子体装置200以流体可进行疏通的方式连接

催化剂1420设置于反应管1410的内部，与流入反应管1410的内部的排放气体进行反应，并分解可残留于排放气体中的难降解物质。作为一例，催化剂1420可以为活性氧化铝(activated alumina)，二氧化钛(titania)，钼(Mo)及钴(Co)中的一种以上

在这种催化反应器1400中，应供给可使催化剂1420激活的能源，为此，在反应器1410中，连接有可供给电磁波等离子体的等离子体注入部1411。等离子体注入部1411可与电磁波等离子体焰炬相连接。向催化反应器1400内注入的电磁波等离子体不仅可激活催化剂1420，还与注入于反应器1410内的排放气体进行反应，来与催化剂1420一同分解难降解物质。

在这种根据本发明的第二实施例的废弃物或生物质的处理装置中，从气化部100排放的排放气体通过第一等离子体装置200之后，接着一边通过催化反应器1400，一边分解包含在排放气体内的难降解物质，因此可更有效地分解从废弃物或生物质的热解产生的包含在排放气体中的难降解物质。

第三实施例

图7为概念性的示出根据本发明的第三实施例的废弃物或生物质的处理装置的结构的框图，图8为用于说明根据本发明的第三实施例的废弃物或生物质的处理装置的第二等离子体装置的剖视图。

参照图7，根据本发明的第三实施例的废弃物或生物质的处理装置包括气化部2100、多个后端工序部2300、多个排放气体输送管，第一等离子体装置2200、催化反应器2400及第二等离子体装置2500。

气化部2100、多个后端工序部2300、多个排放气体输送管及第一等离子体装置2200与参照图1说明的根据本发明的第一实施例的废弃物或生物质的处理装置的气化部100、多个后端工序部300、多个排放气体输送管及第一等离子体装置200相同，催化反应器2400与参照图5及图6进行说明的根据本发明的第二实施例的废弃物或生物质的处理装置的催化反应器400相同，因此省略对它们的具体说明。

第二等离子体装置2500可设置于与上述多个后端工序部中的用于处理上述包含在排放气体中的颗粒状杂质的后端工序部的前端或后端相连接的排放气体输送管上。例如，第二等离子体装置2500可设置于与多个后端工序部2300中的用于去除包含在排放气体中的杂质的后端工序部的后端相连接的排放气体输送管上。

第二等离子体装置2500可在用于去除杂质的与后端工序部的后端相连接的排放气体输送管上收集残留在排放气体中的颗粒状杂质。第二等离子体装置2500可以为电晕放电装置或介质阻挡放电装置，例如，如图8所示，第二等离子体装置2500可实现为包括圆筒形的外部电极2510及贯通于外部电极2510内的中心的棒状的内部电极2520的电晕放电装置。在这种情况下，以外部电极2510及内部电极2520的轴方向平行于排放气体移动的方向的方式设置于排放气体输送管上，在这种状态下，排放气体向外部电极2510的内侧，第二等离子体装置2500通过产生电晕放电，来对残留在排放气体中的颗粒状的杂质进行通电，以在电磁场中对带带电的颗粒借助电力来与气体进行分离的作用，即，颗粒借助电力来收集颗粒。在这种情况下，借助所产生的电晕外部电极2510及内部电极2520之间被粒子与电子充满，包含在排放气体中的颗粒状杂质附着于外部电极2510的圆筒的内部面，并可收集颗粒状杂质。

这种根据本发明的第三实施例的废弃物或生物质的处理装置可通过第一等离子体装置2200及催化反应器2400，来有效地分解包含在排放气体中的难降解物质，并且，利用第二等离子体装置2500，来收集包含在排放气体内的颗粒状杂质，并去除，因而可生产被去除了排放气体的难降解物质及其他杂质的良好品质的替代能源，即，良好品质的合成气体。

第四实施例

图9为概念性地示出根据本发明的第四实施例的废弃物或生物质的处理装置的结构的框图，图10a及图10b为用于说明根据本发明的第四实施例的废弃物或生物质的处理装置的反应器的结构及排放气体输送管，第三等离子体装置与反应器相连接的结构的多个剖视图。

参照图9，根据本发明的第四实施例的废弃物或生物质的处理装置包括气化部3100、多个后端工序部3300、多个排放气体输送管、气体分解反应器3400、设置于多个排放气体输送管中的任一个排放气体输送管上的第一等离子体装置3200，与气体分解反应器3400相连接的第三等离子体装置3200’及压力控制部3500。

气化部3100、多个后端工序部3300、设置于多个排放气体输送管及排放气体输送管上的第一等离子体装置3200与参照图1进行说明的根据本发明的第一实施例的废弃物或生物质的处理装置的气化部100、多个后端工序部300、多个排放气体输送管及第一等离子体装置200相同，因此省略对它们的具体说明。

图10a及图10b为用于说明根据本发明的第四实施例的废弃物或生物质的处理装置的反应器的结构及排放气体输送管，第三等离子体装置与反应器相连接的结构的多个剖视图。除非另有说明，在以下说明中参照图10a及图10b。

气体分解反应器3400可设置于设置有排放气体输送管或未设置有第一等离子体装置3200排放气体输送管上。例如，气体分解反应器3400可设置于为设置有第一等离子体装置3200的任一个排放气体输送管上。

并且，气体分解反应器3400可包括气体收容空间3410及排放气体排放口3420。气体收容空间3410为用于收容排放气体的部分，排放气体排放口3420为用于排放从气体收容空间3410进行了净化的排放气体的部分。作为一例，气体分解反应器3400可以呈圆筒状。圆筒状可以为与中央部相比，上侧与下侧相对较窄的形状，即，可以为从中央部逐渐移向上侧及下侧，内径变窄的罐状。

这种气体分解反应器3400可以是耐火材料或绝热材料，以能够维持向气体收容空间3410内部注入的等离子体的温度以及等离子体引起的高温造成的损失。

第三等离子体装置3200’与气体分解反应器3400相连接，并将排放气体注入于气体分解反应器3400的气体收容空间3410。第三等离子体装置3200’包括外部反应器3210’、内部反应器3220’、等离子体注入部3230’、气体注入部3240’及排出口3250’。这种第三等离子体装置3200’除了与气体分解反应器3400相连接的以外，与根据本发明的第一实施例的废弃物或生物质的处理装置的第一等离子体装置200的结构相同，因此省略第三等离子体装置3200’的具体说明，在以下对第三等离子体装置3200’与气体分解反应器3400相连接的结构进行说明。

在第三等离子体装置3200’中，排出口3250’贯通气体分解反应器3400的外部面，以流体可进行疏通的方式相连接。为此，内部反应器3220’可具有排出口3250’向外部气体分解反应器3400的外侧突出的长度。第三等离子体装置3200’以流体可进行疏通的方式与气体分解反应器3400相连接两个以上的数量。两个以上的第三等离子体装置3200’中一部分以气体分解反应器3400的水平中心线L为基准，位于上部，相对于水平中心线L，向下部方向倾斜规定角度θ1，其余的以气体分解反应器3400的水平中心线L为基准，位于下部相对于水平中心线L，向上部方向倾斜规定角度θ2。在这种情况下，两个以上的第三等离子体装置3200’设置于气体分解反应器3400的内部面的切线方向。这种第三等离子体装置3200’以能够向气体分解反应器3400的气体收容空间3410内部注入等离子体的方式来供给等离子体。

另一方面，多个排放气体输送管中，设置有气体分解反应器3400的排放气体输送管可包括前端排放气体输送管及后端排放气体输送管。

前端排放气体输送管的入口可与气化部3100或多个后端工序部3300中的任一个后端工序部3300的出口以流体可进行疏通的方式相连接，前端排放气体输送管的出口10a分支成三个以上，可与两个以上的第三等离子体装置3200’的气体注入部3240’以流体可进行疏通的方式相连接。在这种情况下，前端排放气体输送管的三个以上的出口中的至少一个出口10a与以气体分解反应器3400的水平中心线L为基准位于上部的第三等离子体装置3200’的气体注入部3240’相连接，其他一个以上的出口10a’与以气体分解反应器3400的水平中心线L为基准位于下部的第三等离子体装置3200’的气体注入部3240’相连接。其余的出口10a”与气体分解反应器3400的气体收容空间3410以流体可进行疏通的方式相连接。在这种情况下，与气体分解反应器3400相连接的前端排放气体输送管的出口10a”以切线方向设置于气体分解反应器3400的内部面。

后端排放气体输送管的入口10b与气体分解反应器3400的气体排放口3420以流体可进行疏通的方式相连接，后端排放气体输送管的出口与多个后端工序部3300中的任一个后端工序部3300的入口以流体可进行疏通的方式相连接。

压力控制部3500设置于气体分解反应器3400的下端部，通过控制气体收容空间3410内部的压力，来调节从上述两个以上的第三等离子体装置3200’排放的排放气体的涡流形成。

在以下，通过这种根据本发明的第四实施例的废气及生物质的处理装置的气体分解反应器3400及两个以上的第三等离子体装置3200’，来说明净化排放气体的过程。

排放气体通过与气体分解反应器3400相连接的前端排放气体输送管的分支的出口10a、10a'、10a”中的一个以上的出口10a”，向气体分解反应器3400的气体收容空间3410立即被注入，并且通过与两个以上的第三等离子体装置3200’的气体注入部3240’相连接的前端排放气体输送管的分支的多个出口中的两个以上的出口10a、10a'，向第三等离子体装置3200’内注入之后，通过第三等离子体装置3200’，向气体分解反应器3400的气体收容空间3410进行注入。在这种情况下，向第三等离子体装置3200’的内部注入的排放气体在第三等离子体装置3200’的内部进行等离子体处理，即，第一次难降解物质分解之后，通过排出口3250’排放，并且向气体分解反应器3400的气体收容空间3410注入。在这里，向第三等离子体装置3200’的内部注入的排放气体在第三等离子体装置3200’的内部进行等离子体处理的过程与根据本发明的第一实施例的废气及生物质的处理装置的第一等离子体装置200对排放气体进行等离子体处理的过程相同，因此省略具体说明。

与气体分解反应器3400相连接的多个前端排放气体输送管的出口10a”及多个第三等离子体装置3200’以切线方向设置于气体分解反应器3400的内部面，因而向气体分解反应器3400的气体收容空间3410注入的排放气体形成涡流。并且，相对于水平中心线L，与气体分解反应器3400的水平中心线L的上部相连接的第三等离子体装置3200’向下部方向倾斜规定角度θ1，因而通过第三等离子体装置3200’的排出口3250’向气体收容空间3410注入的排放气体一边向下一边形成涡流，相对于水平中心线L，与气体分解反应器3400的水平中心线L的下部相连接的第三等离子体装置3200’向上部方向倾斜规定角度θ2，因而通过第三等离子体装置3200’的排出口3250’向气体收容空间3410注入的排放气体一边向上一边形成涡流。

像这样，在向气体分解反应器3400的气体收容空间3410供给排放气体的过程中，随着向上的涡流及向下的涡流相互混合，排放气体的排放延迟，在延迟时间期间，形成涡流的排放气体在气体收容空间3410中与通过多个第三等离子体装置3200’供给的等离子体相反应，因此难降解物质第二次进行分解。因此，在气体分解反应器3400的气体收容空间3410中，等离子体与排放气体相反应的时间增加，因此包含在排放气体中的难降解物质可有效地进行分解。

当利用这种根据本发明的第四实施例的废弃物或生物质的处理装置时，排放气体经过数次与等离子体进行反应，因此排放气体内的难降解物质可更加有效地进行分解。

对于多个所提出的实施例的说明是为了使得任一个本发明所属技术领域的普通技术人员均可利用或实施本发明。对于这种多个实施例的多种变形对本发明的所属技术领域的普通技术人员来说是显而易见的，在此定义的普通远离可在不脱离本发明的范围的前提下适用于其他多个实施例。因此，本发明不局限于在此提示的多个实施例，而应与在此提示的多个原理及新颖特征相一致的最广义的范围内进行解释。

Claims (12)

1.一种废弃物或生物质的处理装置，用于对包含在废弃物或生物质的热化学转换工序中产生的排放气体中的难降解物质进行分解来进行处理，其特征在于，上述废弃物或生物质的处理装置包括：

气化部，通过热化学转换来将上述废弃物或生物质进行气化；

多个后端工序部，依次配置于上述气化部之后，用于将从上述气化部排放的排放气体转换为再生能源或用于再生能源的利用；

多个排放气体输送管，用于输送上述气化部及上述后端工序部之间的气体或用于输送上述多个后端工序部之间的气体；以及

第一等离子体处理装置，设置于上述多个排放气体输送管中的一个以上的排放气体输送管上，通过等离子体来对在上述多个排放气体输送管的内部输送的气体内的难降解物质进行分解。

2.根据权利要求1所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，上述第一等离子体处理装置为包括外部反应器及内部反应器的双重管形态，在上述多个排放气体输送管的内部输送的气体流入上述外部反应器及内部反应器之间，所流入的气体在流入之后，一边向与前进的方向相反的方向移动，一边通过等离子体来使难降解物质分解并排出。

3.根据权利要求1或2所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，

上述第一等离子体处理装置包括：

外部反应器，呈中空型柱状，包括与上述柱状的轴方向垂直的第一侧面部及与上述第一侧面部相向的第二侧面部；

内部反应器，从上述第二侧面部向上述外部反应器的内部插入，呈具有能使上述内部反应器的外部面与上述外部反应器的内部面能够隔开规定距离的直径的中空型柱状，向上述外部反应器的内部插入的部分的末端与上述第一侧面部隔开规定距离；

等离子体注入部，与上述第一侧面部相连接，用于向上述外部反应器的轴方向注入等离子体；

气体注入部，在与上述第二侧面部相邻的位置，向上述外部反应器与上述内部反应器之间的空间注入气体，使得所注入的上述气体朝向第一侧面部；以及

排出口，配置于上述第二侧面部，从上述内部反应器排出上述气体，设置有上述第一等离子体处理装置的排放气体输送管包括：

前端排放气体输送管，用于向上述第一等离子体处理装置注入上述排放气体；以及

后端排放气体输送管，在上述第一等离子体处理装置的内部与等离子体进行反应，将经等离子体处理的等离子体处理气体向后端工序部输送，

上述前端排放气体输送管的入口与上述气化部或上述后端工序部的出口以流体能够进行疏通的方式相连接，上述前端排放气体输送管的出口与上述气体注入部以流体能够进行疏通的方式相连接，

上述后端排放气体输送管的入口与上述排出口以流体能够进行疏通的方式相连接，上述后端排放气体输送管的出口与后端工序部的入口以流体能够进行疏通的方式相连接。

4.根据权利要求1所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，

上述气体注入部设置有一个以上，

一个以上的上述气体注入部设置于上述外部反应器的切线方向。

5.根据权利要求1所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，上述废弃物或生物质的处理装置还包括第二等离子体装置，上述第二等离子体装置设置于与上述多个后端工序部中的用于处理上述等离子体处理气体的后端工序部的后端相连接的排放气体输送管上。

6.根据权利要求5所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，上述第二等离子体装置为电晕放电装置或介质阻挡放电装置中的一种。

7.根据权利要求1所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，上述废弃物或生物质的处理装置还包括催化反应器，上述催化反应器设置于上述第一等离子体装置的后端，用于与上述等离子体处理气体进行催化反应。

8.根据权利要求1所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，上述难降解物质包含焦油。

9.根据权利要求1所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，上述废弃物或生物质的处理装置还包括：

气体分解反应器，设置于上述多个排放气体输送管中的一个以上的排放气体输送管，包括用于收容上述排放气体或上述等离子体处理装置的气体收容空间及位于上述气体收容空间的上部的气体排放口；以及

两个以上的第三等离子体装置，与上述气体分解反应器相连接，使得与等离子体一同将上述排放气体或上述等离子体处理气体注入于上述气体收容空间，

设置有上述气体分解反应器的排放气体输送管包括：

前端排放气体输送管，用于向上述两个以上的第三等离子体装置及上述气体收容空间注入上述排放气体或上述等离子体处理气体；以及

后端排放气体输送管，将在上述气体收容空间内进行处理的气体向后端工序部输送，

上述前端排放气体输送管的入口与上述气化部或上述后端工序部的出口以流体能够进行疏通的方式相连接，上述前端排放气体输送管的出口分支成三个以上，与上述两个以上的第三等离子体装置的内部及上述气体收容空间以流体能够进行疏通的方式相连接，

上述后端排放气体输送管的入口与上述气体排放口以流体能够进行疏通的方式相连接，上述后端排放气体输送管的出口与上述后端工序部的入口以流体能够进行疏通的方式相连接。

10.根据权利要求9所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，上述气体分解反应器呈中空柱状、圆筒形或罐状，上述两个以上的第三等离子体装置及上述前端排放气体输送管的分支成三个以上的出口设置于上述气体分解反应器的内部面的切线方向。

11.根据权利要求9所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，上述两个以上的第三等离子体装置中的一个以上的第三等离子体装置以上述气体分解反应器的水平中心线(L)为基准位于上部，并相对于水平中心线向下部方向倾斜规定角度(θ1)，其余的第三等离子体装置中的一个以上的第三等离子体装置以上述水平中心线为基准位于下部，相对于水平中心线向上部方向倾斜规定角度(θ2)。

12.根据权利要求9所述的废弃物或生物质的处理装置，其特征在于，上述废弃物或生物质的处理装置还包括压力控制部，上述压力控制部设置于上述气体分解反应器的下端部，用于通过控制上述气体收容空间内部的压力，来调节从上述前端排放气体输送管及上述两个以上的第三等离子体装置向上述气体收容空间注入的上述排放气体或上述等离子体处理气体的涡流形成。