CN108194931A - 工业废物等离子处理系统 - Google Patents

Abstract

一种工业废物等离子处理系统，其至少包括：等离子体熔炉，其用于将废料气化和/或熔化以将废料转化为合成气体和/或熔渣，等离子体熔炉的下部为漏斗形并在下端设置有排渣口，其特征在于，还包括水洗塔，所述水洗塔内的上部为能够容纳等离子熔炉下部的漏斗形，水洗塔内的上部设置有盘旋的水管，水管连接有多个喷淋头，水洗塔的侧壁上部设置有排气孔，所述水洗塔内的底部为收集池，所述水洗塔的侧壁偏下的部位斜设置有熔渣出口，等离子体熔炉的排渣口和水洗塔的排渣口之间设置有水洗床，所述水洗床上设置有透水孔。本发明提供的工业废物等离子处理系统充分地利用了等离子熔炉输出产物所携带的热能，从而节约了能源。

Description

工业废物等离子处理系统

技术领域

本发明涉及工业废物等离子处理系统，属于废物处理技术领域。

背景技术

以前，将废品处理方法是将废料置于填埋场。当填埋处理的后果有些有害有毒的物质慢慢向空气、水和土壤中释放，因此，造成了环境的污染，为解决这个问题，现有技术中采用采用焚化处理，但是焚化处理是有局限性的，如，有的废料不均匀，这使得焚化炉不能保持足够高的恒定温度以完全处理废品中的所有有机和无机物质，在低温循环中，产生不完全燃烧的产物(污染物)和潜在危险的有机物质(例如二氧芑、呋喃和温室气体)，并最终释放至大气中。在高温循环中，颗粒、氧化氮和金属氧化物的释放增加，包括已知的一种致癌物：六价铬。为解决上述技术问题，现有技术中采用等离子体气化对无机和/或有机固体废物、半固体废物和/或液体废物进行处理，现有技术中的等离子气化炉通常是通过气化炉的进料口将待处理的废品输送到炉堂中，而后通过等离子火炬对待送入到炉堂的废品加热气化形成气体，而后再对所产生的气体再处理形成可用气体进行再利用或者形成无害气体排放到空中。但是现有技术中未对等离子气化炉的输出产物，尤其是熔渣和合成气体所携带的热能进行充利用，从而导致能源的浪费。

发明内容

为克服现有技术中存在的技术问题，本发明的发明目的是提供一种工业废物等离子处理系统，其充分地利用了等离子熔炉输出产物所携带的热能，从而节约了能源。

为实现所述发明目的，本发明提供一种工业废物等离子处理系统，其至少包括：等离子体熔炉，其用于将废料气化和/或熔化以将废料转化为合成气体和/或熔渣，等离子体熔炉的下部为漏斗形并在下端设置有排渣口，其特征在于，还包括水洗塔，所述水洗塔内的上部为能够容纳等离子熔炉下部的漏斗形，水洗塔内的上部设置有盘旋的水管，水管连接有多个喷淋头，水洗塔的侧壁上部设置有排气孔，所述水洗塔内的底部为收集池，所述水洗塔的侧壁偏下的部位斜设置有熔渣出口，等离子体熔炉的排渣口和水洗塔的排渣口之间设置有水洗床，所述水洗床上设置有透水孔。

优选地，工业等离子体熔炉至少以等离子熔炉的轴线呈等角分布的交流子等子电极组和以等离子熔炉的轴线呈等角分布的直流等离子电极组，交流子等子电极组中的每个电极和直流等离子电极组的每个电极交错设置并置于直流等离子电极组的外周。

优选地，工业废物等离子处理系统还包括AC电源和ARC电源，其中，AC电源用于给交流等离子电极组提供交流电能，ARC电源用于给直流等离子体电极组提供电能。

优选地，AC电源和ARC电源均包括调功器，所述调功器根据等离子熔炉的温度进行调节功率。

优选地，工业废物等离子处理系统还包括集汽箱和热交换器、汽轮机和发电机，利用集汽箱的输出蒸汽与第二水进行热交换以产生第二高温蒸汽，利用第二高温蒸汽推动汽轮机以产生动能，所述汽轮机推动发电机进行发电。

优选地，工业废物等离子处理系统还包括冷凝器，第二高温蒸汽在冷凝器中与自来水进行热交换以将自来水升温以供日常生活利用，高温蒸汽经冷凝器冷凝成第二水。

优选地，工业废物等离子处理系统还包括搅拌机和成型机，所述搅拌机将洗水塔中输出的熔渣和填料进行搅拌，并输送到成型机以制作建筑材料。

优选地,所述发电机至少包括一个定子和一个转子，定子设置于转子外周，所述转子交错设置有呈N极性和S极性的永久磁铁，所述定子至少包括第一定子绕组和第二定子绕组，所述汽轮机的动力输出轴连接于定子的动力输入轴，通过第一定子绕组输出第一交变电流，通过第二定子绕组输入第二交变电能。

优选地，工业废物等离子处理系统还包括污泥处理子系统，利用第二高温蒸汽对污泥进行深加工。

与现有技术相比，本发明提供的工业废物等离子处理系统充分地利用了等离子熔炉输出产物所携带的热能，从而节约了能源。

附图说明

图1是本发明例提供的废物等离子处理系统组成框图；

图2是本发明等离子熔炉及水洗塔的组成示意图；

图3是本发明提供的热交换器的组成示意图；

图4是本发明提供的冷凝器的组成示意图；

图5是本发明提供的污泥处理子系统的组成示意图；

图6是本发明提供的ARC电源的电路图；

图7是本发明提供的AC电源的电路图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，所示实施例仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，本申请文件中所用术语，应该被理解为具有与现有技术一致的意义，除非在本申请文件被特定定义，否则不会用极端化的含义来解释。

图1是本发明例提供的废物等离子处理系统组成框图，如图1所示，根据本发发明一实施例，工业废物等离子处理系统至少包括进料装置200、等离子体熔炉100、过滤装置600和水洗塔950，其中，所述进料装置200用于给等离子体熔炉100输送废料；等离子体熔炉100用于将废料气化和/或熔化以将废料转化为合成气体和/或熔渣，所述水洗950用于对从待离子体熔炉中排出的熔渣进行水洗以对熔渣进行降温并收集熔渣所携带的余热以产生高温蒸汽；所述过滤装置600用于对从等离体熔炉排出的气体进行过滤以去除灰尘或者酸性气体，并将干净的气体排入空中或者再利用。从水洗塔950的顶部向从等离子体熔炉输送出的熔渣喷淋水以产生高温蒸汽。

根据本发明一实施例，废物等离子处理系统还包括集气箱300，其用于收集从等离熔炉100中输出的合成气体，在集气箱中设置有温度传感器和气体含量传感器，其中，温度传感器用于探测集气箱300中的合成气体的温度，并将温度信息传送给控制器。所述气体含量传感器用于探测集气箱300中的各种成份的气体的含量，若合成气体中还含有有毒气体，则通过管路再将合成气体导入到等离子熔炉中，以对有毒气体再分解。在管路中可包括循环气泵，单向阀、控制阀等器件，以将集气箱中的气体再次引入熔炉。

根据本发明一实施例，废物等离子处理系统还包括热交换器400a，从集气箱300输出的高温合成气体与从水箱880a输入的水在热交换器中进行热交换，以对合成气体的温度降低，同时收集合成气所携带的热量以将输入到热交换器中的水转换为高温蒸汽。本发明中，水箱880a中可以加入工业水，在工业水中注入了药剂以防止水或者由水产生的水蒸汽对汽轮机及管路腐蚀。因集气箱收集的气体温度较高，可达1000℃以上，将合成气体所携带的热能通过热交换器将从水箱880a的水中形成高温水蒸汽。

根据本发明一个实施例,废物等离子处理系统还包括二次反应器，二次反应器用于将等离子体熔炉或者势交换器中排出的降温的合成气体二次反应转换成可排放气体，二次反应器500可由低碳钢构成并衬有适当隔离/耐火材料，在二次反应器中注入氧化剂，以使合成气进一步调节，例如使任何未反应的碳与氧化剂反应而形成一氧化碳，或使挥发性金属组分与氧化剂反应而形成金属氧化物，或者在二次反应器中注入大量的空气，以使合成气可转换成可排放气体，可排放气体包括氮、氧、二氧化碳和/或水蒸气。

根据本发明一实施例，废物等离子处理系统还包括集气箱300b，其用于收集从等离熔炉100中输出的合成气体，在集气箱中设置有温度传感器和气体含量传感器，其中，温度传感器用于探测集气箱300b中的合成气体的温度，并将温度信息传送给控制器。所述气体含量传感器用于探测集气箱300b中的各种成份的气体的含量，若合成气体中还含有未反应的碳，则通过管路再将合成气体导入到等二次反应器500中，以对含有未反应的碳再次氧化。在管路中可包括循环气泵，单向阀、控制阀等器件，以将集气箱300b中的气体再次引入二次反应器500中。

根据本发明一实施例，废物等离子处理系统还包括热交换器400b，从集气箱300b输出的高温合成气体与从水箱880a输入的水在热交换器400b中进行热交换，以对气体的温度降低或者防止非预期的复杂分子的再结合或防止新化合物（如呋喃）的形成，同时将输入到热交换器400b中的水转换为高温蒸汽。

二次反应器300的下游是过滤装置600，本发明采用水洗过滤器以去除热交换器中排出的气体所夹带的微粒和/或酸性气体以形成达到排放标准的可排放气体。

根据本发明一实施例，废物等离子处理系统还包括发电子系统700，发电子系统包括汽轮机、发电机和电源电路，其中，汽轮机利用高温蒸汽产生动能以推动发电机产生电能，电源电路将发电机产生的电能转换为系统所用的直流电和/或交流电。用于给汽轮机提供动能的高温蒸汽不仅利用本系统所产生的高温蒸汽，还利用工厂所有可利用的热源而产生的高温蒸汽。电源电路分别给等离体熔炉上部和下部的等离子弧电极施加直流电压和/或交流电压。

根据本发明一实施例，废物等离子处理系统还包括污泥处理设备800，其利用从汽轮机排出的蒸汽对污泥进行深加工，优选，对污泥水热碳化处理以将污泥转换为可利用的污泥炭。本发明提供的污泥处理设备不仅可以实现污泥的减量化、无害化和资源化，同时有效固定碳源，并产生碳基产物。

根据本发明一实施例，废物等离子处理系统还包括冷凝器850a, 高温蒸汽在冷凝器中与自来水进行热交换以将自来水升温以供日常生活利用，高温蒸汽经冷凝器冷凝成水，该水可排放到水箱880a中，以对再次利用。

根据本发明一实施例，废物等离子处理系统还包括搅拌机900和成型机930，所述搅拌机900将洗水塔中输出的熔渣和填料进行搅拌，并输送到成型机930以制作建筑材料。

根据本发明一实施例，废物等离子处理系统还包括热交换器400c、冷凝器850b及水箱880b,从水洗塔中排放的高温蒸汽在热交换器中与来自来水箱880a的水进行热交换从而产生高温蒸汽。冷凝器850b对从水洗塔排出的蒸汽利用自来水进行冷凝，并将冷凝的水存储于水箱880b,将水箱880b内的水用抽水泵抽入到水洗塔的顶部对从离子熔炉排出的熔渣进行降温。

废物等离子处理系统还包括水洗塔950，所述水洗塔的顶部设置有多个喷淋头和排气孔，所述水洗塔的底部为收集池，所述水洗塔的侧壁斜对称设置有熔渣进口和熔渣进口，熔渣进口和熔渣进口之设置有水洗床，所述水洗床上设置有透水孔。

下面结合图2说明本发明等离子熔炉及水洗塔的结构，结合图3说明本发明提供的热交换器的组成，结合图4说明本发明提供的冷凝器的组成；结合图5说明本发明提供的发电机的组成；结合图6说明本发明提供的电源电路；结合图7是本发明提供的污泥处理子系统的组成。

图2说明本发明等离子熔炉及水洗塔的纵向截面示意图，如图2所示，根据本发明一个实施例的等离子体熔炉100包括：设置在水洗塔上的容器101，所述容器具有接收废料的空腔，所述容器的侧壁设置有进料口，所述进料口连接进料装置，由进料装置供料，所述进料装置的排料口和容器101的进料口之间设置有可伸缩的隔离门116，需要进料时，控制系统使电机工作以驱动隔离门116打开，如果不需要进料时，控制系统使电机工作以驱动隔离门116关闭进料口。

进料装置包括以倾斜角度设置的进料室。在一些实施例中，此倾斜角度为进料室与安装平面之间的夹角，大约0度到15度之间变化。在其它实施例中，该倾斜角度可大于15度。使进料装置倾斜设置是为了在重力作用下，从进料室向容器101中供给和排出已从废物挤出或泄漏的废物和液体(诸如水)。根据本发明一个实施例，所述进料装置包括进料斗110、与安装平面呈0度到15度的圆筒形进料室和设置在进料室内并沿进料室的轴线延伸的运输轴113，沿运输轴周向盘旋设置有凸肋112以形成单螺杆机构，所述运输轴113由电机驱动旋转。沿圆筒形进料室的周向盘旋设置有导气管109，所述导气管的一端与经阀门与集气箱300a的一个排气孔连通，另一端再次连通于容器内腔。沿圆筒形进料室的周向盘旋设置的导气管109形成圆筒，在由导气管形成的圆筒的外周设置有保温筒108或者保温材料缠覆而成的保温层以尽量防止导气管的热量散发。圆筒形进料室的壁和导气管109均由导热材料制备，所述导热材料例如为金属材料。电机根据控制系统的控制信号可驱动运输轴113旋转。圆筒形进料室的侧壁上设置有向上开放的进料口，所述进料口连接于进料斗110，进料口和进料斗110之间设置有隔离门117，电机根据控制系统的指令控制所述隔离门117运行从而使进料口关闭和开启。

集气箱300a的一个进气口连通于容器101的排气口107，集气箱300a的排气口经控制阀127的一个排气口连通于导气管109，集气箱300a的排气口还经控制阀127的另一个排气口连通于导气管128，导气管128连接于热交换器400a。集气箱300a内可设置气体含量传感器（图中未示），用于探测集气箱300a内的气体成份；还可采用气体分析仪测量集气箱300a内的气体成份。容器101排出的气体先存储于集气箱300a，利用气体分析仪分析集气箱300a内的气体成份，当集气箱300a内的有害气体的含量超标时，控制系统控制控制阀127，使集气箱300a的排气口与容器101连通，使气体再次经过分解；当集气箱300a内的有害气体的含量低于设定值时，控制系统控制控制阀127，使集气箱的排气口与热交换器400a的进气端连通，利用余热与工业水进行热交换。

在一些实施例中，进料装置可向容器101提供废料，诸如多氯联苯污染物、精炼厂废物、办公垃圾、自助餐厅废物、设备维护废物(例如，木制托架、报废的照明器具、工厂废物、废水污泥)、医疗废物、飞尘和底灰、工业和实验室溶剂、有机和无机化学制品、杀虫剂、有机氯化物、热电池、废电池和包括武器部件在内的军用废物。等离子体熔炉包括多个可收缩的隔离门。隔离门117可邻近供料斗设置以允许向固体废物供给进料装置的进料室中供给废料。隔离门116邻近容器101设置并且可允许向容器101中供给废料。在隔离门117关闭之后，可使用氮气对进料室加压以明显减小和/或防止空气进入容纳废料的容器101中，并且基本防止可燃合成气体流入到容器101中。在一些实施例中，设置防止可燃气体流入到容器101的安全部件，隔离门117紧急关闭，就可将氮气引入到进料室中。采用本发明的进料装置中的单螺杆机构在隔离门116打开时，就可将废料推入容器101中，使得在隔离门116与容器101的入口之间的区域中将基本没有剩余的废料。除了倾斜设置进料室以允许重力帮助将废料移入容器101中之外，进料室的倾斜设置可有助于废物中所含水或其它液体向容器101中的排放。

在接收废料时，为帮助减小和/或防止自进料室中产生和/或释放的有毒或有害物质，可通过开口将消毒剂引入进料室中。在其它实施例中，开口可沿进料室的一部分设置。引入进料室中的消毒剂可排入容器101中并作为废物进行处理。在另一些实施例中，消毒剂可通过沿进料室的路径设置的喷嘴引入。

根据一实施例，在隔离门116与通向容器101的入口之间的部分可以是耐火材料衬里。

根据一些实施例，固体和液体废物基本同时进行处理。为基本同时处理废物，可将固体和液体废物引入进料装置中以形成固体和液体废物均匀混合物。等离子体熔炉可处理相等或不等部分的固体和液体废物。

容器101可垂直放置，并且可局部或部分地构造为使得如果将一部分取下进行维护，则其它部分可保持在其适当的位置。

容器101的下部115可作成漏斗形，用于容纳熔渣。容器101从外到内依次包括高耐热耐侵蚀层、绝缘层、保温层和耐火层。根据一个实施例，容器的内壁可以由若干层耐火材料组合而成，还可以由低碳钢和通过耐火材料层制成的隔离内壁制成，该耐火材料层可包括金刚砂或石墨砖、水硬性浇灌耐火材料、陶瓷板、陶瓷涂层、密压板和/或高耐热耐侵蚀硼硅玻璃块。容器101的内壁的设计可考虑如何操作灵活性，如何使加热时间最小化，在允许自然冷却和/或在不导致对容器101的耐火绝缘部和/或其它部分的损害的情况下，应适应每天频繁地加热和冷却。

在容器内可以设置温度传感器和/或压力传感器以对容器101中的温度和/或压力进行连续或基本连续地监控以确保容器101中的负压在预定范围之内。可通过在容器101壁上设置一个或多个监控口，以使温度传感器和/或压力传感器的探头伸入容器内，以检测温度和/或压力，温度传感器和/或压力传感器可与控制系统相连以将所探测的温度信息和压力信息传送给控制系统，控制系统根据其测得的数据控制其它部件的工作状态，所述其它部件如电极组件运行机构、直流电压源的输出电压。

当将无机废物提供给到容器101时，可通过加热装置使无机废物玻化或熔化，当将有机废物提供给到容器101时，可通过加热装置使有机废物气化。加热装置为可将电能转化成热能的装置。加热装置包括由ARC电源121提供电能的直流等离子电极119a、119b和119c（图2中未示）,以及由AC电源120提供电能的交流等离子电极118a、118b和118c（图2中未示），所述等离子电极安装到容器101内并且可在容器101内部产生可控等离子场。当具有较高电流电极之间形成基本稳定的气流时，等离子体电极可产生可控的等离子场。加热装置可产生设定值的等离子能。

根据本发明一个实施例，加热装置还包括旋转地电极125，其在设置在容器外部的驱动机构的驱动下能够在设置在容器101内壁上的环形支架126上旋转。直流等离子电极119a、119b和119c沿容器101的轴线呈等角分布；交流等离子电极118a、118b和118c也沿容器101的轴线呈现等角分布。

通过控制提供给直流等离子电极及交流等离子电极上的电能，可对电极之间的弧电压进行控制，从而调节容器101的内部温度。根据弧电压设计提供给电极的电能。该设计可可考虑如下因素：废物的特征；加热装置供给的能量与完成分子的离解、热解、气化和熔解过程期望所需能量之间的比例；期望产生的合成气体的量与设计容量之间的比；和/或容器101内的温度和/或氧气条件。

来自废料的玻化或熔化废物可形成熔渣诸如玻璃状熔渣，其可收集在容器101底部的渣池中。熔渣可通过一个或多个出渣口从容器101排出，所述出渣口可设置在距容器101底部，其由控制阀124控制其开启或闭合。控制阀124由耐高温的材料构成。

根据本发明一个实施例，水洗塔设置在熔炉的下方，其具有两个作用，第一个作用是支撑熔炉，第二个作用是对从熔炉中排出的熔渣进行水洗。水洗塔包括外壳103、水洗床102和喷淋管104，外壳的上部用于支撑熔炉并与熔炉的底部密封连接，下部为蓄水池114，在外壳的上部设置有排气口105，侧壁偏下的位置设置有出渣口。水洗床102为带状，其沿水洗塔的轴向盘旋向而上，且半径逐渐减小，带状的水洗床102的顶端连接于熔炉的出渣口，下端连接于水洗塔的出渣口，水洗床102上设置有多个透水孔123。在水洗塔的内部设置有喷水管104，喷水管122沿熔炉的出渣口盘旋，其上设置有多个喷水口122。

当从熔炉出排出熔渣时，熔渣依靠重力沿水洗床向下滑，从喷水管104喷出的水喷淋到熔渣上，变成高温蒸汽，由排气孔105排到集汽箱，部分没有转为水蒸汽的水由透水孔123流入到蓄水池114。本发明将水洗床设置成盘旋的带状，并由喷水管喷淋水降温，扩大了对熔渣的降温时间，且水洗塔设置在熔炉的下方，节省了空间，且依靠重力使熔渣沿水洗床排出，节省了能源。

熔渣通过出水洗塔的出渣口排入到熔渣/金属合金收集装置中。熔渣/金属合金收集装置可包括出渣车。

固体熔渣可用于许多商业应用，诸如道路构筑、混凝土骨料、玻璃纤维和/或玻璃纤维状材料，固体熔渣可以是无害的并且可不需要填埋。此外它可形成装饰花砖或与建筑材料结合使用以形成轻质组合家用建筑材料。

由于容器101中的低氧环境，存在于废物流中的一些金属氧化物可还原成其元素形式。存在于废料中的金属和金属合金也可在容器101中熔化，熔融金属可与熔融熔渣一起通过出渣口排出，并进行处理。

容器101中接收的废物可经历分子离解和热解过程。热解是这样的过程：与焚化或燃烧相比，在极端低氧环境中运行的强热通过该过程使分子离解。在此过程期间，废物可通过加热装置加热。加热的有机废物可进行处理，直至它离解成其元素成分，诸如固态碳(碳微粒)和氢气。如果在废物中以碳氢化合物的衍生物的形式存在，则氧、氮和卤素(诸如氯)也可被释出。在热解和/或部分氧化之后，所产生的气体(例如，合成气)可包括一氧化碳、氢、二氧化碳、水蒸气、甲烷和/或氮。

离解的氧和氯可自由地与所产生的碳和氢反应，并且可重新形成各种复杂且可能有害的有机化合物。然而，这些化合物通常不能在容器101内保持的高温下形成，在高温下，仅有限数量的简单化合物可以是稳定的。当存在氯或其它卤素时，最稳定的化合物是一氧化碳、氮、氢气和氯化氢气体。

废料中存在的氧的量可能不足以将废料中存在的所有碳转化成一氧化碳气体。废料中存在的湿气可通过“蒸汽转化”反应从容器101中的高温环境吸收能量并且形成一氧化碳和氢气。如果废物流中存在不足量的氧或湿气，则未反应的碳微粒可被夹带在气流中并从容器101中载出。因此，需要在二次反应器再次处理。

容器101内产生的合成气加热到至少大约1000℃，该合成气体中包含未被分解的成份，因此，根据本发明一个实施例，等离子熔炉还包括循环子系统，从容器101的排气口107中排出的气体再次导入容器，以进行再次分解。根据本发明一个实施例，将从容器101排出的气体先引入进料装置中的螺旋形导气管中以对进料室中的废料进行预热，而后再由排出口排入到容器101中。根据本发明，进入到容器中的废料被推到呈碗状的废料旋转支架125上，且该支架在电机的作用下可以顺时针或逆时针旋转，支架带着固体废料旋转的过程中被容器内的加热装置加热而分解或熔化，熔渣通过支架上的空隙掉入容器底部。如此结构防止了废料在容器底部堆积，从而提高了加热效率，处理废品的速度大大提高。

根据本发明一个实施例，等离子体容器101内至少设置有温度传感器，控制系统根据温度传感器提供的信息控制给等离子电极施加的电能，从而控制容器101内的温度。

图3是本发明提供的热交换器的组成示意图，如图3所示，热交换器包括高温气体输入支路、加热管8、加热管14、加热管22和水箱27，其中，加热管8、加热管14、加热管22设置在水箱27中。高温气体输入支路通过水管6连接于加热管8的入水口，高温气体输入支路包括依次连接的截止阀2、单向阀3、气泵4和截止阀5，其中，截止阀2用于控制气管1的供气情况，检修时也用于切断气路；单向阀3用于控制气管1内的水的流向，气泵4用于向加热管8供气；截止阀5用于控制供气情况，在检修时切断气路。加执管8的排气口依次通过气管7、电动截止阀9、调节阀10、截止阀11连接于集汽箱300的第一入气口，其中，电动截止阀9用于控制气管7的供气情况，同时在检修时也用于切断水路；调节阀10用于调节气的流量；截止阀11用于控制供气情况，同时在检修时切断气路。电动截止阀9、调节阀10和截止阀11两端还并联有截止阀12，在检修截止阀9、调节阀10、截止阀11时保持支路正常运行。集汽箱300的第一出气口通过水管13连接于加热管14的进气口；加热管14的排气口依次经气管15、截止阀16、单向阀17、循环泵18和截止阀19连接于集汽箱300的第二进气口，截止阀16用于控制气管15的供气情况，检修时也用于切断气路；单向阀17用于控制气管15内的气的流向，循环泵17用于使集气箱内的气循环；截止阀19用于控制供水情况，在检修时切断水路；集气箱300的出汽口经管路21连接于加热管22的进汽口；加热管22的出气口依次经管路23、截止阀24和管路25向外提供经降温的气体，其中，截止阀25用于控制向外提供气体。热交换器还包括排水阀26，在清洗时，其中用于排放集气箱中的污水。

图4是本发明提供的冷凝器的组成示意图，如图4所示，本发明提供的加热冷凝器包括热交换器和冷却水输入支路，冷却水输入支路连接于热交换器的冷却水入口，冷却水输入支路包括依次连接的调节阀36、截止阀35、单向阀34、供水泵33和截止阀32，其中，调节阀36用于调节冷却水的供水量；截止阀36用于控制水管37的供水情况，检修时也用于切断水路；单向阀34用于控制水管37内的水的流向，供水泵33用于向热交换器供水；截止阀32用于控制供水情况，在检修时切断水路。

图5是本发明提供的污泥处理子系统的组成示意图，如图5所示，根据一个实施例，本发明提供的污泥处理子系统包括：第一集料斗802、传送机803、皮带称进料器905、剪切-加热处理器807、预混器808、第一转盘式混合加热器809和第二集料斗812，其中，含固体成份约为20%到30%的含水污泥导入第一集料斗802中，传送机803在电机的作用下将污泥供给皮带称进料器805，皮带称进料器805对设定量的污泥导入到剪切-加热处理器807中进行处理约0.1到5分钟，剪切-加热处理器807包括圆筒形外壳，在外壳腔体的中央沿轴向设置有轴，轴上设备有螺旋形刀片，所述轴由电机驱动，电机驱动轴旋转，其上的刀片将导入其内的污泥绞碎。污泥在剪切-加热处理器807处理的温度约为80°C。圆筒形外壳为双层结构，其外层设置有进气口，在进气口相对侧设置有排气口，进气口用于导入高温蒸汽以对壳体内的污泥进行加热。经剪切-加热处理器807处理的固体成份的重量百分比约为22%到37%的含水污泥导入到预混器801中，同时将含碳原料的重量百分比成约为50%到70%的浆液或者粉末也加入到预混器801，污泥和含碳原料在温度70°C到100°C的预混器中混合，而后经电动控制阀导入到第一转盘式混合加热器804中混合。预混器801的壳体也为双层结构，其外层设置有进气口，在进气口相对侧设置有排气口，进气口用于导入高温蒸汽以对壳体内的污泥进行加热。在预混器801混合的时长约为10分钟，温度范围在70°C到100°C。

第一转盘式混合加热器804包括圆筒形壳体，所述壳体为双层结构，内部形成圆筒形空腔。在圆筒形壳体的中央沿轴向设置有空心的轴，所述轴上设置有空心的螺旋形圆盘，螺旋形圆盘内具有螺旋形空腔；高温蒸汽导入到圆筒双层结构形成的空腔、轴的空腔和螺旋形空腔内以对第一转盘式混合加热器的物料进行加热。所述加热温度为72°C到100°C，原污泥中的固体成份和含碳原料的总重量占浆液的百分比为40%到55%。在一转盘式混合加热器中804中，部分水份和污泥中所含的可蒸发的部分成份从污泥中蒸发出并可排从第一转盘式混合器804中排出。

污泥和含碳原料的混合物通过电动控制阀被排放到第二集料斗812中，而后通过输送系统送到不完全氧化炉中对混合物进行碳化。

根据本发明一个实施例，污泥处理子系统还包括第二转盘式混合加热器809、第三集料斗813和第四集料斗818，从第一转盘式混合器804中排出的混合物经控制阀807、电动控制阀808或者电动控制阀809被导入到第二集料斗812或者第三集料斗813中空中集料斗中。

第二集料斗812或者第三集料斗813被填满后，被填满的集料斗内的混合物通过电动控制阀814或815被导入到第二转盘式混合加热器806中，第二转盘式混合加热器806在温度为100°C到108°C下对混合物进行加热，使混合物中可蒸发的成份及水份进一步蒸发，并从第二转盘式混合器806中排出到冷凝器，进行冷凝。在第二转盘式混合加热器806中进一步浓缩的浆液分别经过电动控制阀810和811被排入到集料斗812和813中已排空的集料斗，集料斗812或813分别通过电动控制阀816或817将浆料排入到集料斗818中，而后通过输送系统送到不完全氧化炉中对混合物进行碳化。第二转盘式混合加热器806的结构与第一转盘式加热混合器804的结构相同，这里不再复述。

本发明中，为了对污泥和混合物进行加热，可以直接利用从等离子熔炉排出的合成气或者从水洗塔中排出的高温蒸汽直接导入到剪切-加热处理器807、预混器801、第一转盘式混合加热器804和第二转盘式混合加热器806中以对污泥和或混合物进行加热，也可以采用热交换器输出的高温蒸汽进行加热。

图6是本发明提供的ARC电源的电路图，如图6所示，根据一个实施例，本发明提供的ARC电源包括变压器、调功器和整流电路，其中，所述变电压器具有三个以三角形连接的初级线圈L1、L2和L3及三个以Y形连接的次级线圈L4、L5和L6，三个初级线圈L1、L2和L3每两两相连接的节点与380伏的供电电源之间分别断路器。

调功器电路包括三路，第一路包括可控硅D1、可控硅D2、高频轭流圈L10、电容C1和电阻R1，其中可控硅D1的负极、可控硅D2的正极、高频轭流圈L10的第一端、电容C1的第一端相连为第一节点，可控硅D1的正极、可控硅D2的负极、高频轭流圈L10的第二端、电阻R1的第二端相连为第二节点，电容C1的第地端和电阻R1的第一端相连。可控硅D1、可控硅D2的控制端连接于控制器，控制器根据等离子熔炉所要求的温度对可控硅D1、可控硅D2进行控制。

第二路包括可控硅D3、可控硅D4、高频轭流圈L11、电容C2和电阻R2，其中可控硅D3的负极、可控硅D4的正极、高频轭流圈L11的第一端、电容C2的第一端相连为第三节点，可控硅D2的正极、可控硅D4的负极、高频轭流圈L11的第二端、电阻R2的第二端相连为第四节点，电容C2的第地端和电阻R2的第一端相连。可控硅D3、可控硅D4的控制端连接于控制器，控制器根据等离子熔炉所要求的温度对可控硅D3、可控硅D4进行控制。

第三路包括可控硅D5、可控硅D6、高频轭流圈L12、电容C3和电阻R3，其中可控硅D5的负极、可控硅D6的正极、高频轭流圈L12的第一端、电容C3的第一端相连为第五节点，可控硅D5的正极、可控硅D6的负极、高频轭流圈L12的第二端、电阻R3的第二端相连为第六节点，电容C3的第地端和电阻R3的第一端相连。可控硅D5、可控硅D6的控制端连接于控制器，控制器根据等离子熔炉所要求的温度对可控硅D5、可控硅D6进行控制。

次级线圈L4和第一节点之间设置有高频轭流圈L7，第二节点连接于桥式整流电路B1的第一输入端，桥式整流电路B1的第二输入端连接于第四节点，桥式整流电路B1的第一输出端经高频轭流圈L13连接于电极119a，第二输出端连接于地。

次级线圈L5和第三节点之间设置有高频轭流圈L8，第四节点连接于桥式整流电路B2的第一输入端，桥式整流电路B2的第二输入端连接于第六节点，桥式整流电路B2的第一输出端经高频轭流圈L14连接于电极119b，第二输出端连接于地。

次级线圈L6和第五节点之间设置有高频轭流圈L9，第六节点连接于桥式整流电路B3的第一输入端，桥式整流电路B3的第二输入端连接于第二节点，桥式整流电路B3的第一输出端经高频轭流圈L15连接于电极119c，第二输出端连接于地。

三个次级线圈L4、L5和L6相连接的节点与地电极125之间设置有相串联的电阻R4和电容C4，所述电容C4用于滤除高压以防止高压脉冲对调功器和整流电路的损害。

图7是本发明提供的AC电源的电路图，如图7所示，根据本发明一个实施例，AC电源包括变压器和调功器，其中，所述变电压器具有三个以三角形连接的初级线圈L21、L22和L23及三个以Y形连接的次级线圈L24、L25和L26，三个初级线圈L21、L22和L23每两两相连接的节点与380伏的供电电源之间分别断路器。

调功器电路包括三路，第一路包括可控硅D21、可控硅D22、电容C21和电阻R21，其中可控硅D21的负极、可控硅D22的正极、电容C21的第一端相连为第七节点，可控硅D21的正极、可控硅D22的负极、电阻R21的第二端相连为第八节点，电容C21的第地端和电阻R21的第一端相连。可控硅D21、可控硅D22的控制端连接于控制器，控制器根据等离子熔炉所要求的温度对可控硅D21、可控硅D22进行控制。

第二路包括可控硅D23、可控硅D24、电容C22和电阻R22，其中可控硅D23的负极、可控硅D24的正极、电容C22的第一端相连为第九节点，可控硅D22的正极、可控硅D24的负极、电阻R22的第二端相连为第十节点，电容C22的第地端和电阻R22的第一端相连。可控硅D23、可控硅D24的控制端连接于控制器，控制器根据等离子熔炉所要求的温度对可控硅D23、可控硅D24进行控制。

第三路包括可控硅D25、可控硅D26、电容C23和电阻R23，其中可控硅D25的负极、可控硅D26的正极、电容C23的第一端相连为第十五节点，可控硅D25的正极、可控硅D26的负极、电阻R23的第二端相连为第十二节点，电容C23的第地端和电阻R23的第一端相连。可控硅D25、可控硅D26的控制端连接于控制器，控制器根据等离子熔炉所要求的温度对可控硅D25、可控硅D26进行控制。

次级线圈L24和第七节点之间设置有相串联的高频轭流圈L27和电容，第八节点连接于电极118a。次级线圈L25和第九节点之间设置有相串联的高频轭流圈L27和电容，第十节点连接于电极118b。次级线圈L26和第十一节点之间设置有相串联的高频轭流圈L27和电容，第十二节点连接于电极118c。

三个次级线圈L24、L25和L26相连接的节点与地电极125之间设置有调功器，其包括可控硅D23、可控硅D24、电容C22和电阻R22，其中可控硅D23的负极、可控硅D24的正极、电容C22的第一端相连，可控硅D22的正极、可控硅D24的负极、电阻R22的第二端相连并连接于旋转地电极125，电容C22的第地端和电阻R22的第一端相连。

需要说明的是，本文中所称的“一个实施例”、“实施例”或者“一个或者多个实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。此外，请注意，这里“在一个实施例中”的词语例子不一定全指同一个实施例。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，仅是为了区别。

此外，还应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明所要求的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种工业废物等离子处理系统，其至少包括：等离子体熔炉，其用于将废料气化和/或熔化以将废料转化为合成气体和/或熔渣，等离子体熔炉的下部为漏斗形并在下端设置有排渣口，其特征在于，还包括水洗塔，所述水洗塔内的上部为能够容纳等离子熔炉下部的漏斗形，水洗塔内的上部设置有盘旋的水管，水管连接有多个喷淋头，水洗塔的侧壁上部设置有排气孔，所述水洗塔内的底部为收集池，所述水洗塔的侧壁偏下的部位斜设置有熔渣出口，等离子体熔炉的排渣口和水洗塔的排渣口之间设置有水洗床，所述水洗床上设置有透水孔。

2.根据权利要求1所述工业废物等离子处理系统，其特征在于，等离子体熔炉至少以等离子熔炉的轴线呈等角分布的交流子等子电极组和以等离子熔炉的轴线呈等角分布的直流等离子电极组，交流子等子电极组中的每个电极和直流等离子电极组的每个电极交错设置并置于直流等离子电极组的外周。

3.根据权利要求2所述的工业废物等离子处理系统，其特征在于，还包括AC电源和ARC电源，其中，AC电源用于给交流等离子电极组提供交流电能，ARC电源用于给直流等离子体电极组提供电能。

4.根据权利要求3所述的工业废物等离子处理系统，其特征在于，AC电源和ARC电源均包括调功器，所述调功器根据等离子熔炉的温度进行调节功率。

5.根据权利要求1所述的工业废物等离子处理系统，其特征在于，还包括集汽箱和热交换器、汽轮机和发电机，利用集汽箱的输出蒸汽与第二水进行热交换以产生第二高温蒸汽，利用第二高温蒸汽推动汽轮机以产生动能，所述汽轮机推动发电机进行发电。

6.根据权利要求5所述的工业废物等离子处理系统，其特征在于，还包括冷凝器，第二高温蒸汽在冷凝器中与自来水进行热交换以将自来水升温以供日常生活利用，高温蒸汽经冷凝器冷凝成第二水。

7.根据权利要求6所述的工业废物等离子处理系统，其特征在于，还包括搅拌机和成型机，所述搅拌机将洗水塔中输出的熔渣和填料进行搅拌，并输送到成型机以制作建筑材料。

8.根据权利要求6所述的工业废物等离子处理系统，其特征在于，所述发电机至少包括一个定子和一个转子，定子设置于转子外周，所述转子交错设置有呈N极性和S极性的永久磁铁，所述定子至少包括第一定子绕组和第二定子绕组，所述汽轮机的动力输出轴连接于定子的动力输入轴，通过第一定子绕组输出第一交变电流，通过第二定子绕组输入第二交变电能。

9.根据权利要求8所述的工业废物等离子处理系统，其特征在于，还包括污泥处理子系统，利用第二高温蒸汽对污泥进行深加工。