CN108253422A - 一种等离子体垃圾焚烧炉及其焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种等离子体垃圾焚烧炉及其焚烧系统，包括炉体，所述炉体顶部设有等离子体炬，所述等离子体炬包括管体，所述管体内设有阳极和阴极；所述阳极中心设有电离腔，所述电离腔上部为倒置的锥形槽，所述锥形槽内设有导气块；所述阴极穿过所述导气块并伸至所述电离腔上部；其系统包括依次连接的第一燃烧室、上述的等离子体垃圾焚烧炉、热交换器、极冷喷淋系统、布袋除尘装置和过滤装置，本焚烧炉使用了导气块，使得气体电离时，保证高效的热量集中一点，保证高效，使得等离子体炬使用寿命大大增加，使用的焚烧系统，将被处理物快速分解破坏，其中有机物热解为可燃性的小分子物质，无机物被高温熔融后生成类玻璃体残渣。

Description

一种等离子体垃圾焚烧炉及其焚烧系统

技术领域

本发明涉及垃圾处理领域，尤其涉及等离子体垃圾焚烧炉及其焚烧系统。

背景技术

现有的垃圾处理系统，通常是使用普通焚烧、掩埋等方式，该种方式处理垃圾，尤其对于中低放废物、医疗垃圾、城市垃圾等，存在二次污染大、工艺复杂、对废物有选择性等缺点，进而出现了使用等离子体炬进行垃圾处理的方法，但现有的等离子体处理设备中，如专利公告号为：CN 103493601B的发明专利，公开了等离子体炬，其使用了陶瓷涂层作为导流衬套，电离效果差，并且电极的使用寿命较短，基本在6天左右，又如专利公告号为：CN103503579B的发明专利，公开了一种高性能感应等离子体焰炬，其存在阳极位置由于电离反应会被侵蚀问题，使用寿命低，且燃烧效率低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种等离子体垃圾焚烧炉，包括炉体，所述炉体顶部设有等离子体炬，

所述等离子体炬包括管体，所述管体内设有阳极和阴极；所述阳极中心设有

电离腔，所述电离腔上部为倒置的锥形槽，所述锥形槽内设有导气块；所述

阴极穿过所述导气块并伸至所述电离腔上部；

所述导气块上连接有第一导气管，所述第一导气管沿所述导气块设置并指向

所述电离腔；所述阴极上连接有至少一根第二导气管；所述阴极底部设有触

发电极。

优选的，所述阳极内部镶嵌有螺旋形的感应线圈，所述感应线圈为中空结构并连通有水冷机构，所述感应线圈外部包裹有耐高温隔热陶瓷材料。

优选的，所述电离腔为柱形腔体，所述柱形腔体内设有弧形的凸层，所述凸层内壁设有螺旋形切槽。

优选的，所述凸层由纳米无机二氧化钛制成。

一种等离子体垃圾焚烧系统，包括依次连接的第一燃烧室、上述的等离子体垃圾焚烧炉、热交换器、极冷喷淋系统、布袋除尘装置和过滤装置。

优选的，所述第一燃烧室上连接有废物进料口、气体进入口，底部连通有玻璃体接收罐；所述第一燃烧室的出气口与等离子体垃圾焚烧炉连通。

优选的，所述等离子体垃圾焚烧炉与所述布袋除尘装置连通。

优选的，所述过滤装置包括高效过滤器，所述高效过滤器上连接有洗涤塔，所述洗涤塔上连接有除雾器，所述除雾器上连接有变频引风机，所述变频引风机上连接有烟囱。

本发明提出的等离子体垃圾焚烧炉及垃圾焚烧系统有以下有益效果：本焚烧炉使用了导气块，使得气体电离时，能够集中于一点，并且螺旋形的切槽使得气体导流稳定，保证高效的热量集中一点，保证高效，并且使用特殊材料制作的电极，使得等离子体炬使用寿命大大增加，使用的焚烧系统，将被处理物快速分解破坏，其中有机物热解为可燃性的小分子物质，无机物被高温熔融后生成类玻璃体残渣。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的等离子体炬的结构示意图；

图3为本发明的凸层的结构示意图；

图4为本发明的系统流程示意图；

其中，1、炉体；2、等离子体炬；3、管体；4、阳极；5、阴极；6、电离腔、7、导气块；8、第一导气管；9、第二导气管；10、触发电极；11、水冷机构；12、凸层；13、螺旋形切槽；14、第一燃烧室；15、等离子体垃圾焚烧炉；16、热交换器；17、极冷喷淋系统；18、布袋除尘装置；19、高效过滤器；20、洗涤塔；21、烟囱；22、除雾器；23、变频引风机；24、玻璃体接收罐；25、废物进料口；26、气体进入口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-图3所示，本发明提出了一种等离子体垃圾焚烧炉15，包括炉体1，所述炉体1顶部设有等离子体炬2，

所述等离子体炬2包括管体3，所述管体3内设有阳极4和阴极5；

所述导气块7上连接有第一导气管8，所述第一导气管8沿所述导气块7设置并指向所述电离腔6；所述阴极5上连接有至少一根第二导气管9；所述阴极5底部设有触发电极10，其工作原理为：在等离子体炬2阴极5与触发极之间，即想第二导气管9内通入保护气体，可以是氮气、氩气等，触发极与阳极4之间通入工作气体，即第一导气管8内，可以是空气、氮气、氩气、水蒸气等，启动等离子体炬2电源高频触发系统，将阴极5与触发极之间的保护气体击穿，然后断开触发极，等离子体电弧就在阴极5与阳极4之间建立起来，并从阳极4出口喷出。调整保护气体、工作气体流量以及电弧电流，即可以得到不同功率和气氛下稳定的高温等离子体射流。

其中，所述阳极4中心设有电离腔6，所述电离腔6上部为倒置的锥形槽，所述锥形槽内设有导气块7；所述阴极5穿过所述导气块7并伸至所述电离腔6上部，设置的导气块7能够将锥形槽填满，并限定阴极5的位置，同时，导气块7内的第一导气管8是沿着导气块7的斜边设置的，最终汇集与锥部，能够保证气体进入时，倾斜射出，倾斜射出的气流冲击至电离腔6内，并且配合所述电离腔6为柱形腔体，所述柱形腔体内设有弧形的凸层12，所述凸层12内壁设有螺旋形切槽13，经过电离的气流能够沿着弧形的凸层12汇聚于一点，保证了能量的集中度，保证从喷出口喷出时的高效，并且设置的涂层上有螺旋切槽，能够使得内部的气体成螺旋形气流，增加旋气度会增加弧室的压强并改变弧室内的压强分布,从而收缩电弧。旋气对切割炬喷嘴小孔内部和射流区域的温度影响很小,但会使喷口外等离子体得到更高的速度和更强的激波，但同时，会对电机造成损伤，因此，设置了凸层12，凸层12的材料为改性纳米无机二氧化钛，该种材料本身为高分子材料，具有极好的绝缘性，能够防止电极间的电容干扰，同时高效的耐高温，能够防止高温损伤电极。

另一种防止损伤电极的方法是：阳极4内部镶嵌有螺旋形的感应线圈，所述感应线圈为中空结构并连通有水冷机构11，所述感应线圈外部包裹有耐高温隔热陶瓷材料，该材料为硅酸铝陶瓷纤维材料，通过通入去离子水，并通过热交换的方式，逐渐降低温度，防止电机损伤，但该种方法会造成热效率的损失，硅酸铝陶瓷纤维材料能够有较强的隔温效果，并且能够承受外部高温，并且不会导致内部温度降低，导致降低整体温度。

其中，对于电极使用寿命大大增加的材料是：所述阳极4由半导体硅材料制成，所述阴极5为铈钨电极，且表面镀有无氧铜，使用此种材料，使用寿命能够达到6个月。

根据上述的方案，本发明做了多个实施例，

实施例1:

本发明提出了一种等离子体垃圾焚烧炉15，包括炉体1，所述炉体1顶部设有等离子体炬2，所述等离子体炬2包括管体3，所述管体3内设有阳极4和阴极5；所述阳极4中心设有电离腔6，所述电离腔6上部为倒置的锥形槽，所述锥形槽内设有导气块7；所述阴极5穿过所述导气块7并伸至所述电离腔6上部；所述导气块7上连接有第一导气管8，所述第一导气管8沿所述导气块7设置并指向所述电离腔6；所述阴极5上连接有至少一根第二导气管9；所述阴极5底部设有触发电极10。

其中，所述阳极4由半导体硅材料制成，所述阴极5为铈钨电极，且表面镀有无氧铜，内部镶嵌有螺旋形的感应线圈，感应线卷未连接水冷机构11，所述电离腔6为柱形腔体，所述柱形腔体内设有弧形的凸层12，所述凸层12内壁设有螺旋形切槽13，凸层12材料为纳米无机二氧化钛。

实施例2

本实施例与实施例1基本结构相同，不同点在于，将阳极4、阴极5的材料选用传统材料，最终结构使用寿命大大降低。

实施例3

本实施例与实施例1基本结构相同，不同点在于，所述电离腔6为柱形腔体，未在电离腔6内设置凸层12以及切槽，最终的到的反应区温度降低，影响热效率。

实施例4

本实施例与实施例1基本结构相同，不同点在于，所述电离腔6为柱形腔体，其中使用如CN 103493601B公开的衬套材料。

在同等条件下：电源功率100k，处理200吨工业垃圾，

如图4所示，一种等离子体垃圾焚烧系统，包括依次连接的第一燃烧室14、上述的等离子体垃圾焚烧炉15、热交换器16、极冷喷淋系统17、布袋除尘装置18和过滤装置。

优选的，所述第一燃烧室14上连接有废物进料口25、气体进入口26，底部连通有玻璃体接收罐24，玻璃接收罐用于接受燃烧石棉等材质得到的玻璃体；所述第一燃烧室14的出气口与等离子体垃圾焚烧炉15连通。

优选的，所述等离子体垃圾焚烧炉15与所述布袋除尘装置18连通。

优选的，所述过滤装置包括高效过滤器19，所述高效过滤器19上连接有洗涤塔20，所述洗涤塔20上连接有除雾器22，所述除雾器22上连接有变频引风机23，所述变频引风机23上连接有烟囱21，能够大量减少粉尘飞出。

本工艺系统，首先针对不同种类的废物及废物的不同状态进行预处理，然后投入等离子体熔融炉中。空气通过制氮系统分离出氮气，供给等离子体炬2作为工作气体，经电弧放电后产生高温等离子体弧，此时三炬结构的等离子体反应器可产生一个温度在1500℃以上的等离子体高温反应区。在这个反应区里高温等离子体对进入反应区里的废物直接进行高温和高效的能量转移，有机物质分解气化，生成可燃性气体，无机物与玻璃形成剂被高温熔融转化成一种完全惰性和无毒性、渗透性极低的玻璃类物质。可燃性气体、没有完全燃烧的物质和其它灰质进入第二燃烧室与助燃空气一起被完全燃烧。产生的尾气和其它灰质进入尾气处理系统，通过换热冷却、急冷、除尘、高效过滤、洗涤，再经过除雾再热后排放。二燃室和尾气处理系统产生的飞灰收集后固化或者返回等离子体一燃室处理。

对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种等离子体垃圾焚烧炉，其特征在于，包括炉体，所述炉体顶部设有等离子体炬，

所述等离子体炬包括管体，所述管体内设有阳极和阴极；所述阳极中心设有电离腔，所述电离腔上部为倒置的锥形槽，所述锥形槽内设有导气块；所述阴极穿过所述导气块并伸至所述电离腔上部；

所述导气块上连接有第一导气管，所述第一导气管沿所述导气块设置并指向所述电离腔；所述阴极上连接有至少一根第二导气管；所述阴极底部设有触发电极。

2.根据权利要求1所述的等离子体垃圾焚烧炉，其特征在于，所述阳极内部镶嵌有螺旋形的感应线圈，所述感应线圈为中空结构并连通有水冷机构，所述感应线圈外部包裹有耐高温隔热陶瓷材料。

3.根据权利要求1所述的等离子体垃圾焚烧炉，其特征在于，所述电离腔为柱形腔体，所述柱形腔体内设有弧形的凸层，所述凸层内壁设有螺旋形切槽。

4.根据权利要求3所述的等离子体垃圾焚烧炉，其特征在于，所述凸层由改性纳米无机二氧化钛制成。

5.一种等离子体垃圾焚烧系统，其特征在于，包括依次连接的第一燃烧室、如权利要求1至4中任意一条的等离子体垃圾焚烧炉、热交换器、极冷喷淋系统、布袋除尘装置和过滤装置。

6.根据权利要求5所述的等离子体垃圾焚烧系统，其特征在于，所述第一燃烧室上连接有废物进料口、气体进入口，底部连通有玻璃体接收罐；所述第一燃烧室的出气口与等离子体垃圾焚烧炉连通。

7.根据权利要求5所述的等离子体垃圾焚烧系统，其特征在于，所述等离子体垃圾焚烧炉与所述布袋除尘装置连通。

8.根据权利要求5所述的等离子体垃圾焚烧系统，其特征在于，所述过滤装置包括高效过滤器，所述高效过滤器上连接有洗涤塔，所述洗涤塔上连接有除雾器，所述除雾器上连接有变频引风机，所述变频引风机上连接有烟囱。