CN108253422B - 一种等离子体垃圾焚烧炉 - Google Patents

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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
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。
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 103493601 B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。
本发明提出的等离子体垃圾焚烧炉有以下有益效果：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。
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；
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。
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，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：在等离子体炬阴极5与触发电极之间，即向第二导气管9内通入保护气体，可以是氮气、氩气等，触发电极与阳极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与触发电极之间的保护气体击穿，然后断开触发电极，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
本发明提出了一种等离子体垃圾焚烧炉，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
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
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
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 103493601 B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，
反应区温度℃ 使用寿命（天） 热效率% 尾气排放
实施例1 7000 180 90% 达到 GB18484-2001 标准
实施例2 6000 6 85% 达到 GB18484-2001 标准
实施例3 4000 60 65% 达到 GB18484-2001 标准
实施例4 4000 60 70% 达到 GB18484-2001 标准

Claims (1)

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；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；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；所述凸层由改性纳米无机二氧化钛制成。
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