CN108296259A - 一种废弃物处理装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废弃物处理装置，包括气化单元和熔融单元，气化单元与熔融单元通过管道进行连接，气化单元包括炉顶组件、炉身组件和炉底组件，炉身组件包括炉膛，炉膛由内至外依次包括内衬层、耐火层、隔热层和保温层。将气化单元和熔融单元分段设计的废弃物处理装置具有阶段反应不互相干扰，从而使得反应完全，废弃物处理能力大为提高，同时气化单元分区域设置的炉膛及炉膛的特殊材料能极大的保证装置运行时的稳定性。此外本发明还公开了一种废弃物处理方法。

Description

一种废弃物处理装置与方法

技术领域

本发明涉及废弃物处理领域，尤其涉及一种废弃物处理装置与方法。

背景技术

通常而言，人们在生产建设、日常生活和其他活动中会产生大量的废弃物， 而在处理这些废弃物的时候往往根据废弃物的分类进行填埋、燃烧、化学腐蚀 以及物理粉碎等处理方式。因此随着世界人口的膨胀，废弃物处理技术也受到 越来越多的国家重视，许多新的技术也被应用到该领域当中，如等离子体热解 法、生物酶降解法以及多级化学处理法等为人们探索零污染处理废弃物的方法 起到了至关重要的参考。

目前，主流的废弃物处理装置大都采用一体式结构，其结构复杂，尤其是 在设备出现问题时需要完全停机检修，维护成本高。一体式的结构的废弃物处 理设备使得各处理阶段的生成物都在同一处，反应条件无法单独控制，因此使 得反应难以完全进行，处理过程仍然会有较多的害物产生。

因此，设计一种设备稳定性好，废弃物处理程度高的废弃物处理装置是本 领域的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定性好，废弃物处理程度高的废弃物处理装 置与方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种废弃物处理装置，包括气化单元和熔 融单元，所述气化单元与所述熔融单元通过管道进行连接，所述气化单元包括 炉顶组件、炉身组件和炉底组件，所述炉身组件包括炉膛，所述炉膛由内至外 依次包括内衬层、耐火层、隔热层和保温层。

较佳地，所述炉膛包括气体转换区和反应区，所述气体转换区与所述炉顶 组件连接，所述反应区与炉底组件连接，所述气体转换区设有均相转换装置， 当气化气经过所述均相转换装置时，其中的二恶英及其前驱物在700℃～900℃ 的温度条件和氢气的共同作用下使得其中的碳-氯结构转换为氢-氯结构，实现了 氯元素的均相定向转化，二恶英及其前驱物被分解和消除，从而有效的抑制了 二恶英的生成。

较佳地，所述反应区依次包括第一区域、第二区域、第三区域和第四区域， 所述第四区域与所述炉底组件连接。

较佳地，所述第一区域、第二区域、第三区域和第四区域的所述内衬层的 耐火度依次增加，第一至第四区域在气化反应稳定后分别对应形成干燥层、热 解层、还原层以及氧化层，其第一区域向第四区域的反应温度也对应依次升高。

较佳地，所述内衬层在所述第一区域包含高铝耐火砖，所述内衬层在所述 第二区域包含刚玉莫来石，所述内衬层在所述第三区域包含氮化硅结合碳化硅 砖，所述内衬层在所述第四区域包含锆刚玉砖，同时各区域设置的耐火层、隔 热层和保温层包含氧化铝空心球砖、轻质莫来石砖、陶瓷纤维针刺毡，因此极 大地增强了炉膛的隔热效果，使得炉膛表面的温度较低。

较佳地，所述炉身组件还包括设置在下部的第一鼓风件，第一鼓风件包括 一次风二级鼓风进口。较佳地，所述第一鼓风件为开设有一个进风口和多个出 风口的管道，多个所述出风口沿管道均匀分布且面向所述炉膛而设置。各鼓风 件均采用环向风管设计，多个出风口沿管道均匀分布且面向炉膛而设置这样可 使进风形成漩涡，从而使得废弃物能充分与空气接触，以达到燃烧充分的目的。

较佳地，所述炉身组件还包括多个等离子发生器安装接口，多个所述等离 子发生器安装接口沿所述炉膛的周壁均匀分布。

较佳地，所述炉底组件包括可动灰盘、可动灰盘出渣口、排渣口和介于所 述可动灰盘出渣口和所述排渣口之间的炉底本体，所述可动灰盘出渣口连通所 述炉膛，所述排渣口通过管道连接所述熔融单元。所述可动灰盘转速可连续调 节，从而保证卸灰、出灰速率连续可调，以适应处理量的变化，从而实现自动 排渣，能有效防止灰渣烧结成块。

较佳地，所述炉底组件包括固定于所述炉底本体上的第二鼓风件，所述第 二鼓风件连通所述可动灰盘，第二鼓风件包括一次风一级鼓风进口，可实现均 匀配风，保证了第四区域的燃烧效率。较佳地，所述熔融单元包括熔池和与所 述熔池连通的过料池。

较佳地，所述熔池包括进料口和熔池炉体，所述进料口与所述气化单元连 通，所述熔池炉体由内至外依次包括耐火层、隔热层和保温层，熔池炉体隔热 层采用1800℃高温纤维板与空心球板组成双隔热层结构。

较佳地，所述熔池炉体包括多个等离子发生器安装接口，多个所述等离子 发生器安装接口沿所述熔池炉体的周壁均匀分布。

较佳地，所述过料池包括加热元件和出料口，所述加热元件用以控制所述 出料口的温度。

本发明还提供了一种废弃物处理方法，包括下述步骤：

(1)将废弃物进行破碎处理；

(2)将步骤(1)处理后的废弃物输入前述的废弃物处理装置中，通过所 述气化单元进行气化处理；

(3)步骤(2)中废弃物未被气化的渣料进入所述熔融单元进行熔融处理；

(4)将步骤(2)中废弃物被气化的气化气进行均相转换处理后排出。

较佳地，步骤(2)中，所述气化处理依次包括干燥处理、热解处理、还原处理 以及氧化处理。废弃物进入装置后自由落料形成床层，通过等离子体发生器产 生的高温射流和空气氧化作用下，废弃物部分燃烧，产生的热量维持气化反应； 气化反应稳定后，床层自上而下分别形成干燥层、热解层、还原层和氧化层。 较佳地，步骤(3)中，所述熔融处理包括玻璃化处理。渣料落至熔融单元，同 时加入玻璃化配方料加热融化成玻璃液再排出。

与现有技术相比，由于本发明采用分段设置，通过分体式布局，气化单元 和熔融单元的反应彼此独立而保证了各反应阶段的稳定性。而按气化单元温度 梯度分布所分区域设置的炉膛材料，能使得各区域在反应过程中保持温度的稳 定性，有利于反应的持续进行，从而提高了反应进行程度，大大提高了其对废 弃物的处理深度。

附图说明

图1为本发明废弃物处理装置的结构图

图2为本发明气化单元的结构图。

图3为本发明熔融单元的结构图。

图4为本发明第一鼓风件管道的结构图。

图5为图2的断面图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合 实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1至图5，本发明公开了一种废弃物处理装置，包括气化单元100 和熔融单元200，其中气化单元100和熔融单元200是通过管道相连接。

气化单元100包括炉顶组件110、炉身组件120和炉底组件130，炉顶组件 110包括进料接口111，进料接口111设置在炉顶组件110的顶部。炉身组件120 包括炉膛121、气化气出口122、等离子发生器安装接口123以及第一鼓风件124， 第一鼓风件124设置在炉膛121的下部，各鼓风件均采用环向风管设计；气化 气出口122设置在炉膛121的上部；各等离子发生器安装接口123沿炉膛121 的周壁均匀分布；炉膛121包括气体转换区A和反应区，转换区A设有均相转 换装置(图中未示出)，气体转换区A与炉顶组件连接，反应区与炉底组件连接， 当气化气经过均相转换装置时，其中的二恶英及其前驱物在700℃～900℃的温 度条件和氢气的共同作用下使得其中的碳-氯结构转换为氢-氯结构，实现了氯元 素的均相定向转化，二恶英及其前驱物被分解和消除，从而有效的抑制了二恶 英的生成。

反应区由气化单元100的上部至下部反应温度逐渐增高，据此依次分为四 个区域：第一区域I、第二区域II、第三区域III以及第四区域IV，第四区域IV 与炉底组件连接，第一区域I、第二区域II、第三区域III以及第四区域IV耐火 度依次增加，各区域的炉膛121所使用的材料均分成四层，如图5中炉膛121 的断面图所示，炉膛121的材料由内至外分别包括内衬层1201、耐火层1202、 隔热层1203以及保温层1204，内衬层在第一区域I包含高铝耐火砖，内衬层在 第二区域II包含刚玉莫来石，内衬层在第三区域III包含氮化硅结合碳化硅砖， 内衬层在第四区域IV包含锆刚玉砖。

炉底组件130包括可动灰盘出渣口131、可动灰盘132、排渣口133和介于 可动灰盘出渣口131和排渣口133之间的炉底本体134，其中排渣口133通过管 道与熔融单元200相连接，可动灰盘出渣口131连通炉膛121。可动灰盘132可 实现自动排渣，能有效防止灰渣烧结成块，炉底组件130还包括固定于炉底本 体134上的第二鼓风件135，第二鼓风件135连通可动灰盘132。

熔融单元200包括熔池210和过料池220，其中熔池210包括进料口211、 熔池炉体212和烟气出口213，烟气出口213设置在熔池210的顶部，进料口 211倾斜设置在熔池210上部的一侧，进料口211通过管道与气化单元100连通， 熔池炉体212由内至外依次包括隔热层、耐火层和保温层，熔池炉体212还包 括多个等离子体发生装置接口214，各等离子体发生装置接口214沿熔池炉体 212的周壁均匀分布。过料池220包括加热元件221和出料口222，加热元件221 设置在过料池220内侧的顶部，而出料口222可与退火装置相连接(图中未示 出)并进行进一步的处理。

如图4，第一鼓风件124的管道300，管道300包括进风口301和多个出风 口302，进风口301设置在管道300的管壁上，各出风口302沿管道均匀分布且 面向炉膛内而设置，也就是在管道300的管壁内沿旋向设置，并按圆周对称分 布。

在本发明实施例中，废弃物从进料接口111进入气化单元100，经过自由落 料形成床层，在通过等离子发生器安装接口123上的等离子体发生装置产生的 高温射流和通过第一鼓风件124及第二鼓风件135进入的空气充分氧化作用后， 废弃物充分燃烧，所产生的反应热能持续维持气化反应的进行，当气化反应稳 定后，床层自上而下分别形成第一区域I、第二区域II、第三区域III以及第四 区域IV。废弃物在经过第一区域I后被干燥，蒸发出来的水蒸气将随着气流向 气化气出口122排出，被干燥后的废弃物则落入第二区域II，第二区域II的温 度区间为300～800℃，其床层高度约为300mm，干燥的废弃物在该区域受热而使其中的有机部分分解成气体，气体向上经过气体转换区A时，其中的二恶英 及其前驱物在700℃～900℃的温度条件和氢气的共同作用下实现了氯元素的均 相定向转化，从而有效的抑制了二恶英的生成，最后经气化气出口122排出； 未能被分解的废弃物继续下落至第三区域III，剩余的废弃物部分在该区域受到 CO和H₂等还原性气体的作用而发生还原反应而产生还原产物气体，这些热气 体同氧化区生成的部分热气体进入上部的第二区域II，而未被气化的废弃物最终 落入到第四区域IV，在经过进一步燃烧后仍未气化的无机灰渣料将通过可动灰 盘出渣口131落入到熔融单元200进行进一步的处理。无机灰渣料经过旋转的 可动灰盘132后通过可动灰盘出渣口131经排渣口133再通过管道排送至熔融 单元200中，同时玻璃化配方原料通过进料口211进入熔融单元200；熔融单元 200通过等离子体发生器产生的高温射流将无机灰渣料及玻璃化配方加热融化 成玻璃液至熔池210，再通过出料口222排出。

而设置在炉身组件120的下部与炉底组件130上的多级鼓风件：第一鼓风 件124、第二鼓风件135能在反应过程中将大量的空气分级送入反应区，使得对 应区域内的反应物得到充分的燃烧。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示 的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (17)

1.一种废弃物处理装置，其特征在于，包括气化单元和熔融单元，所述气化单元与所述熔融单元通过管道进行连接，所述气化单元包括炉顶组件、炉身组件和炉底组件，所述炉身组件包括炉膛，所述炉膛由内至外依次包括内衬层、耐火层、隔热层和保温层。

2.如权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述炉膛包括气体转换区和反应区，所述气体转换区与所述炉顶组件连接，所述反应区与炉底组件连接。

3.如权利要求2所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述反应区依次包括第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，所述第四区域与所述炉底组件连接。

4.如权利要求3所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述第一区域、第二区域、第三区域和第四区域的所述内衬层的耐火度依次增加。

5.如权利要求4所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述内衬层在所述第一区域包含高铝耐火砖，所述内衬层在所述第二区域包含刚玉莫来石，所述内衬层在所述第三区域包含氮化硅结合碳化硅砖，所述内衬层在所述第四区域包含锆刚玉砖。

6.如权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述炉身组件还包括设置在所述炉膛下部的第一鼓风件。

7.如权利要求6所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述第一鼓风件为开设有一个进风口和多个出风口的管道，多个所述出风口沿所述管道均匀分布且面向所述炉膛内而设置。

8.如权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述炉身组件还包括多个等离子发生器安装接口，多个所述等离子发生器安装接口沿所述炉膛的周壁均匀分布。

9.如权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述炉底组件包括可动灰盘、可动灰盘出渣口、排渣口和介于所述可动灰盘出渣口和所述排渣口之间的炉底本体，所述可动灰盘出渣口连通所述炉膛，所述排渣口通过管道连接所述熔融单元。

10.如权利要求9所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述炉底组件包括固定于所述炉底本体上的第二鼓风件，所述第二鼓风件连通所述可动灰盘。

11.如权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述熔融单元包括熔池和与所述熔池连通的过料池。

12.如权利要求11所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述熔池包括进料口和熔池炉体，所述进料口与所述气化单元连通，所述熔池炉体由内至外依次包括耐火层、隔热层和保温层。

13.如权利要求12所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述熔池炉体包括多个等离子发生器安装接口，多个所述等离子发生器安装接口沿所述熔池炉体的周壁均匀分布。

14.如权利要求11所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述过料池包括加热元件和出料口，所述加热元件用以控制所述出料口的温度。

15.一种废弃物处理方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将废弃物进行破碎处理；

(2)将步骤(1)处理后的废弃物输入如权利要求1-14任一所述废弃物处理装置中，通过所述气化单元进行气化处理；

(3)步骤(2)中废弃物未被气化的渣料进入所述熔融单元进行熔融处理；

(4)将步骤(2)中废弃物被气化的气化气进行均相转换处理后排出。

16.如权利要求15所述的废弃物处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述气化处理依次包括废弃物的干燥处理、热解处理、还原处理以及氧化处理。

17.如权利要求15所述的废弃物处理方法，其特征在于，步骤(3)中，所述熔融处理包括玻璃化处理。