CN108341603A - 一种飞灰等离子处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种飞灰等离子处理系统及方法，所述系统至少包括混合器及等离子旋转炉，所述混合器以飞灰及红泥、酸洗污泥、石膏和Ca(OH)2为制备原料按重量份配比混合并输送到等离子旋转炉中在温度为750摄氏度到850摄氏度下焙烧25到35分钟,而后在1200摄氏度到1400摄氏度下焙烧55到65分钟形成水泥熟料，原料各成份的重量份分别为：飞灰29‑33重量份；红泥3‑7重量份；酸洗污泥1‑3重量份；石膏7‑9重量份；Ca(OH)2 50‑52重量份。本发明提供的系统及方法利用飞灰作为制备渣砖的原料，节约了资源，保护了环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞灰等离子处理系统及方法，属于废物处理技术领域。
背景技术
以前，可燃性的家庭垃圾废弃物及工业废弃物，在废弃物焚烧设施的加煤式焚烧炉、流化床式焚烧炉、熔融式焚烧炉、旋转炉、间歇炉等中焚烧，作为焚烧灰在废弃物最终处理场埋掉处理。焚烧灰中的用集尘机等捕集的飞灰(灰尘)，因重金属类及二氧芑类超标而造成污染。
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飞灰处理系统及方法，其利用飞灰作为水泥的原料，节约了成本，保护了环境。
为实现所述发明目的，本发明的一方面提供一种飞灰等离子处理方法，其以飞灰及红泥、酸洗污泥、脱硫石膏和Ca(OH)2为制备原料按重量份配比混合并输送到等离子旋转炉中在温度为800摄氏度下焙烧25-30分钟，在1200摄氏度到1400摄氏度下焙烧55到65分钟形成水泥熟料，原料各成份的重量份分别为：
飞灰 29-33重量份；
红泥 3-7重量份；
酸洗污泥 1-3重量份；
石膏 7-9重量份；
Ca(OH)2 50-52重量份。
为实现所述发明目的，本发明还提供一种飞灰等离子处理方法，其以飞灰及红泥、酸洗污泥、铝渣滓、石膏、Ca(OH)2和熔渣为制备原料按重量份配比混合并输送到等离子旋转炉中在温度为800摄氏度下焙烧25-30分钟，在1200摄氏度到1400摄氏度下焙烧55到65分钟形成水泥熟料，原料各成份的重量份分别为，原料各成份的重量份分别为：
飞灰 13-17重量份；
红泥 12-14重量份；
酸洗污泥 1-3重量份；
铝渣滓 4-7重量份；
石膏 6-8重量份；
Ca(OH)2 48-51重量份；
熔渣 11.0重量份。
为实现所述发明目的，本发明还提供一种飞灰等离子处理方法，其以飞灰及红泥、铁渣、氟石、碳酸钙、铝钒土和流化床锅炉底灰为制备原料按重量份配比混合并输送到等离子旋转炉中在温度为800摄氏度下焙烧25-30分钟，在1200摄氏度到1400摄氏度下焙烧55到65分钟形成水泥熟料，原料各成份的重量份分别为：
飞灰 9-11重量份；
红泥 8-10重量份；
铁渣 4-6重量份；
氟石 0.1-1.2重量份；
碳酸钙 53-57重量份；
铝钒土 5-7重量份；
流化床锅炉底灰 11-15重量份。
为实现所述发明目的，本发明提供一种飞灰等离子处理系统，其包括等离子旋转炉，其用于焙烧上述方法中的原料的混合物，所述等离子旋转炉至少包括筒体、设置在筒体内的多个呈阵列分布的等离子电极和一个公共电极。
优选地，所述多个呈阵列分布的等离子电极和一个公共电极由ARC电源供电。
优选地，所述三个等离子电极和公共电极由ARC电源供电。
优选地，ARC电源由发电机提供电能，所述发电机至少包括发电机至少包括外壳、置于外壳内的定子和转子，定子至少包括N个线圈，所述N个线圈组成一个圈并置于转子外周；所述转子包括轴AX，设置在轴上并与轴的同心的大转子，所述大转子包括同心设置且依次嵌套的四个圆环，所述四个圆环从内到外依次金属钕环、特氟龙环、永磁体环和铜环，所述启磁体上部为N极性，下部为S极性；所述转子还包括N个小转子，所述转子为圆柱体，从内到外依次为金属钕环、特氟龙环、永磁体环和铜环，所述永磁体上部为S极，下部为N极。
与现有技术相比，本发明提供的飞灰等离子处理系统及方法利用飞灰作为水泥的原料，合理利用了废物，节约了成本，保护了环境。
附图说明
图1说明本发明提供的等离子旋转炉的示意图；
图2是图1中沿AB线的截面示意图；
图3是本发明提供的发电机的组成示意图；
图4是本发明提供的ARC电源电路。
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。
实施例1
本发明实施例1提供一种飞灰等离子处理系统，其至少包括混合器及等离子旋转炉，所述混合器以飞灰及红泥、酸洗污泥、脱硫石膏和Ca(OH)2为制备原料按重量份配比混合并置输送到等离子旋转炉中在温度为800摄氏度下焙烧25-30分钟，在1200摄氏度到1400摄氏度下焙烧55到65分钟形成水泥熟料，原料各成份的重量份分别为：飞灰 29-33重量份；红泥3-7重量份；酸洗污泥 1-3重量份；石膏 7-9重量份；Ca(OH)2 50-52重量份。
实施例1中最佳实施方式水泥生料重量份和水泥熟料的成份重量份如下表：
实施例2
本发明实施例2提供一种飞灰等离子处理系统，其包括混合器、等离子旋转炉，所述混合器以飞灰及红泥、酸洗污泥、铝渣滓、脱硫石膏、Ca(OH)2和炉熔渣为制备原料按重量份配比混合并置输送到等离子旋转炉中在温度为800摄氏度下焙烧25-30分钟，在1200摄氏度到1400摄氏度下焙烧55到65分钟形成水泥熟料,原料各成份的重量份分别为：飞灰 13-17重量份；红泥 12-14重量份；酸洗污泥 1-3重量份；铝渣滓 4-7重量份；石膏 6-8重量份；Ca(OH)2 48-51重量份；炉熔渣 9-13重量份。
实施例2中最佳实施方式水泥生料重量份和水泥熟料的成份重量份如下表：
实施例3
本发明实施例3提供的飞灰等离子处理系统，其包括混合器、等离子旋转炉，所述混合器以飞灰及红泥、铁渣、氟石和Ca(OH)2为制备原料按重量份配比混合并置输送到等离子旋转炉中在温度为800摄氏度下焙烧25-30分钟，在1200摄氏度到1400摄氏度下焙烧55到65分钟形成水泥熟料,原料各成份的重量份分别为：飞灰 9-11重量份；红泥 8-10重量份；铁渣4-6重量份；氟石 0.1-1.2重量份；CaCO3 53-57重量份；铝钒土 5-7重量份；流化床锅炉底灰 11-15重量份。
实施例3中例出最佳实施方式水泥生料重量份和水泥熟料的成份重量份如下表：
下面结合附图1-4详细说明本发明提供的等离子旋转炉的组成。
图1是本发明提供的等离子旋转炉的示意图，图2是图1中沿AB线的截面示意图，如图1-2所示，根据本发明一个实施例，等离子体熔炉用于对水泥生料进行焙烧以形成水泥熟料，所述等离子体熔炉包括沿左右方向延伸的容器（壳体）101，所述壳体的载面上部为矩形，下部为半圆形，沿截面为圆形的槽的轴向设置有轴102，轴102上设置有螺旋形搅拌叶103，轴102由电机107驱动以进行旋转。筒内的下方设置有公共电极108，筒内的上方设置矩阵状排列的多个直流等离子体电极，如105，多个等离子体电极垂直于轴102的方向从顶部向下延伸。等离子熔炉的容器的上部设置有进料口，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的进料口之间设置有可伸缩的隔离门，需要进料时，控制系统使电机工作以驱动隔离门打开，如果不需要进料时，控制系统使电机工作以驱动隔离门关闭进料口。根据本发明一个实施例，所述进料装置包括进料斗104。
等离子熔炉的容器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101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。等离子熔炉的容器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。
在等离子熔炉的容器内可以设置温度传感器和/或压力传感器以对容器中的温度和/或压力进行连续或基本连续地监控以确保容器中的负压在预定范围之内。可通过在容器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ARC电源的输出电压。
当将水泥生料供给到容器时，可通过加热装置使有水泥生料加热成水泥熟料。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106提供电能的直流等离子电极，如105A、105B等，所述等离子电极安装到容器内并且可在容器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。
通过控制提供给等离子电极上的电能，可对电极之间的弧电压进行控制，从而调节容器的内部温度。根据弧电压设计提供给电极的电能。
水泥原料经等离子熔炉焙烧的形成水泥熟料由出料口109排出，其由控制阀或者伸缩玻璃门控制其开启或闭合。控制阀和玻璃门由耐高温的材料构成。
根据本发明一个实施例，等离子体容器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，从而控制容器内的温度。
图3是本发明提供的发电机的组成示意图，如图3所示，根据本发明一个实施例，本发明提供的发电机由汽轮机进行驱动而后发电，所述汽轮的动能来源于收集的热能的而产生的蒸汽、由风力产生的压缩空气和/或烧结机排放的烟气而产生。
发电机至少包括外壳、置于外壳内的定子和转子，定子至少包括8个感应线圈L1-L8，所述8个感应线圈L1-L8组成一个圆环并置于转子外周。所述转子包括轴AX，设置在轴上并与轴的同心的大转子St，所述大转子包括同心设置且依次嵌套的四个圆环，所述四个圆环从内到外依次为金属钕环、特氟龙环、永磁体环和铜环，所述永磁体上部为N极性，下部为S极性。所述转子还包括8个小转子，如，小转子Ro1、Ro2、Ro3、Ro4、Ro5、Ro6、Ro7、Ro8，所述小转子为圆柱体，从内到外依次为金属钕环、特氟龙环、永磁体环和铜环，所述永磁体上部为S极，下部为N极。8个小磁体通过磁性吸附于大转子上。轴AX在外力的驱动下驱动大转子旋转，所述小转子与大转子之间会产生磁悬浮，从而作无摩擦滑动，小转子产生自转，并在小转子周围产生旋转的交变磁场，设置在小转子外周的定子感应线圈L1-L8就感应出了电流，以提供给负载电能。
本发明虽然以感应线圈的个数为8，小转子的个数为8进行了举例说明，但，线圈的数量不限于8个，可以为N个，小转子的个数也不限于8个，可以为M个，N和M均大于或者等于1。
图4是本发明提供的ARC电源的电路图，如图4所示，根据一个实施例，本发明提供的ARC电源包括N个直流电压单元，N个直流电压单元的组成相同。例如：第一个电源单元包括变压器B1、一个整流器D11、一个续流二极管D12、一个电子开关T1和一个驱动级DR1，所述变压器B1的初级线圈经电容C1连接于发电机一个感应线圈，如L1；所述整流器D11的正极连接于变压器B1次级的线圈的第一端，整流器D11的负极连接到续流二极管D12的负极；续流二极管D12的正极连接到电子开关T1的第一端，电子开关T1的第二端连接到变压器B1次级的第二端，电子开T1关的控制端连接到驱动级DR1，由驱动级DR1根据光控制系统的控制指令控制电子开关T1的通断。电子开关T1工作于开关状态，当电子开关T1的控制端接收到接通的指令时，电子开关T1导通，变压器B1的次级线圈的第二端相当于接到续流二极管D12的正极。整流器D11将变压输B1出的交流电压整流转换直流电压U1。续流二极管D12两端的电压为U1，上端为正，下端为负。当电子开关T1接收到关断的指令时，电子开关T1断开。续流二极管D12两端的电压为二极管结电压。
依次类推，第N个电源单元包括变压器BN、一个整流器DN1、一个续流二极管DN2、一个电子开关TN和一个驱动级DR1，所述变压器BN的初级线圈经电容CN连接于发电机一个感应线圈，如LN；所述整流器DN1的正极连接于变压器B1次级的线圈的第一端，整流器DN1的负极连接到续流二极管DN2的负极；续流二极管DN2的正极连接到电子开关TN的第一端，电子开关TN的第二端连接到变压器BN次级的第二端，电子开TN关的控制端连接到驱动级DRN，由驱动级DRN根据光控制系统的控制指令控制电子开关TN的通断。电子开关TN工作于开关状态，当电子开关TN的控制端接收到接通的指令时，电子开关TN导通，变压器BN的次级线圈的第二端相当于接到续流二极管DN2的正极。整流器DN1将变压输BN出的交流电压整流转换直流电压UN。续流二极管DN2两端的电压为UN，上端为正，下端为负。当电子开关TN接收到关断的指令时，电子开关TN断开。续流二极管DN2两端的电压为二极管结电压。
相邻两个电源单元之间用续流经圈相连，如第1个电源单元与第2个电源单元之间用续流线圈L12相连，即续流线圈连接于前一个电源单元的续流二极管的负极和后一个续流二极管的正极之间。如此，如果每个电源单元的电子开关均同时导通的情况下，电源总的输出总电压为U 总= U1+U2+…+UN。本发明中各个电源单元输出的电压值相同，则总输出电压U 总=nU1
本发明提供的ARC电源还包括N路开关电路，开关电路例如为晶闸管开关电路。所述晶闸管开关电路由控制系统根据等离子旋转炉的炉内的温度控制开关电路的通断。
每路闸管开关电路包括晶闸管、电容和电阻，晶闸管的第一端经轭流圈C11连接于电源的输出端，即DN1的负极，第二端连接于等离子电极组的第一个电极上；电容的第一端相连于晶闸管的第一端，第二端连接于电阻的第一端，电阻的第二端连接于闸管的第二端。如，第一路闸管开关电路包括晶闸管D105A、电容C105A和电阻R105A，晶闸管D105A的第一端经轭流圈C11连接于电源的输出端，即DN1的负极，第二端连接于等离子电极组的第一个电极105A上；电容C105A的第一端相连于晶闸管D105A的第一端，第二端连接于电阻R105A的第一端，电阻R105A的第二端连接于闸管D105A的第二端。第二路闸管开关电路包括晶闸管D105B、电容C105B和电阻R105B，晶闸管D105B的第一端经轭流圈C11连接于电源的输出端，即DN1的负极，第二端连接于等离子电极组的第一个电极105B上；电容C105B的第一端相连于晶闸管D105B的第一端，第二端连接于电阻R105B的第一端，电阻R105B的第二端连接于闸管D105B的第二端。
根据本发明一个实施例，等离子旋转炉的公共电极108经电容C108和电阻R108连接于地。第一个电源单元中的续流二极管D12的正极接地。
使用时，根据等离子旋转炉所要求的温度，控制晶闸管的通断，从而控制给某个等离子电极是否提供电能，当等离子旋转炉要求的温度高时，则给多个电极提供电能，等离子旋转炉要求的温度低时，仅需要给部分电极提供电能。
需要说明的是，本文中所称的“一个实施例”或者“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“包括”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。
Claims (6)
1.一种飞灰等离子处理方法，其以飞灰及红泥、酸洗污泥、脱硫石膏和Ca(OH)2为制备原料按重量份配比混合并输送到等离子旋转炉中在温度为800摄氏度下焙烧25-30分钟，在1200摄氏度到1400摄氏度下焙烧55到65分钟形成水泥熟料，原料各成份的重量份分别为：
飞灰 29-33重量份；
红泥 3-7重量份；
酸洗污泥 1-3重量份；
石膏 7-9重量份；
Ca(OH)2 50-52重量份。
2.一种飞灰等离子处理方法，其以飞灰及红泥、酸洗污泥、铝渣滓、石膏、Ca(OH)2和熔渣为制备原料按重量份配比混合并输送到等离子旋转炉中在温度为800摄氏度下焙烧25-30分钟，在1200摄氏度到1400摄氏度下焙烧55到65分钟形成水泥熟料，原料各成份的重量份分别为，原料各成份的重量份分别为：
飞灰 13-17重量份；
红泥 12-14重量份；
酸洗污泥 1-3重量份；
铝渣滓 4-7重量份；
石膏 6-8重量份；
Ca(OH)2 48-51重量份；
熔渣 11.0重量份。
3.一种飞灰等离子处理方法，其以飞灰及红泥、铁渣、氟石、碳酸钙、铝钒土和流化床锅炉底灰为制备原料按重量份配比混合并输送到等离子旋转炉中在温度为800摄氏度下焙烧25-30分钟，在1200摄氏度到1400摄氏度下焙烧55到65分钟形成水泥熟料，原料各成份的重量份分别为：
飞灰 9-11重量份；
红泥 8-10重量份；
铁渣 4-6重量份；
氟石 0.1-1.2重量份；
碳酸钙 53-57重量份；
铝钒土 5-7重量份；
流化床锅炉底灰 11-15重量份。
4.一种飞灰等离子处理系统，其包括等离子旋转炉，其用于焙烧权利要求1-3任一所述方法中的原料的混合物，所述等离子旋转炉至少包括筒体、设置在筒体内的多个呈阵列分布的等离子电极和一个公共电极。
5.根据权利要求4所述的飞灰等离子处理系统，其特征在于，所述多个呈阵列分布的等离子电极和一个公共电极由ARC电源供电。
6.根据权利要求5所述的飞灰等离子处理系统，其特征在于，ARC电源由发电机提供电能，所述发电机至少包括发电机至少包括外壳、置于外壳内的定子和转子，定子至少包括N个线圈，所述N个线圈组成一个圆环并置于转子外周；所述转子包括轴AX，设置在轴上并与轴的同心的大转子，所述大转子包括同心设置且依次嵌套的四个圆环，所述四个圆环从内到外依次金属钕环、特氟龙环、永磁体环和铜环，所述启磁体上部为N极性，下部为S极性；所述转子还包括N个小转子，所述转子为圆柱体，从内到外依次为金属钕环、特氟龙环、永磁体环和铜环，所述永磁体上部为S极，下部为N极。
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