CN110404926A - 一种等离子体处理有机废弃物系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种等离子体处理有机废弃物系统，包括预处理单元、裂解焚烧单元和烟气处理排放单元。裂解焚烧单元包括等离子体发生器、裂解室和燃烧室。其中，裂解室的一端与等离子体发生器连接并且与预处理单元连通，裂解室的另一端与燃烧室连接；燃烧室包括内腔、位于内腔外侧且与外界连通的空气冷却层，以及供氧通道，供氧通道的进口与空气冷却层连通，供氧通道的出口与内腔连通；烟气处理排放单元与燃烧室连通。根据本发明的等离子体处理有机废弃物系统，使用空气冷却层中的气体为燃烧室供氧，利用了燃烧室的废热对空气进行加热，减小了对燃烧室内温度的影响，避免对燃烧室的材料造成温度冲击，具有节能降耗的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及废弃物处理技术领域，特别涉及一种等离子体处理有机废弃物系统。
背景技术
随着工业生产的快速发展，环境污染变得日益严重，人工合成的各类化学物质的品种正以惊人的速度增长，其中不少是有毒有害的。如何处理这些环境污染物的问题已成为国际上共同关心的重要课题。传统的填埋法及焚烧处理法由于具有二次污染、迁移效应及低效率等缺点，其首要地位已受到严重挑战。特别是焚烧处理法中的焚烧过程会产生高毒性的多氯代二苯并二恶英与多氯代二苯并呋喃，因此焚烧处理法的二次污染问题引起人们的特别重视。
有机废弃物不仅本身的成分极其有害，比如化学废物包含多环芳烃、多氯联苯等有毒有害的有机物，还可能包含有各种其它的有毒有害成分，比如医疗废物携带的细菌、病毒有极强的传染性。因此有机废弃物必须进行有效的处理处置。随着各种热处理技术在环境污染物处理上的日益广泛应用和许多难处理或特殊的污染物对处理效率更高的要求，常规的焚烧技术己逐渐显现出其不足之处。例如安装费用高、粉尘大、热效率不高、体积庞大、不能经常开关等。尤其是对于多氯联苯类，氟里昂类等难消解含卤化合物以及生物技术产业、农药产业或者医院等产业产生的特殊废弃物处理，常规的燃料热源技术的处理效率常不能达到国际规定的标准。
而等离子体技术因其高温高导热特性，对污染物有很高的处理效率，尤其是对难处理污染物及特殊要求污染物，其先进性与优越性更为明显。等离子体废弃物热解技术已成为环境污染物处理领域中最有发展前途，最引人关注的一项高科技技术。
等离子体是被激发的电离气体，由带负电的粒子如电子、带正电的粒子如正离子和中性粒子如原子等组成，电离气体内正负电荷数相等，其总体保持电中性，并具有电导性。等离子体处理废弃物技术具有如下优势：①反应速率快，分解彻底；②减容量大；③焚烧温度高；④烟气清洁。使用等离子体技术裂解处理有机废弃物，可以克服传统填埋、焚烧法的缺点，其具有高效、环保的优点。
目前国内外已有一些等离子体处理废弃物的现有技术，但存在各种局限性，如：炉膛耐温要求高，且寿命较短；等离子体裂解炉衬里厚度约为400～600mm厚，设备重量大；高温液态熔渣冷却排放困难等缺陷。造成废弃物处理的效率较低，而且能耗很高。
因此，需要一种等离子体处理有机废弃物系统，以至少部分地解决目前存在的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题，本发明提供一种等离子体处理有机废弃物系统，包括：
预处理单元；
裂解焚烧单元，所述裂解焚烧单元包括等离子体发生器、裂解室和燃烧室，所述裂解室的一端与所述等离子体发生器连接并且与所述预处理单元连通，所述裂解室的另一端与所述燃烧室连接；
烟气处理排放单元，所述烟气处理排放单元与所述燃烧室连通，用于处理并排放所述燃烧室产生的烟气；
其中，所述燃烧室包括内腔、位于所述内腔外侧且与外界连通的空气冷却层，以及供氧通道，所述供氧通道的进口与所述空气冷却层连通，所述供氧通道的出口与所述内腔连通。
根据本发明的等离子体处理有机废弃物系统，使用空气冷却层中的气体为燃烧室供氧，利用了燃烧室的废热对空气进行加热，减小了对燃烧室内温度的影响，避免对燃烧室的材料造成温度冲击，具有节能降耗的有益效果。
可选地，所述裂解室包括腔体和防结焦气体通道，所述防结焦气体通道的进口与所述空气冷却层连通，所述防结焦气体通道的出口与所述腔体连通。
根据本发明的等离子体处理有机废弃物系统，使用空气冷却层中的气体进行防结焦，利用了燃烧室的废热对空气进行加热，减了对裂解室内温度的影响，避免了对裂解室的材料造成温度冲击，具有节能降耗的有益效果。
可选地，所述预处理单元包括固体废弃物处理装置，所述固体废弃物处理装置包括干燥室和干燥气体通道，所述干燥气体通道的进口与所述空气冷却层连通，所述干燥气体通道的出口与所述干燥室连通。
根据本发明的等离子体处理有机废弃物系统，使用空气冷却层中的气体为固体废弃物干燥，利用了燃烧室的废热对空气进行加热，具有节能降耗的有益效果。
进一步地，所述供氧通道的中心轴线AX1与所述燃烧室的中心轴线C1异面并垂直，以使得空气以环形旋流进入所述燃烧室。
根据本发明的等离子体处理有机废弃物系统，空气以环形旋流进入所述燃烧室能够使燃烧室中的可燃气体充分燃烧，提高处理效率。
进一步地，所述防结焦气体通道在所述裂解室内的部分紧贴所述裂解室的内壁面，并且所述防结焦气体通道在所述裂解室内的部分的中心轴线AX2与所述裂解室的中心轴线C2异面，以使得所述裂解室的所述内壁面形成环形旋流的空气膜。
根据本发明的等离子体处理有机废弃物系统，裂解室的贴壁环形旋流的空气膜能够放置固体废弃物粉末在裂解室内壁面结焦。
可选地，所述固体废弃物处理装置还包括鼓风机、破碎机和粉碎机，所述破碎机、所述干燥室和所述粉碎机之间通过传送带连接，所述破碎机用于将固体废弃物破碎成块状，所述粉碎机用于将经由所述干燥室干燥后的块状废弃物粉碎成粉末状，其中所述鼓风机、所述粉碎机均与所述裂解焚烧单元连通，并且所述鼓风机鼓出的气流带动粉末状的固体废弃物进入所述裂解焚烧单元。
可选地，所述预处理单元还包括液体废弃物处理装置，所述液体废弃物处理装置包括过滤器和雾化器，其中所述雾化器与所述裂解焚烧单元连通，所述过滤器分离出的残余固体通过传送带进入所述干燥室。
可选地，所述预处理单元还包括气体废弃物输送装置，所述气体废弃物输送装置与所述裂解焚烧单元连通。
可选地，所述裂解室包括水冷却层，所述等离子体发生器包括水冷装置，所述水冷却层和所述水冷装置与同一个水冷却器流体连通。
进一步地，所述烟气处理排放单元包括烟气急冷洗涤装置、引风机和烟囱，所述烟气急冷洗涤装置的输入端与所述燃烧室流体连通，所述烟气急冷洗涤装置的输出端与所述引风机的输入端流体连通，所述引风机的输出端与烟囱连通。
附图说明
本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图1为根据本发明的等离子体处理有机废弃物系统的示意图；
图2为图1中裂解室的结构示意图；
图3为图2中B-B向剖视图；
图4为图1中燃烧室的结构示意图；以及
图5为图4中D-D向视图。
附图标记说明：
1：预处理单元 2：裂解焚烧单元
3：烟气处理排放单元 11：固体废弃物处理装置
12：液体废弃物处理装置 13：气体废弃物输送装置
112：干燥室 113：鼓风机
114：破碎机 115：粉碎机
121：过滤器 122：雾化器
21：等离子体发生器 22：裂解室
23：燃烧室 221：防结焦气体通道
222：水冷却层 223：水冷却器
231：空气冷却层 232：供氧通道
31：烟气急冷洗涤装置 311：急冷洗涤室
312：循环水泵 32：引风机
33：烟囱
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。
本发明提供一种等离子体处理有机废弃物系统，请参考图1，包括预处理单元1、裂解焚烧单元2、烟气处理排放单元。裂解焚烧单元2位于预处理单元1的下游，烟气处理排放单元3位于裂解焚烧单元2的下游。
预处理单元1包括固体废弃物处理装置11、液体废弃物处理装置12和气体废弃物输送装置13中的至少一种，预处理单元1对废弃物进行前处理以使得等离子体处理有机废弃物系统能够处理气、液、固中至少一种状态的废弃物。
固体废弃物处理装置11中具有干燥室112、干燥气体通道、鼓风机113、破碎机114和粉碎机115。具体来说，破碎机114、干燥室112和粉碎机115之间通过传送带连接，干燥气体通道的出口与干燥室112连通。破碎机114先将固体废弃物破碎成块状，之后传送带将块状的固体废弃物送入干燥室112干燥，块状的固体废弃物被预热至约300℃的热空气干燥后再通过皮带进入粉碎机115，粉碎机115将块状的固体废弃物粉碎成成粉末状，待固体废弃物被粉碎至粒径约为1～10mm后，鼓风机113鼓出的气流带动粉末状的固体废弃物进入裂解焚烧单元2。
液体废弃物处理装置12包括过滤器121和雾化器122，其中雾化器122与裂解焚烧单元2连通，在一种可选实施方式中，过滤后的液体废弃物通过雾化喷头喷入裂解焚烧单元2，过滤器121分离出的残余固体通过传送带进入干燥室112进行固体废弃物的处理步骤。
气体废弃物输送装置13与裂解焚烧单元2连通，气体废弃物直接进入裂解焚烧单元2。
为了保证根据本发明的等离子体处理有机废弃物系统的处理效果，进入本系统的废弃物有机含量应大于或等于80％，若废弃物中无机成分含量较高，可以在进入本系统前进行一定预处理以保证有机成分含量大于或等于80％。
裂解焚烧单元2包括等离子体发生器21、裂解室22和燃烧室23，裂解室22的一端与等离子体发生器21连接并且与预处理单元1连通，等离子体发生器21用于产生等离子体火焰，将裂解室22加热至约1600℃，粉末化的固体废弃物、雾化的液体废弃物和气体废弃物均旋流进入裂解室22。在1600℃高温、高反应活性的等离子氛围以及欠氧环境下，有机废弃物迅速气化裂解生成以CO、H2等为主要成分的高温还原性气体。裂解室22的另一端与燃烧室23连接，使得裂解室22内生成的高温还原性气体进入燃烧室23。由于高温还原性气体的温度约为1100℃，其在进入燃烧室23后遇到氧气可以直接燃烧。
下面请参考图2和图3，为了防止粉末状的固体颗粒在裂解室22内壁面结焦，裂解室22中设有防结焦气体通道221，防结焦气体通道221的出口与裂解室22的腔体连通，并且构造为防结焦气体通道221在裂解室22内的部分紧贴裂解室22的内壁面，防结焦气体通道221在裂解室22内的部分的中心轴线AX2与裂解室22的中心轴线C2异面，以使得裂解室22的内壁面形成环形旋流的空气膜。
下面请参考图4和图5，燃烧室23中包括内腔、位于内腔外侧且与外界连通的空气冷却层231，以及供氧通道232，供氧通道232的出口与内腔连通。其中供氧通道232的中心轴线AX1与燃烧室23的中心轴线C1异面并垂直，以使得空气以环形旋流进入燃烧室23。高温还原性气体在燃烧室23内直接燃烧生成高温烟气，燃烧所需的空气由供氧通道232提供。
根据本发明的等离子体处理有机废弃物系统，空气以环形旋流进入所述燃烧室23能够使燃烧室23中的可燃气体充分燃烧，提高处理效率；裂解室22的贴壁环形旋流的空气膜能够放置固体废弃物粉末在裂解室22内壁面结焦。
燃烧室23的空气冷却层231与供氧通道232、防结焦气体通道221和干燥气体通道的进口均连通。空气冷却层231中的空气在冷却燃烧室23后被加热至约300℃，热空气分别进入供氧通道232、防结焦气体通道221和干燥气体通道，用于燃烧室23的供氧、裂解室22的防结焦和干燥室112的固体废弃物干燥。
根据本发明的等离子体处理有机废弃物系统使用空气冷却层231中的气体为燃烧室23供氧、为裂解室22进行防结焦、为固体废弃物干燥，利用了燃烧室23的废热对空气进行加热，减少了对系统内温度的影响，避免对系统的材料造成温度冲击，具有节能降耗的有益效果。
在一种可选实施方式中，裂解室22设置有水冷却层222，优选为水夹套，等离子体发生器21内有水冷装置，水夹套和223水冷装置与同一个水冷却器223流体连通。通过控制冷却水流量或水冷却器223的功率来控制冷却水流出水冷却层222时的温度小于或等于80℃。
下面请返回图1，烟气处理排放单元3包括烟气急冷洗涤装置31、引风机32和烟囱33，烟气急冷洗涤装置31的输入端与燃烧室23流体连通，烟气急冷洗涤装置31的输出端与引风机32的输入端流体连通，引风机32的输出端与烟囱33连通，燃烧室23形成的高温烟气经过急冷洗涤降温后经烟囱33排放至大气。
其中，烟气急冷洗涤装置31包括急冷洗涤室311和循环水泵312，急冷洗涤室311的输入端与焚烧室流体连通，循环水泵312用于对进入急冷洗涤室311的高温烟气进行降温。
此外，为了保证装置的运行稳定，在裂解室22和燃烧室23的内部布置有数量不限的热电偶，用来测量裂解室22和燃烧室23的温度；在裂解室22和燃烧室23出口处布置气体在线分析仪，用来测量气体成分。热电偶和气体在线分析仪均与控制箱电连接，便于对系统的监测。控制箱还设置有一键启停装置，一键启停装置能够实现对鼓风机、引风机、传送带、循环水泵、水泵、水冷却器和等离子体发生器21的控制，以用于实现系统的一键启停。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。
Claims (10)
1.一种等离子体处理有机废弃物系统，其特征在于，包括：
预处理单元；
裂解焚烧单元，所述裂解焚烧单元包括等离子体发生器、裂解室和燃烧室，所述裂解室的一端与所述等离子体发生器连接并且与所述预处理单元连通，所述裂解室的另一端与所述燃烧室连接；
烟气处理排放单元，所述烟气处理排放单元与所述燃烧室连通，用于处理并排放所述燃烧室产生的烟气；
其中，所述燃烧室包括内腔、位于所述内腔的外侧且与外界连通的空气冷却层，以及供氧通道，所述供氧通道的进口与所述空气冷却层连通，所述供氧通道的出口与所述内腔连通。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理有机废弃物系统，其特征在于，所述裂解室包括腔体和防结焦气体通道，所述防结焦气体通道的进口与所述空气冷却层连通，所述防结焦气体通道的出口与所述腔体连通。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理有机废弃物系统，其特征在于，所述预处理单元包括固体废弃物处理装置，所述固体废弃物处理装置包括干燥室和干燥气体通道，所述干燥气体通道的进口与所述空气冷却层连通，所述干燥气体通道的出口与所述干燥室连通。
4.根据权利要求1所述的等离子体处理有机废弃物系统，其特征在于，所述供氧通道的中心轴线AX1与所述燃烧室的中心轴线C1异面并垂直，以使得空气以环形旋流方式进入所述燃烧室。
5.根据权利要求2所述的等离子体处理有机废弃物系统，其特征在于，所述防结焦气体通道在所述裂解室内的部分紧贴所述裂解室的内壁面；并且
所述防结焦气体通道在所述裂解室内的部分的中心轴线AX2与所述裂解室的中心轴线C2异面，以使得所述裂解室的所述内壁面形成环形旋流的空气膜。
6.根据权利要求3所述的等离子体处理有机废弃物系统，其特征在于，
所述固体废弃物处理装置还包括鼓风机、破碎机和粉碎机，所述破碎机、所述干燥室和所述粉碎机之间通过传送带连接，所述破碎机用于将固体废弃物破碎成块状，所述粉碎机用于将经由所述干燥室干燥后的块状废弃物粉碎成粉末状，
其中，所述鼓风机、所述粉碎机均与所述裂解焚烧单元连通，
并且，所述鼓风机鼓出的气流带动粉末状的固体废弃物进入所述裂解焚烧单元。
7.根据权利要求3所述的等离子体处理有机废弃物系统，其特征在于，所述预处理单元还包括液体废弃物处理装置，所述液体废弃物处理装置包括过滤器和雾化器，
其中，所述雾化器与所述裂解焚烧单元连通，
所述过滤器分离出的残余固体通过传送带进入所述干燥室。
8.根据权利要求1所述的等离子体处理有机废弃物系统，其特征在于，所述预处理单元还包括气体废弃物输送装置，所述气体废弃物输送装置与所述裂解焚烧单元连通。
9.根据权利要求1所述的等离子体处理有机废弃物系统，其特征在于，所述裂解室包括水冷却层，所述等离子体发生器包括水冷装置，所述水冷却层和所述水冷装置与同一个水冷却器流体连通。
10.根据权利要求1所述的等离子体处理有机废弃物系统，其特征在于，所述烟气处理排放单元包括烟气急冷洗涤装置、引风机和烟囱，所述烟气急冷洗涤装置的输入端与所述燃烧室流体连通，所述烟气急冷洗涤装置的输出端与所述引风机的输入端流体连通，所述引风机的输出端烟囱连通。
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