CN110470139A - 一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置及方法；装置包括炉体、炉盖及等离子体炬；等离子体炬通过密封连接套筒与熔池区连通，炉盖上设有进料口；炉体侧壁靠近顶部设有气体出口，炉体侧壁靠近底部设有熔渣出口；运行时，用固态熔渣堆成料层，等离子体炬从床层底部喷入等离子体火焰，融化熔渣，形成熔池；等离子体炬从熔池液面下喷出高温等离子体火焰加热并搅拌熔池；从进料口投入飞灰，飞灰落入熔池后，经搅拌加热迅速融化，并从熔渣出口排出，生成的气体产物从气体出口排出；本发明在高效熔融飞灰的同时，解决了等离子飞灰熔融面临的二次飞灰、熔渣出口堵塞、加热效率低、玻璃体熔渣的浸出性及飞灰预处理要求高等问题。

Description

一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置及方法

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧和危险废弃物处置领域，具体而言涉及一种飞灰等离子体熔融装置及方法。

背景技术

近年来，我国垃圾焚烧发电行业的规模不断扩大。在垃圾焚烧发电过程中，烟气中夹带的低沸点重金属、二噁英、呋喃等有害物质往往采用喷射活性炭的方法吸附。吸附后的活性炭，和烟气中夹带的其它固体颗粒物一起，被布袋除尘器或其它烟气净化设备捕捉，形成垃圾焚烧飞灰。根据垃圾焚烧所采用的具体工艺不同，飞灰的重量约占焚烧垃圾重量的3-10%。由于飞灰中含有浓度较高的重金属、二噁英和呋喃等有害物质，对环境有较大的危害。根据2016年8月1日起施行的《国家危险废物名录》，生活垃圾焚烧飞灰被明确定义为T类危险废弃物。目前，对飞灰进行无害化处置的方法主要有水泥固化法、药剂稳定法、水泥窑协同处置法、重金属提取法及等离子体熔融法等。

等离子体熔融法是指采用等离子体作为高温热源，高效熔融飞灰，生成性状稳定的玻璃体熔渣的方法。经过等离子体的处理，飞灰中的有机污染物被完全分解，重金属离子则被固化在玻璃体致密的结构中。所产生的玻璃体可以用做安全可靠的建筑材料或其它用途，从而真正实现飞灰的“三化处置”，等离子体熔融法被称为最先进的飞灰处置方法。具体来看，飞灰的等离子体熔融法又可以分为等离子弧法和等离子体炬法两类。等离子弧法在熔融炉内安装石墨棒电极和熔池底部电极，通过电极间放电直接在炉内产生等离子体，并用等离子体加热飞灰使其熔融。其缺点在于放电主要发生在熔池以上的大范围区域内，熔池通过与上部空间之间的自然对流与辐射换热间接吸收等离子体的能量，热效率不高；另外，由于熔池缺乏搅动机制，导致熔池内温度分布上高下底，熔池上部局部高温，促使熔渣中低沸点成分挥发，成为二次飞灰的主要来源，而熔池下部温度低，造成底部熔渣流动性差，容易堵塞熔渣出口。除此之外，等离子体弧法还存在电极消耗快，石墨电极参与反应生成有毒气体等问题。等离子体炬法使用等离子体炬从熔池以上对准熔池喷出高温等离子体射流火焰，以实现提供热量溶解飞灰的目的。由于等离子体炬的热流相比等离子弧更为集中，能促进等离子体与飞灰熔池之间的强制对流换热，增强了加热的效率，并能实现对炉内情况更准确的控制，等离子体射流火焰对熔池也有一定的搅动作用，但是由于等离子体射流火焰仍然来自熔池上方，加热方式从上向下，导致熔池内温度仍然呈现上高下低的趋势，并不能完全解决二次飞灰和底部熔渣流动性的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，将高温等离子体射流火焰直接射入熔池下部，通过高温等离子体射流火焰直接加热并搅动熔池，解决了现有等离子飞灰熔融技术面临的二次飞灰、熔渣出口堵塞、加热效率不高、熔渣中的碳影响玻璃体熔渣的浸出性、对进料预处理要求高等一系列问题。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，包括炉体、炉盖以及等离子体炬，所述炉体内部分为熔池区和气体空间，所述等离子体炬的火焰出口通过设置于炉体侧壁靠近底部处的密封连接套筒与熔池区连通；所述炉盖与炉体严密扣合；所述的炉盖上设有进料口；所述炉体侧壁靠近顶部位置设有气体出口，所述炉体侧壁靠近底部位置设置有熔渣出口。

进一步地，所述等离子体炬数量为1-4个，等离子体炬与密封连接套筒为可拆卸连接。

进一步地，所述的密封连接套筒为金属材质，套筒内壁为水冷壁，套筒在等离子体炬端的接口设有密封装置。

进一步地，密封连接套筒上设有保护气进口，保护气通过保护气通道连通密封连接套筒内的等离子体火焰通道，保护气为空气或富氧空气、贫氧空气。

进一步地，所述等离子体火焰通道的水平高度高于熔渣出口。

进一步地，采用空气或富氧空气、贫氧空气作为等离子体工质，等离子体炬产生的等离子体火焰温度为3000-8000°C。

进一步地，所述熔池区侧壁设置水冷壁，在水冷壁的内再铺设薄层耐火材料；工作时，设置水冷壁的区域在耐火材料与熔渣接触处形成一层固定的熔渣挂壁层，起到保护耐材的作用，炉顶、炉底及气体空间侧壁铺设保温耐火材料，不设水冷壁。

进一步地，所述的炉体内设有温度、压力监控系统，正常运行时熔池温度为1500-1600°C，气体空间温度低于熔池温度50-200°C， 炉体内压力为微负压。

进一步地，炉体内设有熔池液面高度监控装置，在液面过高或过低时提供报警。

进一步地，气体出口与尾气处理设备相连接，去除尾气中夹带的污染物和有害气体。

进一步地，熔渣出口根据需要设置流量控制系统，也可根据需要连接水淬系统。

进一步地，除飞灰以外，该熔融装置还可以用于其他固体材料的熔融处置。

本发明还提供一种利用熔融装置进行飞灰熔融的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1 从进料口向炉体内投入破碎后的玻璃体熔渣，在炉内堆积形成料床，料床高度要超过密封连接套筒中等离子体火焰通道的高度；

S2 打开密封连接套筒的保护气开关，开始通入保护气，打开等离子体炬，等离子体炬向炉体内喷入高温等离子体火焰，融化料床层，形成熔池；

S3 保持等离子体炬运行，持续向熔池中喷入等离子体火焰，搅动并加热熔池，使熔池保持较好的流动性和较均匀的温度分布，从进料口投入经预处理的飞灰，飞灰落入熔池后，在熔池中受热融化，飞灰中的有机成分在高温下充分分解，活性炭与通过等离子体炬与保护气系统通入炉内的气体反应生成CO和CO2，所产生气体通过气体出口排出；

S4 当熔池液面高度达到设定值时，停止进料，打开熔渣出口，排出熔渣至熔池液面降至设定位置，关闭熔渣出口；

S5 继续交替进行上述S3和S4两步骤，以实现飞灰的熔融排渣作业；

S6 作业完成后，停止进料，逐渐降低等离子体炬功率，同时排出熔渣，使熔渣液面位于等离子体火焰高度以下；

S7 关闭等离子体炬，关闭套筒保护气，系统自然冷却。

进一步地，步骤S1中投入的玻璃体熔渣的投料量保证玻璃体熔渣熔融后，所形成熔池的高度高于等离子体炬火焰出口25厘米以上。

进一步地，S1中使用的玻璃体熔渣可用玻璃或其他硅含量较高的原料取代。

进一步地，飞灰入炉前要经过预处理，将飞灰与水混合并搅拌，形成润湿的团块状，静置待其部分干燥后，以直径1-30mm的团块状进料。

进一步地，混合过程中可添加含硅较高的原料，对进料的硅含量进行调制，以保证所生成熔渣的浸出特性，也可添加添加剂，以增强飞灰的结团效果和团块的稳定性。

进一步地，步骤S4、S5可由以下步骤替代：当熔池液面高度达到设定值时，保持投料，打开熔渣出口，控制熔渣的流出量，使进料与出渣的量保持动态平衡，炉内熔渣液面高度保持稳定，以实现连续的进料与出渣。

进一步地，在运行中需根据等离子体炬的电极消耗情况，适时更换电极，包括以下步骤：

S’1 逐步降低待更换等离子体炬的功率，同时增加相应密封连接套筒的保护气量；

S’2 关闭并卸下待更换的等离子体炬，用套筒等离子体炬端的密封装置，封闭密封连接套筒朝等离子体炬的一端；

S’3更换等离子体炬电极；

S’4 打开套筒等离子体炬端的密封装置，将更换电极后的等离子体炬插入密封连接套筒，使等离子体炬火焰出口与炉体通过密封连接套筒连通；

S’5 打开等离子体炬，并逐渐增加其功率至正常运行水平，然后逐渐减小套筒保护气流量至正常运行水平。

本发明的有益效果：

1） 从熔池底部射入等离子体射流火焰，避免了传统等离子弧法和等离子体炬法中高温电弧或等离子体射流火焰对未浸入熔池的飞灰的直接冲击，最大限度避免气流对飞灰的夹带；同时，等离子体射流火焰带来熔池内强制对流驱动的剪切效应及充分混合搅拌，极大提高了熔池内温度的均匀性，避免了熔池顶部出现局部高温引起的低沸点成分挥发，从根本上杜绝了二次飞灰的形成；

2） 等离子体射流火焰带来熔池内强制对流引起的温度均匀分布，有效避免了传热、传质不畅导致的熔渣底部温度低，流动性差的问题，解决了熔渣出口经常堵塞的问题；

3） 热等离子体火焰直接进入熔池，产生大量高温气泡，形成复杂的气液相互作用及具有大传热面积的紊流场，极大地增强了等离子体与熔池的传热效率；

4） 通过等离子体射流和保护气进入熔渣池的氧气，和熔渣中的碳充分接触并反应，降低了熔渣中碳元素导致的玻璃体浸出性不过关的问题；

5） 熔池内物料高度的混合和高强度的传热使得本技术可处理相对不均匀的物料，物料的物理尺寸和均匀性无需严格控制，降低了对飞灰预处理的严格要求。物料可以预先混合，也可单独、连续或分批投入。

附图说明

为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的飞灰等离子体熔融装置结构示意图；

图2 是本发明的运行时等离子体炬通过密封连接套筒连接炉体的结构示意图；

图3 是本发明的等离子体炬卸下后，密封连接套筒连接炉体的结构示意图；

图4 是本发明的从装置中拆装等离子体炬更换等离子体炬电极的方法流程示意图；

图5是本发明实施例1中密封连接套筒和等离子体炬的水平布置示意图；

图6是本发明实施例1中，飞灰等离子体熔融方法流程示意图；

图7是本发明实施例2中密封连接套筒和等离子体炬的水平布置示意图；

图8是本发明实施例2中飞灰等离子体熔融方法流程示意图。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：采用间歇式进料排渣，处置高含硅量，含活性炭成分的飞灰

如图1所示，一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，包括炉体1、炉盖2以及等离子体炬3，所述炉体内部分为熔池区4和气体空间5，在炉体侧壁靠近底部处沿炉体水平布置2个密封连接套筒10，在每个密封连接套筒上各安装一把空气等离子体炬3，如图5所示，所述空气等离子体炬与密封连接套筒的连接是密封的，且可以方便的拆卸。等离子体炬的等离子体火焰出口通过密封连接套筒与炉体熔池区连通，等离子体火焰出口标准温度为4000°C，所述炉盖与炉体严密扣合，炉盖上设有进料口7，所述炉体侧壁靠近顶部位置设有气体出口8，所述炉体侧壁靠近底部位置设置有熔渣出口9；密封连接套筒的等离子体火焰通道104的水平高度要高于熔渣出口。

所述的密封连接套筒采用铜合金材质，且装有水冷装置，使全部套筒内壁均为水冷壁，套筒在等离子体炬端的接口设有密封装置101，便于在根据需要卸下等离子体炬时，套筒的内的等离子体火焰通道104与外界环境之间保持密封，在密封连接套筒上还设有保护气进口102，及连通保护气进口与套筒内的等离子体火焰通道104的保护气通道103。所使用保护气为空气。

为保护本熔融装置的金属壳体14，在炉壁上使用保温耐火材料和水冷壁。具体的，在所述熔池区侧壁设置水冷壁11，在水冷壁的内再浇筑以氧化铝、氧化铬为主要成分的薄层耐火材料，其中氧化铬与氧化铝的比例为1：2，在炉顶、炉底及气体空间5侧壁铺设由保温层和耐火层组成的复合保温耐火层，其中耐火层的材质也以氧化铝、氧化铬为主要成分。在装置工作时，熔池区的侧壁和炉底处，在耐火材料与液态熔渣接触处会形成一层固定的熔渣挂壁层13，起到保护耐火材料的作用。

为了保证运行时炉内的温度分布要求，在炉体耐材内埋设有若干热电偶，用于测量耐材内温度分布，同时在炉膛内也设有温度及压力探头。在炉壁上还设有观察窗，用于观察炉内情况，为监控炉内熔渣液面变化，在炉内设有熔池液面高度监控装置，并在液面过高或过低时提供报警。

运行时从装置内排出的气体可能含有CO、NOx、SO2等有害气体成分，并夹带有二次飞灰，因此气体出口8外接气体净化系统，用于去除尾气中夹带的有害成分。

采用本装置进行飞灰等离子体熔融的步骤为：

S101 收集之前运行生成的玻璃体熔渣，破碎成平均粒径50毫米的熔渣块，从进料口7投入炉内，在炉内堆积形成料床，料床高度达到熔池区顶部；

S102 打开密封连接套筒的保护气开关，通入保护气，打开等离子体炬3，等离子体炬3向炉体内喷入高温等离子体火焰，加热并融化玻璃体料床，形成玻璃体熔池；

S103 熔渣完全融化后，持续向熔池中喷入等离子体火焰，搅动并加热熔池，使熔池保持较好的流动性和较均匀的温度分布，直至熔池温度达到1500°C，熔渣有良好的流动性时，从进料口7投入经预处理的飞灰，飞灰落入熔池后，在熔池中迅速受热融化，飞灰中的有机成分在高温下充分分解，飞灰中的活性炭与空气反应生成CO和CO2，所产生气体通过气体出口8排出，进入外接的气体净化系统；

S104 当熔池液面高度达到设定值时，停止进料，打开熔渣出口9，排出熔渣至熔池液面降至设定位置，关闭熔渣出口；

S105 继续交替进行上述S103和S104两步骤，以实现飞灰的熔融排渣作业；

S106 作业完成后，停止进料，逐渐降低等离子体炬3功率，同时排出熔渣，使熔渣液面位于等离子体火焰高度以下；

S107 关闭等离子体炬，关闭套筒保护气，系统自然冷却，炉底和熔池区炉壁剩余一层固态熔渣挂壁，保护内部的耐火材料。

本实施例中采用的飞灰含硅量较高，因此无需进行硅含量调制，其预处理方法为将飞灰与水混合并搅拌，形成润湿的团块状，团块平均粒径为10毫米，静置待其部分干燥后再进料；

系统在运行过程中，由于等离子体炬电极使用寿命的限制，需要定期更换等离子体炬电极。其步骤为：

首先，逐步降低待更换等离子体炬的功率，同时增加相应密封连接套筒的保护气量；

然后，关闭并卸下待更换的等离子体炬，用套筒等离子体炬端的密封装置101，封闭密封连接套筒朝等离子体炬的一端；

然后，更换等离子体炬电极；

然后，打开套筒等离子体炬端的密封装置101，将更换电极后的等离子体炬插入密封连接套筒10，使等离子体炬火焰出口6与炉体通过密封连接套筒连通；

最后，打开等离子体炬，并逐渐增加其功率至正常运行水平，然后逐渐减小套筒保护气流量至正常运行水平。

实施例2：采用连续性进料排渣，处置低含硅量，不含活性炭成分的飞灰。

一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，包括炉体1、炉盖2以及等离子体炬3，所述炉体内部分为熔池区4和气体空间5，在炉体侧壁靠近底部处沿炉体水平布置4个密封连接套筒10，在每个密封连接套筒上各安装一把空气等离子体炬3，如图7所示，所述空气等离子体炬与密封连接套筒的连接是密封的，且可以方便的拆卸，等离子体炬的等离子体火焰出口通过密封连接套筒与炉体熔池区连通，等离子体火焰出口标准温度为6000°C，所述炉盖与炉体严密扣合，炉盖上设有进料口7，所述炉体侧壁靠近顶部位置设有气体出口8，所述炉体侧壁靠近底部位置设置有熔渣出口9，密封连接套筒的等离子体火焰通道104的水平高度要高于熔渣出口；

所述的密封连接套筒采用铜合金材质，且装有水冷装置，使全部套筒内壁均为水冷壁，套筒在等离子体炬端的接口设有密封装置101，便于在根据需要卸下等离子体炬时，套筒内的等离子体火焰通道104与外界环境之间保持密封，在密封连接套筒上还设有保护气进口102，及连通保护气进口与套筒内的等离子体火焰通道104的保护气通道103。所使用保护气为氮气。

为保护本熔融装置的金属壳体14，在炉壁上使用保温耐火材料和水冷壁。具体的，在所述熔池区侧壁设置水冷壁11，在水冷壁的内再浇筑以氧化铝、氧化铬为主要成分的薄层耐火材料，其中氧化铬与氧化铝的比例为1：2，在炉顶、炉底及气体空间5侧壁铺设由保温层和耐火层组成的复合保温耐火层，其中耐火层的材质也以氧化铝、氧化铬为主要成分。在装置工作时，熔池区的侧壁和炉底处，在耐火材料与液态熔渣接触处会形成一层固定的熔渣挂壁层13，起到保护耐火材料的作用。

为了保证运行时炉内的温度分布要求，在炉体耐材内埋设有若干热电偶，用于测量耐材内温度分布，同时在炉膛内也设有温度及压力探头。在炉壁上还设有观察窗，用于观察炉内情况，为监控炉内熔渣液面变化，在炉内设有熔池液面高度监控装置，并在液面过高或过低时提供报警。

运行时从装置内排出的气体可能含有CO、NOx、SO2等有害气体成分，并夹带有二次飞灰，因此气体出口8外接气体净化系统，用于去除尾气中夹带的有害成分。

所述装置的熔渣出口连接水淬系统，用以玻璃体熔渣的冷却制粒。熔渣出口设置有流量控制系统，可根据需要调节开口大小，以控制熔渣流量；

采用本装置进行飞灰等离子体熔融的步骤为：

S201 收集之前运行，通过水淬生成的粒状玻璃体熔渣，从进料口7投入炉内，在炉内堆积形成料床，料床高度达到熔池区顶部；

S202 打开密封连接套筒的保护气开关，通入保护气，打开等离子体炬3，等离子体炬3向炉体内喷入高温等离子体火焰，加热并融化玻璃体料床，形成玻璃体熔池。

S203 熔渣完全融化后，持续向熔池中喷入等离子体火焰，搅动并加热熔池，使熔池保持较好的流动性和较均匀的温度分布，直至熔池温度达到1500°C，熔渣有良好的流动性时，从从进料口7投入经预处理的飞灰，飞灰落入熔池后，在熔池中迅速受热融化，飞灰中的有机成分在高温下充分分解，所产生气体通过气体出口8排出，进入外接的气体净化系统；

S204当熔池液面高度达到设定值时，保持投料，打开熔渣出口，控制熔渣的流出量，使进料与出渣的量保持动态平衡，炉内熔渣液面高度保持稳定，以实现连续的进料与出渣；

S205 作业完成后，停止进料，逐渐降低等离子体炬3功率，同时排出熔渣，使熔渣液面位于等离子体火焰高度以下；

S206 关闭等离子体炬，关闭套筒保护气，系统自然冷却，炉底和熔池区炉壁剩余一层固态熔渣挂壁，保护内部的耐火材料。

本实施例中采用的飞灰含硅量低，因此需进行硅含量调制，其预处理方法为将飞灰、碎玻璃与水混合并搅拌，形成润湿的团块状，团块平均粒径为30毫米，静置待其部分干燥后再进料；

系统在运行过程中，由于等离子体炬电极使用寿命的限制，需要定期更换等离子体炬电极。其步骤为：

首先，逐步降低待更换等离子体炬的功率，同时增加相应密封连接套筒的保护气量；

然后，关闭并卸下待更换的等离子体炬，用套筒等离子体炬端的密封装置101，封闭密封连接套筒朝等离子体炬的一端；

然后，更换等离子体炬电极；

然后，打开套筒等离子体炬端的密封装置101，将更换电极后的等离子体炬插入密封连接套筒10，使等离子体炬火焰出口6与炉体通过密封连接套筒连通；

最后，打开等离子体炬，并逐渐增加其功率至正常运行水平，然后逐渐减小套筒保护气流量至正常运行水平。

上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (19)

1.一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：包括炉体（1）、炉盖（2）以及等离子体炬（3），其特征在于，所述炉体内部分为熔池区（4）和气体空间（5），所述等离子体炬的火焰出口（6）通过设置于炉体侧壁靠近底部处的密封连接套筒（10）与熔池区（4）连通；所述炉盖（2）与炉体（1）严密扣合；所述的炉盖上设有进料口（7）；所述炉体（1）侧壁靠近顶部位置设有气体出口（8），所述炉体侧壁靠近底部位置设置有熔渣出口（9）。

2.根据权利要求1所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：所述等离子体炬数量为1-4个，等离子体炬与密封连接套筒（10）为可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：所述的密封连接套筒（10）为金属材质，套筒内壁为水冷壁，套筒在等离子体炬端的接口设有密封装置（101）。

4.根据权利要求3所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：密封连接套筒（10）上设有保护气进口（102），保护气通过保护气通道（103）连通密封连接套筒（10）内的等离子体火焰通道（104），保护气为空气或富氧空气、贫氧空气。

5.根据权利要求3所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：所述等离子体火焰通道（104）的水平高度高于熔渣出口（9）。

6.根据权利要求1所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：采用空气或富氧空气、贫氧空气作为等离子体工质，等离子体炬产生的等离子体火焰温度为3000-8000°C。

7.根据权利要求1所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：所述熔池区侧壁设置水冷壁（11），在水冷壁的内再铺设薄层耐火材料（12）；工作时，设置水冷壁的区域在耐火材料与熔渣接触处形成一层固定的熔渣挂壁层（13），起到保护耐材的作用，炉顶、炉底及气体空间侧壁铺设保温耐火材料，不设水冷壁。

8.根据权利要求1所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：所述的炉体（1）内设有温度、压力监控系统，正常运行时熔池温度为1500-1600°C，气体空间温度低于熔池温度50-200°C， 炉体内压力为微负压。

9.根据权利要求1所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：炉体（1）内设有熔池液面高度监控装置，在液面过高或过低时提供报警。

10.根据权利要求1所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：气体出口（8）与尾气处理设备相连接，去除尾气中夹带的污染物和有害气体。

11.根据权利要求1所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：熔渣出口（9）根据需要设置流量控制系统，也可根据需要连接水淬系统。

12.根据权利要求1所述的一种从熔池液面以下加热的飞灰等离子体熔融装置，其特征在于：除飞灰以外，该熔融装置还可以用于其他固体材料的熔融处置。

13.一种利用权利要求1-11任一项所述的装置进行飞灰熔融的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1 从进料口（7）向炉体内投入破碎后的玻璃体熔渣，在炉内堆积形成料床，料床高度要超过密封连接套筒（10）中等离子体火焰通道（104）的高度；

S2 打开密封连接套筒的保护气开关，开始通入保护气，打开等离子体炬（3），等离子体炬（3）向炉体内喷入高温等离子体火焰，融化料床层，形成熔池；

S3 保持等离子体炬（3）运行，持续向熔池（4）中喷入等离子体火焰，搅动并加热熔池，使熔池保持较好的流动性和较均匀的温度分布，从进料口（7）投入经预处理的飞灰，飞灰落入熔池后，在熔池中受热融化，飞灰中的有机成分在高温下充分分解，活性炭与通过等离子体炬与保护气系统通入炉内的气体反应生成CO和CO2，所产生气体通过气体出口（8）排出；

S4 当熔池液面高度达到设定值时，停止进料，打开熔渣出口（9），排出熔渣至熔池液面降至设定位置，关闭熔渣出口；

S5 继续交替进行上述S3和S4两步骤，以实现飞灰的熔融排渣作业；

S6 作业完成后，停止进料，逐渐降低等离子体炬（3）功率，同时排出熔渣，使熔渣液面位于等离子体火焰高度以下；

S7 关闭等离子体炬，关闭套筒保护气，系统自然冷却。

14.根据权利要求13所述的飞灰熔融的方法，其特征在于：步骤S1中投入的玻璃体熔渣的投料量保证玻璃体熔渣熔融后，所形成熔池的高度高于等离子体炬火焰出口25厘米以上。

15.根据权利要求13所述的飞灰熔融的方法，其特征在于：S1中使用的玻璃体熔渣可用玻璃或其他硅含量较高的原料取代。

16.根据权利要求13所述的飞灰熔融的方法，其特征在于：飞灰入炉前要经过预处理，将飞灰与水混合并搅拌，形成润湿的团块状，静置待其部分干燥后，以直径1-30mm的团块状进料。

17.根据权利要求16所述的飞灰熔融的方法，其特征在于：混合过程中可添加含硅较高的原料，对进料的硅含量进行调制，以保证所生成熔渣的浸出特性，也可添加添加剂，以增强飞灰的结团效果和团块的稳定性。

18.根据权利要求13所述的飞灰熔融的方法，其特征在于：步骤S4、S5可由以下步骤替代：当熔池液面高度达到设定值时，保持投料，打开熔渣出口（9），控制熔渣的流出量，使进料与出渣的量保持动态平衡，炉内熔渣液面高度保持稳定，以实现连续的进料与出渣。

19.根据权利要求13所述的飞灰熔融的方法，其特征在于：S’1 逐步降低待更换等离子体炬的功率，同时增加相应密封连接套筒的保护气量；

S’2 关闭并卸下待更换的等离子体炬，用套筒等离子体炬端的密封装置（101），封闭密封连接套筒朝等离子体炬的一端；

S’3更换等离子体炬电极；

S’4 打开套筒等离子体炬端的密封装置（101），将更换电极后的等离子体炬插入密封连接套筒（10），使等离子体炬火焰出口（6）与炉体通过密封连接套筒连通；

S’5 打开等离子体炬，并逐渐增加其功率至正常运行水平，然后逐渐减小套筒保护气流量至正常运行水平。