CN110479735B - 用于废料处理的等离子装置及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废料处理领域，公开了用于废料处理的等离子装置及其处理方法，其包括炉体(1)，炉体(1)内设有废料粉体处理腔(101)，炉体(1)上还安装有与废料粉体处理腔(101)连通的固体废料粉体通道管(2)，还包括等离子发生器(3)，等离子发生器(3)向废料粉体处理腔(101)发射高温等离子弧；还包括供氧装置(4)，供氧装置(4)向废料粉体处理腔(101)内输送氧气。本发明中属于独创发明创造，从本装置通道中可处理不能燃烧的危险固体废物粉体，在等离子弧高温下熔融成琉璃态物质，结构简单、配套少、工艺流程简化、投资少，形成的琉璃态物质可广泛用于水泥、制砖、防火、装饰等建材领域。
Description
技术领域
本发明涉及废料处理领域，尤其涉及了用于废料处理的等离子装置及其处理方法。
背景技术
危险固体废弃物，严重危害环境。它具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性和感染性严重污染了环境。对于危废固体废弃物的处置，目前主要有焚烧、填埋、物化等处理处置技术。焚烧会产生尾气二噁英和飞灰，飞灰和二噁英处置不当，严重污染了大气。焚烧后的残渣中重金属含量高，还需进一步处理，处置不当会污染土地资源和水资源。填埋方式大量占用土地资源，还存在渗透及重金属二次浸出的次生污染，严重影响周边土壤资源和水资源。《国家危险废物名录》明确规定生活垃圾飞灰为危险废物(编号为HW18)物化法还需二次处置。我公司发明的危险固体废弃物粉体等离子式琉璃态化形成装置，采用等离子弧为热源，等离子弧具有能量集中，温度高可达7000℃到30000℃。等离子弧还具有燃烧稳定，气氛可控的特点。等离子弧中喷射出的高度电离气体，温度可达1500℃～1700℃以上。危险固体废弃物粉体在该装置粉体通道中喷出，混合射入高温等离子体炬，危险固体废弃物中的有机物质完全裂解气化为可燃气。无机物质高温熔融为白色或透明琉璃态物质并回收利用。危险固体废弃物粉体等离子式琉璃态化形成装置可彻底实现对危险固体废弃物无害化与资源化转化。
目前，专利名称为一种等离子危废处理方法，专利号为201710863206.0的发明专利，解决了废料处理的问题，但还存在处理后的废料无法再进行二次利用，且具有结构复杂、工艺流程复杂、成本高等的缺陷。
发明内容
本发明针对现有技术中处理后的废料无法再进行二次利用，且具有结构复杂、工艺流程复杂、成本高等缺点，提供了用于废料处理的等离子装置及其处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
用于废料处理的等离子装置，包括炉体，炉体内设有废料粉体处理腔，炉体上还安装有与废料粉体处理腔连通的固体废料粉体通道管，还包括等离子发生器，等离子发生器向废料粉体处理腔发射高温等离子弧。
作为优选，还包括供氧装置，供氧装置向废料粉体处理腔内输送氧气。
作为优选，供氧装置包括氧气输送管和与氧气输送管连接的供氧装置，氧气输送管套设在炉体外并与炉体的外壁形成环形管道，氧气输送管的上端设有氧气进气口，氧气输送管的下端设有与废料粉体处理腔连通的氧气出气口。
作为优选，氧气输送管的氧气出气口端处设有朝氧气输送管中轴线延伸的氧气端面，氧气端面斜向上设置并与氧气输送管中轴线呈45°～60°夹角，氧气端面设有小孔并通过小孔喷射氧气。通过小孔喷射而出的氧气主要有助燃和防护作用，固体废料粉体中有机物进一步燃烧，氧气进一步提高火焰温度，有利于琉璃态形成。另外氧气喷射形成收缩角度，防止固体废料粉体发散，影响装置处理效果。
作为优选，氧气输送管上安装有控流阀并通过控流阀控制通入废料粉体处理腔的氧气量。
作为优选，炉体内设有等离子腔室，废料粉体处理腔位于等离子腔室下方，等离子发生器安装在等离子腔室中并向废料粉体处理腔发射等离子焰；还包括靠近等离子发生器阴极的上冷却腔室和靠近等离子发生器阳极的下冷却腔室，上冷却腔室位于等离子腔室上方，下冷却腔室位于等离子腔室下方并环形设置在废料粉体处理腔外。
作为优选，炉体上还安装有等离子气管，等离子气管的上端向上延伸并伸出炉体外，等离子气管的下端与等离子发生器连通。
作为优选，还包括冷却装置，冷却装置包括上进水管、上出水管、下进水管、下出水管，上进水管、上出水管与上冷却腔室连通，下进水管、下出水管与下冷却腔室连通；上进水管伸入上冷却腔室的腔底，上出水管与上冷却腔室的上部连通，上进水管上安装有水泵，下出水管位于氧气输送管内并向上伸出炉体外。主要对等离子发生器两极进行冷却。等离子发生器阴阳极分别进行水冷。阴阳极两个水冷通道分别有进水管和出水管，进水管端连接有水泵，利用低进高出进行循环水冷却。
作为优选，固体废料粉体通道管与炉体的轴向呈40°～50°。等离子焰喷入废料粉体处理腔，固体粉体废料进入废料粉体处理腔，在废料粉体处理腔中固体废料粉体充分与高温等离子焰接触，°的夹角避免粉体直接撞击废料粉体处理腔，延长废料粉体处理腔使用寿命，°夹角在轴向分力，更有利于高速等离子对粉体的射吸作用。
等离子装置处理方法，包括上述固体废料处理等离子装置，具体步骤如下：
步骤一：开启等离子气管，使得等离子气进入等离子发生器中；
步骤二：上进水管和下进水管输送冷却水并对等离子发生器的阴阳极进行冷却，冷却水从上出水管和下出水管流出进入冷水池进行循环冷却，检查上出水管和下出水管的出水情况，确保管道不堵塞；
步骤三：开启供氧装置，通过控流阀控制氧气输送进废料粉体处理腔内的流量为1～3.6立方/小时；
步骤四：开启等离子发生器，等离子发生器开始并工作产生1500℃～1700℃的等离子弧；
步骤五：开启危险固体废弃物粉体喷射装置并通过固体废料粉体通道管，使得危险固体废料粉体喷入废料粉体处理腔中；固体废料粉体通道管的文丘里效应使得危险固体废物粉体喷射速度进一步加快，进入废料粉体处理腔中，粉体在处理腔中悬浮，瞬间与高温等离子弧接触，高温熔融。
步骤六：危险固体废料粉体在废料粉体处理腔中与等离子发生器的高温等离子弧接触，高温熔融成琉璃态物质并通过快速冷却成为晶体。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本发明中的危险固体废弃物粉体等离子式琉璃态化形成装置属于独创发明，从本装置通道中可处理不能燃烧的危险固体废物粉体，在等离子弧高温下熔融成琉璃态物质，结构简单、配套少、工艺流程简化、投资少，形成的琉璃态物质可广泛用于水泥、制砖、防火、装饰等建材领域。现有技术使用的燃烧器各通道喷出的都是燃油、燃气、煤粉、助燃空气、氧气等，都是为炉内物料提供热量，未发现有从通道中喷出不能燃烧的粉体材料。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的A-A的示意图。
图3是图1的氧气端面的结构示意图。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—炉体、2—固体废料粉体通道管、3—等离子发生器、4—供氧装置、5—冷却装置、6—等离子气管、101—废料粉体处理腔、102—上冷却腔室、103—等离子腔室、104—下冷却腔室、41—氧气输送管、42—氧气端面、411—氧气进气口、412—氧气出气口、421—小孔、51—上进水管、52—上出水管、53—下进水管、54—下出水管。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
用于废料处理的等离子装置，如图所示，包括炉体1，炉体1内设有废料粉体处理腔101，炉体1上还安装有与废料粉体处理腔101连通的固体废料粉体通道管2，还包括等离子发生器3，等离子发生器3向废料粉体处理腔101发射高温等离子弧。
还包括供氧装置4，供氧装置4向废料粉体处理腔101内输送氧气。
通过等离子焰和氧气的助燃，把固体废料粉体熔融成琉璃态物质并通过快速冷却成为晶体。
实施例2
与实施例1相同，不同的是供氧装置4包括氧气输送管41和与氧气输送管41连接的供氧装置，氧气输送管41套设在炉体1外并与炉体1的外壁形成环形管道，氧气输送管41的上端设有氧气进气口411，氧气输送管41的下端设有与废料粉体处理腔101连通的氧气出气口412。
氧气输送管41的氧气出气口412端处设有朝氧气输送管41中轴线延伸的氧气端面42，氧气端面42斜向上设置并与氧气输送管41中轴线呈53°夹角，氧气端面42设有小孔421并通过小孔421喷射氧气。通过小孔421喷射而出的氧气主要有助燃和防护作用，固体废料粉体中有机物进一步燃烧，氧气进一步提高火焰温度，有利于琉璃态形成。另外氧气喷射形成收缩角度，防止固体废料粉体发散，影响装置处理效果。
氧气输送管41上安装有控流阀并通过控流阀控制通入废料粉体处理腔101的氧气量。
炉体1内设有等离子腔室103，废料粉体处理腔101位于等离子腔室103下方，等离子发生器3安装在等离子腔室103中并向废料粉体处理腔101发射等离子焰；还包括靠近等离子发生器3阴极的上冷却腔室102和靠近等离子发生器3阳极的下冷却腔室104，上冷却腔室102位于等离子腔室103上方，下冷却腔室104位于等离子腔室103下方并环形设置在废料粉体处理腔101外。
氧气输送管41内还安装有等离子气管6，等离子气管6的上端向上延伸并伸出氧气输送管41外，等离子气管6的下端与等离子发生器3连通。
实施例3
与实施例1相同，不同的是还包括冷却装置5，冷却装置5包括上进水管51、上出水管52、下进水管53、下出水管54，上进水管51、上出水管52与上冷却腔室102连通，下进水管53、下出水管54与下冷却腔室104连通；上进水管51伸入上冷却腔室102的腔底，上出水管52与上冷却腔室102的上部连通，上进水管51上安装有水泵，下出水管54位于氧气输送管41内并向上伸出炉体1外。主要对等离子发生器两极进行冷却。等离子发生器阴阳极分别进行水冷。阴阳极两个水冷通道分别有进水管51和出水管52，进水管端连接有水泵，利用低进高出进行循环水冷却。
固体废料粉体通道管2与炉体2的轴向呈45°。等离子焰喷入废料粉体处理腔101，废料粉体进入废料粉体处理腔101，在废料粉体处理腔101中废料粉体充分与高温等离子焰接触，45°的夹角避免粉体直接撞击废料粉体处理腔101，延长废料粉体处理腔101使用寿命，45°夹角在轴向分力，更有利于高速等离子对粉体的射吸作用。
实施例4
等离子装置处理方法，包括上述固体废料处理等离子装置，具体步骤如下：
步骤一：开启等离子气管6，使得等离子气进入等离子发生器3中；
步骤二：上进水管51和下进水管53输送冷却水并对等离子发生器3的阴阳极进行冷却，冷却水从上出水管52和下出水管54流出进入冷水池进行循环冷却，检查上出水管52和下出水管54的出水情况，确保管道不堵塞；
步骤三：开启供氧装置4，通过控流阀控制氧气输送进废料粉体处理腔101内的流量为1～3.6立方/小时；
步骤四：开启等离子发生器3，等离子发生器3开始并工作产生1600℃的等离子弧；
步骤五：开启危险固体废弃物粉体喷射装置并通过固体废料粉体通道管2，使得危险固体废料粉体喷入废料粉体处理腔101中；固体废料粉体通道管2的文丘里效应使得危险固体废物粉体喷射速度进一步加快，进入废料粉体处理腔101中，粉体在处理腔中悬浮，瞬间与高温等离子弧接触，高温熔融。
步骤六：危险固体废料粉体在废料粉体处理腔101中与等离子发生器3的高温等离子弧接触，高温熔融成琉璃态物质并通过快速冷却成为晶体。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (2)
1.用于废料处理的等离子装置，其特征在于：包括炉体(1)，炉体(1)内设有废料粉体处理腔(101)，炉体(1)上还安装有与废料粉体处理腔(101)连通的固体废料粉体通道管(2)，还包括等离子发生器(3)，等离子发生器(3)向废料粉体处理腔(101)发射高温等离子弧；固体废料粉体通道管(2)与炉体(1)的轴向呈40°～50°；还包括供氧装置(4)，供氧装置(4)向废料粉体处理腔(101)内输送氧气；供氧装置(4)包括氧气输送管(41)和与氧气输送管(41)连接的供氧装置，氧气输送管(41)套设在炉体(1)外并与炉体(1)的外壁形成环形管道，氧气输送管(41)的上端设有氧气进气口(411)，氧气输送管(41)的下端设有与废料粉体处理腔(101)连通的氧气出气口(412)；氧气输送管(41)的氧气出气口(412)端处设有朝氧气输送管(41)中轴线延伸的氧气端面(42)，氧气端面(42)斜向上设置并与氧气输送管(41)中轴线呈45°～60°夹角，氧气端面(42)设有小孔(421)并通过小孔(421)喷射氧气；氧气输送管(41)上安装有控流阀并通过控流阀控制通入废料粉体处理腔(101)的氧气量；炉体(1)内设有等离子腔室(103)，废料粉体处理腔(101)位于等离子腔室(103)下方，等离子发生器(3)安装在等离子腔室(103)中并向废料粉体处理腔(101)发射等离子焰；还包括靠近等离子发生器(3)阴极的上冷却腔室(102)和靠近等离子发生器(3)阳极的下冷却腔室(104)，上冷却腔室(102)位于等离子腔室(103)上方，下冷却腔室(104)位于等离子腔室(103)下方并环形设置在废料粉体处理腔(101)外；炉体(1)上还安装有等离子气管(6)，等离子气管(6)的上端向上延伸并伸出炉体(1)外，等离子气管(6)的下端与等离子发生器(3)连通；还包括冷却装置(5)，冷却装置(5)包括上进水管(51)、上出水管(52)、下进水管(53)、下出水管(54)，上进水管(51)、上出水管(52)与上冷却腔室(102)连通，下进水管(53)、下出水管(54)与下冷却腔室(104)连通；上进水管(51)伸入上冷却腔室(102)的腔底，上出水管(52)与上冷却腔室(102)的上部连通，上进水管(51)上安装有水泵。
2.等离子装置处理方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的用于废料处理的等离子装置，具体步骤如下：
步骤一：开启等离子气管(6)，使得等离子气进入等离子发生器(3)中；
步骤二：上进水管(51)和下进水管(53)输送冷却水并对等离子发生器(3)的阴阳极进行冷却，冷却水从上出水管(52)和下出水管(54)流出进入冷水池进行循环冷却，检查上出水管(52)和下出水管(54)的出水情况，确保管道不堵塞；
步骤三：开启供氧装置(4)，通过控流阀控制氧气输送进废料粉体处理腔(101)内的流量为1～3.6立方/小时；
步骤四：开启等离子发生器(3)，等离子发生器(3)开始并工作产生1500℃～1700℃的等离子弧；
步骤五：开启危险固体废弃物粉体喷射装置并通过固体废料粉体通道管(2)，使得危险固体废料粉体喷入废料粉体处理腔(101)中；
步骤六：危险固体废料粉体在废料粉体处理腔(101)中与等离子发生器(3)的高温等离子弧接触，高温熔融成琉璃态物质并通过快速冷却成为晶体。
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