CN110486731A - 固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明要解决的问题是提供一种能避免炉体因玻璃体挂壁堵塞报废且工作效率高的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备及方法，包括对危废预处理减量化的等离子焚烧裂解炉，以及将减量化处理后灰渣玻璃化的玻璃化熔融炉；所述等离子焚烧裂解炉的排料口与玻璃化熔融炉的进料口相连通，先减量化，再玻璃化。
Description
技术领域
本发明涉及危废处理领域，具体涉及一种固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备及方法。
背景技术
危险废物是具有一种或多种危险特性（如具腐蚀性、有毒、可燃、具反应性及具传染性）且对环境或人体有损害而需作为危险物处理的固体及液体废物。危险废物种类多、来源广，处理难度极大，尤其是彻底无害化处理更是难上加难。随着环保法规和标准的提高，危险废物的处置标准更加严格，社会上也都在探寻新的、革命性的处理工艺，以确保真正实现无害化处置，填补行业处理工艺和方法的空白。
目前，等离子焚烧裂解及等离子玻璃化技术是公认的可以彻底处理危险废物的最好选择。等离子火炬的温度远高于其他焚烧装置，高温能够迅速气化、裂解危险废物中的有害物质分子并最终形成玻璃体，达到彻底处理的目的。现在国内外市场上也出现了等离子焚烧装置，它是一体化的等离子焚烧炉，将危废直接倒入炉体内进行等离子焚烧玻璃化，这样导致的后果是，形成的玻璃体挂壁，导致炉体堵塞，降低工作效率，最终很快报废。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种能避免炉体因玻璃体挂壁堵塞报废且工作效率高的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备及方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，包括对危废预处理减量化的等离子焚烧裂解炉，以及将减量化处理后灰渣玻璃化的玻璃化熔融炉；所述等离子焚烧裂解炉的排料口与玻璃化熔融炉的进料口相连通。
进一步的，所述等离子焚烧裂解炉的炉体由多个单元炉体依次连通而成；
每个单元炉体内设有至少一个等离子发生器，每个单元炉体内设有将物料沿着等离子焚烧裂解炉的炉膛方向推动的物料推进组件。
进一步的，所述物料推进组件包括旋转轴、变速电机、搅拌推进板和至少一个搅拌叶片，所述旋转轴竖直分布且上端贯穿所述单元炉体的上壁，所述变速电机安装在所述单元炉体上壁外侧并与旋转轴的上端连接；所述搅拌推进板横向固定连接在所述旋转轴的下端，所述搅拌叶片固定连接在所述搅拌推进板的上部；所述多个单元炉体的底部沿着前后方向形成3-10°的坡度。
进一步的，所述搅拌推进板的前后侧面分别安装有可调节高度的扫料板。
进一步的，所述扫料板上设有竖直向的调节长孔，所述扫料板通过调节螺栓配合调节长孔安装在所述搅拌推进板上。
进一步的，所述单元炉体数量为3-30节，相邻单元炉体之间通过止口式法兰盘连接。
进一步的，所述玻璃化熔融炉的炉体内设有可拆卸的玻璃化炉膛，所述玻璃化炉膛内设有至少一个等离子发生器。
进一步的，所述玻璃化炉膛为推拉抽屉式炉膛。
进一步的，所述等离子焚烧裂解炉的进料口连通有预热料斗，所述等离子焚烧裂解炉的出料口通过螺旋输送机连通所述玻璃化熔融炉的进料口，所述等离子焚烧裂解炉和玻璃化熔融炉内的气体通过排气管连通到高温焚烧脱硫除尘尾气处理系统中。
本发明所述的处理设备处理危险废物的方法，包括如下步骤：
（1）、首先开启等离子焚烧裂解炉和玻璃化熔融炉进行炉体内部预热；
（2）、将待处理的危废输送至等离子焚烧裂解炉的炉膛内部进行焚烧裂解，完成预处理减量化；等离子焚烧裂解炉内的温度控制在600-1200℃范围；
（3）、经等离子焚烧裂解炉内充分焚烧减量化过后的灰渣输送至玻璃化熔融炉内进行焚烧形成玻璃体；玻璃化熔融炉内的温度控制在1300-1800℃范围；
（4）、打开玻璃化熔融炉，将玻璃体排除炉外进行收集。
进一步优选的，收集等离子焚烧裂解炉和玻璃化熔融炉的废气，进行二次等离子燃烧处理。
本发明与现有技术相比所取得的有益效果如下：
1、本发明的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备及方法，可以处理的废物包括有市政污泥、油田污泥、化工废物、工业废盐、垃圾浓缩液、飞灰、医废等危废；
本发明首先通过等离子焚烧裂解炉对危废进行预处理减量化，由于减量化处理阶段的温度控制在600-1200℃，废物中的有机物和重金属物质在高温下进行裂解、气化，可以大大减少废物重量，减少重量的百分比为92-98%。在这个过程中，剩余物形成粉状的灰渣（没有玻璃化），不会粘接在等离子焚烧裂解炉上，避免了炉体堵塞报废的现象。等离子焚烧裂解炉的使用寿命延长10-20倍；
由于减量化的灰渣的量仅为2-8%，再进入玻璃化熔融炉进行等离子玻璃化，大大提高了危废玻璃化处理的工作效率，避免因玻璃体挂壁而导致整体设备报废的风险；
2、等离子焚烧裂解炉由多个单元炉体通过止口式法兰盘连接组合，通过物料推进组件使危废物料依次穿过所有单元炉体进行焚烧裂解，保证了危废物料焚烧裂解的连续性，大大提高了工作效率；同时，当某个单元炉体损坏时，可以将该单元炉体拆卸替换，不会耽误危废焚烧裂解处理时间，大大提高了工作效率；
3、玻璃化炉膛为推拉抽屉式炉膛，当其内壁挂过多的玻璃体，可以直接抽出替换掉，避免了维修整个玻璃化熔融炉的工作，大大提高了工作效率；
4、本发明所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备处理固体和液体危险废物的方法，可以兼容处理普通固废和液废。
附图说明
图1为本发明所述固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备整体工艺系统示意图；
图2为本发明所述等离子焚烧裂解炉结构示意图；
图3为本发明所述单元炉体结构示意图；
图4为本发明所述物料推进组件立体结构示意图；
图5为本发明所述玻璃化熔融炉内部结构示意图；
图中：1、等离子焚烧裂解炉，2、玻璃化熔融炉，21、玻璃化炉膛，3、物料推进组件，31、旋转轴，32、变速电机，33、搅拌推进板，34、搅拌叶片，35、扫料板，4、高温焚烧脱硫除尘尾气处理系统，5、预热料斗，6、螺旋输送机。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示的一种固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，主要包括预热料斗5、对废物预处理减量化的等离子焚烧裂解炉1、对减量化后的灰渣进行玻璃化处理的玻璃化熔融炉2、螺旋输送机6以及处理尾气的高温焚烧脱硫除尘尾气处理系统4。预热料斗5连通等离子焚烧裂解炉1的进料口，等离子焚烧裂解炉1的排料口通过螺旋输送机6连通所述玻璃化熔融炉2的进料口。所述等离子焚烧裂解炉1和玻璃化熔融炉2内的气体通过排气管连通到高温焚烧脱硫除尘尾气处理系统4中。
具体的，如图2-4所示，等离子焚烧裂解炉的炉体由3-30节单元炉体依次横向连通而成，所有单元炉体中的炉膛连接形成一个条长的焚烧裂解炉体炉膛通道。每个单元炉体的内部为多层耐高温棉内衬、外壳为不锈钢材质。在第一节单元炉体上壁安装有排烟管，方便内部的烟气排去。相邻单元炉体之间通过止口式法兰盘进行密封连接。这样方便根据需求通过增加、减少单元炉体的数量来灵活使用，同时方便替换维修。
为了保证等离子火炬的焚烧稳定性，每一节单元炉体的上侧壁和左、右侧壁上分别穿设4个等离子发生器，此处的等离子发生器4的功率为3kw，从而能使单元炉体内的温度在600-1200℃范围内。每个单元炉体内设有将物料沿着焚烧裂解炉体炉膛通道方向推动的物料推进组件3。该物料推进组件3包括旋转轴31、变速电机32、搅拌推进板33和两个搅拌叶片34，旋转轴31竖直分布且上端贯穿所述单元炉体1的上壁，所述变速电机32安装在所述单元炉体1上壁外侧并与旋转轴31的上端连接。为了在安装调试设备时，能调节旋转轴的高度，在单元炉体1的上壁外侧安装有带竖直向的调节长孔的电机支架板上，将变速电机32通过调节螺栓配合调节长孔安装在所述电机支架板上。这样通过调整变速电机的高度，来控制旋转轴的高度到合适位置。搅拌推进板33横向固定连接在所述旋转轴31的下端，两个搅拌叶片34固定连接在所述搅拌推进板33的上部，这样旋转轴转动时，搅拌叶片能搅拌物料。搅拌推进板33能将物料旋转推进，为了能更好的推进物料，在述搅拌推进板33的前后侧面分别安装有可调节高度的扫料板35。两个扫料板35上均加工有竖直向的调节长孔，所述扫料板35通过调节螺栓配合调节长孔安装在所述搅拌推进板33上。这样可以调整扫料板的高度，来控制与单元炉体底部的距离，能适合不同量、种类的物料推进。同时，为了能保证危废物料良好的运输性，所有单元炉体的底部沿着远离焚烧裂解炉体的进料口方向形成5°的坡度，这样配合扫料板借助坡度，一边推动一边使物料定向输送。搅拌推进板33距离单元炉体1底部的高度沿着远离焚烧裂解炉体的进料口方向逐级递减。这样保证物料能连续性的经过焚烧裂解炉膛，不会出现断料现象。
具体的，如图5所示，玻璃化熔融炉2的炉体内安装有玻璃化炉膛21，该玻璃化炉膛21为推拉抽屉式炉膛，通过人工外部抽拉，可以实现玻璃化炉膛21的开启和关闭同时也能拆卸替换，所述玻璃化炉膛21所对应的炉体的后壁、左壁和右壁分别穿设有一个等离子发生器，所述三个等离子发生器的喷射头朝向所述玻璃化炉膛的内部，该处的等离子发生器功率为7kw，能使玻璃化熔融炉内的温度控制在1300-1800℃范围中。
关于高温焚烧脱硫除尘尾气处理系统是现有技术中成熟的处理有害废气的系统，主要进行高温燃烧和脱硫除尘，在此不详细说明。
本发明所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备处理固体和液体危险废物的方法，包括如下步骤：
1、首先开启等离子焚烧裂解炉和玻璃化熔融炉进行炉体内部预热，等离子焚烧裂解炉内的温度控制在600-1200℃范围，玻璃化熔融炉内的温度控制在1300-1800℃范围；
2、将待处理的液体危废经过预热料斗后输送至等离子焚烧裂解炉的炉膛内部进行焚烧裂解，各个单元炉体内的等离子发生器和物料推进组件开始工作，将液体危废依次经过各个单元炉体进行焚烧裂解，同时进行搅拌物料，使危废能连续性的运输并能充分裂解，形成灰渣，最终完成预处理减量化，能减量92-98%；
3、经等离子焚烧裂解炉内充分焚烧减量化过后的灰渣通过螺旋输送器输送至玻璃化熔融炉内进行焚烧形成玻璃体；重金属等无机污染物也被固化到玻璃体中，彻底达到无二次污染；
4、打开玻璃化熔融炉，将玻璃体排除炉外进行收集，玻璃体最终回收利用。
在工作过程中，当等离子焚烧裂解炉某个单元炉体损坏时，可以将该单元炉体拆卸替换，不会耽误危废焚烧裂解处理时间，玻璃化炉膛为推拉抽屉式炉膛，当其内壁挂过多的玻璃体，可以直接抽出替换掉，避免了维修整个玻璃化熔融炉的工作，大大提高了工作效率。
本发明所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备不但能处理固体和液体危险废物，也能处理普通的固液废物，只需要将玻璃化熔融炉分开即可，从而实现功能的多元化。
实施例1
下面以采用上述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备及方法处理固体危险废物中常见的油田污泥为例，具体处理过程如下：
1、首先开启等离子焚烧裂解炉和玻璃化熔融炉进行炉体内部预热；
2、将待处理的油泥160吨在20个小时内经过预热料斗后均匀的输送至五组共120节等离子焚烧裂解炉的炉膛内部进行焚烧裂解，焚烧温度控制在600-1000摄氏度之间，各个单元炉体内的等离子发生器和物料推进组件开始工作，油泥依次经过各个单元炉体进行焚烧裂解，同时进行搅拌物料，使油泥连续性的运输并能充分裂解，形成灰渣，剩余灰渣重量为8吨，能减量95%；
3、经等离子焚烧裂解炉内充分焚烧减量化过后的8吨灰渣，在20个小时内通过螺旋输送器输送至玻璃化熔融炉内进行40分钟焚烧形成玻璃体，在此过程中玻璃化熔融炉内的温度控制在1500-1800℃范围；重金属等无机污染物被固化到玻璃体中，彻底达到无二次污染；
4、打开玻璃化熔融炉，将玻璃体排除炉外进行收集，玻璃体最终回收利用。
实施例2
下面以采用上述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备及方法处理液体危险废物中常见的垃圾浓缩液为例，具体处理过程如下：
1、首先开启等离子焚烧裂解炉和玻璃化熔融炉进行炉体内部预热；
2、将待处理的垃圾渗滤液120吨（含水率在98%左右），在20个小时内经过预热料斗后均匀的输送至3组90节等离子焚烧裂解炉的炉膛内部进行1小时的焚烧裂解，焚烧温度控制在600-800摄氏度之间，各个单元炉体内的等离子发生器和物料推进组件开始工作，进行充分搅拌，使浓缩液连续性的充分裂解，形成灰渣，剩余灰渣重量为2.4吨，能减量98%；
3、经等离子焚烧裂解炉内充分焚烧减量化过后的2.4吨灰渣，通过螺旋输送器输送至玻璃化熔融炉内进行40分钟焚烧形成玻璃体，温度控制在1500-1800℃之间；重金属等无机污染物也被固化到玻璃体中，彻底达到无二次污染；
4、打开玻璃化熔融炉，将玻璃体排除炉外进行收集，玻璃体最终回收利用。
实施例3
采用上述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备及方法可以用来处理飞灰也能取得良好的效果，具体处理过程如下：
1、首先开启等离子焚烧裂解炉和玻璃化熔融炉进行炉体内部预热；
2、将待处理的飞灰120吨，在20个小时内经过预热料斗后均匀的输送至20节等离子焚烧裂解炉的炉膛内部进行10分钟的焚烧，焚烧温度控制在850-1000摄氏度之间，去除飞灰中的二噁英并将飞灰加热；
3、经等离子焚烧裂解炉焚烧的飞灰，通过螺旋输送器输送至玻璃化熔融炉内进行40分钟的焚烧，焚烧温度控制在1600-1800℃之间，最终形成玻璃体，减容55%，重金属等无机污染物也被固化到玻璃体中，彻底达到无二次污染；
4、打开玻璃化熔融炉，将玻璃体排除炉外进行收集，玻璃体最终回收利用。
Claims (11)
1.一种固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，其特征在于，包括对危废预处理减量化的等离子焚烧裂解炉（1），以及将减量化处理后灰渣玻璃化的玻璃化熔融炉（2）；所述等离子焚烧裂解炉（1）的排料口与玻璃化熔融炉（2）的进料口相连通。
2.根据权利要求1所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，其特征在于，所述等离子焚烧裂解炉（1）的炉体由多个单元炉体依次连通而成；
每个单元炉体内设有至少一个等离子发生器，每个单元炉体内设有将物料沿着等离子焚烧裂解炉的炉膛方向推动的物料推进组件（3）。
3.根据权利要求2所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，其特征在于，所述物料推进组件（3）包括旋转轴（31）、变速电机（32）、搅拌推进板（33）和至少一个搅拌叶片（34），所述旋转轴（31）竖直分布且上端贯穿所述单元炉体（1）的上壁，所述变速电机（32）安装在所述单元炉体上壁外侧并与旋转轴（31）的上端连接；所述搅拌推进板（33）横向固定连接在所述旋转轴（31）的下端，所述搅拌叶片（34）固定连接在所述搅拌推进板（33）的上部；所述多个单元炉体的底部沿着前后方向形成3-10°的坡度。
4.根据权利要求3所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，其特征在于，所述搅拌推进板（33）的前后侧面分别安装有可调节高度的扫料板（35）。
5.根据权利要求4所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，其特征在于，所述扫料板（35）上设有竖直向的调节长孔，所述扫料板（35）通过调节螺栓配合调节长孔安装在所述搅拌推进板（33）上。
6.根据权利要求2所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，其特征在于，所述单元炉体数量为3-30节，相邻单元炉体之间通过止口式法兰盘连接。
7.根据权利要求1所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，其特征在于，所述玻璃化熔融炉（2）的炉体内设有可拆卸的玻璃化炉膛（21），所述玻璃化炉膛内设有至少一个等离子发生器。
8.根据权利要求7所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，其特征在于，所述玻璃化炉膛（21）为推拉抽屉式炉膛。
9.根据权利要求1-8任一项所述的固体和液体危废等离子裂解和玻璃化处理设备，其特征在于，所述等离子焚烧裂解炉（1）的进料口连通有预热料斗（5），所述等离子焚烧裂解炉（1）的出料口通过螺旋输送机（6）连通所述玻璃化熔融炉（2）的进料口，所述等离子焚烧裂解炉（1）和玻璃化熔融炉（2）内的气体通过排气管连通到高温焚烧脱硫除尘尾气处理系统（4）中。
10.一种采用权利要求1所述的处理设备处理危险废物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、首先开启等离子焚烧裂解炉和玻璃化熔融炉进行炉体内部预热；
（2）将待处理的危废输送至等离子焚烧裂解炉的炉膛内部进行焚烧裂解，完成预处理减量化；等离子焚烧裂解炉内的温度控制在600-1200℃范围；
（3）、经等离子焚烧裂解炉内充分焚烧减量化过后的灰渣输送至玻璃化熔融炉内进行焚烧形成玻璃体；玻璃化熔融炉内的温度控制在1300-1800℃范围；
（4）、打开玻璃化熔融炉，将玻璃体排除炉外进行收集。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：收集等离子焚烧裂解炉（1）和玻璃化熔融炉（2）的废气，进行二次等离子燃烧处理。
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