CN110560449A - 一种处理三元催化剂的等离子体气化熔融装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理三元催化剂的等离子体气化熔融装置,包括一体成型的等离子气化熔融炉和二燃室,所述二燃室设置在等离子气化熔融炉上方,所述二燃室与等离子气化熔融炉连接处的炉腔直径小于等离子气化熔融炉的炉腔直径,所述二燃室与等离子气化熔融炉连接处设置有挡烟墙结构,所述二燃室的炉腔直径沿竖直方向向上逐渐变大。本发明能够更有效的回收三元催化剂中的重金属,更彻底的解决三元催化剂的无害化、资源化处置,并且具有新的炉型,能够在保证处理效果的前提下,提高处理效率,满足处理量的要求。
Description
技术领域
本发明涉及工业废物处理技术领域,具体为一种处理三元催化剂的等离子体气化熔融装置。
背景技术
三元催化剂的载体部件是一块多孔陶瓷材料,主要成分为三氧化二铝,上面覆盖着一层铂、铑、钯等贵重金属。它本身并不参加催化反应,而是增强CO、HC和NOx三种气体的活性,促使其进行一定的氧化-还原化学反应,其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体;HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳;NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体,使汽车尾气得以净化。
由于催化剂原料组成差别大、杂质含量高,汽车尾气废催化剂的处理难度较大。同时,废催化剂中含有的铂族金属由于资源稀少、价格昂贵等原因,具有十分重要的回收价值。
目前,处理三元催化剂主要是针对催化剂中的重金属进行回收,并不能将三元催化剂最终无害化处置。其中回收重金属的方法可分为湿法工艺和火法工艺两大类,湿法工艺存在着铂族金属回收率低、产生大量废水等问题;火法工艺存在投资、运行成本高等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理三元催化剂的等离子体气化熔融装置,能够更有效的回收三元催化剂中的重金属,更彻底的解决三元催化剂的无害化、资源化处置,并且具有新的炉型,能够在保证处理效果的前提下,提高处理效率,满足处理量的要求。
为实现上述目的,本发明提供了一种处理三元催化剂的等离子体气化熔融装置,包括一体成型的等离子气化熔融炉和二燃室,所述二燃室设置在等离子气化熔融炉上方,所述二燃室与等离子气化熔融炉连接处的炉腔直径小于等离子气化熔融炉的炉腔直径,所述二燃室与等离子气化熔融炉连接处设置有挡烟墙结构,所述二燃室的炉腔直径沿竖直方向向上逐渐变大。
进一步地,还包括预处理装置、进料装置和出渣装置,所述预处理装置与所述进料装置连接,所述进料装置设置在等离子气化熔融炉的上部,所述出渣装置设置在等离子气化熔融炉的底部。
进一步地,所述预处理装置包括依次相连的破碎装置、研磨装置、混合搅拌装置和造粒装置。所述预处理装置将不同规格的三元催化剂进行破碎、研磨至粉末状,并添加助熔剂和螯合剂,经过混合搅拌,造粒形成颗粒原料,颗粒原料的直径为10-50mm,助溶剂包括但不限于冰晶石和石灰石。所述预处理装置可针对不同规格形状的三元催化剂进行预处理,形成统一规格的颗粒原料,保证了上料操作连续稳定。
进一步地,所述进料装置为固体进料机构,所述固体进料机构包括依次相连的破碎机、料仓、称重装置、刮板、螺旋、插板阀和卸料阀。
进一步地,所述出渣装置为水冷震动出渣机,保证了操作过程中,无水蒸气外溢,安全、环保、可靠,熔渣经过水淬冷却,形成玻璃化渣,可作为一般固废处置。
进一步地,所述二燃室顶部开设有排气口,所述二燃室底部设置有二燃室补风口和二燃室燃烧器。
进一步地,所述二燃室燃烧器向上倾斜设置在二燃室底部,所述二燃室燃烧器与二燃室炉体径向的夹角为10-30°。
进一步地,所述二燃室顶部设置有紧急排放装置,所述紧急排放装置为重锤式防爆阀,炉内超压时,阀板靠压力自动打开,释压后,阀板靠重力自动归位。
进一步地,所述等离子气化熔融炉的底部还设置有出渣口、等离子炬装置和气化炉补风口,所述出渣口与所述出渣装置连接,所述等离子炬装置与等离子气化熔融炉径向的夹角为10-30°,所述气化炉补风口与PSA制氧装置连接,所述PSA制氧装置产生浓度≥90%的富氧,使得等离子气化熔融炉底部熔融区的温度达到1600-1800℃,保证颗粒原料中无机成分的彻底熔融。
进一步地,所述出渣口包括溢流出渣口和重金属出渣口。
进一步地,所述等离子气化熔融炉的最下端设置有液压装置,用于调整等离子气化熔融炉的位置。
进一步地,所述等离子气化熔融炉和二燃室均采用耐火材料,所述耐火材料由内至外为工作层、绝热层和隔热层,所述工作层为砖砌结构,所述隔热层为纤维板。
进一步地,所述等离子气化熔融炉的下部和底部的工作层为铬刚玉砖,耐酸碱高温侵蚀。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)等离子气化熔融炉与二燃室一体成型,能在保证处理效果的前提下,满足处理量要求。底部等离子气化熔融炉、顶部二次燃烧室,等离子气化熔融炉为还原气氛,等离子气化熔融炉和二燃室之间有挡焰墙结构,可以有效的将热量蓄存在等离子气化熔融炉的熔炼区,顶部二燃室温度更易控制,同时还能有效减少灰尘携带,二燃室炉腔向上逐渐变大,气体流速减慢,让灰尘有充分的重力沉降时间,让烟气有充分的停留时间。
(2)预处理装置可针对不同规格形状的三元催化剂进行预处理,形成统一规格的颗粒原料,保证了上料操作连续稳定。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明中耐火材料的结构示意图;
图中:100、等离子气化熔融炉;111、溢流出渣口;112、重金属出渣口;120、等离子炬装置;130、气化炉补风口;200、二燃室;210、排气口;220、二燃室补风口;230、二燃室燃烧器;300、预处理装置;400、进料装置;500、出渣装置;600、液压装置;710、工作层;720、绝热层;730、隔热层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2,一种处理三元催化剂的等离子体气化熔融装置,包括一体成型的等离子气化熔融炉100和二燃室200,二燃室200设置在等离子气化熔融炉100上方,二燃室200与等离子气化熔融炉100连接处的炉腔直径小于等离子气化熔融炉100的炉腔直径,二燃室200与等离子气化熔融炉100连接处设置有挡烟墙结构,二燃室200的炉腔直径沿竖直方向向上逐渐变大,气体流速减慢,让灰尘有充分的重力沉降时间,让烟气有充分的停留时间。其中,挡烟墙结构为现有技术,在此不详述其具体结构,通过设置挡烟墙结构,可以有效的将热量蓄存在等离子气化熔融炉100的熔炼区,顶部二燃室200温度更易控制,同时还能有效减少灰尘携带。三元催化剂具有热值低、堆积密度大的特点,现有的气化炉在保证处理效果的前提下,处理效率将会大大降低,无法满足处理量的要求,本实施例的等离子气化熔融炉100与二燃室200一体成型,能在保证处理效果的前提下,满足处理量要求。
进一步地,一种处理三元催化剂的等离子体气化熔融装置还包括预处理装置300、进料装置400和出渣装置500,预处理装置300与进料装置400连接,进料装置400设置在等离子气化熔融炉100的上部,出渣装置500设置在等离子气化熔融炉100的底部。
进一步地,预处理装置300包括依次相连的破碎装置、研磨装置、混合搅拌装置和造粒装置,破碎装置、研磨装置、混合搅拌装置和造粒装置均为现有技术,在此不详述其具体结构。预处理装置300将不同规格的三元催化剂进行破碎、研磨至粉末状,并添加助熔剂和螯合剂,经过混合搅拌,造粒形成颗粒原料,颗粒原料的直径为10-50mm,助溶剂包括但不限于冰晶石和石灰石。预处理装置300可针对不同规格形状的三元催化剂进行预处理,形成统一规格的颗粒原料,保证了上料操作连续稳定。
进一步地,进料装置400为固体进料机构,固体进料机构包括依次相连的破碎机、料仓、称重装置、刮板、螺旋、插板阀和卸料阀。
进一步地,出渣装置500为水冷震动出渣机,保证了操作过程中,无水蒸气外溢,安全、环保、可靠,熔渣经过水淬冷却,形成玻璃化渣,可作为一般固废处置。
进一步地,二燃室200顶部开设有排气口210,二燃室200底部设置有二燃室补风口220和二燃室燃烧器230。
进一步地,二燃室燃烧器230向上倾斜设置在二燃室200底部,二燃室燃烧器230与二燃室200炉体径向的夹角为10-30°。
进一步地,二燃室200顶部设置有紧急排放装置,紧急排放装置为重锤式防爆阀,炉内超压时,阀板靠压力自动打开,释压后,阀板靠重力自动归位。
进一步地,等离子气化熔融炉100的底部还设置有出渣口、等离子炬装置120和气化炉补风口130,出渣口与出渣装置500连接,等离子炬装置120与等离子气化熔融100炉径向的夹角为10-30°。
其中,出渣口包括溢流出渣口111和重金属出渣口112;
其中,气化炉补风口130与PSA制氧装置连接,PSA制氧装置产生浓度≥90%的富氧,使得等离子气化熔融炉100底部熔融区的温度达到1600-1800℃,保证颗粒原料中无机成分的彻底熔融。
进一步地,等离子气化熔融炉100的最下端设置有液压装置600,用于调整等离子气化熔融炉100的位置。
进一步地,等离子气化熔融炉100和二燃室200均采用耐火材料,耐火材料由内至外为工作层710、绝热层720和隔热层730,工作层710为砖砌结构,隔热层730为纤维板。其中,等离子气化熔融炉100的下部和底部的工作层710为铬刚玉砖,耐酸碱高温侵蚀。
工作时,预处理装置300将不同规格的三元催化剂进行破碎、研磨至粉末状,并添加助熔剂和螯合剂,经过混合搅拌,造粒形成规格统一的颗粒原料,通过进料装置400输送进入等离子气化熔融炉100,颗粒原料在等离子气化熔融炉100内依次经过干燥干馏区、气化裂解区、氧化反应区、熔融区,颗粒原料中的有机成分在等离子气化熔融炉100内有机物转化为HCl、CO、H2等合成气,无机成分转化为玻璃态熔渣。合成气进入二燃室200充分燃烧后经过尾气处理系统达标排放;玻璃态熔渣通过出渣口由出渣装置500回收。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种处理三元催化剂的等离子体气化熔融装置,其特征在于,包括一体成型的等离子气化熔融炉和二燃室,所述二燃室设置在等离子气化熔融炉上方,所述二燃室与等离子气化熔融炉连接处的炉腔直径小于等离子气化熔融炉的炉腔直径,所述二燃室与等离子气化熔融炉连接处设置有挡烟墙结构,所述二燃室的炉腔直径沿竖直方向向上逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,还包括预处理装置、进料装置和出渣装置,所述预处理装置与所述进料装置连接,所述进料装置设置在等离子气化熔融炉的上部,所述出渣装置设置在等离子气化熔融炉的底部。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述预处理装置包括依次相连的破碎装置、研磨装置、混合搅拌装置和造粒装置。
4.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述进料装置为固体进料机构。
5.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述出渣装置为水冷震动出渣机。
6.根据权利要求1-5任一项所述的装置,其特征在于,所述二燃室顶部开设有排气口,所述二燃室底部设置有二燃室补风口和二燃室燃烧器。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述二燃室燃烧器向上倾斜设置在二燃室底部,所述二燃室燃烧器与二燃室炉体径向的夹角为10-30°。
8.根据权利要求1-5任一项所述的装置,其特征在于,所述等离子气化熔融炉的底部还设置有出渣口、等离子炬装置和气化炉补风口,所述出渣口与所述出渣装置连接,所述等离子炬装置与等离子气化熔融炉径向的夹角为10-30°。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述出渣口包括溢流出渣口和重金属出渣口。
10.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述等离子气化熔融炉和二燃室均采用耐火材料,所述耐火材料由内至外为工作层、绝热层和隔热层,所述工作层为砖砌结构,所述隔热层为纤维板。
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