CN111780116B - 一种基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废弃物处置领域，并具体公开了一种基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，其包括预处理子系统、热处理子系统、辅助子系统，其中：预处理子系统用于对有机废弃物进行预处理；热处理子系统包括依次连接的等离子炬、气化室、燃烧室、积灰室，等离子炬用于为气化室提供热源，气化室用于将预处理后的有机废弃物进行热分解成有机碎片，燃烧室用于将有机碎片进行焚烧，积灰室用于冷却和疏导有机碎片焚烧后的烟气和灰烬；辅助子系统包括电源电控装置、供气装置，用于为整个系统提供电力和供气。本发明充分利用等离子体处理有机废弃物的优势，通过结合预处理装置和气化室的优化，对于有机废弃物种类的适应性更广，热处理效率更高。

Description

一种基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统
技术领域
本发明属于废弃物处置领域，更具体地，涉及一种基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统。
背景技术
舰船上生活废弃物中有机废弃物占有极大比重，包括餐厨垃圾、纸张、纸箱、塑料、泡沫等，这些废弃物的快速、高效、无害化处置成为环境保护和健康生活的重要保障。
等离子体由大量正负带电粒子和中性粒子组成，是一种能量集中、具有高温、极高电热转换效率(85％以上)的热源，可以用于有机废弃物的热处置。等离子处理有机废弃物具有一定优势，如处置温度高、无害化彻底，处置速率快、减容率高，以及能量密度高、装置体积小，使其在处理生活废弃物时相较于其他技术具有独特优势。例如，可用于处理高氯含量的医疗废弃物，减少二噁英的产生，用于海军舰艇上生活垃圾的快速处置等。目前，还没有一种通过等离子体来快速、高效、无害化处置有机废弃物的系统。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，其目的在于，充分利用等离子体处理有机废弃物的优势，通过结合预处理装置和气化室的优化，提升处理有机废弃物种类的广泛使用性以及气化焚烧处置水平。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，包括预处理子系统、热处理子系统、辅助子系统，其中：
所述预处理子系统用于对有机废弃物进行分类预处理以使其具备热处理的条件特性；
所述热处理子系统用于对预处理后的有机废弃物进行热处理，其包括依次连接的等离子炬、气化室、燃烧室、积灰室，其中，所述等离子炬用于为所述气化室提供热源，所述气化室用于将有机废弃物中的有机组分进行热分解成为有机碎片，所述燃烧室用于将有机碎片进行焚烧，所述积灰室用于冷却和疏导有机碎片焚烧后形成的烟气和灰烬；
所述辅助子系统包括电源电控装置、供气装置，其中，所述电源电控装置用于为所述预处理子系统、供气装置以及等离子炬提供电源，所述供气装置用于为所述预处理子系统提供进料所需气流，为所述等离子炬提供等离子载体，以及为所述燃烧室提供助燃气体。
作为进一步优选的，所述预处理子系统包括破碎粉碎装置、研磨制浆装置，其中，所述破碎粉碎装置用于对固体有机废弃物进行逐级破碎粉碎，所述研磨制浆装置用于对含水有机废弃物进行研磨、制成悬浊液浆。
作为进一步优选的，所述研磨制浆装置和气化室间设置有气流辅助雾化喷嘴，该气流辅助雾化喷嘴用于将悬浊液浆雾化为雾化液滴并喷入气化室中，该雾化液滴平均粒径不大于150μm。
作为进一步优选的，所述等离子炬为高压直流非转移弧等离子炬，其产生中心温度5000℃以上的炬焰，并水平喷射在所述气化室中。
作为进一步优选的，所述气化室和燃烧室的外壁由内而外均设置有耐热层、保温层、隔热层。
作为进一步优选的，所述气化室耐热层材料的耐受温度为3000℃～5000℃，所述燃烧室耐热层材料的耐受温度为1000℃～2000℃。
作为进一步优选的，所述气化室内壁与所述燃烧室连接端为螺旋式缩口。
作为进一步优选的，所述燃烧室与所述气化室连接端为扩口并逐步变为平直桶形，扩口处均匀分布有四个通气口，每个通气口处有一助燃气进气管呈一定切角连入扩口内，使四个助燃气进气管所对方向成螺旋式分布，且其螺旋方向与气化室螺旋式缩口一致。
作为进一步优选的，所述积灰室内壁为不锈钢材质，且积灰室顶部设有喷雾装置以对进入的烟气进行降温。
作为进一步优选的，所述辅助子系统还包括循环水冷装置，该循环水冷装置用于对等离子炬进行冷却降温。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明充分利用等离子体处理有机废弃物的优势，通过结合预处理装置和气化室的优化，对于有机废弃物种类的适应性更广，热处理效率更高。
2.本发明结合破碎粉碎以及研磨制浆设备，将不同特点的有机废弃物引向等离子炬焰，改善有机废弃物适用性，其所适用的有机废弃物的种类更多，预处理更为简便；高含水有机废弃物如餐厨垃圾通过预处理可直接通入热处理装置实现处置，无需干化流程。
3.本发明通过预处理以及气化室的螺旋缩口设计，强化有机废弃物与等离子炬焰的接触过程，并通过燃烧室通入助燃气的旋风式通入，提高燃烧效率，降低污染排放。
附图说明
图1为本发明实施例基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统结构示意图；
图2为本发明实施例热处理装置结构示意图；
图3为本发明实施例气化室螺旋缩口截面(A-A’)示意图；
图4为本发明实施例燃烧室扩口横截面(B-B’)助燃气进气管示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-等离子炬，2-粉末进料管，3-液浆进料管，4-助燃气进气管，6-气化室，7-燃烧室，8-积灰室。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例提供的一种基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，如图1所示，包括预处理子系统、热处理子系统、辅助子系统，其中：
所述预处理子系统用于对有机废弃物进行分类预处理以使其具备下一步热处理的条件特性，其包括破碎粉碎装置、研磨制浆装置，其中，所述破碎粉碎装置用于对固体有机废弃物进行逐级破碎粉碎，具体将固体有机废弃物粉碎成为200目以下颗粒粒径的粉末或絮状，并通过气流吹拂携带由粉末进料管2进入热处理子系统；所述研磨制浆装置用于对高含水有机废弃物进行研磨、制成悬浊液浆，具体使悬浮液浆中固体颗粒粒径可通过200目标准筛孔，然后通过气流辅助雾化喷嘴将将悬浊液浆雾化为雾化液滴，并经由液浆进料管3喷入热处理子系统中，该雾化液滴平均粒径不大于150μm。
所述热处理子系统用于对预处理后的有机废弃物进行热处理，如图2所示，其包括依次连接的等离子炬1、气化室6、燃烧室7、积灰室8，其中，所述等离子炬1用于为所述气化室6提供热源，所述气化室6用于将有机废弃物中的有机组分进行热分解成为有机碎片，所述燃烧室7用于将有机碎片进行焚烧，所述积灰室8用于冷却和疏导有机碎片焚烧后形成的烟气和灰烬。
优选的，所述等离子炬1为高压直流非转移弧等离子炬，其产生中心温度5000℃以上的炬焰，并水平喷射在所述气化室6中，等离子炬1外壁通过循环水冷进行降温，并做绝缘处理。
优选的，所述气化室6和燃烧室7的外壁由内而外均设置有耐热层、保温层、隔热层。所述气化室6耐热层材料的耐受温度为3000℃～5000℃的特级耐火材料，所述燃烧室7耐热层材料的耐受温度为1000℃～2000℃的高级耐火材料。
优选的，所述气化室6内壁与所述燃烧室7连接端为螺旋式缩口，如图3所示；所述燃烧室7与所述气化室6连接端为扩口并逐步变为平直桶形，扩口处均匀分布有四个通气口，每个通气口处有一助燃气进气管4呈一定切角连入扩口内，使四个助燃气进气管4所对方向成螺旋式分布，且其螺旋方向与气化室螺旋式缩口一致，如图4所示。
优选的，所述积灰室8内壁为耐腐蚀不锈钢材质，且积灰室8顶部设有喷雾装置以对进入的烟气进行降温，烟气和灰烬通过积灰室8下方通道排出。
所述辅助子系统包括电源电控装置、供气装置、循环水冷装置，其中，所述电源电控装置用于为所述预处理子系统、供气装置提供所需动力电源，以及为等离子炬1提供所需高压直流电源；所述供气装置用于为所述预处理子系统提供进料所需气流，为所述等离子炬1提供等离子载体，以及为所述燃烧室7提供助燃气体；所述循环水冷装置用于对等离子炬1进行冷却降温。
上述舰船有机废弃物气化焚烧处理系统工作时，将舰船生活垃圾通过源头分类为干湿两类，干垃圾主要为纸张、塑料，湿垃圾主要为餐厨垃圾。通过源头控制，将以上垃圾中的金属、玻璃等不易破碎内容去除，进而分别倒入干湿两类垃圾的收集通道。干垃圾收集通道通入破碎粉碎装置，湿垃圾通入研磨制浆装置，装置内通过负压放置处理过程臭气从通道溢出。经过破碎粉碎装置和研磨制浆装置分别处理的干湿垃圾成为絮状粉末以及悬浊液浆，絮状粉末进一步通过引入的氮气气流携带延粉末进料管输送，悬浊液浆通过液泵在液浆进料管中进行输送，并在末端通过氮气气流协助由雾化喷嘴喷出。干湿物料按实际需要从两个通道分别喷入连接等离子炬的气化室，并与氮气分子等离子体射流相遇，在气化室末端螺旋缩口处聚拢，快速受热分解后喷出气化室。受热分解的有机分子碎片从气化室进入燃烧室后，在扩口处与通入的空气相遇，在携带的高温下迅速燃烧，并进一步释放热量，并在燃烧室内完成充分燃烧。燃烧产生的烟气及灰烬随气流进一步移动，在积灰室处经过雾化水冷降温，并落入下方出口。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，其特征在于，包括预处理子系统、热处理子系统、辅助子系统，其中：
所述预处理子系统用于对有机废弃物进行分类预处理以使其具备热处理的条件特性；
所述热处理子系统用于对预处理后的有机废弃物进行热处理，其包括依次连接的等离子炬(1)、气化室(6)、燃烧室(7)、积灰室(8)，其中，所述等离子炬(1)用于为所述气化室(6)提供热源，所述气化室(6)用于将有机废弃物中的有机组分进行热分解成为有机碎片，所述燃烧室(7)用于将有机碎片进行焚烧，所述积灰室(8)用于冷却和疏导有机碎片焚烧后形成的烟气和灰烬；
所述气化室(6)内壁与所述燃烧室(7)连接端为螺旋式缩口；所述燃烧室(7)与所述气化室(6)连接端为扩口并逐步变为平直桶形，扩口处均匀分布有四个通气口，每个通气口处有一助燃气进气管(4)呈一定切角连入扩口内，使四个助燃气进气管(4)所对方向成螺旋式分布，且其螺旋方向与气化室螺旋式缩口一致；
所述辅助子系统包括电源电控装置、供气装置，其中，所述电源电控装置用于为所述预处理子系统、供气装置以及等离子炬(1)提供电源，所述供气装置用于为所述预处理子系统提供进料所需气流，为所述等离子炬(1)提供等离子载体，以及为所述燃烧室(7)提供助燃气体。
2.如权利要求1所述的基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，其特征在于，所述预处理子系统包括破碎粉碎装置、研磨制浆装置，其中，所述破碎粉碎装置用于对固体有机废弃物进行逐级破碎粉碎，所述研磨制浆装置用于对含水有机废弃物进行研磨、制成悬浊液浆。
3.如权利要求2所述的基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，其特征在于，所述研磨制浆装置和气化室(6)间设置有气流辅助雾化喷嘴，该气流辅助雾化喷嘴用于将悬浊液浆雾化为雾化液滴并喷入气化室(6)中，该雾化液滴平均粒径不大于150μm。
4.如权利要求1所述的基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，其特征在于，所述等离子炬(1)为高压直流非转移弧等离子炬，其产生中心温度5000℃以上的炬焰，并水平喷射在所述气化室(6)中。
5.如权利要求1所述的基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，其特征在于，所述气化室(6)和燃烧室(7)的外壁由内而外均设置有耐热层、保温层、隔热层。
6.如权利要求5所述的基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，其特征在于，所述气化室(6)耐热层材料的耐受温度为3000℃～5000℃，所述燃烧室(7)耐热层材料的耐受温度为1000℃～2000℃。
7.如权利要求1所述的基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，其特征在于，所述积灰室(8)内壁为不锈钢材质，且积灰室(8)顶部设有喷雾装置以对进入的烟气进行降温。
8.如权利要求1-7任一项所述的基于等离子体的舰船有机废弃物气化焚烧处理系统，其特征在于，所述辅助子系统还包括循环水冷装置，该循环水冷装置用于对等离子炬(1)进行冷却降温。
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