CN112555851A - 一种等离子有机固废处理装置 - Google Patents

Abstract

一种等离子有机固废处理装置，包括固废反应器、熔融收集池以及引气装置；固废反应器上设有等离子发生器、有机固废进料口、出气口以及出料口；所述引气装置相对于所述出气口设置，用于收集所述废气，且在所述引气装置与所述出气口之间设有第一水封装置；所述熔融收集池设有熔融体进口，所述熔融体进口相对于所述出料口设置，用于收集所述熔融体；且在所述出料口与所述熔融收集池的所述熔融体进口之间设有第二水封装置。本发明提供的等离子有机固废处理装置，可实现对有机固废的处理，并对处理过程的废气和熔融体进行灵活有效资源化综合利用处理，可对固废反应器内部压力进行综合调节与控制，具有高效、安全、稳定的特点，具有较大的推广应用价值。

Description

一种等离子有机固废处理装置

技术领域

本发明涉及固废处理技术领域，尤其涉及一种等离子有机固废处理装置。

背景技术

工业企业生产过程中会产生大量的固体废弃物，在固体废弃物中，有机固体废弃物（简称有机固废）因为富含有机物，而对环境带来严重的危害，需要采取妥善措施进行处理。尤其是在石油化工行业、焦化行业废水处理污泥固废中，有机物含量高，包括原油、沥青质、絮凝剂等各类污染有机物和烃类，同时还包括以二氧化硅为主的泥砂等无机固体颗粒物，成分非常复杂，处理难度极大，如不妥善处置，会对河流、土壤、地下水、大气等生态环境造成严重危害。

目前固废处理方法主要采取填埋和焚烧的方式进行处理。但随着土地资源的紧张，目前可供填埋的用地越来越少，也越来越难选用，因而目前采用焚烧的处理方式越来越多，采用焚烧高温氧化的方式，使得固废中的有机物等污染物得到处理，但该处理的实际过程中存在二噁英产生以及难以有效处理的问题，对大气环境和人体健康造成进一步危害，因而其实际推广应用也受到一定影响。

利用等离子发生器激发等离子，利用其产生的高能离子的高焓、强氧化性和高温特性，可对有机固体废弃物进行熔融处理，并具有独特的技术优势，因此相应的开发出一种等离子有机固废处理装置就具有非常有益的现实意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种等离子有机固废处理装置，旨在实现对有机固废的处理，并对处理过程的废气和熔融体进行资源化综合利用处理。

为实现上述目的，本发明提供一种等离子有机固废处理装置，所述等离子有机固废处理装置包括：包括固废反应器、熔融收集池以及引气装置；

所述固废反应器上设有等离子发生器、有机固废进料口、出气口以及出料口；所述等离子发生器用于提供降解熔融热，将有机固废降解熔融，产生废气及熔融体；

所述引气装置相对于所述出气口设置，用于收集所述废气，且在所述引气装置与所述出气口之间设有用于两者密封连接以及泄压的第一水封装置；

所述熔融收集池设有熔融体进口，所述熔融体进口相对于所述出料口设置，用于收集所述熔融体；且在所述出料口与所述熔融收集池的所述熔融体进口之间设有用于两者密封连接以及泄压的第二水封装置。

优选的，所述引气装置包括引气罩以及与所述引气罩连接的输气管道，所述输气管道上设有控制阀和压力变送器。

优选的，还包括与所述输气管道另一端连接的废气净化装置以及与所述废气净化装置连接的余热锅炉。

优选的，所述固废反应器的器体顶部及四周内壁设有多层耐火材料、以及多个均匀分布的径向穿过所述多层耐火材料的锚固钩，所述四周内壁的多层耐火材料底部设有耐火砖；

所述多层耐火材料由外之内依次为耐火浇注料和陶瓷针刺毡。

优选的，还包括设于所述熔融收集池下方的轨道，所述熔融收集池底部设有与所述轨道配合的滚轮；

所述熔融收集池，还设有升降装置，并在所述升降装置的作用下，能够下降至所述轨道上并沿所述轨道移动。

优选的，所述升降装置包括设于所述熔融收集池底部一端的顶推器，在所述顶推器相对端的熔融收集池侧壁上设有溢流口，在所述顶推器作用下，所述熔融体能够被从所述溢流口排出所述熔融收集池。

优选的，所述第一水封装置的水封高度不超过所述第二水封装置的水封高度。

优选的，所述出气口位于所述固废反应器顶部，所述出料口位于所述固废反应器底部；

所述第一水封装置包括设于所述引气装置底部四周的第一水封板以及设于所述固废反应器顶部所述出气口四周的的第一水封槽，所述第一水封板能够部分或全部没于所述第一水封槽内；

所述第二水封装置包括设于所述熔融收集池顶部所述熔融体进口四周的第二水封槽以及设于所述固废反应器底部所述出料口四周的第二水封板，所述第二水封板能够部分或全部没于所述第二水封槽内。

优选的，还包括螺旋给料装置，所述螺旋给料装置设有下料口，所述下料口与所述有机固废进料口连接，且所述下料口上设有下料控制阀。

优选的，所述第一水封槽和所述第二水封槽均设有补水管道；

所述下料控制阀的阀体内部设有第一循环冷却水系统；

所述第一循环冷却水系统设有出水口，所述出水口与所述补水管道连接。

优选的，所述输气管道的控制阀的阀体内部设有第二循环冷却水系统。

优选的，所述第一水封槽和所述第二水封槽内均设有液位计。

优选的，所述等离子发生器均匀分布于所述固废反应器顶部及四周。

本发明提供的等离子有机固废处理装置，可实现对有机固废的处理，并对处理过程的废气和熔融体进行灵活有效资源化综合利用处理，可对固废反应器内部压力进行综合调节与控制、具有高效、安全、稳定的特点，具有极大的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的等离子有机固废处理装置结构示意图；

图2为图1中固废反应器的俯视结构示意图；

图3为图1中第一水封装置的结构示意图；

图4为图1中第一水封槽的结构示意图；

图5为图1中补水系统示意图；

图6为图1中溢流口结构示意图。

其中，1－螺旋给料装置、2－下料口、3－下料控制阀、4－固废反应器、5－等离子发生器、6－耐火浇注料、7－陶瓷针刺毡、8－耐火砖、9－锚固钩、10－温控仪、11－废气烟道、12－RTO炉、13－余热锅炉、14－压力变送器、15－引气罩、16－输气管道、17－控制阀、18－第一水封槽、19－第一液位计、20－第一补水阀、21－第一水封板、22－熔融收集池、23－滚轮、24－轨道、25－升降装置、26－补水水源、27－溢流口、28－螺栓、29－引气罩侧壁、30－第二水封板、31－第二水封槽、32－第二液位计、33－第二补水阀，34－进水口，35－出水口，36-出气口。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

如图1所示，本发明的等离子有机固废处理装置，包括固废反应器4、熔融收集池22以及引气装置；

固废反应器4上设有等离子发生器5、有机固废进料口、出气口36以及出料口；通过有机固废进料口可向固废反应器4内部添加有机固废，等离子发生器5用于提供有机固废降解熔融热，在等离子发生器5的作用下，从有机固废进料口进入的有机固废在反应器内下落过程中部分或全部降解熔融，产生废气以及熔融体，废气可从出气口排出，熔融体和未完全降解熔融的物料可从出料口排出。

引气装置相对于出气口设置，用于收集有机固废降解熔融产生的废气，且在引气装置与出气口之间设有用于两者密封连接以及泄压的第一水封装置；在第一水封装置水封的作用下，形成引气装置和固废反应器出气口之间的密封，密封压力可通过水封高度进行调整确定，当固废反应器内部超过此压力时，可沿水封向外部进行泄压。

熔融收集池22设有熔融体进口，且熔融体进口相对于固废反应器出料口设置，固废反应器内降解熔融产生的熔融体以及未完全降解熔融的物料从出料口排出，经熔融体进口落入熔融收集池内，由于熔融收集池与固废反应器连通，温度也较高，因此在熔融收集池内未完全降解熔融的物料可进一步降解熔融；在出料口与熔融收集池22的熔融体进口之间设有用于两者密封连接以及泄压的第二水封装置，第二水封装置作用同第一水封装置，既可以保证固废反应器与熔融收集池之间的密封连接，又可以通过调整水封高度调节密封压力，并进行泄压。

工作时，通过有机固废进料口可向固废反应器4内部添加有机固废，并启动等离子发生器5提供熔融热，有机固废熔融产生废气和熔融体，废气从出气口排出被引气装置收集，收集后可进行后续净化处理，熔融体以及未完全降解熔融的物料从出料口排出被熔融收集池22收集，固废反应器内未完全降解熔融的物料在熔融收集池内进一步降解熔融，收集后的熔融体可回用至玻璃或建材加工生产线，作为其生产原料，实现固废处理熔融体的回收利用。而第一水封装置和第二水封装置既可以保证引气装置与固废反应器4、熔融收集池22与固废反应器4之间的密封设置，同时，当发生固废反应器4内压力异常升高无法及时调节时，固废反应器4内的气体可分别依次自动通过第一水封装置和第二水封装置而泄压，保证固废反应器4的安全运行，第一水封装置和第二水封装置不同的水封高度设计对应着不同的固废反应器4内部安全压力保护设置，方便固废反应器压力调节。而且熔融收集池22与固废反应器4可分体式设置，保证熔融收集池22可以根据熔融体物料的加工需要而灵活的移动及周转。

因此，本发明提供的一种等离子有机固废处理装置，可实现对有机固废的处理，并对处理过程的废气和熔融体进行灵活有效资源化综合利用处理，可对固废反应器4内部压力进行综合调节与控制、具有高效、安全、稳定的特点，具有极大的推广应用价值。

进一步的，等离子发生器在固废反应器4顶部及四周侧壁均匀安装，使反应器内有机固废均匀受热，等离子发生器优选为能量密度高、反应速度快、适应范围广的非平衡态高频等离子发生器。本领域技术人员应当理解，本发明中等离子发生器用于提供有机固废降解熔融热，除了等离子发生器，也可采用其他能够实现上述功能的装置。

进一步的，固废反应器4内安装有温控仪10，用于控制调节固废反应器4内温度。

进一步的，引气装置包括引气罩15以及与引气罩连接的输气管道16，引气罩15与出气口36位置相对应，并罩于出气口36上方，可收集固废反应器内产生的废气，输气管道16上设有控制阀14和压力变送器14，控制阀开度可调，并与压力变送器联动控制，可方便调节废气的排放以及固废反应器4内部压力。

进一步的，由于有机固废熔融产生的废气温度较高，因此引气罩15内壁设有耐火材料。

进一步的，输气管道16另一端通过废气烟道11连接废气净化装置12，实现对废气的净化处理，废气净化装置可采用处理效果良好的RTO炉；废气净化装置12另一端可连接余热锅炉13，废气经净化处理后可再进入余热锅炉13进行换热处理产生热水或热蒸汽，实现对有机固废等离子处理所产生的高热值废气资源的综合利用。

进一步的，由于有机固废熔融温度较高，因此，在固废反应器4的器体顶部及四周内壁设有多层耐火材料，且四周内壁的多层耐火材料底部设有耐火砖8，用于支撑耐火材料。

进一步的，多层耐火材料由外之内依次为耐火浇注料6和陶瓷针刺毡7。耐火砖8可采用硅镁砖。

进一步的，在固废反应器4内侧壁及顶部均匀分布固定有锚固钩9，锚固钩9一端焊接固定在固废反应器4内壁上，另一端端部呈U型钩状，径向穿过多层耐火材料（耐火浇注料和陶瓷针刺毡），且长度小于多层耐火材料厚度即U型钩埋于最内层的耐火材料（陶瓷针刺毡）内，用于辅助支撑固定多层耐火材料。锚固钩9可采用高强度的316不锈钢材质。

进一步的，由于熔融体温度也较高，在熔融收集池22中也铺筑有耐火材料。

进一步的，熔融收集池22下方设有轨道24，熔融收集池22底部设有与轨道24配合的滚轮23；熔融收集池22，设有升降装置，并在升降装置的作用下，能够下降至轨道24上并沿轨道移动。通过升降装置，当固废反应器4工作时，熔融收集池22可升至出料口处，收集熔融体，当熔融收集池22容量已饱和或熔融体需要回用时，熔融收集池22通过升降装置可降至轨道24上，在滚轮作用下，在轨道上移动至目标位置，方便熔融体转移回用。

进一步的，熔融收集池22一端的侧壁上设有溢流口27，当熔融收集池22中的熔融体液位超过溢流口时，可自动从溢流口排出。

进一步的，升降装置包括设于熔融收集池22底部一端的顶推器，溢流口位于顶推器相对端的熔融收集池22侧壁上，在顶推器作用下，将熔融收集池22向溢流口27侧倾斜，方便熔融体的从溢流口自动排出。顶推器可采用液压顶推器。溢流口与顶推器优选位于轨道的垂直方向，进一步优选如图1及图6所示，轨道沿熔融收集池左右两侧方向设置，溢流口位于熔融收集池前端侧壁上，顶推器位于熔融收集池后端，卸料时，将熔融收集池降至轨道上，然后沿轨道移至目标位置，顶推器动作，使熔融收集池向前倾斜，熔融体即可从溢流口排出。

进一步的，熔融收集池22底部两端或四周均设有液压顶推器25，两端或四周的液压顶推器可以单独分别控制升降，且升降度可调节，卸料时，溢流口侧液压顶推器不动作，仅相对侧的液压顶推器动作，使熔融收集池向溢流口侧倾斜即可，更方便熔融收集池22高度及倾斜度的调节。

进一步的，第一水封装置的水封高度不超过第二水封装置的水封高度，可用于不同压力情况下的阶梯性泄压调节和不同安全等级下的保护。

进一步的，如图1~4所示，出气口位于固废反应器4顶部，出料口位于固废反应器4底部；

第一水封装置包括设于引气装置（即图1引气罩侧壁29）底部四周的第一水封板21以及设于固废反应器4顶部出气口四周的第一水封槽18，第一水封板21能够部分或全部没于第一水封槽内18；引气罩罩于出气口上方，第一水封槽形状根据引气罩外部轮廓确定。四周的第一水封板没于第一水封槽内形成水封，将引气罩与出气口密封，可通过调节第一水封板没于第一水封槽内的高度（即第一水封槽液面高度至第一水封板底端之间的水深度）确定密封压力，固废反应器内部压力超过此密封压力时，其可从反应器内部由第一水封板沿第一水封槽溢出外部泄压，使固废反应器内部压力得到保护，进而稳定运行。

第二水封装置包括设于熔融收集池22顶部熔融体进口四周的第二水封槽31以及设于固废反应器4底部出料口四周的第二水封板30，第二水封板30能够部分或全部没于第二水封槽31内。四周的第二水封板没于第二水封槽内形成水封，其作用如第一水封装置，这里不再赘述。

如图1所示，固废反应器底部完全开口，形成出料口；熔融收集池顶部完全开口，其形状与固废反应器底部轮廓相适应，形成熔融体进口，且开口面积大于固废反应器底部开口，使固废反应器底部能完全伸入熔融收集池，防止熔融体流出熔融收集池外。将固废反应器底部和熔融收集池顶部完全开口，下料面积大，可方便熔融体顺利落入熔融收集池内。当然，也可以在固废反应器底部和熔融收集池顶部开一小口下料。

第一水封板没入第一水封槽内的水深不超过第二水封板没入第二水封槽内的水深。进一步优选的，第一水封板没入第一水封槽内的水深为1~10cm，第二水封板没入第二水封槽内的水深为1~20cm。

优选的，第一水封板21与引气罩侧壁29、以及第二水封板30与固废反应器4底部器壁的连接方式均为螺栓28紧固密封连接，便于更换，当然也可采用其他固定连接方式，如焊接。水封板可采用高强度304不锈钢材质。

优选的，本发明的等离子有机固废处理装置还包括螺旋给料装置1，螺旋给料装置设有下料口2，下料口与有机固废进料口连接，且下料口上设有下料控制阀3。通过设置螺旋给料装置，可实现有机固废的自动给料。

优选的，螺旋给料装置的下料口以及与其相连的固废反应器4顶部的有机固废进料口有多个，并可以根据处理需要通过下料控制阀分别控制，实现单独下料或多组共同下料处理，实现对有机固废处理量的调节与控制。下料控制阀开度可调并与温控仪、压力变送器、输气管道控制阀、液压顶推器联动控制。

优选的，如图5所示，第一水封槽18和第二水封槽31均设有补水管道，补水管道另一端与远端补水水源26连接，通过远端补水水源可向第一水封槽和第二水封槽内进行补水。且在第一水封槽和第二水封槽侧还设有补水阀（包括第一补水阀20和第二补水阀33），方便补水流量调节。由于第一水封槽和第二水封槽位于固废反应器和熔融收集池，受反应器内高温影响，槽内水分蒸发较为迅速，因此第一水封槽和第二水封槽内设有液位计（包括第一液位计19和第二液位计32），可对第一水封槽18和第二水封槽31液位进行监控，及时进行补水，满足对反应器内压力控制需要。

优选的，补水管道和补水阀之间设有快速接头，便于快速拆卸和连接，尤其是第二补水阀和第二补水管道，由于熔融收集池能够带动第二水封槽移动，因此，更需设置快速接头，便于第二水封槽的移动。进一步优选在补水管道和补水阀之间还设有金属软管，便于少量误差时也能使补水管道和补水阀快速连接到位。

由于下料控制阀的阀体在固废处理过程中，会直接接触反应器中高温，因此优选的，下料控制阀的阀体内部中空构造，并设有第一循环冷却水系统，保护阀体不被高温烧坏，同时阀体材质优选用耐高温及腐蚀的不锈钢，进一步保护阀体高温下不被损坏。第一循环冷却水系统设有进水口34和出水口35，进水口与远端补水水源26连接，出水口首先通过远端补水水源然后与补水管道连接，可作为第一水封槽和第二水封槽的补水水源，实现水资源的循环利用。补水水源可以为脱盐水或软化水。

输气管道的控制阀由于也直接接触反应器高温，因此也优选设置第二循环冷却水系统，其水循环同第一循环冷却水系统。

具体的，工作时，熔融收集池沿着轨道进入固废反应器下方对应位置，在液压顶推器的抬升作用下，向上升起至反应器底部第二水封板下方进入第二水封槽停止，调整第二水封板没入第二水封槽的高度，同时调整好第一水封板没于第一水封槽高度。然后启动螺旋给料装置和等离子发生器，螺旋给料装置将输送的固废由下料口经下料控制阀进入固废发生器，在高频等离子发生器5作用下，对进入的固废进行处理，处理产生的废烟气可燃热值高，通过引气装置，在压力变送器和输气管道控制阀作用下，由废气烟道进入RTO炉进行废气净化处理。固废经等离子处理后的熔融体，由固废发生器底部的熔融收集池收集后，不定期的在熔融收集池两端或四周的液压顶推器作用下下降并沿下方的轨道移出熔融收集池，并在底部一端的液压顶推器顶推作用下，将熔融体由熔融收集池溢流口排出回用至玻璃或建材加工生产线，作为其生产的原料，实现固废处理熔融体的回收利用。第一水封槽和第二水封槽及其相应的第一水封板和第二水封板的水深设计，保证引气装置与固废反应器4、熔融收集池与固废反应器4的密封设置，同时，当发生固废反应器4内压力紧急升高并且通过调节输气管道控制阀无法解决时，固废反应器4内的气体可分别依次自动通过引气装置位置的第一水封槽、熔融收集池位置的第二水封槽而泄压，保证固废反应器4的安全运行，不同的水深设计对应着不同的固废反应器4内部安全压力保护设置。熔融收集池与固废反应器4分体式的设计，可保证熔融收集池可以根据熔融体物料的加工需要而灵活的移动及周转。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

Claims (13)

1.一种等离子有机固废处理装置，其特征在于，包括固废反应器、熔融收集池以及引气装置；

所述固废反应器上设有等离子发生器、有机固废进料口、出气口以及出料口；所述等离子发生器用于提供降解熔融热，将有机固废降解熔融，产生废气及熔融体；

所述引气装置相对于所述出气口设置，用于收集所述废气，且在所述引气装置与所述出气口之间设有用于两者密封连接以及泄压的第一水封装置；

所述熔融收集池设有熔融体进口，所述熔融体进口相对于所述出料口设置，用于收集所述熔融体；且在所述出料口与所述熔融收集池的所述熔融体进口之间设有用于两者密封连接以及泄压的第二水封装置。

2.如权利要求1所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

所述引气装置包括引气罩以及与所述引气罩连接的输气管道，所述输气管道上设有控制阀和压力变送器。

3.如权利要求2所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

还包括与所述输气管道另一端连接的废气净化装置以及与所述废气净化装置连接的余热锅炉。

4.如权利要求1所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

所述固废反应器的器体顶部及四周内壁设有多层耐火材料、以及多个均匀分布的径向穿过所述多层耐火材料的锚固钩，所述四周内壁的多层耐火材料底部设有耐火砖；

所述多层耐火材料由外之内依次为耐火浇注料和陶瓷针刺毡。

5.如权利要求1所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

还包括设于所述熔融收集池下方的轨道，所述熔融收集池底部设有与所述轨道配合的滚轮；

所述熔融收集池，还设有升降装置，并在所述升降装置的作用下，能够下降至所述轨道上并沿所述轨道移动。

6.如权利要求5所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

所述升降装置包括设于所述熔融收集池底部一端的顶推器，在所述顶推器相对端的熔融收集池侧壁上设有溢流口，在所述顶推器作用下，所述熔融体能够被从所述溢流口排出所述熔融收集池。

7.如权利要求1所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

所述第一水封装置的水封高度不超过所述第二水封装置的水封高度。

8.如权利要求1~7任一项所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

所述出气口位于所述固废反应器顶部，所述出料口位于所述固废反应器底部；

所述第一水封装置包括设于所述引气装置底部四周的第一水封板以及设于所述固废反应器顶部所述出气口四周的的第一水封槽，所述第一水封板能够部分或全部没于所述第一水封槽内；

所述第二水封装置包括设于所述熔融收集池顶部所述熔融体进口四周的第二水封槽以及设于所述固废反应器底部所述出料口四周的第二水封板，所述第二水封板能够部分或全部没于所述第二水封槽内。

9.如权利要求8所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

还包括螺旋给料装置，所述螺旋给料装置设有下料口，所述下料口与所述有机固废进料口连接，且所述下料口上设有下料控制阀。

10.如权利要求9所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

所述第一水封槽和所述第二水封槽均设有补水管道；

所述下料控制阀的阀体内部设有第一循环冷却水系统；

所述第一循环冷却水系统设有出水口，所述出水口与所述补水管道连接。

11.如权利要求2所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

所述输气管道的控制阀的阀体内部设有第二循环冷却水系统。

12.如权利要求8所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

所述第一水封槽和所述第二水封槽内均设有液位计。

13.如权利要求1所述的等离子有机固废处理装置，其特征在于，

所述等离子发生器均匀分布于所述固废反应器顶部及四周。

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