CN112879910A - 一种分布式可控热等离子体炬的固体废弃物连续处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种分布式可控热等离子体炬的固体废弃物连续处理装置，所述固体废弃物连续处理装置包括：若干串联的焚烧炉，所述焚烧炉内排布有多个热等离子体炬，所述焚烧炉内底部设置有多个用于搅拌固体废弃物的浆叶搅拌器；固体废弃物进入焚烧炉内，经过浆叶搅拌器搅拌的同时采用所述热等离子体炬处理焚烧，焚烧尾气排出后的固渣可实现回收再利用。本发明的固体废弃物连续处理装置降低了本身热等离子体炬的功率，而且整个处理装置工艺设计合理，能够实现对处理后物质的资源化有效再利用。

Description

一种分布式可控热等离子体炬的固体废弃物连续处理装置

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理领域，尤其涉及一种分布式可控热等离子体炬的固体废弃物连续处理装置。

背景技术

我国工业废盐主要来源于农药、制药、精细化工、印染等多个行业生产中产生的副产结晶盐类，年产量2000多万吨。工业废盐具有成分复杂、来源广泛、毒性大等特点，虽在危废名录中并未单独列出，但2016年《国家危险废物名录》明确将化学合成原料药生产过程中产生的蒸馏及反应残余物、化学合成原料药生产过程中产生的废母液及反应基废物划定为危险废物。庞大的产生量使企业“胀库”现象频现，特别是随着精细化工行业的快速发展，成倍增长的含盐危险固废是企业发展的最大瓶颈。工业废盐有效安全处置已成为亟待解决的环境问题。

废盐的末端处理处置主要有两个方向：一是直接将废盐送入填埋场进行安全填埋处置，或通过适当的预处理技术将废盐无害化后再填埋或排海处理；二是无害化后将其中的无机盐资源化再利用。填埋是将废盐经过混凝土等固化后，按照填埋技术规范送入刚性填埋场进行卫生填埋处置，但填埋不是真正意义上的无害化，并且需要占用大量的土地资源，目前废盐填埋处置能力已严重不足。排海处理受到地理位置限制，环境风险高，并且对生态有一定影响。一些临海国家采取废盐无害化处理后倾倒入海洋，但在我国大部分地区不具备实施条件。因此，资源化是废盐的最佳处理方式。

工业废盐中含有毒性大的有机物，无论对于单一盐还是混合盐，要实现废盐资源化，必须先将废盐中的有机物去除，然后再分盐。废盐处理方法包括热处理法、洗盐法、氧化法、膜分离、重结晶和直接利用等，由于废盐成分较复杂，其中任一种方法均无法达到良好的处理效果。焚烧是将废盐加热到900℃左右，无机盐熔融流入炉底，经冷却后回收，有机物在高温下挥发和分解。由于废盐熔点区间波动大，在焚烧处理过程中极易发生结渣、结块等不利现象，影响工艺稳定性。常规技术如回转窑、流化床、微波、燃气热解等处理工业废盐，因熔点低易结焦或处理不彻底等，实践证明难以达到相关国家标准，而无法实现资源化利用的目的。

油泥是石油生产过程中由于处理不当或者其他原因产生的附属产品，也是石油生产过程中危害环境的主要来源之一。油田含油污泥成分包括：原油、蜡质、沥青、固体悬浮物、盐类、酸性腐蚀性物质及絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、压裂液、酸化液、发泡剂等，是一种稳定的悬浮乳状液，很难实现多相分离。

含油污泥是危险废物，若得不到有效处理处置，将会带来一定负面影响，表现在三个方面:(1)含油污泥中石油类组分的挥发会导致周围区域环境空气中总烃浓度超标；(2)未得到及时处理的含油污泥会污染地表水，甚至会造成地下水污染，使水中的COD和石油类物质严重超标；(3)含油污泥中含有大量的残留油类以及苯系物、酚类、蒽等恶臭的有毒物质和大量病原菌、重金属、多氯联苯、二恶英等有毒有害物质，某些物质具有致癌、致畸、致突变作用，因此，含油污泥已被列入《国家危险废物名录》。

油泥具有粘度高、流动性差、油土难分离等特点，大部分处理处置方法如溶剂萃取处理技术、焚烧处理技术、热解处理技术、热水洗涤处理技术、电化学处理技术、调质-机械分离技术等均存在着较多的不足之处。如焚烧处理技术是目前油泥处置的主要方法，但因含有沥青等重质组分，使焚烧烟气中含有大量未燃尽的有毒有害组分，导致有机物残留不达标而形成二次污染(国家标准有机物残留小于千分之三，而常规技术处理后有机物残留多达百分之几)。此外，常规使用天然气、燃油等化石燃料的焚烧技术，还会有大量二氧化碳排放，以及二氧化硫、二噁英等有害气体排放，易造成二次污染。

含油污泥处理处置技术发展至今，已形成了多种新方法，包括超声波处理技术、超临界水氧化技术等，部分已投入使用。但多数处理处置技术存在成本较高、整体利用率低及综合性价不高等问题。

热等离子体(Thermal Plasma)高效裂解技术是基于准平衡等离子体(Te≈Ti≈Th)通过十几万伏电动势在特定空间聚能放电，形成高温、高焓、高能量密度的等离子体高效电弧，温度达5000～6000K，在高温和高电动势双重作用下，经激发、电离、氧化、裂解、均相气化等系列复杂反应，破坏污染物分子内部化学键，使有机物被电离、裂解，从而使复杂的大分子污染物分解和转变为小分子的安全物质，形成水、二氧化碳及单体物质等，实现污染物处理的目的。

现有技术中，也有采用等离子体处理油泥或工业废盐的相关技术，但是采用的等离子体炬功率较大，能耗高，工艺设计复杂或者不合理，存在对有害物焚烧处理不充分或难以实现连续化处理，以及处理后物质难以实现资源化再利用等问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种分布式可控热等离子体炬的固体废弃物连续处理装置，通过采用将等离子体炬分布排布对固体废弃物处理的方式，降低了本身热等离子体炬的功率，而且整个处理装置工艺设计合理，能够实现对处理后物质的资源化有效再利用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供的分布式可控热等离子体炬的固体废弃物连续处理装置，包括：若干串联的焚烧炉，所述焚烧炉内排布有多个热等离子体炬，所述焚烧炉内底部设置有多个用于用于搅拌固体废弃物的浆叶搅拌器；

固体废弃物进入焚烧炉内，经过浆叶搅拌器搅拌的同时采用所述热等离子体炬处理焚烧，焚烧尾气排出后的固渣实现回收再利用。

现有技术中固体废弃物主要通过填埋的方式处理，也有部分通过等离子体处理油泥或工业废盐的相关技术，但是普遍能耗较高，工艺流程复杂或者设计不合理。

本发明为了切实解决上述技术问题提供了一种新型的固体废弃物连续处理装置，可以实现对工业废盐、油田油泥等固废的处理。该装置通过将多个焚烧炉梯级串联，并在每个焚烧炉内安装有多个热等离子体炬，这样可以使得进入焚烧炉的固体废弃物能够进行均匀的逐步的焚烧，防止温度过高对固体废弃物焚烧过度而使被处理物结渣、结焦等，影响处理效果，进而影响再利用，当然所设置的焚烧炉的个数并没有确切限制，主要依据被处理物的性质与特点，有些污染物(如含污染物较少的油泥)采用单个焚烧炉也是可行的，同时在焚烧炉内为了提高固体废弃物的传送处理效果，还相应的设置了浆叶搅拌器，浆叶搅拌器在运动中搅拌固废，以避免焚烧不充分或者固废发生结焦、粘结等现象。

优选地，作为进一步可实施的方案，焚烧炉的炉体采用陶瓷纤维保温材料，陶瓷纤维保温层其强度、保温性能均优于常规保温材料。

优选地，作为进一步可实施的方案，本发明的固体废弃物连续处理装置还包括多段耐热钢传送带，每个所述焚烧炉底部设置有一段耐热钢传送带，所述浆叶搅拌器位于所述耐热钢传送带上。桨叶式搅拌器在耐热钢传送带转动前行过程中，受固废阻滞产生逆时针转矩，实现固废搅拌功能，浆叶搅拌器的实际结构为中间有旋转轴，旋转轴通过驱动机构驱动轴上的叶片进行旋转搅拌。

优选地，作为进一步可实施的方案，各段耐热钢传送带由上至下依次衔接。

优选地，作为进一步可实施的方案，相互串联的焚烧炉的个数为3个，每个所述焚烧炉内顶壁依次排布有多个热等离子体炬，焚烧炉之间的焚烧温度呈依次升高的趋势。

该处理装置通过多个呈阶梯分布的焚烧炉的衔接，这样通过由上至下的错位衔接的设置方式不仅节约场地，更为重要的是多个焚烧炉梯级错位衔接可使被处理物从上一层传送带“悬空”、“翻落”至下一层传送带，此过程有利于充分释放有害物质，这也是本发明的典型特征之一。本发明根据不同处理物(工业废盐、油泥等)的特点(熔点或所含污染物)分别设定单个或几个热等离子体炉单元处理温度(因为并非温度越高越有利于处理所含污染物，需要适当调节温度)，前面的焚烧炉温度较低，末端的焚烧炉温度较高，因为如果一开始温度过高会使固废的形态发生变化，容易粘结而不易处理完全，所以需要逐步的升温经过多段的焚烧处理后以达到良好的焚烧处理效果。实际操作时，3个焚烧炉基本可以满足实际的使用需求。

本发明的处理装置在高温及高电动势协同下完成有机物裂解过程，该装置在工业废盐或油泥处理及资源化利用方面具有明显优势(如工业废盐中有机污染物有效处理后，可实现废盐资源化利用；油泥处理后可实现土地回归利用等；也可采取形成玻璃体终极处理方式)。

优选地，作为进一步可实施的方案，每个所述焚烧炉内顶壁所述热等离子体炬的个数为2个阵列，所述热等离子体炬均沿竖直方向排列。热等离子体炬可选择竖直排列的方式，还可以采用倾斜排布的方式，采用竖直排列加倾斜排列组合排布的方式以提高焚烧炉内的空气流通性。

本发明的热等离子体炬由数只焰心温度达到3000℃，火焰温度超过1000℃，使用寿命超过3000小时的热等离子体炬组成阵列，在焚烧炉体内形成均匀热场，待炉温达到预设温度后热等离子体炬自动关闭。

优选地，作为进一步可实施的方案，本发明的固体废弃物连续处理装置还包括用于排放焚烧尾气的排气管道，所述排气管道设置于任意所述焚烧炉的侧壁上。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述排气管道设置在相互串联的焚烧炉中的位于两端的焚烧炉的任意一个上。焚烧尾气通过排气管道排出，排气管道的设置位置不限，但是为了节约能耗，该装置只设置一个排气管道，因为如果排气管道过多会提高装置的能耗。另外排气管道的设置位置可以任选其一，如果是设置在最前端的焚烧炉的位置可以节约能耗，因为这样一来末端的焚烧炉燃烧的尾气可以再重新返回到最前端的焚烧炉排出，从而使末端含有较高热量的尾气送至最前端，可实现一定的节能效果；如果是设置在最末端的焚烧炉的位置，前端所有焚烧炉焚烧后的尾气一起从最末端的排气管道排出，这样末端尾气所含热量不容易被利用。

优选地，作为进一步可实施的方案，本发明的固体废弃物连续处理装置还包括料斗和螺杆输送机，固体废弃物从所述料斗出来经过螺杆输送机送入所述焚烧炉。

优选地，作为进一步可实施的方案，本发明的固体废弃物连续处理装置还包括集渣仓，经过串联的所述焚烧炉处理后的固渣进入所述集渣仓。

优选地，作为进一步可实施的方案，从集渣仓出来的固渣通过螺杆出渣机的运输从出渣口排出。螺杆输送机将固废输送至焚烧炉，螺杆出渣机输送焚烧残渣。

优选地，作为进一步可实施的方案，本发明的固体废弃物连续处理装置还包括PLC控制器(含有温度控制系统)，所述PLC控制器用于控制焚烧炉、浆叶搅拌器以及热等离子体炬的工作。整个装置通过PLC控制器实现智能化的操作，PLC控制器带有触摸屏，更为方便的控制整体装置各部件运行，可由触摸屏输入设置运行数据。

由于高电压驱动的热等离子体炬具有上千度高温和十几万伏电势梯度差，加速固体废弃物中的有机物裂解，在固体废弃物处理应用方面具有处理成本低，废气排放量小，在短时间内使固废中的有机物热解焚烧，节能、高效，处理效果优于常规技术，满足国家相关标准，尤其在工业废盐或油田含油污泥处理应用方面，分布式可控热等离子体炬的固体废弃物连续处理装置在营运成本和处理效果方面尤为优越，其市场前景难以估量，本发明当属固废处理的迭代型新技术。

与现有技术相比，本发明的技术效果在于：

本发明的分布式可控热等离子体炬的固体废弃物连续处理装置结构简单，每个热等离子体炉单元易实现标准化制造，可根据处理固废种类及性质的不同，选择多个热等离子体炉单元进行组合而实现连续处理，每个单元工艺可实现单独控制，任意调节温度，系统维护成本低；热等离子体炉单元拆装方便，易于运输；能够使用风电、太阳能发电等能源，可为海岛、舰船、高原地区及其他不适合采用燃油、燃气技术的场合，提供环保、节能、可移动、能够连续处理固废的解决方案。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的固体废弃物连续处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的浆叶搅拌器的结构示意图。

附图标记：

1-料斗； 2-螺杆输送机；

3-耐热钢传送带Ⅰ； 4-耐热钢传送带Ⅱ；

5-耐热钢传送带Ⅲ； 6-焚烧炉A；

7-热等离子体炬； 8-浆叶搅拌器；

9-焚烧炉B； 10-陶瓷纤维保温层；

11-排气管道； 12-焚烧炉C；

13-集渣仓； 14-螺杆出渣机；

15-出渣口。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。

实施例

如图1-图2所示，本发明的分布式可控热等离子体炬7的固体废弃物连续处理装置包括：料斗1、螺杆输送机2、集渣仓13、螺杆出渣机14、出渣口15、若干串联的焚烧炉、多段耐热钢传送带，焚烧炉外侧包覆有陶瓷纤维保温层10，焚烧炉内排布有多个热等离子体炬7，所述焚烧炉内底部设置有多个用于搅拌固体废弃物的浆叶搅拌器8，每个所述焚烧炉底部设置有一段耐热钢传送带，浆叶搅拌器8位于耐热钢传送带上，固体废弃物进入焚烧炉内，经过浆叶搅拌器8搅拌的同时采用所述热等离子体炬7处理焚烧，焚烧尾气排出后的固渣实现回收再利用。

为了节约空间布置以及更有利于有害物质的充分释放，各段耐热钢传送带呈阶梯式的由上至下依次衔接，焚烧炉的个数与耐热钢传送带的段数一一对应，焚烧炉的个数并没有具体限定，可根据实际情况对焚烧炉的个数进行调整。

具体地，相互串联的焚烧炉的数量为3个，分别为焚烧炉A 6、焚烧炉B 9以及焚烧炉C12，焚烧炉内顶壁依次排布有多个热等离子体炬7，热等离子体炬7设置的数量以及设置方向不限，具体每个焚烧炉内顶壁热等离子体炬7的个数为2个阵列，热等离子体炬7均沿竖直方向排列，也可以根据实际情况沿倾斜方向设置热等离子体炬7。耐热钢传送带分别为耐热钢传送带Ⅰ3，耐热钢传送带Ⅱ4，耐热钢传送带Ⅲ5，耐热钢传送带Ⅰ3设置在焚烧炉A 6的底部，耐热钢传送带Ⅱ4设置在焚烧炉B 9的底部，耐热钢传送带Ⅲ5设置在焚烧炉C12的底部，耐热钢传送带Ⅰ3，耐热钢传送带Ⅱ4，耐热钢传送带Ⅲ5呈阶梯式的由上至下依次衔接，在进行固体废弃物处理过程中，焚烧炉之间的焚烧温度呈依次升高的趋势，针对不同的废弃物类型相应的设定每个焚烧炉内具体的温度，因为并非温度越高越有利于处理所含污染物。

在本实施例中，在任意焚烧炉的顶部设置有用于排放焚烧尾气的排气管道11，更优地设置在位于两端的焚烧炉的任意一个上，本实施例为了方便起见将排气管道11设置在焚烧炉C12的侧壁部位。

固体废弃物从料斗1进料后，经过螺杆输送机2输送进入到焚烧炉采用热等离子体炬7焚烧，同时在固体废弃物处理的过程中，桨叶式搅拌器随传送带移动而滚动，在运动中搅拌固废，以避免焚烧不充分结焦或粘接传送带。处理后焚烧的尾气从焚烧炉C12的侧壁部位的排气管道11排出，固渣通过集渣仓13经过螺杆出渣机14运输最终从出渣口15排出。

该实施例的处理装置还包括PLC控制器(含温度控制系统)，PLC控制器用于控制焚烧炉、浆叶搅拌器8以及热等离子体炬7的工作。整个装置通过PLC控制器实现智能化的操作，PLC控制器带有触摸屏，更为方便的控制整体装置各部件运行，可由触摸屏输入设置运行数据。

最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分布式可控热等离子体炬的固体废弃物连续处理装置，其特征在于，包括：若干串联的焚烧炉，所述焚烧炉内排布有多个热等离子体炬，所述焚烧炉内底部设置有多个用于搅拌固体废弃物的浆叶搅拌器；

固体废弃物进入焚烧炉内，经过浆叶搅拌器搅拌的同时采用所述热等离子体炬处理焚烧，焚烧尾气排出后的固渣可实现回收再利用。

2.根据权利要求1所述的固体废弃物连续处理装置，其特征在于，还包括多段耐热钢传送带，每个所述焚烧炉底部设置有一段耐热钢传送带，所述浆叶搅拌器位于所述耐热钢传送带上。

3.根据权利要求2所述的固体废弃物连续处理装置，其特征在于，各段耐热钢传送带由上至下依次衔接。

4.根据权利要求1所述的固体废弃物连续处理装置，其特征在于，还包括用于排放焚烧尾气的排气管道，所述排气管道设置于任意所述焚烧炉的侧壁上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的固体废弃物连续处理装置，其特征在于，相互串联的焚烧炉的个数为3个，每个所述焚烧炉内顶壁依次排布有多个热等离子体炬，焚烧炉之间的焚烧温度呈依次升高的趋势。

6.根据权利要求5所述的固体废弃物连续处理装置，其特征在于，每个所述焚烧炉内顶壁所述热等离子体炬的个数为2个阵列，所述热等离子体炬均沿竖直方向排列。

7.根据权利要求4所述的固体废弃物连续处理装置，其特征在于，所述排气管道设置在相互串联的焚烧炉中的位于两端的焚烧炉的任意一个上。

8.根据权利要求1-4任一项所述的固体废弃物连续处理装置，其特征在于，还包括料斗和螺杆输送机，固体废弃物从所述料斗出来经过螺杆输送机送入所述焚烧炉。

9.根据权利要求1-4任一项所述的固体废弃物连续处理装置，其特征在于，还包括集渣仓，经过串联的所述焚烧炉处理后的固渣进入所述集渣仓。

10.根据权利要求1-4任一项所述的固体废弃物连续处理装置，其特征在于，还包括PLC控制器，所述PLC控制器带有温度控制系统，所述PLC控制器用于控制焚烧炉、浆叶搅拌器以及热等离子体炬的工作。

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