CN1825042A - 废物处置等离子体反应炉 - Google Patents

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本发明涉及一种废物处置等离子体反应炉，包括炉体、炉盖。炉体内侧设有耐火材料炉衬及隔热保温层，炉体的炉膛底部侧面设有熔融体排出口，而炉壁上设有气体出口；炉盖中央设有伸入炉内的中空石墨电极，中空石墨电极内部具有一贯穿整个中空石墨电极的通道，炉体底部还设有与中空石墨电极相对的第二电极及与第二电极相连的石墨引出电极，在中空石墨电极与第二电极之间形成电弧区域，产生热等离子体。本发明将粉碎后的固态及/或液态、气态废弃物通过中空的石墨电极内部通道直接送入等离子体高温区域附近进行处置，能量利用率和处理效率高，反应炉的容积相应减小。尤其适用于垃圾焚烧后的飞灰、粉碎后的电子垃圾、液态或气态有毒危险废弃物的处理。

Description

废物处置等离子体反应炉
【技术领域】
本发明涉及一种废弃物处理装置，特别是指一种废物处置等离子体反应炉。
【背景技术】
随着工业生产的快速发展，环境污染变得日益严重。人工合成的各类化学物质品种正以惊人的速度增长，其中不少是有害或是有毒的。例如，曾用作高压变压器油的多氯联苯(PCB)，剧毒农药六六六，DDT等具有高毒性与高残留性，能通过地下水和食物链在人体及动物体内富集，从而导致癌症及基因变异；用作致冷剂的氟里昂类化合物及用作溶剂等的卤化物是臭氧层空洞的罪魁祸首，含有生物技术、农药生产、医院等的高毒性高传染性的废物，则严重危害人体健康。如何处理这些环境污染物的问题已成为国际上共同关心的重要课题。传统的填埋法及焚烧处理法由于二次污染、迁移效应及低效率已受到严重挑战，特别是焚烧过程中产生更高毒性的多氯代二苯并二恶英(PCDDs)与多氯代二苯并呋喃(PCDFs)的二次污染问题引起人们的高度重视。
随着各种热处理技术在环境污染物处理上的日益广泛应用和许多难处理或特殊的污染物对处理效率更高的要求，常规的焚烧技术已逐渐显现出其不足之处。例如安装费用高、粉尘大、热效率不高、体积庞大、不能经常开关等，尤其是对于多氯联苯类(PCB)，氟里昂类等难消解含卤化合物及生物技术产业、农药、医院等的特殊废弃物处理，常规的燃料热源技术的处理效率常不能达到国际规定的标准(PCB的消解效率必须大于99.9999％)，并且等离子体技术因其高温高导热特性对污染物有很高的处理效率，尤其是对难处理污染物及特殊要求污染物，其先进性与优越性进一步显现出来，成为环境污染物处理领域中最有发展前途，最引人关注的一项高科技技术。
目前国内外已有一些专利，公开了采用直流等离子体技术，可以处理包括化学武器在内的多种废物。
美国Startech环境公司发展的直流等离子体技术，可以处理包括化学武器在内的多种废物。
卡特尔(美国专利5280757)用电弧等离子体气化市政垃圾；巴顿(美国专利4644877)和贝尔(美国专利4431612)用电弧等离子体破坏多氯联苯(PCBs)等。
德国格里马(中国专利89105527.4)专利公开了采用水蒸气等离子体气氛和直流等离子体技术，澳大利亚联邦科学和工业研究组织(中国专利ZL93103682.8)采用惰性气体等离子体气氛和直流等离子体技术，浙江巨圣氟化学有限公司(中国专利ZL 00128708.7)采用直流等离子体技术处理有机卤化物。
王忠义、黄少青(中国专利ZL 01206033.X)采用空气直流等离子体技术处理医疗废物。
中国科学院力学研究所(中国专利ZL 200320121907.0)采用氧气氛围的直流等离子体技术处理医疗废物。
从目前查新获得的结果来看，已有的等离子体裂解技术中未见到通过中空石墨电极直接将废物送入等离子体高温区域附近直接处置的装置。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：提供一种废物处置等离子体反应炉，其可对各种形态的(固态、液态、气态)无机、有机废物进行有效高温热解处置，且能量利用率及处理效率高、能耗低，更经济环保。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：提供一种废物处置等离子体反应炉，包括炉体、炉盖。炉体内侧设有耐火材料炉衬及隔热保温层，炉体的炉膛底部侧面设有熔融体排出口，而炉体的炉壁上设有供高温热解气体排出的气体出口；炉盖中央设有伸入炉内的中空石墨电极，中空石墨电极内部具有一贯穿整个中空石墨电极以供待处理废物输送入炉体内的通道，在炉体底部还设有与中空石墨电极相对的第二电极以及与第二电极相连的石墨引出电极，在中空石墨电极与炉膛底部的第二电极之间形成电弧区域，产生热等离子体。
上述技术方案的进一步改进在于：在所述炉体一侧设有一支架，所述支架包括一立柱及一可上下活动地设于立柱顶部且垂直于立柱的横梁，所述中空石墨电极通过一固定机构固定于横梁上。
上述技术方案的进一步改进在于：在炉体的气体出口外侧再连接有一持续反应室。
上述技术方案的进一步改进在于：所述持续反应室还设有一持续反应室出口，所述持续反应室出口与一急冷装置相连，急冷装置再设有一尾气出口。
上述技术方案的进一步改进在于：所述石墨引出电极为四个，四个石墨引出电极在炉体底部排列成十字形状且分别同炉底部的第二电极连接并引出至炉体外部。
通过采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1、采用石墨中空电极送料，直接将废弃物送入等离子体高温区域，提高了能量的利用率以及处理效率，使得处理单位质量废物的能耗大大降低，反应炉的容积也可相应减小。
2、废物中的全部有毒有机物质在高温下完全分解，例如二噁英、呋喃、多氯联苯、高氯或多氯脂肪或芳香物质得到干净和彻底的消灭，处理过程中不会产生新的有毒物质。
3、特别适合处理垃圾焚烧飞灰，粉碎后的电子垃圾，液态以及气态的各类危险废物。
4、由于采用熔渣技术，使得被处理的废物中的金属和无机物，例如医疗废物中的金属和玻璃制品，无需从中分拣出来，使得处理过程简单方便，避免二次污染的机会。
5、由于采用还原型气氛等离子体，使得废物中的金属不会被氧化，可回收再生，废物中的有毒6价铬还原成无毒的3价铬。
6、由于采用还原型氛围等离子体，避免了产生大量NOX造成环境污染的同时，产生的尾气量只有燃烧法的5％，而且是高能的燃气(氢气、一氧化碳)使得尾气处理所需的设备的成本投资大大减少。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
【附图说明】
图1是本发明废物处置等离子体反应炉的结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明提供一种废物处置等离子体反应炉，包括炉体1、炉盖2、电极、支架4、持续反应室5及急冷装置6。
其中，所述炉体1内侧设有耐火材料炉衬及隔热保温层，在炉体1的炉膛底部侧面设有熔融体排出口12，而在炉体1的炉壁上设有供高温热解气体排出的气体出口14。
炉盖2的中央设有伸入炉体1内部的中空石墨电极31，中空石墨电极31内部具有一贯穿整个中空石墨电极31的通道311以供待处理废物输送入炉体1内部；在炉体1的底部还设有与中空石墨电极31相对的第二电极32以及与第二电极32相连且在炉体底部排列成十字形状的四个石墨引出电极33，当给电极(中空石墨电极31及引出电极33)通电，即会在中空石墨电极31与炉膛底部的第二电极32之间形成电弧区域，产生热等离子体。
所述支架4设于炉体1一侧，其包括一立柱41及一可上下活动地设于立柱41顶部且垂直于立柱41的横梁42，所述中空石墨电极31即通过一固定机构43固定于横梁42上，通过该横梁42的上下活动而可控制中空石墨电极31进行上、下移动而调节其与第二电极32之间的距离。
在气体出口14外侧还可再连接有一持续反应室5，以便于进一步反应，而能使反应效率更高。而持续反应室5还设有一持续反应室出口50，持续反应室出口50与一急冷装置6相连，以便于反应生成的气体在急冷装置6中进行急冷得到高能燃气，急冷装置6再设有一尾气出口60以输出最终得到的高能燃气。
在处置废弃物时，废弃物通过送料装置(图未示出)从中空石墨电极31的顶端送入，经过其内部的通道311直接进入在中空石墨电极31和第二电极32之间的电弧区域。废弃物中的有机废物成分经等离子体高温热解后产生的气体物质(主要是氢气和一氧化碳)经急冷装置急冷后可得到高能燃气：氢气和一氧化碳，同时抑制了有毒物质(包括二噁英类)的产生；而其中的无机废物成分经等离子体高温熔融后经炉体1底部的熔融体排出口12排出炉体1外，再经水淬冷后得到渗沥性极低的玻璃体。该反应炉可间断式工作，也可连续工作。
本发明由于采用中空石墨电极送料，直接将废弃物送入等离子体高温区域，提高了能量的利用率以及处理效率，使得处理单位质量废物的能耗大大降低，反应炉的容积相应减小。废物中的全部有毒有机物质在高温下完全分解，例如二噁英、呋喃、多氯联苯、高氯或多氯脂肪或芳香物质得到干净和彻底的消灭，处理过程中不会产生新的有毒物质。特别适合处理垃圾焚烧飞灰，粉碎后的电子垃圾，液态以及气态的各类危险废物。
由于采用熔渣技术，使得被处理的废物中的金属和无机物，例如医疗废物中的金属和玻璃制品，无需从中分拣出来，使得处理过程简单方便，避免二次污染的机会。
由于采用还原型气氛等离子体，废物中的金属不会被氧化，可回收再生，废物中的有毒6价铬还原成无毒的3价铬。此外，避免了产生大量NOX造成环境污染的同时，产生的尾气量只有燃烧法的5％，而且是高能的燃气(氢气、一氧化碳)使得尾气处理所需的设备的成本投资大大减少。

Claims (5)

1、一种废物处置等离子体反应炉，包括炉体、炉盖，炉体内侧设有耐火材料炉衬及隔热保温层，炉体的炉膛底部侧面设有熔融体排出口，而炉体的炉壁上设有供高温热解气体排出的气体出口，其特征在于：炉盖中央设有伸入炉内的中空石墨电极，中空石墨电极内部具有一贯穿整个中空石墨电极以供待处理废物输送入炉体内的通道，在炉体底部还设有与中空石墨电极相对的第二电极以及与第二电极相连的石墨引出电极，在中空石墨电极与炉膛底部的第二电极之间形成电弧区域，产生热等离子体。
2、如权利要求1所述的废物处置等离子体反应炉，其特征在于：在所述炉体一侧设有一支架，所述支架包括一立柱及一可上下活动地设于立柱顶部且垂直于立柱的横梁，所述中空石墨电极通过一固定机构固定于横梁上。
3、如权利要求1或2所述的废物处置等离子体反应炉，其特征在于：在炉体的气体出口外侧再连接有一持续反应室。
4、如权利要求3所述的废物处置等离子体反应炉，其特征在于：所述持续反应室还设有一持续反应室出口，所述持续反应室出口与一急冷装置相连，急冷装置再设有一尾气出口。
5、如权利要求1所述的废物处置等离子体反应炉，其特征在于：所述石墨引出电极为四个，四个石墨引出电极在炉体底部排列成十字形状且分别同炉底部的第二电极连接并引出至炉体外部。
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