CN202881201U - 带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，该危险废弃物气化炉包括：气化炉体（1），作为气化炉体内衬的耐火材料层（2），设置在气化炉体顶部的进料口（3），设置在气化炉体上部侧面的炉气出口（4），设置在气化炉体下部侧面的氧化剂气体进口（5），设置在气化炉体下部侧面的等离子体炬（6），和设置在气化炉体底部侧面的炉渣和金属出口（7）。本实用新型提供的危险废弃物气化炉构思新颖独特，结构科学合理，能实现可再生资源原料和用途的扩大和方式创新，更好支持生物质发电和生物质化工项目的因地制宜建设，促进绿色能源的发展；危险废弃物气化炉排出的炉气可收集利用，作为一定热值的燃气或生产化学品的原料气。

Description

带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉

技术领域

本实用新型涉及一种工业炉，尤其是涉及一种带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，该气化炉节能环保安全可靠。

背景技术

随着社会和经济的发展，我国除城市生活垃圾的年产量已超过2亿吨外，危险废弃物（有害废弃物或有毒废弃物）的年产生量也不断增加，已接近1500万吨。

危险废弃物与城市生活垃圾和一般工业废弃物等其他废弃物相比，具有特殊的物理化学性质或生物毒性。一般情况下，这些特性主要包括腐蚀性、反应性、浸出毒性、急性毒性、易燃易爆性、传染性和放射性等的一项或多项。处理危险废弃物是全球环境保护的重点和难点问题之一，在我国安全和环保处理医疗垃圾、处理废旧家电、废旧电脑和通讯设备拆解回收金属和有用物质之后的残存物，如电子线路板，以及处理废弃塑料、废弃农药、涂料和溶剂，废弃化学催化剂等虽早已提上议事日程并颁布了许多法规、规定，但不仅处理率较低且技术和设备也不过关。而且我国有些地区还吸纳了国外近70%的电子垃圾，采用“酸泡火烧”的方式进行处理，排放物严重污染大气、土地和水资源，对环境安全造成了很大威胁。在综合比较对危险废弃物采取焚烧、固化填埋、化学法、生物法等处理手段利弊的基础上，国内外竞相开展了对采用等离子技术处理危险废弃物的研究，并建有一些等离子弧熔融裂解试验和示范装置，以及等离子炬气化处理装置。用等离子技术处理危险废弃物，完全不同于普通的焚烧，高温的等离子弧和高热密度的气体射流所实现的高温热处理过程，被公认为是最先进的和最可靠的处理危险废弃物的手段。

但是，目前已有的采用等离子技术处理危险废弃物的装置设备，基本上是属于等离子弧熔融裂解炉并采用石墨电极。这类设备在无氧状态下，主要依靠电极电能对危险废弃物进行热解，虽产生的炉气量相对较少，可以减少炉气净化处理的量；但由于没有充分利用危险废弃物自身的热值（医疗废弃物和电子线路版等都具有较高的热值），因而耗电较多，对节能不利。同时，这类设备由于需要电极成对引弧，因而炉体结构能适应需要一定危险废弃物处理量的商业化用途也受到一定限制。而如果采用等离子炬（即非转移弧高温等离子喷枪）加热系统作为危险废弃物气化炉的热源，不仅可较好解决结构设计和设备能力问题，而且由于带等离子炬加热系统的气化炉是在部分氧化条件下运行，因而可充分利用危险废弃物自身热值和节省电能。同时，这种新型工业炉设备也能适应危险废弃物和各种形态（固态、膏状和液态）的进料要求。针对国内危险废弃物产生量日益增加亟待加强处理，以及还要切实保证处理的无害化效果的实际状况，开发能够节能环保安全地处理各类危险废弃物的新型工业炉设备已成为解决危险废弃物处理这一环保难题的重要课题。带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉就是解决这一重要课题的实用新型成果。这种新型工业炉设备能有效促进危险废弃物处理流程的改进和创新，推进环保技术的持续进步。

等离子炬（也称等离子体发生器或电弧气体加热器）是让大量工作气体通过电弧区，利用电弧的能量加热气体，形成高温和高热密度等离子射流（火炬气体温度可高达5500度以上），因此，等离子炬具有可作为工业炉高强度热源的优势，且操作简便。

国内外都曾将等离子炬用于航天飞行器外壳材料测试，以及用于金属切割和锅炉点火。国外还在一些金属冶炼及固体废弃物（城市生活垃圾、工业垃圾和医疗、电子等有害废弃物、污水污泥等）处理中使用了等离子技术并取得了较好效果。该技术在工业领域的应用还在拓展。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术而提供一种带等离子炬加热系统的新型危险废弃物气化炉。这种危险废弃物气化炉可做到节能环保安全地处理各类危险废弃物，为可再生资源利用和固废处理领域的首创。

为了实现本实用新型的目的，提出一种带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，所述危险废弃物气化炉包括：

气化炉体1；

耐火材料层2，作为气化炉体内衬；

进料口3，设置在气化炉体顶部；

炉气出口4，设置在气化炉体上部侧面；

氧化剂气体进口5，设置在气化炉体下部侧面；

等离子体炬6，设置在气化炉体下部侧面；

炉渣和金属出口7，设置在气化炉体底部侧面。

所述的危险废弃物气化炉体1的外形为圆柱形，内腔为基于耐火材料的结构，其上部和下部均为圆柱且上部直径大于下部直径，内腔中间部分为一倒圆台。

：所述的耐火材料层2至少包括有4种不同规格和性能的耐火砖层、耐火板层或耐火浇铸料层。

所述进料口3包括有2根轴向进料管。

所述的炉气出口4包括有2根径向出气管。

所述的氧化剂气体进口5包括有4根从炉外向炉内径向向下倾斜的进气管。

所述的炉渣盒金属出口7包括有2根从炉内向炉外径向向下倾斜的出料管。

所述的气化炉体1的底部设置条形支承8，所述条形支承8为多根条形型钢。

所述等离子炬6为一排从炉外向炉内径向向下倾斜设置，且在所述气化炉体1下部侧面沿圆周等距分布。

本实用新型的优点在于：

1）本实用新型提供的危险废弃物气化炉以等离子炬加热系统为热源，技术可靠且热效率高。

2）本实用新型提供的危险废弃物气化炉是一种能保证危险废弃物处理无害化和资源化效果的新型工业炉。炉气方式从上部出气管排出，可收集利用，作为一定热值燃气或生产化学品的原料气；危险废弃物中的无机物质成为熔融态渣由底部排渣管排出，经激冷后形成玻璃体材料；可以用作建筑材料。

3）本实用新型提供的危险废弃物气化炉充分利用了生物质和垃圾自身的热值，从而进一步支持了炉内的高温条件，节省了等离子炬外加的能量，因而是节能型的工业炉设备。

4）本实用新型提供的危险废弃物气化炉为密闭炉且在微负压条件下操作，既保护了环境又保证了生产安全。

5）本实用新型提供的耐火材料能适应炉内的部分氧化性气氛，从而保证生产操作的顺利进行。

6）本实用新型提供的危险废弃物气化炉构思新颖独特，结构科学合理，能实现可再生资源原料和用途的扩大和方式创新，更好支持生物质发电和生物质化工项目的因地制宜建设，促进绿色能源的发展。危险废弃物气化炉排出的炉气可收集利用，作为一定热值的燃气或生产化学品的原料气。

附图说明

图1为本实用新型带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉的整体结构示意图；

1 气化炉体	5氧化剂气体进口
		2耐火材料层	6等离子炬
3进料口	7炉渣和金属出口
		4炉气出口	8条形支承

。具体实施方式

为了更好地说明本实用新型，下面的实施例可进一步介绍本实用新型所具有的特点，但不能理解为对本实用新型可以实施范围的限制。

本实用新型提供一种带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，如图1所示，包括危险废弃物气化炉体1，炉体的外形为一园柱体，而内腔上部和下部均为圆柱且上部直径大于下部直径，中间部分为一倒圆台，危险废弃物气化炉体内衬为耐火材料层2，耐火材料层至少包括有4种不同规格或性能的耐火砖层、耐火板层和耐火浇铸料层，其中有2层耐火砖层；危险废弃物气化炉体顶部设置有危险废弃物进料口3，包括有2根轴向进料管；危险废弃物气化炉体上部侧面设置有炉气出口4，包括有2根径向出气管；危险废弃物气化炉体下部侧面设置有氧化剂气体进口5，包括有4根向下倾斜的进料管；危险废弃物气化炉体下部侧面设置有等离子炬6，所述的等离子炬径向及向下倾斜并沿圆周等距分布在危险废弃物气化炉体下部侧面；危险废弃物气化炉体底部侧面设置有炉渣和金属出口7，包括有2根径向出料管；危险废弃物气化炉体底部还设置有多根条形型钢作为条形支承8。

将危险废弃物由危险废弃物进料口3送入危险废弃物气化炉中，由于安装在危险废弃物气化炉体下部侧面的等离子炬6是危险废弃物气化炉的外加热源，它可向危险废弃物气化炉内喷入高温及高热密度的气体射流，从而使危险废弃物气化炉内保持较高的温度。又由于危险废弃物气化炉下部侧面有氧化剂气体进入，因此危险废弃物中的有机物质（碳、氢元素）将气化为合成气（主要成分为一氧化碳和氢气），气化过程为放热反应，可进一步支持炉内的高温条件。而危险废弃物中的无机物质和金属物质则在炉内高温条件下形成熔融态炉渣和熔融态金属，聚集在炉体的下部，形成熔池。（熔池的温度可保持在1800℃以上），并定期由危险废弃物气化炉底部侧面的炉渣和金属出口7排出，熔融炉渣和金属排出后可分层分离。危险废弃物气化炉内产生的炉气（主要成分为一氧化碳和氢气）则连续从危险废弃物气化炉上部侧面的炉气出口4排出，可收集起来加以利用。

由于危险废弃物气化的过程是部分氧化反应，因此安装在危险废弃物气化炉体下部侧面的等离子炬6的工作气体采用空气，由危险废弃物气化炉下部侧面进入的氧化剂气体也为空气。

由于危险废弃物气化炉内有较高的温度，因此危险废弃物气化炉体内衬耐火材料是经过选择，并且至少包括4种不同规格或性能的耐火砖、耐火板和耐火浇铸料，危险废弃物气化炉体内衬耐火材料2按多层结构砌筑。

本实用新型提供的危险废弃物气化炉是一种能保证危险废弃物处理无害化效果的新型工业炉。将危险废弃物由进料口送入气化炉，由于有氧化剂气体进入，因此炉内呈部分氧化气氛，危险废弃物中的有机物质，即碳、氢元素气化生成合成气（主要成分为一氧化碳和氢气），以炉气方式从上部出气管排出，可加以收集作为低热值燃气或生产化学品的原料。由于炉内的高温条件，炉气中残留的有害成分会被彻底摧毁。而危险废弃物中的无机物质在炉内高温条件下，会成为熔融态渣由底部炉渣和金属出口排出，经激冷后形成玻璃体材料，残存的重金属及其他有害成分被牢牢包裹在这种硅氧网状结构的玻璃体材料中。这种玻璃体材料经专门的毒性浸出试验证明是无害的，因此可以用作建筑材料。危险废弃物中如有金属物质，则在炉内高温条件下，也以熔融状态排出，并可与炉渣分层分离，成为金属铸条被回收。

本实用新型提供的危险废弃物气化炉充分利用了危险废弃物自身的热值，即危险废弃物中的有机物质（碳、氢元素）在部分氧化条件下生成合成气（主要成分为一氧化碳和氢气）时，会产生热量，从而进一步支持了炉内的高温条件，节省了等离子炬外加的能量，因而是节能型的工业炉设备。

综上所述，本实用新型提供的一种带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉理念先进，构思独特，与传统的生物质和垃圾处理设备相比具有节能环保安全和广泛利用可再生资源原料的综合优势。可以预计，在不长的时间内将形成新型的环保型危险废弃物气化炉系列，可很好服务于可再生资源利用和固废处理领域，为国家环保事业的技术进步作出贡献。

但本实用新型的保护范围并不局限于此。本领域技术人员在本实用新型揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，其特征在于：所述危险废弃物气化炉包括：

气化炉体（1）；

耐火材料层（2），作为气化炉体内衬；

进料口（3），设置在气化炉体顶部；

炉气出口（4），设置在气化炉体上部侧面；

氧化剂气体进口（5），设置在气化炉体下部侧面；

等离子体炬（6），设置在气化炉体下部侧面；

炉渣和金属出口（7），设置在气化炉体底部侧面。

2.根据权利要求1所述的带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，其特征在于：所述的危险废弃物气化炉体（1）的外形为圆柱形，内腔为基于耐火材料的结构，其上部和下部均为圆柱且上部直径大于下部直径，内腔中间部分为一倒圆台。

3.根据按权利要求2所述的带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，其特征在于：所述的耐火材料层（2）至少包括有4种不同规格和性能的耐火砖层、耐火板层或耐火浇铸料层。

4.根据按权利要求3所述的带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，其特征在于：所述进料口（3）包括有2根轴向进料管。

5.根据按权利要求4所述的带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，其特征在于：所述的炉气出口（4）包括有2根径向出气管。

6.根据按权利要求5所述的带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，其特征在于：所述的氧化剂气体进口（5）包括有4根从炉外向炉内径向向下倾斜的进气管。

7.根据按权利要求6所述的带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，其特征在于：所述的炉渣盒金属出口（7）包括有2根从炉内向炉外径向向下倾斜的出料管。

8.根据按权利要求7所述的带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，其特征在于：所述的气化炉体（1）的底部设置条形支承（8），所述条形支承（8）为多根条形型钢。

9.根据按权利要求8所述的带等离子炬加热系统的危险废弃物气化炉，其特征在于：所述等离子炬（6）为一排从炉外向炉内径向向下倾斜设置，且在所述气化炉体（1）下部侧面沿圆周等距分布。

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