CN205443205U - 一种固体废物等离子体气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固体废物等离子体气化炉，包括：由炉本体组成，炉壁内侧设置有耐火衬层，炉本体分为上下两段，在上段设置有进料装置、生成气出口和维修门，最底部设置铸石流出口和金属流出口，在炉本体下段设置有微波发生器和电弧等离子体体发生器，在炉本体下段中部位置设置空气进气口和水蒸汽进气口，炉内设置有温度传感器和压力传感器，本实用新型由于采用了电弧等离子体和微波双重效果叠加，可以更好的离解固体废物提高效率节约能源。

Description

一种固体废物等离子体气化炉

技术领域

本实用新型涉及一种固体废物处理技术领域，尤其涉及一种固体废物气化处理装置，具体涉及一种利用电弧等离子体和微波双重离解处理固体废物的气化炉。

背景技术

随着城市化进程的迅猛发展，城市生活垃圾的处理已经成为制约各城市提升形象以及可持续发展的难题。城市生活垃圾特别是固体废物的处理已成为一个重要的环保议题，社会各界均十分关心固体废物的无害化处理。国内通常的固体废物处理方法主要有填埋法和燃烧法。这些方法缺陷明显，填埋法占用土地，易对大气、土壤、水体造成污染，潜伏爆炸隐患。焚烧法运行处理成本高，特别是各种废弃物在燃烧温度低于300-400℃时容易产生二噁英类有害物质，成为新的污染源，不利于大规模的推广应用。

在固体废物处理技术发展中，人们开始考虑使用固体废物等离子体离解重组方式处理，离解重组是指，在高温下(2000度以上)材料会分解为离子，即原子分裂为电子和正离子，固体废物离解后，可以在气化炉上部温度较低区域重组产生CO和H₂等气体（生成气）。例如采用电弧等离子体能发出大于5500⁰C的电弧温度，利用等离子体发生器高热密度及高温电弧加热气化炉到2000⁰C以上，甚至更高温度将固体废物离解产生生成气。现有技术也有使用微波等离子体气化炉处理固体废物的。但是，不管单独使用电弧等离子体还是单独使用微波等离子体，均有局限性，使用电弧等离子体虽然可形成局部高温，能气化较难气化的固体废物，对进料尺寸要求较宽，但耗电较高，且温度不均匀；而微波等离子体虽然分布温度均匀，但进料尺寸要求较严，才能产生较好的离解效果。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型提供一种新型的微波-电弧相结合的等离子体气化炉，采用该气化炉后可以大大提高固体废物气化效果，同时能节约能源。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种固体废物等离子体气化炉，包括炉本体，由炉壁及炉壁合围而形成封闭空腔组成，底端设置有泄流孔，泄流孔可以将气化炉内经处理后的固体废物残渣排出；炉本体分为上下两段，上段为生成气区，下段为离解区，炉本体整体封闭；炉本体上段设置进料装置，用于向炉本体内部供料；炉本体上段设置生成气出口，用于生成气收集再利用。炉本体下段包括微波发生器，设置在炉本体下段靠上部位；电弧等离子体发生器，设置在炉本体下段靠下部位；炉本体内可以在微波发生器和电弧等离子体发生器双重作用下，产生2000度以上的高温，将固体废物分解为离子，即原子分裂为电子和正离子，固体废物离解后，可以在气化炉上部温度较低区域重组产生CO和H₂等混合气体，即生成气；电弧等离子体发生器位于微波发生器之下，以便于在输入较大较重的固体废物时可以先到气化炉底部由电弧等离子体发生器产生的更高温度的等离子体体炬分解，未分解部分受热并随炉内热气上升由安装在电弧等离子体发生器之上的微波发生器加热形成的热度更均匀的微波辐射区分解，以达到更完全地分解固体废物，产生更多的生成气的目的。在炉本体下段，还设置有空气进气口，用于将空气送入炉本体内部；以及水蒸汽进气口，用于将水蒸汽送入炉本体内部。

作为优选方案，炉本体上段为圆柱形，顶端为拱形盖，下段为漏斗形，底部为弧形或平直。由于在固体废物离解时，炉内会形成高温高压，顶端为拱形设计具有更好的承压效果，并且上段空间较大，温度相对较低，有利于离子重组形成生成气；下段漏斗形设计有利用形成体积更小温度更高的高温离解区，以达到更好的离解效果。

作为优选方案，炉本体下段底端设置泄流孔包括用于泄流铸石流的铸石流出口和用于泄流金属流的金属流出口，可以实现资源的回收利用。

作为优选方案，由于铸石比金属轻，铸石流出口设置得比金属流出口更高，更好的实现铸石和金属的分类回收。

作为优选方案，微波发生器和电弧等离子体发生器可以设置为多个，即2个或2个以上，如2个、3个、4个、6个，设置多个时，可以在同一水平线上均匀分布且形成对心喷射结构，以利于形成蜗旋状等离子流和相对均匀的微波辐射，达到更好的离解效果。

作为优选方案，微波发生器为两层分布，下层均匀分布4个，上层对称分布2个，以利于形成体积更大温度更均匀的微波辐射区；电弧等离子体发生器为4个，利于较好的形成蜗旋状等离子流。

作为优选方案，在炉壁内侧设置有耐火衬层，达到耐高温的目的。

作为优选方案，炉内设置有温度传感器和压力传感器，便于随时监控炉内的温度和压力。

作为优选方案，在炉本体上段设置有维修门，方便于打开对炉内设备进行维修更换和清除炉内残留物。

作为优选方案，在炉壁外设置有金属外壳，金属外壳与炉壁形成空腔，在金属外壳下部设置有冷却水入水管，上部设置有水蒸汽出口，形成水循环冷却系统，在对炉本体降温的同时实现热能的综合利用。

作为优选方案，在炉壁外层密集地贴合铜管，钢管可以通冷水冷却炉壁，在对炉本体降温的同时实现热能的综合利用。

本实用新型的有益效果是：

1、由于采用了电弧等离子体和微波等离子体双重效果叠加，在对输入固体废物块尺寸要求较低的同时可以更好的离解固体废物；

2、微波发生器为两层分布，形成体积更大温度更均匀的微波辐射区与电弧等离子体发生器形成蜗旋状等离子流的结合，可以彻底离解固体废物；

3、气化炉炉本体下段漏斗形设计有利用形成体积更小温度更高的高温离解区，以达到更好的离解效果，上段空间较大，温度相对较低，有利于高温离子重组生成CO和H2等混合气体；

4、气化炉设计充分考虑的燃气资源、金属资源及热能的回收利用，具有非常高的经济效益和环保价值。

附图说明

图1为固体废物等离子体气化炉结构示意图。

图2为微波发生器安装示意图。

图3为电弧等离子体发生器安装示意图。

具体实施方式

为了更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案及有益效果，下面结合附图对本实用新型做进一步的说明，但并不将本实用新型的保护范围限定在以下实施例中。

如图1、图2和图3所示，一种固体废物等离子体气化炉，包括：炉本体，由炉壁1及炉壁1合围而形成封闭空腔组成炉本体分为上下两段，上段为圆柱形，顶端为拱形盖，形成体积较大的生成气区2，生成气区2与生成气出口7连通，生成气出口7与生成气回收系统21连接，以便于对生成气进行综合利用；生成气是由固体废物离解后重组产生的混合气体，主要成份是CO和H2，还包括其他杂质如HCL、H₂S等。炉本体下段为漏斗形，形成体积较小的离解区3，底部可以为弧形的，也可以是平水的。在炉本体下部最底端设置铸石流出口12，用于泄流铸石流；在炉本体下部最底端设置金属流出口13，与铸石流出口12相对，用于泄流金属流；因为铸石比金属轻，可以将铸石流出口12设置得比金属流出口13略高，以便将铸石和金属分开泄流回收。当然，如果底部可以为弧形时，可以将金属流出口13设置在底部中央。炉本体由底部的炉脚5及支撑架4支撑。炉本体上段设置进料装置6，用于向炉本体内部供料。在炉本体下段靠上位置设置有微波发生器8，微波发生器8由微波发生器主件81，微波发射管82组成，微波发射管82穿过炉壁1使用法兰盘83及螺母结构84安装在炉壁1上，炉壁1与法兰盘83之间设置有绝热垫圈85，微波发射管82直径为200-300毫米，微波器功率为30-100千瓦；微波发生器为6个，分上下两层设置，上层2个呈对称分布，下层4个呈对称均匀分布，双层微波发生器设置可以在炉本体下段漏斗形离解区3上部形成体积更大温度均匀的微波辐射区。炉本体下段靠下位置设置电弧等离子体发生器9，电弧等离子体发生器9由电弧等离子体发生器主件91，等离子体发射管92组成，等离子体发射管92穿过炉壁1使用法兰盘93及螺母结构94安装在炉壁1上，炉壁1与法兰盘93之间设置有绝热垫圈95，等离子体发射管92直径为200-300毫米，电弧等离子体发生器功率为30-100千瓦；电弧等离子体发生器为4个，呈对称均匀分布且形成对心喷射结构，可以在炉本体下段漏斗形离解区3下部形成蜗旋状等离子流。电弧等离子体发生器9位于微波发生器8之下的目的是在输入较大较重的固体废物时可以先到离解区3下部由电弧等离子体发生器9产生的更高温度的等离子体体炬分解，未分解部分受热随炉内热气上升由微波发生器8产生的微波辐射区更均匀的分解，达到更完全地分解固体废物，产生更多的生成气的目的。在炉本体下段中部位置即微波发生器8和电弧等离子体发生器9之间设置空气进气口10，在炉本体下段中上部位置即下层微波发生器8等高位置设置有水蒸汽进气口11，空气进气口10和水蒸汽进气口11的作用将空气和水蒸汽送入炉本体内部，可以为固体废物气化提供适量的氧和氢，有利于CO和H₂的形成。空气进气口10和水蒸汽进气口11位置设置没有特别要求，只要设置在炉本体下段即可，空气和水蒸汽输入量需要根据固体废物的料类确定，可以使用电脑进行自动控制。在炉本体上段设置有维修门16，方便于打开对炉内设备进行维修更换和清除炉内残留物。在炉壁1内侧设置有耐火衬层17，达到耐高温的目的。炉本体内设置有温度传感器14和压力传感器15，便于随时监控炉内的温度和压力，为调节微波发生器8和电弧等离子体发生器9的启动与关闭、功率大小提供数据支持。炉壁1外设置有金属外壳19，金属外壳19与炉壁1形成空腔，在金属外壳19下部设置有冷却水入水管18，上部设置有水蒸汽出口20，形成水循环冷却系统，水蒸汽出口20可以与炉内水蒸汽进气口11连接，实现综合利用。冷却系统还可以是在炉壁1外层密集地贴合的铜管，钢管可以通冷水冷却炉壁1，在对炉本体降温的同时实现热能的综合利用。

由于采用了等离子和微波双重离解效果叠加，可以更好的离解固体废物。电弧等离子体体发生器在下，可以把较大较重的固体废物块先由电弧产生的温度更高体积较小的等离子体炬分解，微波等离子体发生器在上，可以把未分解完全向上升的固休废物在温度较低些但分布均匀体积较大的微波辐射区进一步的分解，这样的安排能更完全地分解废物，产生更多的燃气，并使入料废物块的尺寸有更大的可变度。

Claims (11)

1.一种固体废物等离子体气化炉，其特征在于包括

炉本体：由炉壁（1）及炉壁（1）合围而形成封闭空腔组成，底端设置泄流孔，所述炉本体分为上下两段，上段为生成气区（2），下段为离解区（3）；

进料装置（6）：设置在炉本体上段，用于向炉本体内部供料；

生成气出口（7）：设置在炉本体上段，用于生成气收集再利用；

微波发生器（8）：设置在炉本体下段靠上部位；

电弧等离子体发生器（9）：设置在炉本体下段靠下部位；

空气进气口（10）：设置在炉本体下段，用于将空气送入炉本体内部；

水蒸汽进气口（11）：设置在炉本体下段，用于将水蒸汽送入炉本体内部。

2.根据权利要求1所述的固体废物等离子体气化炉，其特征在于所述的炉本体上段为圆柱形，顶端为拱形盖，下段为漏斗形，底部为弧形或平直。

3.根据权利要求2所述的固体废物等离子体气化炉，其特征在于所述的炉本体下段底端的泄流孔包括用于泄流铸石流的铸石流出口（12）和用于泄流金属流的金属流出口（13）。

4.根据权利要求3所述的固体废物等离子体气化炉，其特征在于在所述的铸石流出口（12）高于金属流出口（13）。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的固体废物等离子体气化炉，其特征在于所述的微波发生器（8）和电弧等离子体发生器（9）均为2个或2个以上，均匀分布且形成对心喷射结构。

6.根据权利要求5所述的固体废物等离子体气化炉，其特征在于所述的微波发生器（8）为两层分布，下层均匀分布4个，上层对称分布2个；所述的电弧等离子体发生器（9）为4个。

7.根据权利要求6所述的固体废物等离子体气化炉，其特征在于所述的炉壁（1）内侧设置有耐火衬层（17）。

8.根据权利要求7所述的固体废物等离子体气化炉，其特征在于所述的炉本体内设置有温度传感器（14）和压力传感器（15）。

9.根据权利要求8所述的固体废物等离子体气化炉，其特征在于所述的炉本体上段设置有维修门（16）。

10.根据权利要求9所述的固体废物等离子体气化炉，其特征在于所述的炉壁（1）外设置有金属外壳（19），金属外壳（19）与炉壁（1）之间形成空腔，在金属外壳（19）下部设置有冷却水入水管（18），上部设置有水蒸汽出气管（20）。

11.根据权利要求9所述的固体废物等离子体气化炉，其特征在于所述的炉壁（1）外层密集地贴合铜管，钢管可以通冷水冷却炉壁。