CN211176804U - 一种等离子熔融炉及其送气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种等离子熔融炉及其送气装置，其中，所述送气装置包括:进气环，所述进气环上开设有多个进气口，以向等离子熔融炉内提供具有不同进气角度的反应气体；所述进气环包括第一进气环和第二进气环，其中，所述第一进气环的末端与所述等离子熔融炉的进料管相连接，所述第二进气环的末端与所述等离子熔融炉的视镜相连接。根据本实用新型提供的等离子熔融炉的送气装置，通过分别在等离子熔融炉的进料管和视镜上设置进气环，并且所述进气环上开设有多个进气口，通过向等离子熔融炉内提供具有不同进气旋角、初始流速的反应气体，加强对反应气体的控制，提高了等离子熔融炉的反应效率，改善了等离子熔融炉的烟气质量。

Description

一种等离子熔融炉及其送气装置

技术领域

本实用新型涉及危废焚烧处理领域，具体而言本实用新型涉及一种等离子熔融炉及其送气装置。

背景技术

危险废弃物焚烧过程中会产生大量的飞灰，其含有高浸出浓度的重金属、二噁英等污染物。目前，通过等离子电弧产生的高温(中心区可达7000℃)迅速将飞灰变成熔融状态的反应器，是将生活垃圾焚烧飞灰无害化处理和资源化利用的一种技术。

在现有技术中，直流电弧等离子熔融炉的设计通常采用缺氧反应，不设专门的反应气体进口或者将反应气体进口开在炉体中部，以单管通气的形式向炉体内送风。由于反应气体的进量是不可控的，反应气体在炉体内的缺氧反应无法对飞灰中的有机成分、残炭和活性炭等反应成分进行有效去除，导致此类成分存在于底渣当中，影响底渣物化性能；并且因无法对自由气化区的气力送入进行有效调控，导致烟气成分可控性差，无法根据飞灰的成分波动做出快速响应，导致后端烟气处理工艺复杂，难度加大，甚至烟气排放不合格。

因此，有必要提出一种新的等离子熔融炉的送气装置，以解决上述问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本实用新型提供一种等离子熔融炉的送气装置，包括：

进气环，所述进气环上开设有多个进气口，以向等离子熔融炉内提供具有不同进气角度的反应气体；

所述进气环包括第一进气环和第二进气环，其中，所述第一进气环的末端与所述等离子熔融炉的进料管相连接，所述第二进气环的末端与所述等离子熔融炉的视镜相连接。

进一步，所述进气口在所述进气环的圆周上均匀布置。

进一步，所述进气角度包括第一进气角度，所述第一进气角度为进气方向与所述进气环的轴线方向之间的夹角，所述第一进气角度的范围是0°至70°。

进一步，所述进气角度包括第二进气角度，所述第二进气角度为进气方向与所述进气环的横截面的法线方向之间的夹角，所述第二进气角度的范围是0°至50°。

进一步，所述送气装置还包括：

调节阀，所述调节阀设置于所述进气环的前端，配置为调节进入所述进气环的反应气体的量。

进一步，所述送气装置还包括：

流量计，所述流量计设置于每个所述进气环的前端，配置为统计进入每个所述进气环的反应气体的总量。

进一步，所述第一进气环与所述进料管可拆卸地连接，所述第二进气环与所述视镜可拆卸地连接。

进一步，所述第一进气环与所述进料管法兰连接，所述第二进气环与所述视镜法兰连接。

进一步，所述第一进气环和所述进料管将反应气体引流至所述等离子熔融炉的腔室的底部，所述第二进气环和所述视镜将反应气体引流至所述等离子熔融炉的腔室的顶部。

本实用新型提供一种等离子熔融炉，包括如上所述的等离子熔融炉的送气装置。

根据本实用新型提供的等离子熔融炉的送气装置，通过分别在等离子熔融炉的进料管和视镜上设置进气环，并且所述进气环上开设有多个进气口，通过向等离子熔融炉内提供具有不同进气旋角、初始流速的反应气体，加强对反应气体的控制，提高了等离子熔融炉的反应效率，改善了等离子熔融炉的烟气质量。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的装置及原理。在附图中，

图1为本实用新型的等离子熔融炉的送气装置的示意图；

图2A为本实用新型的进气环的截面图；

图2B为本实用新型的进气环的剖面图。

附图标记

1、进料管 2、视镜

3、第一进气环 4、第二进气环

5、烟气出口 6、阳极电极

7、阴极电极 8、熔池

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本实用新型提出的等离子熔融炉及其送气装置。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

等离子熔融炉是利用等离子电弧产生的高温迅速将飞灰等危险废弃物变成熔融状态，以实现生活垃圾焚烧飞灰无害化处理和资源化利用的反应装置。

如图1所示，等离子熔融炉包括炉壁以及炉壁内的腔室，所述炉壁采用耐火材料制成，其中，炉体侧壁上设置有进料管1，炉体顶部的炉盖上设置有视镜2，炉体炉盖上还设置有烟气出口5，所述腔室内包括飞灰熔融形成的熔池8。进料管1穿过炉体侧壁，其上端为位于炉体侧壁外的开口，下端延伸至熔池8的上方，配置为将经过配料、造粒等预处理的飞灰原料通过进料管溜槽自由落体进入等离子熔融炉的腔室内的熔池8中。视镜2配置为观察等离子熔融炉内的工况。

等离子熔融炉按照等离子产生形式可以分为直流电弧等离子熔融炉和交流电弧等离子熔融炉。作为一个实例，本发明的等离子熔融炉包括直流电弧等离子熔融炉。直流电弧离子熔融炉的等离子体产生机理为：在阴阳电极之间的电弧放电，阴极在炉体顶部，阳极存在于熔融炉的炉底结构当中，熔融物料在炉底上的区域被等离子体加热熔融。电流从炉底阳极向上流向阴极，并穿过被加热的飞灰，飞灰在熔融状态下是导电体，飞灰在电弧等离子体的作用下被熔融玻璃化。

如图1所示，等离子熔融炉包括阳极电极6和阴极电极7。其中，所述阳极电极6位于炉底结构当中，所述阳极电极6的构成材料包括但不限于金属。所述阴极电极7位于所述阳极电极6的上方，进一步，所述阴极电极7的上端固定于炉体炉盖上，所述阴极电极7的下端位于所述等离子熔融炉的熔池8液面以下，所述阴极电极7的构成材料包括但不限于石墨。

在现有技术中，直流电弧等离子熔融炉的设计通常采用缺氧反应，不设专门的反应气体进口或者将反应气体进口开在炉体中部，以单管通气的形式向炉体内送风。由于反应气体的进量是不可控的，反应气体在炉体内的缺氧反应无法对飞灰中的有机成分、残炭和活性炭等反应成分进行有效去除，导致此类成分存在于底渣当中，影响底渣物化性能；并且因无法对自由气化区的气力送入进行有效调控，导致烟气成分可控性差，无法根据飞灰的成分波动做出快速响应，导致后端烟气处理工艺复杂，难度加大，甚至烟气排放不合格。

针对上述问题，本实用新型提供了一种等离子熔融炉的送气装置，如图1所示，包括：

进气环，所述进气环上开设有多个进气口，以向等离子熔融炉内提供具有不同进气角度的反应气体；

所述进气环包括第一进气环3和第二进气环4，其中，所述第一进气环3的末端与所述等离子熔融炉的进料管1相连接，所述第二进气环4的末端与所述等离子熔融炉的视镜2相连接。

示例性地，所述第一进气环3与所述等离子熔融炉的进料管1相连接，以将反应气体送入等离子熔融炉的腔室的底部。通过进料管1送入的反应气体与待反应的飞灰原料混合后进入等离子熔融炉底部，同时反应气流带动待反应飞灰，大大降低了飞灰在自由落体溜槽上粘连的可能性，经过与反应气体预混的飞灰进入等离子熔融炉中，发生气化反应，将飞灰中含有少量的未燃尽残炭和烟气处理喷入的活性炭去除，改善等离子熔融炉排出的烟气的质量。进一步，可以通过底部进气量调节飞灰原料发生氧化反应的程度和速率。与此同时，进气作为冷却气体，降低了料管结构件和耐火材料被炉内热量破坏和侵蚀程度。

示例性地，所述第二进气环4与所述等离子熔融炉的视镜2相连接，以将反应气体送入等离子熔融炉的腔室的顶部。通过视镜2送入的工作气体与自由气化区的烟气混合反应，通过工作气体送入的总量和流速等，调节等离子炉自由气化区的流场和反应，最终达到控制烟气出口烟气成分的目的。此外，视镜进气作为清洁气体，避免了视镜被烟气中的飞灰颗粒覆盖导致视镜无法使用的情况。

示例性地，所述第一进气环3与所述进料管1可拆卸地连接，所述第二进气环4与所述视镜2可拆卸地连接。作为一个实例，所述第一进气环3与所述进料管1法兰连接，所述第二进气环4与所述视镜2法兰连接。

示例性地，所述进气口的数量包括两个或更多个，并且所述进气口在所述进气环的圆周上均匀布置。如图2A所示，在一个实施例中，进气环上设置有6个进气口，所述6个进气口等间距地设置，相邻进气口之间的夹角为60°。

示例性地，所述多个进气口配置为向等离子熔融炉内提供具有不同进气角度的反应气体。其中，所述进气角度包括表示进气方向与所述进气环的轴线方向之间的夹角的第一进气角度α，如图2B所示，通过调整第一进气角度α，可以调整反应气体的送气方向，优选地，所述第一进气角度α的范围是0°至70°；所述进气角度还包括表示所述进气方向与所述进气环的横截面的法线方向之间的夹角的第二进气角度β，如图2A所示，通过调整第二进气角度β，可以调整反应气体的旋流方向和旋流度，优选地，所述第二进气角度β的范围是0°至50°。

示例性地，本实用新型的送气装置还包括调节阀和流量计(未示出)。所述调节阀和流量计均设置在所述进气环的前端，其中，所述调节阀配置为调节进入所述进气环的反应气体的量；所述流量计配置为统计进入每个所述进气环的反应气体的总量。

在一个实施例中，调节阀包括但不限于闸阀、蝶阀、针型阀等，并与流量计直接连通，可以通过电动、启动或手动等形式调节进入单个进气环的总气量，流量计将单个进气环和进气量反馈至中控系统(PLC、DCS等)。

通过调节阀和流量计控制进气量，解决了现有技术中反应气体可控性差的问题，进而实现了对等离子熔融炉中反应的控制；进一步，通过分别控制第一进气环3和第二进气环4的进气量，可以实现对底部进气量和顶部进气量的分别调控，其中，通过调节底部进气量可以调节飞灰原料发生氧化反应的程度和速率，调节顶部进气量可以调节自由气化区的流场和反应。此外，通过调整反应气体的进气角度，可以获得具有送气方向、旋流方向和旋流度的反应气体。综上，通过控制反应气体的进气旋角、初始流速等参数，提高了对反应气体的可控制，进而提高了对离子熔融炉内反应的可控性。

本实用新型还包括一种等离子熔融炉，其包括如上所述的等离子熔融炉的送气装置，如图1所示，包括：

进气环，所述进气环上开设有多个进气口，以向等离子熔融炉内提供具有不同进气角度的反应气体；

所述进气环包括第一进气环3和第二进气环4，其中，所述第一进气环3的末端与所述等离子熔融炉的进料管1相连接，所述第二进气环4的末端与所述等离子熔融炉的视镜2相连接。

根据本实用新型提供的等离子熔融炉的送气装置，通过分别在等离子熔融炉的进料管和视镜上设置进气环，并且所述进气环上开设有多个进气口，通过向等离子熔融炉内提供具有不同进气旋角、初始流速的反应气体，加强对反应气体的控制，提高了等离子熔融炉的反应效率，改善了等离子熔融炉的烟气质量。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种等离子熔融炉的送气装置，其特征在于，包括：

进气环，所述进气环上开设有多个进气口，以向等离子熔融炉内提供具有不同进气角度的反应气体；

所述进气环包括第一进气环和第二进气环，其中，所述第一进气环的末端与所述等离子熔融炉的进料管相连接，所述第二进气环的末端与所述等离子熔融炉的视镜相连接。

2.如权利要求1所述的送气装置，其特征在于，所述进气口在所述进气环的圆周上均匀布置。

3.如权利要求1所述的送气装置，其特征在于，所述进气角度包括第一进气角度，所述第一进气角度为进气方向与所述进气环的轴线方向之间的夹角，所述第一进气角度的范围是0°至70°。

4.如权利要求1所述的送气装置，其特征在于，所述进气角度包括第二进气角度，所述第二进气角度为进气方向与所述进气环的横截面的法线方向之间的夹角，所述第二进气角度的范围是0°至50°。

5.如权利要求1所述的送气装置，其特征在于，还包括：

调节阀，所述调节阀设置于所述进气环的前端，配置为调节进入所述进气环的反应气体的量。

6.如权利要求1所述的送气装置，其特征在于，还包括：

流量计，所述流量计设置于每个所述进气环的前端，配置为统计进入每个所述进气环的反应气体的总量。

7.如权利要求1所述的送气装置，其特征在于，所述第一进气环与所述进料管可拆卸地连接，所述第二进气环与所述视镜可拆卸地连接。

8.如权利要求1所述的送气装置，其特征在于，所述第一进气环与所述进料管法兰连接，所述第二进气环与所述视镜法兰连接。

9.如权利要求1所述的送气装置，其特征在于，所述第一进气环和所述进料管将反应气体引流至所述等离子熔融炉的腔室的底部，所述第二进气环和所述视镜将反应气体引流至所述等离子熔融炉的腔室的顶部。

10.一种等离子熔融炉，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的等离子熔融炉的送气装置。

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