CN215723238U - 应用于飞灰熔融的交流电弧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于飞灰熔融的交流电弧炉，包括炉底、炉身、炉顶以及三根石墨电极；炉身设置在炉底上；炉顶盖合在炉身上；其中炉底、炉身和炉顶内部形成炉膛；三根石墨电极均匀分布地设置在炉顶上，三根石墨电极深入至炉膛内部，向三根石墨电极输送三相交流电，在三根石墨电极之间产生高温等离子体电弧，高温等离子体电弧对飞灰进行高温熔融并使之被加热溶解，被溶解的飞灰在炉膛底部形成液态熔池。本实用新型的应用于飞灰熔融的交流电弧炉能够解决直流电弧炉在熔融处理飞灰过程中产生的温度不均匀，出料不顺畅的问题。

Description

应用于飞灰熔融的交流电弧炉

技术领域

本实用新型是关于焚烧类危废的治理领域，特别是关于一种应用于飞灰熔融的交流电弧炉。

背景技术

垃圾焚烧产生的飞灰在《国家危险废物名录》中已经明确其为危险废物，危险废物编号为HW18。飞灰含有较高浓度的Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Hg等多种重金属物质、盐类及强致癌物质二恶英，具有较强的毒性。对飞灰进行科学有效的处理对环境保护和资源利用都有着十分重要的意义。

等离子体熔融技术是目前国内兴起的一种处理飞灰的方式，它是利用等离子体高温把飞灰熔融形成玻璃体后，即可作为建材使用，是一种彻底的无害化处理工艺。

目前市场上采用直流电弧炉来熔融处理飞灰的技术，在已经应用的工程情况反馈来看，大功率直流电弧产生的高温，能够顺利的熔融飞灰并形成合格的玻璃体，在工程上取得了一定成功。但是直流电弧炉技术仍然存在以下缺点：直流电弧炉是顶部中心的一根石墨电极与炉底部的底电极之间产生电弧，电流非常大，温度非常高；但是炉内温度场极不均衡，与高温电弧直接接触的炉膛中心液态熔池区域温度可以达到1800度，而炉内壁温度仅仅只有1200度，温度梯度很大。由于中心区域高温，底电极位置与耐火材料接口处容易烧穿。液态熔池内部换热不均匀，导致出料口温度不够，需增加补热设备，玻璃体出口品质有一定影响。中心电弧能量集中，温度高导致对材料的要求高；整个炉内液态熔池的温度不均匀，加剧耐材受热震，腐蚀的影响而脱落，降低耐材寿命。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于飞灰熔融的交流电弧炉，其能够解决直流电弧炉在熔融处理飞灰过程中产生的温度不均匀，出料不顺畅的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种应用于飞灰熔融的交流电弧炉，包括炉底、炉身、炉顶以及三根石墨电极；炉身设置在炉底上；炉顶盖合在炉身上；其中炉底、炉身和炉顶内部形成炉膛；三根石墨电极均匀分布地设置在炉顶上，三根石墨电极深入至炉膛内部，向三根石墨电极输送三相交流电，在三根石墨电极之间产生高温等离子体电弧，高温等离子体电弧对飞灰进行高温熔融并使之被加热溶解，被溶解的飞灰在炉膛底部形成液态熔池。

在一优选的实施方式中，三根石墨电极均为可伸缩式电极，需要加热室三根石墨电极深入至炉膛内部，加热完成后三根石墨电极缩回退出炉膛。

在一优选的实施方式中，三根石墨电极能够根据加热需要调整伸入至炉膛以内的长度。

在一优选的实施方式中，在液态熔池形成以后，三根石墨电极之间的高温等离子体电弧能够对液态熔池进行加热及扰动。

在一优选的实施方式中，应用于飞灰熔融的交流电弧炉还包括进料口以及排烟口；进料口设置在炉顶上，进料口用以向炉膛内添加待处理的飞灰；排烟口设置在炉顶上，处理飞灰产生的烟气从排烟口排出。

在一优选的实施方式中，应用于飞灰熔融的交流电弧炉还包括溶液溢流口以及水淬装置；溶液溢流口设置在炉身侧壁的底部，溶液溢流口高于炉膛底部，当液态熔池的液面达到溶液溢流口的高度时，飞灰的溶液从溶液溢流口溢出；水淬装置设置在溶液溢流口的下方，水淬装置用以承接并冷却从溶液溢流口溢出的飞灰的溶液。

在一优选的实施方式中，炉底和炉身均采用耐高温和耐腐蚀的耐火材料。

与现有技术相比，本实用新型的应用于飞灰熔融的交流电弧炉具有以下有益效果：解决了以往的石墨电极熔融炉运行过程中，液态熔池内部温度场及其不均匀，石墨电极和底电极产生电弧所直接接触的区域温度最高，约为1600～1800度；随着中心向四周壁面，温度逐渐下降到1200度左右，温度梯度较大、温度不均匀导致的容易使底电极附近温度最高的地方耐火材料烧穿以及炉壁温差大导致壁面耐火材料反复热震影响寿命，玻璃体受热不均匀影响品质等问题。交流电弧炉起弧是在三根石墨电极之间产生，不需要底电极，因此避免了底部耐材烧穿风险。交流电弧炉起弧也不需要像直流电弧炉那样添加导电材料来起弧，石墨电极之间直接起弧，简单可靠。同时，三根石墨电极起弧后，进入到液态熔池底部，不同接触位置产生的电弧可以对液态熔池内部进行搅动，翻滚，从而达到加强高温区与低温区之间的换热效果，这样液态熔池内部温度更加均匀，稳定，且热效率更高，也能提升出来的玻璃体品质以及控制整个液态熔池温度均匀稳定在1300～1400度左右。可以通过调节输入的电功率和飞灰处理量，来调节炉内液态熔池温度和高度。真正实现了在彻底形成无害化玻璃体的基础上，对系统工艺参数和安全性做了较大改善，提升了系统安全性和经济性。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的交流电弧炉的结构主视示意图；

图2是根据本实用新型一实施方式的交流电弧炉的结构俯视示意图。

主要附图标记说明：

1-交流电弧炉，2-进料口，3-石墨电极，4-排烟口，5-炉顶，6-炉身，7-溶液溢流口，8-水淬装置，9-液态熔池，10-炉底。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，根据本实用新型优选实施方式的一种应用于飞灰熔融的交流电弧炉1，其主要包括炉底10、炉身6、炉顶5以及三根石墨电极3等部件。炉身6设置在炉底10上；炉顶5盖合在炉身6上；其中炉底10、炉身6和炉顶5内部形成炉膛。三根石墨电极3均匀分布地设置在炉顶5上，三根石墨电极3深入至炉膛内部，向三根石墨电极3输送三相交流电，在三根石墨电极3之间产生高温等离子体电弧，高温等离子体电弧对飞灰进行高温熔融并使之被加热溶解，被溶解的飞灰在炉膛底部形成液态熔池9。

在一些实施方式中，三根石墨电极3均为可伸缩式电极，需要加热室三根石墨电极3深入至炉膛内部，加热完成后三根石墨电极3缩回退出炉膛。而且三根石墨电极3能够根据加热需要调整伸入至炉膛以内的长度，以保证整个炉膛内的温度始终处于设定的范围内。

请参阅图2，在一些实施方式中，三根石墨电极3一般是以品字形布置在炉顶5的顶部，在液态熔池9形成以后，三根石墨电极3之间的高温等离子体电弧能够对液态熔池9进行加热及扰动，使液态熔池9的受热更加均匀。

在一些实施方式中，应用于飞灰熔融的交流电弧炉还包括进料口2、排烟口4、溶液溢流口7以及水淬装置8。进料口2设置在炉顶5上，进料口2用以向炉膛内添加待处理的飞灰。排烟口4设置在炉顶5上，处理飞灰产生的烟气从排烟口4排出。溶液溢流口7设置在炉身6侧壁的底部，溶液溢流口7高于炉膛底部，当液态熔池9的液面达到溶液溢流口7的高度时，飞灰的溶液从溶液溢流口7溢出。水淬装置8设置在溶液溢流口7的下方，水淬装置8用以承接并冷却从溶液溢流口7溢出的飞灰的溶液。炉底10和炉身6均采用耐高温和耐腐蚀的耐火材料。

在一些实施方式中，本实用新型的应用于飞灰熔融的交流电弧炉的运行原理如下：首先危废废弃物(飞灰和底渣)通过吨袋，进行破碎，磁选，混料等前处理工艺后，从进料口2进入到交流电弧炉。三根石墨电极3对称安装在炉顶5上部；工作过程中，三根石墨交流电极从顶部深入到炉膛内部，采用三相交流供电方式，三根石墨电极3之间起弧后产生高温等离子体电弧，对飞灰进行高温熔融，使之被加热溶解，形成液态熔池9；同时也对整个炉体内部进行缓慢升温。形成液态熔池9后，三根石墨电极3之间在液态熔池9内部已经形成稳定导电通道，物料在液态熔池9内部进行进一步升温，熔融；最后形成玻璃溶液，达到一定量后从玻璃液溢流口中流出，经过水淬装置8冷却后，玻璃体检测合格后可以作为建材资源化利用。因为三根石墨交流电极产生的电弧位置与液态熔池9接触的位置不同，且产生后的电弧对液态熔池9有一定扰动，翻滚效果，使得液态熔池9温度更加均匀，液态熔池9温度1300～1400度左右。烟气从排烟口4排出后可以进入到下一步工艺烟气处理系统。炉身6和炉底10均可以采用耐高温，耐腐蚀的耐火材料以提高炉体本身的耐高温耐腐蚀的性能。

综上所述，本实用新型的应用于飞灰熔融的交流电弧炉具有以下优点：解决了以往的石墨电极熔融炉运行过程中，液态熔池内部温度场及其不均匀，石墨电极和底电极产生电弧所直接接触的区域温度最高，约为1600～1800度；随着中心向四周壁面，温度逐渐下降到1200度左右，温度梯度较大、温度不均匀导致的容易使底电极附近温度最高的地方耐火材料烧穿以及炉壁温差大导致壁面耐火材料反复热震影响寿命，玻璃体受热不均匀影响品质等问题。交流电弧炉起弧是在三根石墨电极之间产生，不需要底电极，因此避免了底部耐材烧穿风险。交流电弧炉起弧也不需要像直流电弧炉那样添加导电材料来起弧，石墨电极之间直接起弧，简单可靠。同时，三根石墨电极起弧后，进入到液态熔池底部，不同接触位置产生的电弧可以对液态熔池内部进行搅动，翻滚，从而达到加强高温区与低温区之间的换热效果，这样液态熔池内部温度更加均匀，稳定，且热效率更高，也能提升出来的玻璃体品质以及控制整个液态熔池温度均匀稳定在1300～1400度左右。可以通过调节输入的电功率和飞灰处理量，来调节炉内液态熔池温度和高度。真正实现了在彻底形成无害化玻璃体的基础上，对系统工艺参数和安全性做了较大改善，提升了系统安全性和经济性。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种应用于飞灰熔融的交流电弧炉，其特征在于，包括：

炉底；

炉身，其设置在所述炉底上；

炉顶，其盖合在所述炉身上；

其中所述炉底、所述炉身和所述炉顶内部形成炉膛；以及

三根石墨电极，其均匀分布地设置在所述炉顶上，所述三根石墨电极深入至所述炉膛内部，向所述三根石墨电极输送三相交流电，在所述三根石墨电极之间产生高温等离子体电弧，所述高温等离子体电弧对飞灰进行高温熔融并使之被加热溶解，被溶解的所述飞灰在炉膛底部形成液态熔池。

2.如权利要求1所述的应用于飞灰熔融的交流电弧炉，其特征在于，所述三根石墨电极均为可伸缩式电极，需要加热室所述三根石墨电极深入至所述炉膛内部，加热完成后所述三根石墨电极缩回退出所述炉膛。

3.如权利要求2所述的应用于飞灰熔融的交流电弧炉，其特征在于，所述三根石墨电极能够根据加热需要调整伸入至所述炉膛以内的长度。

4.如权利要求1所述的应用于飞灰熔融的交流电弧炉，其特征在于，在所述液态熔池形成以后，所述三根石墨电极之间的所述高温等离子体电弧能够对所述液态熔池进行加热及扰动。

5.如权利要求1所述的应用于飞灰熔融的交流电弧炉，其特征在于，还包括：

进料口，其设置在所述炉顶上，所述进料口用以向所述炉膛内添加待处理的所述飞灰；以及

排烟口，其设置在所述炉顶上，处理所述飞灰产生的烟气从所述排烟口排出。

6.如权利要求1所述的应用于飞灰熔融的交流电弧炉，其特征在于，还包括：

溶液溢流口，其设置在所述炉身侧壁的底部，所述溶液溢流口高于所述炉膛底部，当所述液态熔池的液面达到所述溶液溢流口的高度时，所述飞灰的溶液从所述溶液溢流口溢出；以及

水淬装置，其设置在所述溶液溢流口的下方，所述水淬装置用以承接并冷却从所述溶液溢流口溢出的所述飞灰的溶液。

7.如权利要求1所述的应用于飞灰熔融的交流电弧炉，其特征在于，所述炉底和所述炉身均采用耐高温和耐腐蚀的耐火材料。

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