CN218154222U - 一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，安装在支撑面上，包括炉体，所述炉体通过转轴组件可转动地安装在所述支撑面上；出渣机构，所述出渣机构包括形成在所述炉体右侧并与所述炉体内腔连通的出渣口；以及倾倒直线驱动机构，所述倾倒直线驱动机构包括倾倒直线驱动部，所述倾倒直线驱动部的底座可转动地安装在所述支撑面上、输出端与所述炉体的左侧可转动地连接；本实用新型的倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉在生产运行中，无需频繁的清理出渣口，降低排渣过程中被污染气体外溢的风险，实现精准控制排渣量，保障盛渣桶内渣量、气化熔融炉内熔池液面安全可控。

Description

一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉

技术领域

本实用新型涉及放射性废弃物无害化处置技术领域，特别涉及一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉。

背景技术

环境问题是当今世界共同面临的重大课题之一。各类废弃物，尤其是危险废弃物，由于其具有毒性、腐蚀性、易燃性、反应性或者感染性一种或几种，甚至是放射性等诸多特征，环境危害特别严重。

目前国内废弃物的主要处置方式为安全填埋、焚烧、固化等。但由于缺乏行之有效的处置技术，导致我国废弃物处置能力长期不足，处置手段单一。近年来，随着环保监管力度不断增强、废弃物处置政策不断出台，危险废弃物处置与放射性废弃物减容处理的刚性需求直线提升。

在此背景下，等离子体气化熔融处置技术应运而生。该技术利用等离子体炬高温、高能量密度、低氧化气氛的特性，可以在气化熔融炉内产生缺氧或绝氧的高温环境。在此环境下，废弃物中的有机物裂解气化为可燃合成气体，无机物则熔融为玻璃态物质。玻璃态物质中的网格状硅酸盐分子结构能够有效阻止重金属、中低放射性物质的析出。基于上述特征，等离子体气化熔融炉十分适合处置危险废弃物，甚至是含有中低放射性物质的废弃物。

现有等离子体气化熔融炉一般为静置设备，熔融渣出炉多采用连续溢流的方式。

专利“EP3336855A1 Plasma Melting Furnace”公布的技术采用静置设备，能用于处置大体积危险废弃物。其主要特征是能够将桶装危险废弃物直接入炉，无需拆包或破碎。但其投料及排渣过程均无法实现可靠密封，存在污染气体泄漏的可能。该专利技术的出渣口位于炉体的底部及侧面，也无法精确控制排渣量，极易出现盛渣桶满外溢的风险。

专利“CN112815717A 一种等离子熔融炉”采用的是连续溢流出渣形式。由于熔融渣黏度会随着温度的降低而急剧增加，溢流的过程势必造成熔融渣温度降低，所以，该种形式出渣口极易堵塞，需要频繁的人工清理。此外，溢流的出渣方式也无法控制排渣量。因此，这种炉型适用的废弃物处置范围较小，且出渣控制较为困难。

如何在处理废弃物的同时，能兼顾设施的安全、环保，尤其是最大程度降低检修和清理出渣口带来的人员暴露风险，精准控制排渣量等要求，是等离子体气化熔融技术处理废弃物行业急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述的不足，本实用新型提供一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，在生产运行中，无需频繁的清理出渣口，降低排渣过程中被污染气体外溢的风险，实现精准控制排渣量，保障盛渣桶内渣量、气化熔融炉内熔池液面安全可控。

本实用新型提供的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，安装在支撑面上，包括炉体，炉体通过转轴组件可转动地安装在支撑面上；出渣机构，出渣机构包括形成在炉体右侧并与炉体内腔连通的出渣口；以及倾倒直线驱动机构，倾倒直线驱动机构包括倾倒直线驱动部，倾倒直线驱动部的底座可转动地安装在支撑面上、输出端与炉体的左侧可转动地连接。

进一步地，倾倒直线驱动机构还包括弧形导轨，弧形导轨的底面为以转轴组件的轴线为中心线的圆弧形面，炉体的下侧固定设置有与弧形导轨滑动配合的支撑部。

进一步地，支撑部包括复数个支撑单元，支撑单元包括支撑轴和辊轮，支撑轴的上端与炉体的下端固定连接，辊轮可转动地安装在支撑轴的下端并置于弧形导轨上。

进一步地，转轴组件包括分别相对于支撑面固定设置的进口转轴和出口转轴，进口转轴和出口转轴同轴设置并分别可转动地安装在炉体的前后两侧，且进口转轴和出口转轴分别与炉体动密封连接，进口转轴具有与炉体内腔连通的原料进口管道，出口转轴具有与炉体内腔连通的烟气出口管道。

进一步地，烟气出口通过出气管道与烟气净化风机连通。

进一步地，出渣机构还包括密封部，密封部包括密封塞以及密封直线驱动单元，密封塞的一端可转动地安装在炉体的右侧上，另一端用于封闭出渣口，密封直线驱动单元的底座可转动地安装在炉体上，密封直线驱动单元的输出轴与密封塞可转动地连接。

进一步地，出渣机构还包括用于接收出渣口流出的排渣的盛渣桶，盛渣桶置于出渣口的下侧，且上端具有开口。

进一步地，密封部还包括动密封罩和静密封罩，动密封罩固定在炉体上并罩住出渣口，动密封罩的外侧面为以转轴组件的轴线为中心线的圆弧形面，动密封罩的下侧具有与出渣口对应设置的出渣通孔，静密封罩固定在支撑面上并罩住盛渣桶，静密封罩的上外侧面为与动密封罩的外侧面同心设置的圆弧形面，静密封罩的上侧具有与出渣通孔对应设置的进渣通孔，静密封罩与动密封罩动密封连接。

进一步地，密封部还包括负压生成单元，负压生成单元的负压输出端通过管道接入静密封罩内。

进一步地，炉体的上侧具有插入口，插入口处安装有插板阀，倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉还包括加热机构，加热机构包括支架、等离子体炬和火炬直线驱动部，支架包括立柱和横臂，立柱固定设置在支撑面上，横臂的一端滑动安装在立柱上，等离子体炬固定安装在横臂的另一端，用于自插板阀伸入炉体内腔并对该炉体内的物料进行加热，火炬直线驱动部的底座固定设置在支撑面上，火炬直线驱动部的输出端与横臂固定连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，通过操作炉体倾翻液压油缸即可控制炉体倾翻，实现排渣。相比于现有技术中，炉体正方，排渣超过排渣口后自动从排渣口溢出的排渣方式相比，本实用新型的气化熔融炉排渣量、排渣速度可通过倾翻角度精确控制，无盛渣桶满外溢风险、无出渣口挂渣需频繁清理现象。

炉体倾翻时，出渣口动密封罩与静密封罩沿着圆弧切向相对滑动，密封方式简单可靠，密封罩内为微负压环境，无污染物外溢风险，安全性高；出渣口由密封直线驱动单元控制打开及关闭，无需频繁检修出渣口，该装置设置在密封罩内，安全可靠，炉体内熔融渣无外溢风险。

等离子体炬由横臂及支撑，可通过横臂的上下平移将等离子体炬提出，设备检修方便。

原料入口与烟气出口均与倾翻旋转中心同心，出入口密封方式简单可靠，故障率低。

整机采用液压系统驱动，优选伺服液压系统，液压介质优选水-乙二醇，运行安全，防爆、故障率低。

通过伺服液压系统可精确控制熔融炉倾角，从而精确控制排渣量。

设备机械结构简单、可靠性高，整机采用自动化系统控制，工人劳动强度低，人员无暴露风险。

附图说明

图1是本实用新型的实施例中一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉处于正放状态的正视图；

图2是本实用新型的实施例中一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉处于倾倒状态时的正视图；

图3是本实用新型的实施例中一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉隐藏动密封罩和静密封罩的侧视图；

图4是图2中A部分的局部剖视图。

图中1为炉体，2为第二液压油缸，3为动密封罩，4为密封塞，5为出渣口，6为盛渣桶，7为静密封罩，8为辊轮，9为弧形导轨，10为第一液压油缸，11为立柱，12为横臂，13为等离子体炬，14为插板阀，15为转轴组件，16为支撑轴，17为进渣通孔，18为出渣通孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型的实施例中一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉的结构示意图；图2是本实用新型的实施例中一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉的横向剖视图；图3是本实用新型的实施例中一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉的纵向剖视图；图4是图3中A部分的局部放大图。

如图1至图4所示，本实施例中的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，安装在支撑面上，用于危险废弃物的无害化处置，特别适用于中低放射性废弃物，入炉的物料状态可以是固体、半固体、液体、气体等有机、无机或混合型物料，能够兼容铁桶、吨袋、散装等所有包装形式一同处理。支撑面可以为地面、机架底座的上表面等。在本实施例中，支撑面指地面。本实施例的倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉包括炉体1、转轴组件15、倾倒直线驱动机构、出渣机构以及加热机构。

炉体1通过转轴组件15可转动地安装在支撑面上。炉体1的上侧具有插入口，插入口处安装有液压密封插板阀14。通过插板阀14的关闭密封插入口。炉体1上端内侧安装耐高温看火摄像头，用于观察炉底熔融池玻璃态熔融渣的状态及产生量（即熔池高度）。

转轴组件15相对于支撑面固定设置，包括进口转轴和出口转轴。进口转轴和出口转轴同轴设置并分别可转动地安装在炉体1的前后两侧，且进口转轴和出口转轴分别通过石墨盘根与炉体1动密封连接。进口转轴具有原料进口管道，该原料进口管道的输入口用于接入原料输送系统，输出口与炉体1内腔连通。出口转轴具有烟气出口管道，该烟气出口管道的进气口与炉体1内腔连通，出气口通过出气管道与烟气净化风机连通。通过烟气净化风机将炉体1内腔的烟气并送入烟气后处理工艺系统。同时烟气净化风机使炉体1内压力保持一个稳定的负压状态。优选压力范围-100～-250Pa。通过保持炉体1负压状态，进一步保证炉体1与各部件连接处的密封性。采用“石墨盘根+气体”的双保险方式，提高了密封性。

倾倒直线驱动机构包括两个弧形导轨9、两个支撑部和一个倾倒直线驱动部。

两个弧形导轨9前后相对设置。弧形导轨9的底面为以转轴组件的轴线为中心线的圆弧形面。

两个支撑部分别固定设置在炉体1的下部的前后两侧，并分别与两个弧形导轨9对应滑动配合。每个支撑部包括复数个支撑单元。在本实施例中，支撑单元的数量为两个。两个支撑单元沿左右方向间隔设置。支撑单元包括支撑轴16和辊轮8。支撑轴16的上端与炉体1的下部固定连接。辊轮8可转动地安装在支撑轴16的下端并置于弧形导轨9上。通过弧形导轨9对炉体1支撑，提高了设备的运行的稳定性，减少炉体1重力对转轴组件15的影响，提高转轴组件15的使用寿命。

倾倒直线驱动部包括第一液压油缸10。第一液压油缸10的缸座通过支座可转动地安装在支撑面上、输出杆与炉体1的左侧可转动地连接。液压介质优选水-乙二醇，运行安全，防爆、故障率低。通过控制第一液压油缸10输出杆的伸出和缩回，能够使炉体1沿着转轴组件15的中心线旋转。炉体1最大倾翻角度范围优选25°～30°。在最大倾翻角度下，需确保炉体1内留有部分熔融渣。这些留存熔融渣可作为下次启炉的点火热源，也可起到保护炉底耐火材料，作为免受等离子体炬13高温射流灼烧的屏障。

出渣机构包括出渣口5、盛渣桶6和密封部。

出渣口5形成在炉体1右侧并与炉体1内腔连通。

盛渣桶6置于所述出渣口5的下侧且上端具有开口，用于接收所述出渣口5流出的排渣。

密封部包括密封塞4、密封直线驱动单元、动密封罩3、静密封罩7以及负压生成单元。

密封塞4的一端通过支座可转动地安装在炉体1的右侧上，另一端用于封闭出渣口5。

密封直线驱动单元包括第二液压油缸2。该第二液压油缸2的底座可转动地安装在炉体1上，输出杆与密封塞4可转动地连接。液压介质优选水-乙二醇，运行安全，防爆、故障率低。第二液压油缸2的输出杆向上收回，密封塞4绕其转动中心向上转动，出渣口5打开；第二液压油缸2的输出杆向下伸出，密封塞4绕其转动中心向下转动，覆盖在出渣口5上使该出渣口5封闭。动密封罩3固定在炉体1上并罩住出渣口5。动密封罩3的外侧面为以转轴组件的轴线为中心线的圆弧形面，动密封罩3的下侧具有与出渣口5对应设置的出渣通孔18。该对应设置指当炉体1倾翻25°～30°时，出渣口5均位于所述出渣通孔18的正上方。

静密封罩7固定在支撑面上并罩住盛渣桶6，静密封罩7的上外侧面为与动密封罩3的外侧面同心设置的圆弧形面，静密封罩7的上侧具有与出渣通孔18对应设置的进渣通孔17。该对应设置指，当炉体1倾翻25°～30°时，出渣通孔18均位于所述进渣通孔17的正上方。静密封罩7与动密封罩3通过石墨盘根动密封连接。进渣通孔17的孔径大于出渣通孔18的孔径。在炉体1正方和倾倒状态，出渣通孔18与进渣通孔17始终保持连通状态。动密封罩3与静密封罩7的交界呈同心滑动配合的圆弧形，圆弧的圆心与转轴组件15的中心线重合。当炉体1倾翻时，动密封罩3与出渣口5静密封罩7沿着圆弧切向滑动。

负压生成单元的负压输出端通过管道接入静密封罩7内。负压生成单元包括出渣风机。通过风机保持静密封罩7和动密封罩3内微负压状态。采用“石墨盘根+气体”的双保险方式，提高了密封性。

加热机构包括支架、等离子体炬13和火炬直线驱动部。支架包括立柱11和横臂12。立柱11固定设置在支撑面上。横臂12的一端滑动安装在立柱11上。等离子体炬13固定安装在横臂12的另一端，能够自插板阀14进出炉体1内腔。火炬直线驱动部包括第三液压油缸。该第三液压油缸的缸座固定设置在支撑面上，输出杆与横臂12固定连接。液压介质优选水-乙二醇，运行安全，防爆、故障率低。通过第三液压油缸驱动横臂12沿着立柱11上下移动，带动等离子体炬13从炉体1内拔出或插入。

本实施例的倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉的使用原理为：

（1）经过配比好的原料通过原料入口加注到炉体1内，炉体1内设置耐火度不低于1790℃的耐火材料。优选含铬或铬锆等耐火材料组合；（2）通过烟气净化风机控制并维持炉体1内压力稳定，优选压力范围-100～-250Pa；（3）热源由炉体1顶端的等离子体炬13提供，等离子体炬13核心温度优选＞5000℃，熔融温度约1100℃-1600℃；（4）加注到炉体1内的原料经过一段时间的高温后，有机物质热解为合成气，由烟气出口排出炉外，进入烟气后处理工艺段。无机物熔融为玻璃态炉渣，沉积到炉体1底部形成熔融池；（5）当炉底玻璃态熔融渣容量达到出渣标准时，需要按如下操作顺序执行：

1）关闭进口转轴的原料入口阀门；

2）停止等离子体炬13输出；

3）通过第三液压油缸将等离子火炬从插入口拔出炉体1外；

4）关闭液压密封插板阀14；

5）盛渣桶6放置于指定工位；

6）通过第二液压油缸2打开出渣口5处的密封塞4；

7）通过第一液压油缸10驱动炉体1倾翻，控制炉体1旋转倾翻出渣；

8）出渣结束，第一液压油缸10的输出杆缩回，炉体1返回生产工位；

9）插板阀14打开，第三液压油缸驱动等离子火炬拔插入炉体1，火炬输出；

10）开启进口转轴的原料入口阀门，加注原料。

综上，是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型保护范围不构成限制，采用等效替换的技术方案均落在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，安装在支撑面上，其特征在于，包括炉体，所述炉体通过转轴组件可转动地安装在所述支撑面上；出渣机构，所述出渣机构包括形成在所述炉体右侧并与所述炉体内腔连通的出渣口；以及倾倒直线驱动机构，所述倾倒直线驱动机构包括倾倒直线驱动部，所述倾倒直线驱动部的底座可转动地安装在所述支撑面上、输出端与所述炉体的左侧可转动地连接。

2.根据权利要求1所述的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，其特征在于，所述倾倒直线驱动机构还包括弧形导轨，所述弧形导轨的底面为以所述转轴组件的轴线为中心线的圆弧形面，所述炉体的下侧固定设置有与所述弧形导轨滑动配合的支撑部。

3.根据权利要求2所述的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，其特征在于，所述支撑部包括复数个支撑单元，所述支撑单元包括支撑轴和辊轮，所述支撑轴的上端与所述炉体的下端固定连接，所述辊轮可转动地安装在所述支撑轴的下端并置于所述弧形导轨上。

4.根据权利要求1所述的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，其特征在于，所述转轴组件包括分别相对于所述支撑面固定设置的进口转轴和出口转轴，所述进口转轴和所述出口转轴同轴设置并分别可转动地安装在所述炉体的前后两侧，且所述进口转轴和所述出口转轴分别与所述炉体动密封连接，所述进口转轴具有与所述炉体内腔连通的原料进口管道，所述出口转轴具有与所述炉体内腔连通的烟气出口管道。

5.根据权利要求4所述的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，其特征在于，所述烟气出口通过出气管道与烟气净化风机连通。

6.根据权利要求1所述的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，其特征在于，所述出渣机构还包括密封部，所述密封部包括密封塞以及密封直线驱动单元，所述密封塞的一端可转动地安装在所述炉体的所述右侧上，另一端用于封闭所述出渣口，所述密封直线驱动单元的底座可转动地安装在所述炉体上，所述密封直线驱动单元的输出轴与所述密封塞可转动地连接。

7.根据权利要求1所述的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，其特征在于，所述出渣机构还包括用于接收所述出渣口流出的排渣的盛渣桶，所述盛渣桶置于所述出渣口的下侧，且上端具有开口。

8.根据权利要求7所述的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，其特征在于，所述出渣机构还包括密封部，所述密封部包括动密封罩和静密封罩，所述动密封罩固定在所述炉体上并罩住所述出渣口，所述动密封罩的外侧面为以所述转轴组件的轴线为中心线的圆弧形面，所述动密封罩的下侧具有与所述出渣口对应设置的出渣通孔，所述静密封罩固定在所述支撑面上并罩住所述盛渣桶，所述静密封罩的上外侧面为与所述动密封罩的外侧面同心设置的圆弧形面，所述静密封罩的上侧具有与所述出渣通孔对应设置的进渣通孔，所述静密封罩与所述动密封罩动密封连接。

9.根据权利要求8所述的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，其特征在于，所述密封部还包括负压生成单元，所述负压负生成单元的负压输出端通过管道接入所述静密封罩内。

10.根据权利要求8所述的一种倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉，其特征在于，所述炉体的上侧具有插入口，所述插入口处安装有插板阀，所述倾翻式等离子体放射性废弃物气化熔融炉还包括加热机构，所述加热机构包括支架、等离子体炬和火炬直线驱动部，所述支架包括立柱和横臂，所述立柱固定设置在所述支撑面上，所述横臂的一端滑动安装在所述立柱上，所述等离子体炬固定安装在所述横臂的另一端，用于自所述插板阀伸入所述炉体内腔，所述火炬直线驱动部的底座固定设置在所述支撑面上，所述火炬直线驱动部的输出端与所述横臂固定连接。

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