CN219318442U - 一种危废处理等离子气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种危废处理等离子气化炉，危险废弃物经过所述气化室的加料口进入所述气化室被热解气化，未被热解气化的残渣在重力作用下进入所述熔渣池内，在超高温作用下将有机物裂解，裂解后的高温气体向所述反应炉体上方运行，将无机物熔融成液态玻璃体渣，在出渣口排出，所述气化室和所述熔渣池内产生的粗合成气向所述反应炉体上方运行，进入到所述混合室通道内，与通过所述混合室的进料口提供的氧化剂充分混合后，在所述二燃室燃烧后，由所述反应炉体的炉气出口排出，整个结构中将现有的独立连接二燃室和激冷室进行使用的气化炉，将二者集成到气化炉中，不但提高了操作稳定性和安全性_，而且降低了设备的总制造费和安装费。

Description

一种危废处理等离子气化炉

技术领域

本实用新型涉及固废垃圾处理技术领域，特别是涉及一种危废处理等离子气化炉。

背景技术

目前，危废处理主要采用回转窑+二次燃烧室高温焚烧方法，焚烧残渣及飞灰采用稳定化固化后进入安全填埋场进行填埋，由于危废物理及化学性质比较复杂，不同的危废所产生的残渣及飞灰成分不同，因此对飞灰及残渣处理要求较高。

等离子气化熔融技术的核心是等离子炬，又称为等离子发生器或等离子喷枪，它是采用大量工作气体通过电弧区，依靠电弧的能量加热气体，形成高温等离子射流(火炬气体温度可达5500℃以上)。由于其高温和高热流密度，几乎能将危险废弃物中的有机物完全气化并转化为粗合成气(主要成份为CO和H2)，而无机物则变为无害的惰性玻璃体灰渣，从而实现真正的废弃物无害化处理和资源化应用。

目前，危废处理等离子气化技术在开发和应用方面存在以下几个方面的缺点和不足：

(1)在气化工艺过程中，需要另外设置二燃室和激冷室与气化炉配合使用，增加了操作的不稳定性和危险性；

(2)经气化炉熔融产生的渣水直接进入开放的水池，不能实现封闭操作和连续操作。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种危废处理等离子气化炉，无需另外设置二燃室和激冷室与气化炉配合使用，提高了操作稳定性和安全性，而且还能对渣水实现封闭和连续操作。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种危废处理等离子气化炉，包括反应炉体，其中，所述反应炉体内从上到下依次设置有二燃室、混合室、气化室、熔渣池和激冷室，危险废弃物经过所述气化室的加料口进入所述气化室被热解气化，未被热解气化的残渣在重力作用下进入所述熔渣池内，在超高温作用下将有机物裂解，裂解后的高温气体向所述反应炉体上方运行，将无机物熔融成液态玻璃体渣，在出渣口排出，所述气化室和所述熔渣池内产生的粗合成气向所述反应炉体上方运行，进入到所述混合室通道内，与通过所述混合室的进料口提供的氧化剂充分混合后，在所述二燃室燃烧后，由所述反应炉体的炉气出口排出。

其中，还包括设置在所述气化室的至少一个用于向所述反应炉体内添加废液的废液进口以及设置在所述废液进口中的液体分布器。

其中，所述混合室设有至少一个第一氧化剂进口，所述混合室内设有下拱顶和上拱顶，所述下拱顶和所述上拱顶之间形成柱形通道，在所述柱形通道设有至少一个第二氧化剂进口，所述柱形通道的下端设有合成气进口，上端设有混合气出气口。

其中，还包括设置在所述熔渣池的至少一个用于加热裂解废弃物的等离子炬，所述等离子炬的数量为2～8个，所述等离子炬的轴线方向与所述反应炉体的水平方向的夹角为5°～45°。

其中，还包括设置在所述熔渣池的下半部外壁的水冷套。

其中，所述出渣口的直径为10mm～150mm，所述出渣口的内表面为圆锥形，所述出渣口的内表面的水平坡度10～60°。

其中，所述二燃室、所述混合室、所述气化室、所述熔渣池和所述激冷室为一体式结构。

其中，所述反应炉体包括内层的耐火材料层以及设置在所述耐火材料层外的金属外壳，所述耐火材料层包括内层的耐热耐腐蚀耐磨损的耐火层以及设置在所述耐火层的隔热耐火层。

其中，还包括套设在所述出渣口外围的套环，所述套环内设有烧嘴、点火装置、泄压管线和熔渣排放控制元件，所述套环设有燃料气进口和空气进口。

其中，还包括设置在所述激冷室上部的循环冷却水入口，以及设置在下部的循环冷却水出口。

本实用新型实施例所提供的危废处理等离子气化炉，与现有技术相比，具有以下优点：

所述危废处理等离子气化炉，危险废弃物经过所述气化室的加料口进入所述气化室被热解气化，未被热解气化的残渣在重力作用下进入所述熔渣池内，在超高温作用下将有机物裂解，裂解后的高温气体向所述反应炉体上方运行，将无机物熔融成液态玻璃体渣，在出渣口排出，所述气化室和所述熔渣池内产生的粗合成气向所述反应炉体上方运行，进入到所述混合室通道内，与通过所述混合室的进料口提供的氧化剂充分混合后，在所述二燃室燃烧后，由所述反应炉体的炉气出口排出，整个结构中将现有的独立连接二燃室和激冷室进行使用的气化炉，将二者集成到气化炉中，不但提高了操作稳定性和安全性，而且降低了设备的总制造费和安装费。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的危废处理等离子气化炉的一个实施例的结构示意图；

其中，1-激冷室,11-循环冷却水入口,12-套环,13-燃料气进口,14-空气进口,15-泄压管线,16-循环冷却水出口,17-激冷水液位,18-渣水出口,2-熔渣池,21-水冷套,22-等离子炬,23-熔渣液位,24-出渣口,3-气化室,31-加料口,32-废液进口,33-料位,4-混合室,41-下拱顶,42-第一氧化剂进口,43-上拱顶,44-混合气出口,45-第二氧化剂进口,46-合成气进口,5-二燃室,51-炉气出口,6-气化炉外壳，7-耐火材料层。

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。

请参考图1，图1为本实用新型实施例提供的综合氢源加氢站的一个实施例的结构示意图。

一个实施例中，所述危废处理等离子气化炉，包括反应炉体，其中，所述反应炉体内从上到下依次设置有二燃室5、混合室4、气化室3、熔渣池2和激冷室1，危险废弃物经过所述气化室3的加料口31进入所述气化室3被热解气化，未被热解气化的残渣在重力作用下进入所述熔渣池2内，在超高温作用下将有机物裂解，裂解后的高温气体向所述反应炉体上方运行，将无机物熔融成液态玻璃体渣，在出渣口24排出，所述气化室3和所述熔渣池内产生的粗合成气向所述反应炉体上方运行，进入到所述混合室4通道内，与通过所述混合室4的进料口提供的氧化剂充分混合后，在所述二燃室5燃烧后，由所述反应炉体的炉气出口51排出。

危险废弃物经过所述气化室3的加料口31进入所述气化室3被热解气化，未被热解气化的残渣在重力作用下进入所述熔渣池2内，在超高温作用下将有机物裂解，裂解后的高温气体向所述反应炉体上方运行，将无机物熔融成液态玻璃体渣，在出渣口24排出，所述气化室3和所述熔融池内产生的粗合成气向所述反应炉体上方运行，进入到所述混合室4通道内，与通过所述混合室4的进料口提供的氧化剂充分混合后，在所述二燃室5燃烧后，由所述反应炉体的炉气出口51排出，整个结构中将现有的独立连接二燃室5和激冷室1进行使用的气化炉，将二者集成到气化炉中，不但提高了操作稳定性和安全性，而且降低了设备的总制造费和安装费。

由于现有的危险废弃物，可能是固态也可能是液态，而上述的加料口31仅适用于固态物料的添加，而为了提高处理能力以及处理范围，在一个实施例中，所述危废处理等离子气化炉还包括设置在所述气化室3的至少一个用于向所述反应炉体内添加废液的废液进口32以及设置在所述废液进口32中的液体分布器。

本申请中的加料口31为用于向所述反应炉体内添加固体废弃物的加料口31。对于其数量不作限定，一般所述加料口31的数量为多个，所述加料口31沿着反应炉体的周向均匀分布，并与反应炉体的水平方向呈30～60°。

同理，所述气化室3设有至少一个用于向所述反应炉体内添加废液的废液进口32，固体废弃物和废液在气化室3内形成一定的料位33。

同时，在所述废液进口32中设置液体分布器，从而使废液均匀进入反应炉体内，提高进料效率以及处理效率。

由于本申请中是将气化后的部分在混合室4进行混合，在二燃室5中进行燃烧，因此需要氧化剂输入，对于氧化剂的类型以及输入方式、进口设置等不作限定。

为了提高混合效率，便于后续的二次燃烧，在一个实施例中，所述混合室4设有至少一个第一氧化剂进口42，所述混合室4内设有下拱顶41和上拱顶43，所述下拱顶41和所述上拱顶43之间形成柱形通道，在所述柱形通道设有至少一个第二氧化剂进口45，所述柱形通道的下端设有合成气进口46，上端设有混合气出气口。

本申请包括但是不局限于上述的混合室4结构。

本申请中气化室3将进入所述气化室3被热解气化，未被热解气化的残渣在重力作用下进入所述熔渣池2内，在超高温作用下将有机物裂解，对于其中的产生超高温的等离子体的机构不作限定。

在一个实施例中，所述危废处理等离子气化炉还包括设置在所述熔渣池2的至少一个用于加热裂解废弃物的等离子炬22，所述等离子炬22的数量为2～8个，所述等离子炬22的轴线方向与所述反应炉体的水平方向的夹角为5°～45°。

本申请对于等离子炬22的尺寸、数量以及安装位置不作限定。

本申请中将熔渣池2将无机物熔融成液态玻璃体渣，在出渣口24排出，为了方便将废渣排出，避免排出的废渣温度过高，在一个实施例中，所述危废处理等离子气化炉还包括设置在所述熔渣池2的下半部外壁的水冷套21。

本申请对于出渣口24的尺寸形状等不作限定，一般所述出渣口24的直径为10mm～150mm，所述出渣口24的内表面为圆锥形，所述出渣口24的内表面的水平坡度10～60°。

工作人员可以根据不同的处理需要选择合适的形状和尺寸。

本申请中将二燃室5、激冷室1集成到气化炉，为了提高结构强度以及便安装的复杂程度，在一个实施例中，所述二燃室5、所述混合室4、所述气化室3、所述熔渣池2和所述激冷室1为一体式结构。

本申请中反应炉体作为载体，对于其结构不作限定，一个实施例中，所述反应炉体包括内层的耐火材料层以及设置在所述耐火材料层7外的金属外壳6，所述耐火材料层7包括内层的耐热耐腐蚀耐磨损的耐火层以及设置在所述耐火层的隔热耐火层。

本申请对于具体的金属外壳7、耐火层以及隔热耐火层的材质以及厚度等不作限定。

本申请中由于出渣口24不会一直进行废渣的排放，如果是常开状态，会影响处理效果，在一个实施例中，所述危废处理等离子气化炉还包括套设在所述出渣口24外围的套环12，所述套环12内设有烧嘴、点火装置、泄压管线15和熔渣排放控制元件，所述套环12设有燃料气进口13和空气进口14。

通过上述结构的设置，可以使得根据获得的一些参数进行出渣口24的打开，从而提高控制效率以及处理效率。

本申请对于激冷室1结构以及冷却方式不作限定，一个实施例中，所述危废处理等离子气化炉还包括设置在所述激冷室1上部的循环冷却水入口11，以及设置在下部的循环冷却水出口16，通过监控激冷水液位17实现实时管理。

本申请中燃料气与空气或氧气在套环12内的烧嘴处燃烧，产生火焰以托住熔渣池2内的熔渣层，所述激冷室1上部设有循环冷却水入口11，下部设有循环冷却水出口16，底部与渣锁以法兰形式连接。

需要说明的是，经混合室4混合后的粗合成气和氧化剂在二燃室5内充分燃烧，形成CO2和水蒸气，并由设置在反应炉体的二燃室5的炉气出口51排出。

本实用新型的具体工作原理如下：

危险废弃物经过加料口31进入反应炉体的气化室3，危险废弃物在气化室3被热解气化，所需热量由熔融区的等离子炬22产生的电弧提供。未被热解气化的残渣在重力作用下进入熔渣池2内，在等离子炬22喷射的等离子电弧超高温作用下有机物被裂解，裂解后的高温气体向反应炉体上方运行；无机物在等离子电弧体高温作用下熔融成液态玻璃体渣，并在熔渣池2内保持一定的液位(即熔渣液位23)，在熔渣池2出渣口24外围置有套环12，套环12底部置于激冷室1液位以下，套环12内置有烧嘴、点火装置及泄压管线15，燃料气与空气或氧气在套环12内的烧嘴处燃烧，产生火焰以托住熔渣池2内的熔渣层，并在套环12内设置有熔渣排放控制元件，控制熔渣连续或简短地排放，并在容器底部激冷池中激冷，最后通过渣水出口18排出。气化室3和熔融池内产生的粗合成气向炉体上方运行，进入到混合室4通道内，与外界提供的氧化剂充分混合，并在二燃室5内充分燃烧形成CO2和水蒸气，最终由反应炉体的炉气出口51排出。

与现有技术相比，本申请中的上述技术方案的有益效果在于：

1、由于其二燃室5、混合室4、气化室3、熔渣池2和激冷室1一体成型，相比于现有的需要独立连接二燃室5和激冷室1进行使用的气化炉，不但提高了操作稳定性和安全性，而且降低了设备的总制造费和安装费。同时，由于二燃室5、混合室4、气化室3、熔渣池2和激冷室1一体成型，使得等离子气化炉结构更加紧凑，从而降低了工程的总造价。

2、等离子炬22将垃圾熔融为玻璃态物质，并将有害物质，如高浓度的重金属等包封在其中。玻璃化的产品可重复利用，其他高附加值产品，如贵金属，则可以被安全回收。

3、所述出渣口24外围套设有套环12；所述套环12内设有烧嘴、点火装置、泄压管线15和熔渣排放控制元件；所述套环12设有燃料气进口和空气进口，燃料气与空气或氧气在套环12内的烧嘴处燃烧，产生火焰以托住熔渣池2内的熔渣层，所述激冷室1上部设有循环冷却水入口11，下部设有循环冷却水出口16，底部与渣锁以法兰形式连接，实现对渣水封闭和连续操作。

综上所述，本实用新型实施例所提供的所述危废处理等离子气化炉，危险废弃物经过所述气化室的加料口进入所述气化室被热解气化，未被热解气化的残渣在重力作用下进入所述熔渣池内，在超高温作用下将有机物裂解，裂解后的高温气体向所述反应炉体上方运行，将无机物熔融成液态玻璃体渣，在出渣口排出，所述气化室和所述熔融池内产生的粗合成气向所述反应炉体上方运行，进入到所述混合室通道内，与通过所述混合室的进料口提供的氧化剂充分混合后，在所述二燃室燃烧后，由所述反应炉体的炉气出口排出，整个结构中将现有的独立连接二燃室和激冷室进行使用的气化炉，将二者集成到气化炉中，不但提高了操作稳定性和安全性，而且降低了设备的总制造费和安装费。

以上对本实用新型所提供的危废处理等离子气化炉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种危废处理等离子气化炉，其特征在于，包括反应炉体，其中，所述反应炉体内从上到下依次设置有二燃室、混合室、气化室、熔渣池和激冷室，危险废弃物经过所述气化室的加料口进入所述气化室被热解气化，未被热解气化的残渣在重力作用下进入所述熔渣池内，在超高温作用下将有机物裂解，裂解后的高温气体向所述反应炉体上方运行，将无机物熔融成液态玻璃体渣，在出渣口排出，所述气化室和所述熔渣池内产生的粗合成气向所述反应炉体上方运行，进入到所述混合室通道内，与通过所述混合室的进料口提供的氧化剂充分混合后，在所述二燃室燃烧后，由所述反应炉体的炉气出口排出。

2.如权利要求1所述危废处理等离子气化炉，其特征在于，还包括设置在所述气化室的至少一个用于向所述反应炉体内添加废液的废液进口以及设置在所述废液进口中的液体分布器。

3.如权利要求2所述危废处理等离子气化炉，其特征在于，所述混合室设有至少一个第一氧化剂进口，所述混合室内设有下拱顶和上拱顶，所述下拱顶和所述上拱顶之间形成柱形通道，在所述柱形通道设有至少一个第二氧化剂进口，所述柱形通道的下端设有合成气进口，上端设有混合气出气口。

4.如权利要求3所述危废处理等离子气化炉，其特征在于，还包括设置在所述熔渣池的至少一个用于加热裂解废弃物的等离子炬，所述等离子炬的数量为2～8个，所述等离子炬的轴线方向与所述反应炉体的水平方向的夹角为5°～45°。

5.如权利要求4所述危废处理等离子气化炉，其特征在于，还包括设置在所述熔渣池的下半部外壁的水冷套。

6.如权利要求5所述危废处理等离子气化炉，其特征在于，所述出渣口的直径为10mm～150mm，所述出渣口的内表面为圆锥形，所述出渣口的内表面的水平坡度10～60°。

7.如权利要求6所述危废处理等离子气化炉，其特征在于，所述二燃室、所述混合室、所述气化室、所述熔渣池和所述激冷室为一体式结构。

8.如权利要求7所述危废处理等离子气化炉，其特征在于，所述反应炉体包括内层的耐火材料层以及设置在所述耐火材料层外的金属外壳，所述耐火材料层包括内层的耐热耐腐蚀耐磨损的耐火层以及设置在所述耐火层的隔热耐火层。

9.如权利要求8所述危废处理等离子气化炉，其特征在于，还包括套设在所述出渣口外围的套环，所述套环内设有烧嘴、点火装置、泄压管线和熔渣排放控制元件，所述套环设有燃料气进口和空气进口。

10.如权利要求1-9任一项所述危废处理等离子气化炉，其特征在于，还包括设置在所述激冷室上部的循环冷却水入口，以及设置在下部的循环冷却水出口。

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