CN220648261U - 一种带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，涉及等离子体气化熔融炉技术领域，包括外壳体，外壳体的内部设有内腔体，外壳体的上端设有一个进料管，进料管下端位于内腔体内部，进料管上端位于外壳体的上方；内腔体内部包括气化区和熔融区，气化区位于熔融区的上方，气化区和熔融区之间设有炉篦，炉篦上设有均布孔，炉篦上表面用于放置蓄热球；熔融区侧壁设有等离子体炬、玻璃体排出口和金属排出口，等离子体炬为内腔体内提供热量，玻璃体排出口位于金属排出口上方；内腔体侧壁还连接有若干个进气管，进气管用于向内腔体内通入空气；内腔体和外壳体上设有排烟管。本实用新型能够将未熔融的物料隔绝在炉篦上方，使其进行充分的气化作用。

Description

一种带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉

技术领域

本实用新型涉及等离子体气化熔融炉技术领域，特别是涉及一种带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉。

背景技术

当前常规危废处置主要是回转窑法，回转窑法处置危废存在一些问题：

1、回转窑法处置危废产生的灰渣仍属于危废，需要二次处理。

2、回转窑法处置危废时，由于回转窑内温度通常在850℃，不足以彻底销毁二噁英，所以后面的烟气系统还需要设置去除二噁英的设备。

3、回转窑法处置危废时，窑内为氧化性环境，有机物燃烧产生物为CO2和H2O等尾气，产生的烟气量大。

以上三个问题，采用等离子体都可以得到有效解决，等离子体处置废物时，无机物在高温下熔融变成惰性玻璃体，不再属于危废，可以资源化利用；等离子体的高温通常在1500℃以上，足以彻底销毁二噁英。等离子体炉内为还原性环境，向炉内控制供氧量，有机物气化产生物为CO和H2等小分子合成气，所以炉内生成的烟气量较同等处置量的回转窑系统的烟气量要少很多。

现有的等离子体高温熔融设备如专利号为CN114283958A中公开的“一种用于放射性废物的等离子体气化熔融炉”所示，其中。该等离子体气化熔融炉由法兰连接的气化炉和熔融炉构成，所述气化炉中设有物料床层，所述物料床层的上部设有进料装置和烟气出口，所述熔融炉的上部设有空气进气装置，所述熔融炉的底部为熔池，所述熔池的下部设有熔渣排渣装置，所述熔池的侧部设有液位计，所述熔融炉上设有等离子体炬、第一电极和第二电极。该等离子体气化熔融炉解决了等离子体处理放射性废物过程中熔池温度分布不均所导致的局部结渣问题，提高熔池可靠性，防止熔池结渣堵塞；解决熔池因金属熔渣沉积导致电极短路问题。

但是由于现有的等离子体气化熔融炉中气化区与熔融区中间没有分隔开，所以导致有些碳类物料还没有完全气化就掉入到熔浆中。

因此，本领域亟需一种带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，用于解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，可以有效的使物料进行充分的气化作用，使其变为熔融状态才能流入到熔融区中。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型公开了一种带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，包括外壳体，所述外壳体的内部设有内腔体，所述外壳体和所述内腔体的上端设有一个进料管，所述进料管的下端位于所述内腔体的内部，所述进料管的上端位于所述外壳体的上方；

所述内腔体内部包括气化区和熔融区，所述气化区位于所述熔融区的上方，所述气化区和所述熔融区之间设有炉篦，所述炉篦上设有多个均布孔，所述炉篦的上表面用于放置蓄热球；

所述熔融区的侧壁设有等离子体炬、玻璃体排出口和金属排出口，所述等离子体炬为所述内腔体内提供热量，所述玻璃体排出口位于所述金属排出口的上方；

所述内腔体的侧壁上还连接有若干个进气管，所述进气管用于向所述内腔体内通入氧化剂；

所述内腔体和所述外壳体上设有排烟管。

优选的，所述蓄热球为陶瓷蓄热球。

优选的，所述炉篦为拱形结构。

优选的，所述外壳体和所述内腔体之间设有耐火层和保温层，所述耐火层的材质为耐火材料，保温层的材质为保温材料。

优选的，所述进料管滑动连接于所述内腔体和所述外壳体上。

优选的，所述外壳体和所述内腔体上设有视镜。

优选的，若干个所述进气管分为上进气管层和下进气管层，所述上进气管层位于所述炉篦的上方，所述下进气管层位于所述炉篦的下端。

优选的，所述气化区从上至下依次包括干燥区、还原区和氧化区。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型在内腔体中设置炉篦，当物料从进料口进入时，依次经历干燥区、还原区和氧化区后，使得未成熔融状的物料被搁置于炉篦的陶瓷蓄热球之上，从而使得炉篦上部的物料进行充分气化，物料中的无机物则在重力作用下穿过陶瓷蓄热球，并从炉篦上的均布孔流入到熔融区中，而熔融区的等离子体炬会使得炉篦下来的无机物熔融更加彻底。在此过程炉中气化区和熔融区互不干涉，独立完成，解决了现有技术熔浆内经常含有未气化完全的碳类物料问题。

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，下面描述中的附图仅仅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带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉的结构示意图；

图中：1-外壳体；2-内腔体；3-进料管；4-排烟管；5-等离子体炬；6-金属排出口；7-玻璃体排出口；8-上进气管层；9-下进气管层；10-视镜；11-熔融区；12-氧化区；13-还原区；14-干燥区。

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。

本实用新型的目的是提供一种带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，可以有效的使物料进行充分的气化作用，使其变为熔融状态才能流入到熔融区中。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供了一种带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，包括外壳体1，外壳体1的内部设有内腔体2，外壳体1和内腔体2的上端设有一个进料管3，进料管3同时穿过外壳体1和内腔体2的上端对应通孔，进料管3的下端位于内腔体2的内部，进料管3的上端位于外壳体1的上方。

内腔体2内部包括气化区和熔融区11，气化区位于熔融区11的上方，气化区和熔融区11之间设有炉篦，炉篦上设有多个均布孔，均布孔的孔径在D20-40mm之间，利于熔融物料流入下方熔融区11，炉篦的上表面用于放置蓄热球，直径在50～80mm。

熔融区11的侧壁设有等离子体炬5、玻璃体排出口7和金属排出口6，等离子体炬5的数量可以根据物料的数量进行调整，等离子体炬5为内腔体2内提供热量，玻璃体排出口7位于金属排出口6的上方，玻璃体排出口7用于将熔融区11内上层的玻璃体导出，金属排出口6用于将熔融区11内下层的金属导出。

内腔体2的侧壁上还连接有若干个进气管，进气管用于向内腔体2内通入氧化剂，氧化剂可以为空气、富氧空气或氧气等均可，进气管远离内腔体2的一侧可以连接氧化剂来源(如气罐)，进气管上设有气泵，用于为气体的输送提供动力。

内腔体2和外壳体1上设有排烟管4，排烟管4同时穿过外壳体1和内腔体2，排烟管4的下端位于内腔体2的内部，而排烟管4的上端则位于外壳体1的上方，排烟管4的外端可以连接尾气处理装置，从而对合成气进行进一步的处理，至于尾气处理装置的具体结构选用现有任意一款尾气处理设备均可，这并非本设备的创新点，故在此不多做赘述。

在实际工作时，需要先将废物按工艺要求破碎至要求尺寸并配以一定量辅料后，混合均匀并称重，然后才能将废物从进料管3倒入炉内。当物料进入内腔体2后，物料会被暂时堆积在炉篦的蓄热球上，物料中的有机物在高温(>1200℃)的作用下迅速反应，分解生成CO\H2等小分子气态合成气，而气态产物可以通过排烟管4排出并流向下一工作设备(如尾气处理装置)中。物料中的无机物则在高温作用下，熔融形成熔浆。熔浆在重力作用下能够穿过炉篦上的均布孔并沉入熔融区11中自动分层，其中，少量熔融液携带的未熔灰在落入熔融区11后也会在熔融区11内的高温作用下熔为玻璃浆。熔浆上部为密度较低的玻璃体熔渣，通过玻璃体排出口7排出外壳体1后水淬成玻璃体，作为副产品，可用于辅助制作水泥等。熔浆下部为金属层，由金属排出口6排出外壳体1外，冷却后作为副产品加以回收利用。

于本实施例中，蓄热球为具有耐高温特性的陶瓷蓄热球，而设置蓄热球的目的有两个：其一，不让物料直接落于炉篦面上，从而可以避免物料气化不完全就进入下方熔融区；其二，陶瓷蓄热球吸收下部熔融区11来的高温烟气带来的热，在炉篦上形成一个稳定高温区，使得流经此区的熔融物料保持高温状态，进一步彻底熔融。

于本实施例中，炉篦为拱形结构，利于放置于炉内，同时不会在其表面集聚熔融物，其上设置的陶瓷蓄热球，可以增长物料与来自下方的高温气体的接触时间。此外，炉篦为耐磨、耐高温材料(耐温>1650℃)，其材质包括但不限于锆铬刚玉，其中Al₂O₃的含量大于80％，Cr₂O₃>10％，ZrO>5％。

于本实施例中，外壳体1和内腔体2之间为耐火层和保温层，保温层设置于耐火层的外侧，耐火层的材质为耐火材料，保温层的材质为保温材料。具体的，耐火材料包括但不限于铬刚玉砖，保温材料包括但不限于莫来石，还可以根据温度情况调整耐火层和保温层的具体材质。需要说明的是，内腔体2是通过保温层和耐火层围成的。

于本实施例中，进料管3滑动连接于内腔体2和外壳体1的上端对应通孔处，进料管3可以通过一个吊具来将其悬挂于外壳体1和内腔体2中。这样设置的目的是，调节排烟管4处的温度，温度范围设置在900-1000℃之间。当烟气出口温度低于900℃时，向下调节，使炉篦上的物料高度降低，当炉篦上的物料高度降低后，即内腔体2内整体物料减少，在通过等离子体向炉内同等供热的条件下，排烟管4的烟气温度会提高；反之，当检测到排烟管4出口处的温度高于1000℃时，可以将进料管3向上吊起，使炉篦上的物料高度增加，随着内腔体2内的物料增多，从而能够降低排烟管4处的温度。

进一步的，为了能够监测排烟管4处的温度，还可以在排烟管4处设置一个温度传感器，用于实时检测其温度。

此外，进料管3上还设有双层锁气阀，在进料过程中，开启第一个阀，物料进入双层锁气阀中间，关闭第一个阀，开启第二个阀，物料进入炉内，完成一次进料。

于本实施例中，外壳体1和内腔体2上设有视镜10，视镜10能够同时穿过外壳体1和内腔体2，从而便于工作人员能够从外部直接观察到内腔体2的内部情况。

于本实施例中，若干个进气管分为上进气管层8和下进气管层9。上进气管层8位于炉篦的上方，上进气管层8和下进气管层9均包括2-10个进气管，上进气管层8的作用是可以将外界气体快速的输送到炉篦上的物料处，下进气管层9位于炉篦的下端，下进气管层9的作用是，先将气体输送到炉篦的下方，然后经过炉篦的均布孔，可以使气体均匀输送到物料位置处。

于本实施例中，气化区从上至下依次包括干燥区14、还原区13和氧化区12。高温烟气通过炉篦上的蓄热球后与上方物料进行气化反应形成氧化区12和还原区13。从蓄热球向上移动的烟气分别经过氧化区12、还原区13和干燥区14，最后从排烟管4处排出。

本说明书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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，其特征在于：包括外壳体，所述外壳体的内部设有内腔体，所述外壳体和所述内腔体的上端设有一个进料管，所述进料管的下端位于所述内腔体的内部，所述进料管的上端位于所述外壳体的上方；

所述内腔体内部包括气化区和熔融区，所述气化区位于所述熔融区的上方，所述气化区和所述熔融区之间设有炉篦，所述炉篦上设有多个均布孔，所述炉篦的上表面用于放置蓄热球；

所述熔融区的侧壁设有等离子体炬、玻璃体排出口和金属排出口，所述等离子体炬为所述内腔体内提供热量，所述玻璃体排出口位于所述金属排出口的上方；

所述内腔体的侧壁上还连接有若干个进气管，所述进气管用于向所述内腔体内通入氧化剂；

所述内腔体和所述外壳体上设有排烟管。

2.根据权利要求1所述的带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，其特征在于：所述蓄热球为陶瓷蓄热球。

3.根据权利要求1所述的带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，其特征在于：所述炉篦为拱形结构。

4.根据权利要求1所述的带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，其特征在于：所述外壳体和所述内腔体之间设有耐火层和保温层，所述耐火层的材质为耐火材料，保温层的材质为保温材料。

5.根据权利要求1所述的带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，其特征在于：所述进料管滑动连接于所述内腔体和所述外壳体上。

6.根据权利要求1所述的带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，其特征在于：所述外壳体和所述内腔体上设有视镜。

7.根据权利要求1所述的带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，其特征在于：若干个所述进气管分为上进气管层和下进气管层，所述上进气管层位于所述炉篦的上方，所述下进气管层位于所述炉篦的下端。

8.根据权利要求1所述的带拱形炉篦的等离子体气化熔融炉，其特征在于：所述气化区从上至下依次包括干燥区、还原区和氧化区。