CN2660328Y - 一种具有增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉。该等离子体炉包括炉体，炉膛壁上设有进料口和等离子体炬，炉膛壁底部设有出渣口，炉膛壁顶部设有排气口，等离子体炬安装在转动装置上或炉膛壁上，炉壁上还至少设有一个进气口3，进气口3通过带有控制阀的管道与气瓶连通。等离子体增强裂解有机废弃物的方法包括将固态、半固态、液态或气态的有机废弃物经前处理后，在本实用新型的等离子体炉中高温裂解，然后将裂解气体净化后二次燃烧，或是将裂解气体二次燃烧后再进行后处理净化。本装置对原料的成分没有严格要求，因而使设备的利用率大幅度提高，降低生产成本。该等离子体炉能连续24小时持续运行或间断运行，可根据要求自行选择。

Description

一种具有增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉

技术领域

本实用新型涉及一种等离子体裂解炉，特别是涉及一种具有增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉。

背景技术

有机废弃物不仅本身的成分极其有害，而且还可能包含有各种其它的有毒有害成分。如医疗废物携带的细菌病毒有极强的传染性，化学废物包含多环芳烃、多氯联苯等有毒有害的有机物，因而必须进行有效的处理处置。当前，医疗废物和其他有机废弃物的处理已成为一个重要的环保议题，社会各界十分关注无害化的处理方法。传统的堆埋和堆放办法不仅占用大量土地，而且往往因处理不当造成隐患，可能造成病原体的扩散。而卫生安全填埋法则需要进行有效消毒，处理不当会成为隐患，且液态危险废物不适宜用填埋方法处置。采用焚烧方法可以彻底消灭病原体，但容易释放有害气体，产生二次污染，例如可能会产生多氯代二苯并二噁英与多氯代二苯并呋喃(PCDDs与PCDFs，简称二噁英类)等有害物质，成为新的污染源。

使用等离子体技术裂解处理危险废物，可以克服传统填埋、焚烧法的缺点，其具有高效、环保的优点。目前国内外已有一些专利，公开了采用直流等离子体技术，并依靠电能来裂解有机废弃物。

美国星科(Startech)环境公司发展的直流等离子体专利技术，可以处理包括化学武器在内的多种废物，但技术复杂，设备成本昂贵。

卡尔特(美国专利5280757)用电弧等离子体气化城市固体废物；巴顿(美国专利4644877)和贝尔(美国专利4431612)用电弧等离子体破坏多氯联苯(PCBs)等，但这些方法均需更换电极，使得成本较高。

德国格里马(中国专利89105527.4)专利公开了采用水蒸汽等离子体气氛和直流等离子体技术，澳大利亚联邦科学和工业研究组织(中国专利93103682.8)采用惰性气体等离子体气氛和直流等离子体技术，但反应仅在陶瓷管内进行，反应空间小，给工业化带来困难。

浙江巨圣氟化学有限公司(中国专利00128708.7)采用直流等离子体处理有机卤化物，但此法不适合处理医疗废物。

王忠义、黄少青(中国专利01206033.X)采用直流等离子体处理医疗废物，但是存在过量空气过多，尾气量过大，NOx排放量大的缺点。

综上所述，上述已有的等离子体裂解技术存在许多缺点，如：技术复杂，使得成本较高，设备昂贵；而且反应空间小，给工业化带来困难，不适合处理医疗废物；更为重要的是上述等离子体裂解方法主要都是依靠电能裂解废物，电能消耗比较高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服已有等离子体裂解炉存在的成本较高、电能消耗高，特别是不适合处理医疗废物的缺陷；从而提供一种电能消耗少、设备投资节省、运行成本低，运行稳定，操作简单，适于处置各种形态(固态、半固态、液态、气态)的有机废弃物的等离子体增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉。

本实用新型的目的是通过如下的技术方案实现的：

本实用新型提供一种用于等离子体增强裂解有机废弃物的等离子体炉，包括一炉体，该炉体的炉膛内侧设有耐火材料炉衬和隔热保温层，炉膛壁上设有进料口1和等离子体炬2，炉膛壁底部设有出渣口5，炉膛壁顶部设有排气口4，其特征在于，所述的一个等离子体炬安装在转动装置上，可转动等离子体炬，以促进炉内气体流动，使炉内温度分布均匀；炉壁上还至少设有一个进气口3，进气口3通过带有控制阀的管道与气源连通。

本实用新型提供一种用于等离子体增强裂解有机废弃物的等离子体炉，包括一炉体，该炉体炉膛壁内侧设有耐火材料炉衬和隔热保温层，炉膛壁上设有进料口1和至少2个以上等离子体炬2，炉体底部设有出渣口5，炉膛壁顶部设有排气口4，其特征在于，所述的等离子体炬安装在矩形炉膛壁上，多个等离子体炬交错布置；或者所述的多个等离子体炬安装在圆形炉膛壁上，和等离子体炬沿圆形炉膛的圆周均匀分布，并以等离子体炬的轴线与炉膛圆形的法线方向成0-80度的角度，与炉膛轴线成0-60度的夹角，以促进炉内气体流动，使炉内温度分布均匀；炉壁上还设有进气口3，进气口3通过带有控制阀的管道与气源连通。

所述的转动装置包括：一个金属水冷球体21，等离子体炬2安装在水冷球体上，等离子体炬的中心线通过球体的中心(见图1c)，安装等离子体炬的球体安装于两个半球形金属制造的水冷底座22上，底座安装在等离子体炉体10上。球体可以在球型底座上转动和旋转，球体转动角度范围0～40度，绕等离子体炬中心线旋转角度为0～20度，以配合球体的转动。球体的转动改变等离子体炬的射流方向，有助于改善炉内气体的流动。

所述的进气口3垂直安装在等离子体炉的矩形截面炉膛的底面，或安装在炉膛侧面。

所述的进气口3以进气口的轴线与圆形炉膛圆形的法线方向成0-80度的角度，与炉膛轴线成0-60度的夹角安装在等离子体炉的炉膛壁上。

所述的等离子体炬为直流等离子体炬；等离子体炬的电极是水冷金属电极，由无氧铜或其他金属制成。

所述的等离子体炉采用直流电源，或包括带有饱和电抗器的，形成陡降的电流电压特性的直流电源，其中直流电源的电压为40-500V。

本实用新型提供的等离子体炉与已有技术相比，其优点在于：

1、本实用新型提供的等离子体炉使用可以转动的或交错分布的直流等离子炬，有助于炉内气体的流动，改善炉内温度与气体成分分布的均匀性，使得较大空间内废弃物能够均匀受热裂解，提高裂解速率，和废弃物处理的彻底性，特别适合密度低的有机废弃物，如医疗垃圾等。本设备投资节省、运行成本低，运行稳定，操作简单。

2、本实用新型提供的等离子体炉的底部或侧面设置至少一个进气口，因此可以通过增加氧化性气体供应量来提高裂解温度，实现节约能源和时间的优点

3、该等离子体炉充分利用有机废弃物自身的热值，在受控制的氧化气氛下释放热能增强裂解，电能消耗大约为一般等离子体裂解技术的三分之一到四分之一，处理医疗废弃物等有机废弃物的电耗约0.2～0.3kW/kg，具有投资省、运行成本低的特点；如果利用可燃气发电，发电量可高于自身用电量；

4、经本等离子体炉处理后的有机废弃物的容积可大幅度减少，最高可达99％。

5、本等离子体炉采用等离子体炬技术，对被处理的有机废弃物没有特殊的导电性能要求，能保证被处理的有机废弃物在1200～1500K的温度下彻底裂解，有机物可分解为碳、氢等单质结构，低气化点金属的蒸气凝聚后进行收集，硅酸盐变成无害玻璃体结构；尾气产生量仅为传统焚烧法的10～15％左右，而且不产生二噁英类等有害物质，符合环保的要求；另外，由于裂解气体总量仅为焚烧法的10～15％，采用第一种实施方案，所用净化装置的体积、成本均大幅度下降，净化造成的能量损失也大幅度下降；

6、本等离子体炉使尾气温度降至450℃后急骤冷却，可以保证在尾气降温过程中不会合成多氯代二苯并二噁英与多氯代二苯并呋喃，即二噁英类化合物；

7、本等离子体炉适用范围广，适用于包括城市固体废物、医疗废物在内的多种有机废弃物的处理，而且适用于固态、半固态、液态或气态的有机废弃物；特别是与已有技术相比该方法简单，可以不需要先粉碎固态有机废弃物，直接进行气化、裂解。

8、通过本等离子体炉还可以生成可再利用的副产品，如碳黑、金属、可燃气等。

附图说明

图1a本实用新型的用于增强裂解有机废弃物的等离子体炉侧视示意图，其为具有矩形截面等离子体炉的布置示意图，

图1b本实用新型的用于增强裂解有机废弃物的等离子体炉顶视示意图，其为具有圆形截面等离子体炉的布置示意图；

图1c为一种等离子体炬转动装置的示意图

其中：进料口1；        等离子体炬2；      进气口3；

      排气口4；        出渣口5；          水封6；

      电源7；          炉膛8；            进料液压推杆与柱塞9；

      炉体10；         水冷球体21         水冷底座22；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的等离子体增强裂解有机废弃物的等离子体炉和方法进一步详细说明。

实施例1

参考图1a，为用于等离子体增强裂解有机废弃物的具有矩形截面布置炉型的等离子体炉示意图。该等离子体炉包括一炉体10，该炉体的炉膛内侧设有氧化铝耐火材料做的炉衬和隔热保温层，炉膛壁上设有进料口1，和该炉膛壁上交错安装两台等离子体炬2，等离子体炬安装在转动装置上，该转动装置是将等离子体炬2安装在一个金属水冷球体21上，水冷球体21位于两个半球形金属制造的水冷底座22上，安装等离子体炬的底座22安装在等离子体炉体10上。水冷球体21可以在球型底座22上转动和旋转，球体转动角度范围0～40度，绕等离子体炬中心线旋转角度为0～20度，以配合球体的转动。通过水冷球体21的转动改变等离子体炬的射流方向，即有助于改善炉内气体的流动，也就改善炉内温度与气体成分分布的均匀性。炉膛壁底部设有出渣口5，炉膛壁顶部设有排气口4；炉底部还至少设有一个进气口3，进气口3通过带有控制阀的管道与氧气瓶连通。该等离子体炉采用直流电源，工作电压40V，并带有饱和电抗器。进料液压推杆与柱塞9安装在炉体10的进料口1处。间歇加料方式可以采用的时间间隔根据炉内温度变化，在15秒钟到5分钟之间变动。

实施例2

参考图1b，为用于等离子体增强裂解有机废弃物的具有圆形截面布置的炉型，该等离子体炉包括一炉体10，该炉体炉膛壁内侧设有氧化镁耐火材料炉衬和隔热保温材料，在隔热保温材料外可以布置冷却水套。炉膛壁上设有进料口1，和该炉膛壁上交错安装三台等离子体炬2，其三台等离子体炬沿炉膛圆周均匀分布，且等离子体炬的轴线与园的法线方向成80度的角度，与炉膛轴线成60度的夹角；以促进炉内气体流动，使炉内温度分布均匀；炉体底部设有出渣口5，炉膛壁顶部设有排气口4。炉壁上还设有3个进气口3，并与等离子体炬交叉设置；该进气口3的轴线与园的法线方向成60度的角度，与炉膛轴线成0度的夹角。废物从进料口1进入，在等离子体炬2排出的气体作用下裂解，进气口3加入补充空气增强裂解，进气口3还可加入水蒸气，裂解气从排气口4排出，底渣排入渣池5，经水封6排出，直流电源7与直流等离子体炬电连接，电压为500V运行，并带有饱和电抗器。

使用本实施例提供的等离子体炉处理医疗废物的方法。

将含有塑料、棉纱等医疗垃圾和模拟肢体的肉，在与外界隔离且保持0～50mm水柱微负压的条件下将其破碎至1～50毫米尺寸，然后通过进料机连续稳定加料到等离子体炉内，将此破碎的有机废弃物在上述等离子体炉中高温裂解，炉内等离子体炬的工作气体为氧气，且控制氧气总量，以使炉内氧气量相当于有机废弃物完全燃烧所需理论氧气量的5％；补充氧气以控制裂解温度在1200～1500K，可以通过增加氧气供应量来提高裂解温度；然后将等离子体炉排出的裂解气体换热降温，经常规酸性气体洗涤吸附装置脱酸性气体和固体颗粒物，并回收碳黑；再将此净化后的气体在燃烧室燃烧，通过补充空气来控制燃烧温度在1200～1400K，可以通过增加空气供应量来降低燃烧温度防止产生NOx；达到环保标准的尾气排放。

实施例3、

本实施例提供的如图1b所示的等离子体炉结构如下：该等离子体炉的结构同实施例2，区别在直流等离子体炬2安装在转动装置上，该转动装置是将等离子体炬2安装在一个金属水冷球体21上，水冷球体21位于两个半球形金属制造的水冷底座22上，安装等离子体炬的底座22安装在等离子体炉体10上。水冷球体21可以在底座22上转动和旋转，球体转动角度范围0～40度，绕等离子体炬中心线旋转角度为0～20度。通过水冷球体21的转动和旋转，改变等离子体炬的射流方向，有助于改善炉内气体的流动；不转动时等离子体炬的轴线与园形炉膛的法线方向成0度的角度，与炉膛轴线成0度的夹角；炉壁上还设有进气口3。该等离子体炉采用直流电源，工作电压70V，不带有饱和电抗器，采用可控硅电路控制电压-电流特性。

实施例4、

本实施例的等离子体炉，包括一炉体，该炉体内侧设有氧化铝耐火材料炉衬，炉体上设有进料口1和3个等离子体炬2，炉体底部设有出渣口5，炉体顶部设有排气口4，3个等离子体炬在圆形炉膛壁上沿圆周均匀分布，等离子体炬的轴线与园的法线方向成10度的角度，与炉膛轴线成0度的夹角；炉壁上还设有进气口3。该等离子体炉采用直流电源，电压为40V运行。

Claims (6)

1、一种用于增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉，包括一炉体，该炉体的炉膛是矩形截面或圆形截面，内侧设有耐火材料炉衬和保温层，炉膛壁上设有进料口1和等离子体炬2，炉膛壁底部设有出渣口5，炉膛壁顶部设有排气口4，其特征在于，所述的一个等离子体炬安装在转动装置上，可转动等离子体炬，以促进炉内气体流动，使炉内温度分布均匀；炉壁上还至少设有一个进气口3，进气口3通过带有控制阀的管道与气源连通。

2.一种用于增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉，包括一炉体，该炉体炉膛壁内侧设有耐火材料炉衬和保温层，炉膛壁上设有进料口1和至少2个以上等离子体炬2，炉体底部设有出渣口5，炉膛壁顶部设有排气口4，其特征在于，所述的等离子体炬安装在矩形炉膛壁上，多个等离子体炬交错布置；或者所述的多个等离子体炬安装在圆形炉膛壁上，和等离子体炬沿圆形炉膛的圆周均匀分布，并且等离子体炬的轴线与炉膛圆形的法线方向成0-80度的角度，与炉膛轴线成0-60度的夹角，以促进炉内气体流动，使炉内温度分布均匀；炉壁上还设有进气口3，进气口3通过带有控制阀的管道与气源连通；还包括等离子体炬安装在转动装置上，该转动装置设置在等离子体炉体10上。

3、如权利要求1或2所述的用于增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉，其特征在于，所述的转动装置包括：一个金属水冷球体21，等离子体炬2安装在水冷球体上，等离子体炬的中心线通过球体的中心，安装等离子体炬的球体安装于两个半球形金属制造的水冷底座22上，底座安装在等离子体炉体10上；球体转动角度范围0～40度，绕等离子体炬中心线旋转角度为0～20度。

4.如权利要求1或2所述的用于增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉，其特征在于，所述的进气口3垂直安装在等离子体炉的矩形截面炉膛的底面，或安装在炉膛侧面。

5.如权利要求1或2所述的用于增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉，其特征在于，所述的进气口3以进气口的轴线与圆形炉膛圆形的法线方向成0-80度的角度，与炉膛轴线成0-60度的夹角安装在等离子体炉的炉膛壁上。

6.如权利要求1或2所述的用于增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉，其特征在于，所述的等离子体炬为直流等离子体炬；等离子体炬的电极是水冷金属电极，由无氧铜或其他金属制成。

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