專(zhuān)利名稱(chēng)：一種處理危險(xiǎn)垃圾的熱等離子體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種處理危險(xiǎn)垃圾的熱等離子體裝置，特別是采用非轉(zhuǎn)移弧低溫 熱等離子體槍噴射出的高達(dá)數(shù)萬(wàn)攝氏度的等離子體射流，將危險(xiǎn)垃圾中的有機(jī)物徹底分解 為小分子，無(wú)機(jī)物高溫熔融成無(wú)害的玻璃態(tài)物質(zhì)。
背景技術(shù)：
世界范圍內(nèi)人口、消費(fèi)的不斷增加以及工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，導(dǎo)致了大量危險(xiǎn)固體垃 圾的產(chǎn)生。危險(xiǎn)垃圾涵蓋的范圍很廣，包括多氯聯(lián)苯，劇毒農(nóng)藥六六六，DDT，垃圾焚燒飛灰、 空氣污染控制殘留物，石棉，醫(yī)療垃圾，電子垃圾，煉鋼垃圾等等。這些危險(xiǎn)垃圾不同于普 通的城市固體垃圾，其危害性很大。例如，多氯聯(lián)苯和劇毒農(nóng)業(yè)具有高毒性與高殘留性，能 通過(guò)地下水和食物鏈在人體及動(dòng)物體內(nèi)富集，從而導(dǎo)致癌癥及基因變異；垃圾焚燒飛灰和 空氣污染控制殘留物中含有高濃度的重金屬和危險(xiǎn)有機(jī)物二噁英及呋喃，在歐洲垃圾目錄 中被列為絕對(duì)危險(xiǎn)的有害物；而在人的肺中即使僅存在非常低濃度的石棉纖維，也會(huì)引起 嚴(yán)重的肺部疾??；醫(yī)療垃圾則含有大量腐敗變質(zhì)成分及細(xì)菌、傳染病毒、放射性物質(zhì)、有害 化學(xué)藥劑等，是細(xì)菌、病毒的滋生地，具有極高的疾病傳染性；電子產(chǎn)品元件中普遍含有鉛、 鉻、鎘等數(shù)百種高度有害的化學(xué)物質(zhì)。顯然，以上所列出的每種危險(xiǎn)垃圾，處置不當(dāng)都會(huì)引 發(fā)極其嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。如何處理這些高危險(xiǎn)性環(huán)境污染物，已成為國(guó)際上共同關(guān)心的重 要課題。國(guó)內(nèi)外對(duì)于固體垃圾的處理方法包括焚燒，填埋，熱解，堆肥等等，但迄今為止用 于處理危險(xiǎn)垃圾的主要是前兩種方法。垃圾填埋處理是從傳統(tǒng)的堆放和填地處理處置發(fā) 展起來(lái)的一項(xiàng)最終處置技術(shù)。危險(xiǎn)垃圾在進(jìn)行合理的預(yù)處理之后運(yùn)至選定的合適場(chǎng)所，填 埋到一定高度后，加上覆蓋材料，讓其經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的物理、化學(xué)和生物作用達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。焚 燒處理則是發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的一種垃圾處理方法，是指在高溫條件下，垃圾中的可燃成 分與空氣中的氧進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，放出熱量，轉(zhuǎn)化成高溫的燃燒氣和量少而穩(wěn)定的固 體殘?jiān)?，同時(shí)殺滅病毒細(xì)菌的方法。雖然填埋仍然是處理危險(xiǎn)固體垃圾的主要方式，但是傳統(tǒng)的填埋法存在著二次污 染、遷移效應(yīng)及低效率等諸多問(wèn)題，許多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)限制了填埋場(chǎng)的容量，要找到新的 填埋場(chǎng)正變得越來(lái)越困難，這就使得很多國(guó)家轉(zhuǎn)而選擇焚燒法來(lái)處理固體垃圾。焚燒法雖 然可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢物無(wú)害化、減量化和資源化，但并不是有效處理含氯垃圾的理想方法，因 為傳統(tǒng)焚燒設(shè)備的燃燒溫度不高，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中多數(shù)焚燒爐的處理溫度甚至僅為700°C 左右，含氯垃圾的不完全氧化過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量二噁英和呋喃，特別是醫(yī)療垃圾焚燒產(chǎn)生的 二噁英類(lèi)物質(zhì)通常是一般垃圾的數(shù)倍或數(shù)十倍，而二噁英是“目前世界上已知的最具毒性 的合成有機(jī)物之一”，在極小劑量下對(duì)動(dòng)物就具有致命的毒性。美國(guó)研究者指出，二噁英類(lèi) 物質(zhì)的主要來(lái)源是醫(yī)療廢物的焚燒處理。環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)EPA對(duì)二嚼英與焚化爐的關(guān)系作了 專(zhuān)門(mén)研究后指出，即使是經(jīng)過(guò)控制空氣污染科技改良過(guò)的焚化爐，依然是排放二噁英的主 要源頭。隨著對(duì)二噁英問(wèn)題認(rèn)識(shí)的逐漸加深，美國(guó)、加拿大、德國(guó)、荷蘭、比利時(shí)相繼頒布《焚化爐禁建令》，而傳統(tǒng)燃燒處理技術(shù)所產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題和再生資源的浪費(fèi)，迫使人們不得不 選擇更先進(jìn)、更有效的廢物處理方法。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述傳統(tǒng)焚燒爐的二噁英排放難題，提供一種熱等離 子體危險(xiǎn)垃圾處理裝置。垃圾投入到主爐的坩堝反應(yīng)釜內(nèi)以后，從等離子體發(fā)生器噴射出 高達(dá)數(shù)千至數(shù)萬(wàn)攝氏度的等離子體射流，直接作用于垃圾表面，垃圾中的無(wú)機(jī)物熔融成無(wú) 害的玻璃態(tài)物質(zhì)，有機(jī)物被徹底分解為小分子可燃?xì)怏w并進(jìn)入二燃室徹底燃盡。從二燃室 出來(lái)的煙氣先經(jīng)堿液噴淋急冷降溫，再經(jīng)活性炭床吸附凈化后通過(guò)煙囪排入大氣。等離子體是氣體電離后形成的由電子、離子、原子、分子或自由基等極活潑粒子組 成的集合體，具有極高的能量密度、溫度和化學(xué)活性，能使通常條件下難以進(jìn)行或速度很慢 的反應(yīng)變得十分快速，并且應(yīng)用的范圍寬廣，可以處理包括固、液、氣等各種垃圾在內(nèi)的危 險(xiǎn)垃圾，尤其有利于難消解污染物的處理。垃圾經(jīng)熱等離子體熔融后產(chǎn)生的玻璃態(tài)物質(zhì)的 化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，雖然有害物質(zhì)被包封于其中，但毒性浸出試驗(yàn)表明這種玻璃態(tài)物質(zhì)的 滲出率很低，能滿(mǎn)足苛刻的歐盟強(qiáng)制性垃圾驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，因而被劃定為惰性廢物，可與浙青一 起鋪路，也可以作為混凝土骨料，與水泥、礫石等組合在一起生產(chǎn)咬接砌塊、鋪路磚、裝飾透 水性磚等二次產(chǎn)品，且足以滿(mǎn)足相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。相對(duì)于已經(jīng)在工業(yè)上成熟應(yīng)用的常規(guī)熱處理過(guò)程而言，熱等離子體技術(shù)是一種非 常有前景的替代性選擇。等離子體處理能夠避免填埋稅、其玻璃化產(chǎn)品具有附加值，能夠再 利用、獲得的合成氣可作為能源、還可以回收金屬，這些優(yōu)點(diǎn)將共同促進(jìn)等離子體技術(shù)早日 實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的應(yīng)用。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種處理危險(xiǎn)垃圾的熱等離子 體裝置，其主要包括主爐，堿液噴淋急冷裝置，活性(焦)炭吸附床，引風(fēng)機(jī)四部分。主爐又 包括垃圾進(jìn)料控制系統(tǒng)，主燃燒室，坩堝反應(yīng)釜，轉(zhuǎn)折煙道、二燃室和等離子體槍六部分。垃 j及講料裝I1放I1在爐上方轉(zhuǎn)折'煙jy擬于爐禾Π 二？欠‘燃“燒室；^丨旬堿液林i荅禾時(shí)舌+牛炭
坩堝側(cè)面上部斜插入坩堝內(nèi)。垃圾進(jìn)料控制系統(tǒng)由料斗、汽缸推進(jìn)系統(tǒng)及連鎖控制的雙自動(dòng)門(mén)組成。系統(tǒng)通過(guò) 汽缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制自動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)。垃圾投入料斗后，先打開(kāi)上部自動(dòng)門(mén)，下部自動(dòng) 門(mén)則處于關(guān)閉狀態(tài)，垃圾落入上下自動(dòng)門(mén)之間的空隙后，關(guān)閉上自動(dòng)門(mén)，打開(kāi)下自動(dòng)門(mén)，垃 圾落入爐內(nèi)，注意系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中始終保證有一個(gè)自動(dòng)門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，以免爐內(nèi)漏入過(guò) 量的空氣，如此循環(huán)往復(fù)。主燃燒室需要保證室內(nèi)維持足夠高的容積熱負(fù)荷，并控制主燃燒室溫度在1500°C 以上，保證渣處于液體熔融狀態(tài)，以滿(mǎn)足醫(yī)療垃圾要求高溫處理的特點(diǎn)。主燃燒室內(nèi)有等離 子體槍?zhuān)釄宸磻?yīng)釜兩套裝置。其中，等離子槍視負(fù)荷的需要可以采用多把，分別從側(cè)墻按 一定角度斜插入主燃燒室下部的坩堝反應(yīng)釜，坩鍋反應(yīng)釜采用高鋁鉻材料在高溫條件下燒 結(jié)制成。在離坩堝底部上方一定高度開(kāi)一個(gè)直徑約3cm的小孔作為出渣口。處于流動(dòng)狀態(tài) 的高溫爐渣從出渣孔流出后落入水中被激冷破碎成小顆粒狀后直接沖出，下部出渣部分與 外部采用了水封渣坑，防止外部空氣從下部進(jìn)入燃燒室。[0011 ] 轉(zhuǎn)折煙道為圓形通道，多排二次風(fēng)口從順時(shí)針和逆時(shí)針切向進(jìn)入轉(zhuǎn)折煙道，并在 煙道內(nèi)形成強(qiáng)烈的正向和反向旋流，以增強(qiáng)可燃?xì)怏w與空氣的紊流混合。二次燃燒室設(shè) 計(jì)使燃燒煙氣的停留時(shí)間達(dá)到2秒以上，徹底分解二噁英及其前驅(qū)物并將可燃?xì)怏w徹底燃 盡。二次風(fēng)在進(jìn)入轉(zhuǎn)折煙室之前，先經(jīng)過(guò)爐墻內(nèi)的夾道或鋼管進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)冷卻爐墻，減 輕爐墻的散熱損失。堿液噴淋的主要目的是使得從二燃室來(lái)的高達(dá)1100°C以上的煙氣在最短的時(shí)間 內(nèi)快速冷卻，以避開(kāi)二噁英在煙氣降溫過(guò)程中的再次合成。同時(shí)，還能去除煙氣中的S02， HCL，HF等酸性氣體?；钚?焦)炭的主要作用是通過(guò)吸附作用脫出殘留的重金屬和N0X，在注入NH3的 條件下，NOx在活性焦(炭)表面被還原為隊(duì)。活性焦(炭)的再生則是將飽和的床層通入 350 400°C高溫水蒸汽和NH3,經(jīng)過(guò)多個(gè)吸附-解吸循環(huán)后活性焦脫氮性能也一直能夠保 持在很高的水平。煙氣經(jīng)活性(焦)炭床層處理后，經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙 ，最后排到大氣。

附圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖附圖2是本實(shí)用新型的一種管狀電極等離子體發(fā)生器的原理示意圖。附圖3是本實(shí)用新型的主爐結(jié)構(gòu)示意圖。附圖4是本實(shí)用新型的處理流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。附圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖。待處理的垃圾投入料斗后，雙自動(dòng)門(mén)的上部 自動(dòng)門(mén)先打開(kāi)，垃圾落入上下自動(dòng)門(mén)之間的空隙。然后上自動(dòng)門(mén)關(guān)閉，下部自動(dòng)門(mén)打開(kāi)，垃 圾落入主爐下部的坩堝反應(yīng)釜內(nèi)。熱等離子體槍噴射出的高溫等離子體射流將垃圾徹底分 解和熔融。熔融渣從下部排出，分解后獲得的小分子可燃?xì)怏w經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)折煙道進(jìn)入二次燃燒 室燃盡。產(chǎn)生的高溫?zé)煔庀冗M(jìn)入堿液噴淋裝置內(nèi)降溫，然后再進(jìn)入活性炭填料塔內(nèi)凈化去 除各種酸性氣體及重金屬，最后經(jīng)過(guò)弓丨風(fēng)機(jī)引入煙 后排放到大氣中。附圖2是其中的一種采用管狀電極的非轉(zhuǎn)移弧直流等離子體發(fā)生器的原理示意 圖。它主要由管狀的陰極4和陽(yáng)極2組成，陰極和陽(yáng)極之間采用絕緣材料分開(kāi)，保護(hù)氣體及 工作氣體從陰極或陽(yáng)極管的切向進(jìn)氣口 5噴入，在弧室3內(nèi)形成旋流，配合磁力線圈6產(chǎn) 生的洛倫茲力，使電弧的弧根在電極內(nèi)壁上高速自旋，這是提高等離子體電極使用壽命的 關(guān)鍵。從切向進(jìn)氣口噴入的工作氣體旋轉(zhuǎn)流過(guò)電弧后即被電離成為高溫等離子體射流。另 外，在陰、陽(yáng)極內(nèi)有冷卻水通道1，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)冷卻水通道內(nèi)通入去離子水冷卻陰極和陽(yáng)極， 可以明顯提高其使用壽命。附圖3是本實(shí)用新型的主爐結(jié)構(gòu)示意圖。包括垃圾進(jìn)料控制系統(tǒng)2，主燃燒室3，坩 堝反應(yīng)釜4，轉(zhuǎn)折煙道7、二燃室6和等離子體槍8六部分。垃圾經(jīng)垃圾進(jìn)料控制系統(tǒng)2落 入主燃燒室3下部的坩堝反應(yīng)釜4以后，等離子體槍8噴射出高溫等離子體射流到垃圾表 面將垃圾熔融，其中的有機(jī)物在主燃燒室3內(nèi)被分解小分子，并經(jīng)轉(zhuǎn)折煙道7和二次空氣強(qiáng) 烈紊流混合后進(jìn)入二次燃燒室6徹底燃盡，產(chǎn)生的煙氣經(jīng)二次燃燒室出口 1離開(kāi)主爐。垃圾中的無(wú)機(jī)物熔融為液體狀態(tài)，并經(jīng)出渣口 5落入渣坑內(nèi)排出。 附圖4是本實(shí)用新型的處理流程示意圖。包括主爐1、堿液噴淋急冷系統(tǒng)2，活性 (焦)炭填料床3，風(fēng)機(jī)4以及煙囪5共五部分。垃圾經(jīng)主爐1熔融處理后排出的高溫?zé)煔?進(jìn)入堿液噴淋急冷系統(tǒng)2急冷后快速降溫至150°C以下，再經(jīng)活性(焦)炭填料床3脫除氮 氧化物及重金屬等有害物質(zhì)，最后經(jīng)風(fēng)機(jī)4引入煙囪5排到大氣中去。從主爐排出的渣落 入渣坑，定期清除。
權(quán)利要求1.本實(shí)用新型涉及一種處理危險(xiǎn)垃圾的熱等離子體裝置，包括有垃圾進(jìn)料裝置、主爐、 轉(zhuǎn)折煙道、二次燃燒室、熱等離子體發(fā)生器、堿液噴淋塔和活性炭床，其特征在于，垃圾進(jìn)料 裝置放置在主爐上方；轉(zhuǎn)折煙道位于主爐和二次燃燒室之間；堿液噴淋塔和活性炭床依次 布置在二次燃燒出口的下游位置；主爐內(nèi)下部放置反應(yīng)坩堝，熱等離子體發(fā)生器從坩堝側(cè) 面上部斜插入坩堝內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理危險(xiǎn)垃圾的熱等離子體裝置，其特征還在于，所述 垃圾進(jìn)料裝置采用上下兩層自動(dòng)門(mén)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種處理危險(xiǎn)垃圾的熱等離子體裝置，目的是為了克服傳統(tǒng)垃圾焚燒爐所難以避免的二噁英排放難題。本裝置中，垃圾被投入到等離子體處理爐內(nèi)以后，等離子體槍會(huì)噴射出高達(dá)數(shù)千至數(shù)萬(wàn)攝氏度的高溫等離子體射流，直接作用于垃圾表面，垃圾中的無(wú)機(jī)物熔融成無(wú)害的玻璃態(tài)物質(zhì)，包括二噁英在內(nèi)的各種有機(jī)物被徹底分解為小分子可燃?xì)怏w并進(jìn)入二燃室徹底燃盡。從二燃室出來(lái)的高溫?zé)煔庀冉?jīng)堿液噴淋急冷降溫，以快速避開(kāi)二噁英的再合成溫度區(qū)間，然后通過(guò)活性(焦)炭填料床去除氮氧化物、殘留重金屬等有害物質(zhì)，凈化后的煙氣最終在引風(fēng)機(jī)的作用進(jìn)入煙囪排到大氣中。
文檔編號(hào)F23J15/04GK201916909SQ20102028063
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者王建偉 申請(qǐng)人:王建偉