本實(shí)用新型涉及有機(jī)物再生利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢物部分等離子化的超低溫等離子有機(jī)廢物再生利用裝置。

背景技術(shù)：

能源問題和環(huán)境問題是當(dāng)今世界的兩大熱點(diǎn)問題。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化進(jìn)程的不斷加快以及人們物質(zhì)生活的隨著我國社會(huì)工業(yè)化的發(fā)展,城市化進(jìn)程的不斷加快以及人們物質(zhì)生活的提高，一方面對(duì)一次性能源的需求持續(xù)增長，另一方面工業(yè)廢物以及城市生活廢物(MSW)的數(shù)量也迅速增加，造成資源的巨大浪費(fèi)。隨著各種熱處理技術(shù)在環(huán)境污染物處理上的日益廣泛應(yīng)用和許多難處理或特殊的污染物對(duì)處理效率的更高的要求,常規(guī)的熱處理技術(shù)已逐漸顯現(xiàn)出其不足之處。例如安裝費(fèi)用高、粉塵大、熱效率不高、體積龐大、不能經(jīng)常開關(guān)以及資源化程度底,尤其是對(duì)于多氯聯(lián)苯類(PCB),氟里昂類等難消解含鹵化合物及生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)、農(nóng)藥、醫(yī)院等的特殊廢棄物處理,常規(guī)的燃料熱源技術(shù)的處理效率常不能達(dá)到國際規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)(PCB的消解效率必須大于99.9999％)。再者，焚燒中排放二噁英(dioxin)污染問題一直是備受人們關(guān)注的焦點(diǎn)。焚化爐的燃燒產(chǎn)生的底灰(Bottom Ash)、尾氣(Emission)和飛灰(Fly Ash)均含有有毒物質(zhì)二噁英，對(duì)生態(tài)環(huán)境及人體健康帶來危害。

采用低溫水蒸汽(150℃～250℃)作為等離子體炬的工作氣體，即采用水蒸汽作為有機(jī)廢物的氣化介質(zhì)，經(jīng)等離子體炬加熱后的水蒸汽，平均溫度高達(dá)5000℃，與常規(guī)的水蒸汽氣化相比，蒸汽等離子體氣化具有一系列優(yōu)點(diǎn)，它為氣化反應(yīng)提供了一個(gè)高溫、高能環(huán)境，物料加熱速率快，反應(yīng)速率快，有很高的處理效率，還能發(fā)生一些在普通氣化條件下不能發(fā)生的反應(yīng)；尤其是對(duì)難處理危險(xiǎn)廢物及特殊要求廢物,其先進(jìn)性與優(yōu)越性進(jìn)一步顯現(xiàn)出來,成為有機(jī)廢物處理領(lǐng)域中最有發(fā)展前途,最引人關(guān)注的一項(xiàng)高科技技術(shù)。

目前的等離子技術(shù)在處理各類物質(zhì)時(shí)均采取把物質(zhì)完全等離子化的方法，形成簡單的氣體小分子(如氫氣、一氧化碳等)，這種方法存在著過分處理問題，不僅浪費(fèi)大量的能源，而且把有用的物質(zhì)都等離子化成小分子氣體，沒有使資源實(shí)現(xiàn)最大化的利用。并且在形成小分子氣體過程中多余的碳離子無法和其他離子進(jìn)行化合而形成碳原子，因此會(huì)在設(shè)備中形成積碳，影響設(shè)備的使用效果和壽命，例如：苯并芘在采用這種處理方法即完全等離子化后，最終產(chǎn)物是氫氣和碳；而采用本實(shí)用新型的方法進(jìn)行部分等離子化后可使其分解成為苯和吡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種超低溫等離子有機(jī)廢物再生利用裝置，可實(shí)現(xiàn)在有機(jī)廢物通過等離子電子弧進(jìn)行等離子化的時(shí)候，通過對(duì)等離子弧強(qiáng)度、反應(yīng)時(shí)間及溫度的整合控制，使有機(jī)廢物最終實(shí)現(xiàn)不完全(部分)等離子化，重組為新的目標(biāo)物質(zhì)；不僅實(shí)現(xiàn)資源再利用，而且反應(yīng)過程消耗的能源大幅降低，副產(chǎn)物附加值大幅提升，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

超低溫等離子有機(jī)廢物再生利用裝置，包括依次連接的原料泵、進(jìn)料管、等離子反應(yīng)器及物料儲(chǔ)存罐；所述原料泵另外與外部的有機(jī)廢物儲(chǔ)罐連接；進(jìn)料管外設(shè)蒸汽夾套，進(jìn)料管底部出料口處設(shè)分布器；等離子反應(yīng)器分為上段、中段和下段，上段等離子反應(yīng)器內(nèi)設(shè)線圈組和陰極頭，線圈組、陰極頭分別連接外部等離子發(fā)生器的陽極、陰極；等離子反應(yīng)器中段為等離子腔，下段設(shè)蒸汽出口通過蒸汽管道連接蒸汽夾套上的蒸汽入口，蒸汽管道上設(shè)有溫度計(jì)、蒸汽流量調(diào)節(jié)閥和放散閥；等離子反應(yīng)器外設(shè)水冷壁連通循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，且等離子反應(yīng)器的上段和中段外設(shè)上段水冷壁，下段設(shè)下段水冷壁，上段水冷壁和下段水冷壁獨(dú)立供水；上段水冷壁、下段水冷壁與循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的連接管道上分別設(shè)流量調(diào)節(jié)閥；蒸汽夾套的出水口連接循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

所述等離子腔為球形空心腔體，等離子發(fā)生器的上段和下段均為直管段。

所述分布器上方的進(jìn)料管中及等離子腔內(nèi)設(shè)有測溫傳感器。

所述等離子發(fā)生器為電控等離子發(fā)生器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

1)傳統(tǒng)等離子化處理方式是把有機(jī)廢物進(jìn)行等離子體最大化處理，即達(dá)到完全等離子體以后再進(jìn)行簡單的重組，使物質(zhì)徹底分解后形成小分子有機(jī)氣體，做為燃燒熱能利用；而本實(shí)用新型是將有機(jī)廢物進(jìn)行不完全(部分)等離子化，不僅節(jié)省了大量能源，而且可以將被處理的物質(zhì)變成高附加值的化工原料；

2)裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便；可根據(jù)有機(jī)廢物的組成對(duì)等離子弧強(qiáng)度、反應(yīng)時(shí)間及溫度進(jìn)行整合控制，得到不同的目標(biāo)物質(zhì)；

3)根據(jù)需要，也可對(duì)有機(jī)廢物進(jìn)行完全等離子化；

4)整個(gè)過程不產(chǎn)生新的有毒有害物質(zhì)或污染物，環(huán)境友好；

5)對(duì)部分等離子化反應(yīng)生成的蒸汽進(jìn)行充分利用，換熱水進(jìn)入冷卻水循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)利用，能源利用率高。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述超低溫等離子有機(jī)廢物再生利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.原料泵 2.進(jìn)料管 3.蒸汽夾套 4.蒸汽入口 5.蒸汽出口 6.分布器 7.等離子反應(yīng)器 8.線圈組 9.陰極頭 10.等離子發(fā)生器 11.等離子弧 12.上段水冷壁 13.下段水冷壁 14.等離子腔 15.物料儲(chǔ)存罐

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

如圖1所示，本實(shí)用新型所述超低溫等離子有機(jī)廢物再生利用裝置，包括依次連接的原料泵、進(jìn)料管、等離子反應(yīng)器及物料儲(chǔ)存罐；所述原料泵另外與外部的有機(jī)廢物儲(chǔ)罐連接；進(jìn)料管外設(shè)蒸汽夾套，進(jìn)料管底部出料口處設(shè)分布器；等離子反應(yīng)器分為上段、中段和下段，上段等離子反應(yīng)器內(nèi)設(shè)線圈組和陰極頭，線圈組、陰極頭分別連接外部等離子發(fā)生器的陽極、陰極；等離子反應(yīng)器中段為等離子腔，下段設(shè)蒸汽出口通過蒸汽管道連接蒸汽夾套上的蒸汽入口，蒸汽管道上設(shè)有溫度計(jì)、蒸汽流量調(diào)節(jié)閥和放散閥；等離子反應(yīng)器外設(shè)水冷壁連通循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，且等離子反應(yīng)器的上段和中段外設(shè)上段水冷壁，下段設(shè)下段水冷壁，上段水冷壁和下段水冷壁獨(dú)立供水；上段水冷壁、下段水冷壁與循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的連接管道上分別設(shè)流量調(diào)節(jié)閥；蒸汽夾套的出水口連接循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

所述等離子腔為球形空心腔體，等離子發(fā)生器的上段和下段均為直管段。

所述分布器上方的進(jìn)料管中及等離子腔內(nèi)設(shè)有測溫傳感器。

所述等離子發(fā)生器為電控等離子發(fā)生器。

參見圖1，本實(shí)用新型所述超低溫等離子有機(jī)廢物再生利用裝置的操作方法如下：

1)有機(jī)廢物通過原料泵進(jìn)入進(jìn)料管中，由蒸汽夾套加熱升溫至89～92℃，在進(jìn)料管末端與添加劑混合后到達(dá)分布器；添加劑為甲醇或水，添加劑與有機(jī)廢物的摩爾比為1：1；

2)進(jìn)料管的出料口下方設(shè)等離子反應(yīng)器；與添加劑混合后的有機(jī)廢物經(jīng)分布器均勻分布后進(jìn)入等離子反應(yīng)器，通過等離子反應(yīng)器上部由等離子發(fā)生器連接線圈和陰極頭產(chǎn)生的等離子弧后，進(jìn)入等離子腔中進(jìn)行等離子化反應(yīng)；

3)等離子反應(yīng)器設(shè)有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，等離子反應(yīng)腔中的溫度控制在749～782℃，有機(jī)廢物中的物質(zhì)部分?jǐn)噫I并組合成兩種或兩種以上新的物質(zhì)即完成部分等離子化，再經(jīng)等離子反應(yīng)器下部強(qiáng)降溫到160℃以下后由底部物料出口排出到物料儲(chǔ)存罐中；有機(jī)廢物部分等離子化時(shí)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入進(jìn)料管蒸汽夾套中作為加熱熱源，換熱后的出水匯入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

本實(shí)用新型所述超低溫等離子有機(jī)廢物再生利用裝置的工作原理為：根據(jù)所處理有機(jī)廢物的成分組成設(shè)定所需工藝參數(shù)，包括等離子弧強(qiáng)度、反應(yīng)時(shí)間及溫度。有機(jī)廢物進(jìn)入進(jìn)料管中與蒸汽夾套中的蒸汽換熱后達(dá)到預(yù)熱溫度(通過分布器上方的測溫傳感器測溫)，并與添加劑混合均勻后經(jīng)過分布器進(jìn)入等離子反應(yīng)器中。在等離子反應(yīng)器上6通過高溫的等離子孤區(qū)域后發(fā)生等離子化反應(yīng)；隨后進(jìn)入等離子腔中，控制等離子腔內(nèi)的溫度(通過等離子腔中的測溫傳感器測溫)，使等離子化后的小分子物質(zhì)重組為新的目標(biāo)物質(zhì)。冷卻后的新物質(zhì)進(jìn)入物料儲(chǔ)存罐中存儲(chǔ)，并經(jīng)后續(xù)的分離設(shè)備分離后作為可利用的資源使用。

反應(yīng)時(shí)間通過原料泵調(diào)整進(jìn)料速度實(shí)現(xiàn)控制。

添加劑的作用是促進(jìn)新物質(zhì)生成時(shí)的物料平衡和避免積碳的產(chǎn)生。

上段水冷壁和下段水冷壁獨(dú)立供水，分別調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)等離子腔溫度控制及等離子反應(yīng)器下段中生成物快速冷卻的目的。

以下實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。下述實(shí)施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。

【實(shí)施例1】

含瑩蒽有機(jī)廢物通過原料泵進(jìn)入進(jìn)料管中，由蒸汽夾套加熱升溫至90℃，在進(jìn)料管末端與添加劑混合后到達(dá)分布器；添加劑為甲醇，添加劑與有機(jī)廢物的摩爾比為1：1；

等離子反應(yīng)腔中的溫度控制在750℃，有機(jī)廢物中的瑩蒽斷鍵并組合生成萘、苯和一氧化碳，并完成部分等離子化，萘、苯及有機(jī)廢物其它成分反應(yīng)生成的固體物質(zhì)經(jīng)等離子反應(yīng)器下部強(qiáng)降溫到150℃后由底部物料出口排出到物料儲(chǔ)存罐中。以上過程的反應(yīng)式如下：

【實(shí)施例2】

含苯并芴的有機(jī)廢物通過原料泵進(jìn)入進(jìn)料管中，由蒸汽夾套加熱升溫至92℃，在進(jìn)料管末端與添加劑混合后到達(dá)分布器；添加劑為甲醇，添加劑與有機(jī)廢物的摩爾比為1：1；

等離子反應(yīng)腔中的溫度控制在780℃，有機(jī)廢物中的苯并芴斷鍵并組合生成萘、苯(或甲苯)和一氧化碳，并完成部分等離子化，萘、苯(或甲苯)及有機(jī)廢物其它成分反應(yīng)生成的固體物質(zhì)經(jīng)等離子反應(yīng)器下部強(qiáng)降溫到160℃后由底部物料出口排出到物料儲(chǔ)存罐中。以上過程的反應(yīng)式如下：

【實(shí)施例3】

含芴的有機(jī)廢物通過原料泵進(jìn)入進(jìn)料管中，由蒸汽夾套加熱升溫至89℃，在進(jìn)料管末端與添加劑混合后到達(dá)分布器；添加劑為甲醇，添加劑與有機(jī)廢物的摩爾比為1：1；

等離子反應(yīng)腔中的溫度控制在7650℃，有機(jī)廢物中的芴斷鍵并組合生成苯、甲苯和一氧化碳，并完成部分等離子化，苯、甲苯及有機(jī)廢物其它成分反應(yīng)生成的固體物質(zhì)經(jīng)等離子反應(yīng)器下部強(qiáng)降溫到150℃后由底部物料出口排出到物料儲(chǔ)存罐中。以上過程的反應(yīng)式如下：

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。