本實(shí)用新型涉及固廢處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電弧等離子體固廢處理裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前國內(nèi)外有關(guān)固體廢棄物的處置方式主要以機(jī)械回收、化學(xué)回收、填埋和焚燒等為主，土地資源的不足和二次污染的嚴(yán)重性使得這些技術(shù)均存在著一定的局限性，越來越不適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展要求。等離子體廢物處置技術(shù)是目前國際上最先進(jìn)的廢棄物轉(zhuǎn)換為資源的技術(shù)，并可實(shí)現(xiàn)全過程環(huán)境友好的處置?，F(xiàn)有技術(shù)中，大部分的固體廢棄物并未與等離子體直接接觸，存在傳熱傳質(zhì)效率低、等離子體利用率不高的問題，處理規(guī)模較小，能量回收少，運(yùn)行成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提供一種電弧等離子體固廢處理裝置及系統(tǒng)，以改善上述的問題。

為了達(dá)到上述的目的，本實(shí)用新型實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下所述：

第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種電弧等離子體固廢處理裝置，所述電弧等離子體固廢處理裝置包括器壁以及與所述器壁連接的頂蓋，所述器壁圍繞形成反應(yīng)腔室，所述頂蓋設(shè)置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔設(shè)置于所述頂蓋的中心，所述第二通孔設(shè)置在所述第一通孔的周圍，所述第一通孔貫穿設(shè)置有進(jìn)料管，所述第二通孔貫穿設(shè)置有電弧等離子體發(fā)生器，所述進(jìn)料管用于通過待反應(yīng)的固廢物，所述電弧等離子體發(fā)生器用于通過反應(yīng)氣體并產(chǎn)生電弧，所述器壁設(shè)置有排煙通道，所述電弧等離子體固廢處理裝置的底部設(shè)置有熔渣通道，所述排煙通道用于排出反應(yīng)后的尾氣，所述熔渣通道用于排出反應(yīng)后的固廢物。

優(yōu)選地，所述器壁的形狀為圓柱狀，所述第一通孔設(shè)置于所述圓柱狀的器壁的軸線方向。

優(yōu)選地，所述第二通孔的數(shù)量為兩個(gè)，所述兩個(gè)第二通孔以所述第一通孔為對(duì)稱中心對(duì)稱設(shè)置，所述電弧等離子體發(fā)生器與所述器壁的軸線的角度為0°～90°。

優(yōu)選地，所述電弧等離子體發(fā)生器與所述器壁的軸線的角度為15°～75°。

優(yōu)選地，所述器壁從內(nèi)到外依次設(shè)置耐火層、保溫層和隔熱層，所述耐火層由耐高溫材料制作而成，所述保溫層由保溫材料制作而成，所述隔熱層由隔熱材料制作而成。

優(yōu)選地，所述耐火層的材料為石墨磚或鋁碳磚或碳化硅磚，所述保溫層的材料為陶瓷或氧化鎂，所述隔熱層的材料為帶水冷夾套的鋼板或帶冷卻水管的鋼板或帶冷卻水箱的鋼板。

優(yōu)選地，所述電弧等離子體發(fā)生器為直流等離子體炬，所述電弧等離子體發(fā)生器為中空結(jié)構(gòu)并連接有反應(yīng)進(jìn)氣管。

優(yōu)選地，所述電弧等離子體發(fā)生器采用氫氣、氧氣、氬氣、空氣或水蒸氣進(jìn)行反應(yīng)起弧。

第二方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種電弧等離子體固廢處理系統(tǒng)，所述電弧等離子體固廢處理系統(tǒng)包括本實(shí)用新型第一方面提供的電弧等離子體固廢處理裝置、尾氣凈化處理系統(tǒng)和熔渣處理系統(tǒng)，所述尾氣凈化處理系統(tǒng)包括依次連接的急冷室、旋風(fēng)除塵器、活性炭吸附室、布袋除塵室、堿液噴淋塔、燃燒室、引風(fēng)機(jī)以及煙囪，所述尾氣凈化處理系統(tǒng)用于對(duì)所述電弧等離子體固廢處理裝置排出的尾氣進(jìn)行凈化處理，所述熔渣處理系統(tǒng)包括水槽，所述水槽設(shè)置于所述熔渣通道的下方，所述水槽用于容納反應(yīng)后的固廢物。

優(yōu)選地，所述電弧等離子體固廢處理裝置的熔渣通道部分浸沒在所述水槽的水中。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型提供了一種電弧等離子體固廢處理裝置及系統(tǒng)，所述電弧等離子體固廢處理裝置包括器壁以及與所述器壁連接的頂蓋，所述器壁圍繞形成反應(yīng)腔室，所述頂蓋設(shè)置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔設(shè)置于所述頂蓋的中心，所述第二通孔設(shè)置在所述第一通孔的周圍，所述第一通孔貫穿設(shè)置有進(jìn)料管，所述第二通孔貫穿設(shè)置有電弧等離子體發(fā)生器，所述器壁設(shè)置有排煙通道，所述電弧等離子體固廢處理裝置的底部設(shè)置有熔渣通道。通過在進(jìn)料管的周圍設(shè)置電弧等離子體發(fā)生器，所述電弧等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的高溫電弧在電弧等離子體發(fā)生器和進(jìn)料管的周圍形成高溫區(qū)域，進(jìn)料管通過的固廢物直接通過該高溫區(qū)域，使得電弧等離子體反應(yīng)器的傳熱效率更高，能量利用率高。

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置的另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電弧等離子體固廢處理系統(tǒng)的組成圖。

主要元件符號(hào)說明：

電弧等離子體固廢處理裝置 100、器壁 110、耐火層 111、保溫層 112、隔熱層 113、排煙通道 114、熔渣通道 115、反應(yīng)腔室 116、頂蓋 120、第一通孔 121、第二通孔 122、進(jìn)料管 130、電弧等離子體發(fā)生器 140、尾氣凈化處理系統(tǒng) 210、急冷室 211、旋風(fēng)除塵器 212、活性炭吸附室 213、布袋除塵室 214、堿液噴淋塔 215、燃燒室 216、引風(fēng)機(jī) 217、煙囪 218、熔渣處理系統(tǒng) 220、水槽 221。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種電弧等離子體固廢處理裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置100包括器壁110以及與器壁110連接的頂蓋120。該器壁110圍繞以形成反應(yīng)腔室116，固廢物在所述反應(yīng)腔室116中與等離子體反應(yīng)。在本實(shí)施例中，器壁110的形狀為圓柱狀，所圍成的反應(yīng)腔室116亦為圓柱狀，頂蓋120的形狀為圓形。

頂蓋120設(shè)置有第一通孔121和第二通孔122，所述第一通孔121設(shè)置在頂蓋120的中心，在本實(shí)施例中，第一通孔121所在的位置在頂蓋120的圓心處。第二通孔122設(shè)置在第一通孔121的周圍。第一通孔121貫穿設(shè)置有進(jìn)料管130，該進(jìn)料管130的一部分在反應(yīng)腔室116內(nèi)，另一部分在反應(yīng)腔室116外，進(jìn)料管130用于通過待反應(yīng)的固廢物。第二通孔122貫穿設(shè)置電弧等離子體發(fā)生器140，在本實(shí)施例中，該電弧等離子體發(fā)生器140為直流等離子體炬，所述電弧等離子體發(fā)生器140為中空結(jié)構(gòu)并連接有反應(yīng)進(jìn)氣管，電弧等離子體發(fā)生器140用于通過反應(yīng)氣體并產(chǎn)生電弧。

優(yōu)選地，請(qǐng)結(jié)合圖1和圖2參考，圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置100另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例提供的第二通孔122的數(shù)量為兩個(gè)，相應(yīng)的，所述電弧等離子體發(fā)生器140的數(shù)量為兩個(gè)，所述兩個(gè)第二通孔122以所述第一通孔121為對(duì)稱中心對(duì)稱設(shè)置，所述電弧等離子體發(fā)生器140與圓柱狀的器壁110的軸線的角度為0°～90°。

在本實(shí)施例中，電弧等離子體發(fā)生器140引入反映氣體，如氫氣、氧氣、氬氣、空氣或水蒸氣，然后產(chǎn)生電弧，在電弧作用下形成高溫等離子體，高溫等離子體圍繞在電弧等離子體發(fā)生器140和進(jìn)料管130周圍，形成高溫區(qū)域。當(dāng)反應(yīng)腔室116內(nèi)的溫度達(dá)到要求后，進(jìn)料管130通入固廢物，固廢物直接通過該高溫區(qū)域，與高溫等離子體直接接觸并與高溫等離子體直接進(jìn)行反應(yīng)，將固廢物中的所有有機(jī)組分快速轉(zhuǎn)化為合成氣，無機(jī)物轉(zhuǎn)化為無毒害的玻璃態(tài)熔渣，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物資源化和能源化的轉(zhuǎn)化。

電弧等離子體發(fā)生器140與器壁110的軸線設(shè)置成一定的夾角，能夠更好的避免電弧對(duì)固廢物的阻擋，經(jīng)實(shí)用新型人長期研究發(fā)現(xiàn)，電弧等離子體發(fā)生器140與所述器壁110的軸線的角度為15°～75°時(shí)，反應(yīng)腔室116內(nèi)固廢物的傳熱效率最高，能量利用效率最大，本實(shí)施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置100對(duì)經(jīng)過預(yù)處理后得到的顆粒狀或本身就是顆粒狀的固廢物的處理效果最佳。

器壁110設(shè)置有排煙通道114，電弧等離子體固廢處理裝置100的底部設(shè)置有熔渣通道115，所述排煙通道114用于排出反應(yīng)后的尾氣即合成氣，所述熔渣通道115用于排出反應(yīng)后的固廢物即熔渣。排出的尾氣和熔渣會(huì)經(jīng)過通過其他設(shè)備做后續(xù)的處理以保證環(huán)境友好。

為了保證反應(yīng)過程的安全性和穩(wěn)定性，在本實(shí)施例中，器壁110從內(nèi)到外依次設(shè)置耐火層111、保溫層112和隔熱層113。所述耐火層111由耐高溫材料制作而成，優(yōu)選地，耐火層111的材料為石墨磚或鋁碳磚或碳化硅磚。耐火層111能夠經(jīng)受等離子體電弧的高溫而不損壞，確保反應(yīng)腔室116內(nèi)的安全性。

所述保溫層112由保溫材料制作而成，優(yōu)選地，所述保溫層112的材料為陶瓷或氧化鎂。保溫層112能夠減少熱量損失與防止器壁110的外壁過熱。

所述隔熱層113由隔熱材料制作而成，優(yōu)選地，所述隔熱層113的材料為帶水冷夾套的鋼板或帶冷卻水管的鋼板或帶冷卻水箱的鋼板。隔熱層113能夠隔絕器壁110內(nèi)部的溫度，以防止?fàn)C傷操作人員，保護(hù)操作人員和設(shè)備的安全。

請(qǐng)參照?qǐng)D3，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種電弧等離子體固廢處理系統(tǒng)200，該電弧等離子體固廢處理系統(tǒng)200應(yīng)用了上述的電弧等離子體固廢處理裝置100。該電弧等離子體固廢處理系統(tǒng)200包括電弧等離子體固廢處理裝置100、尾氣凈化處理系統(tǒng)210和熔渣處理系統(tǒng)220。所述尾氣凈化處理系統(tǒng)210用于對(duì)電弧等離子體固廢處理裝置100中排煙通道114排出的尾氣進(jìn)行凈化處理，具體的，該尾氣凈化處理系統(tǒng)210包括依次連接的急冷室211、旋風(fēng)除塵器212、活性炭吸附室213、布袋除塵室214、堿液噴淋塔215、燃燒室216、引風(fēng)機(jī)217以及煙囪218。

其中，急冷室211和旋風(fēng)除塵器212用于將尾氣中較大粒徑飛灰分離除去?；钚蕴课绞?13用于對(duì)尾氣中含有的重金屬等進(jìn)行吸附分離。布袋除塵室214是用于將細(xì)小粒徑的飛灰及活性炭粉塵等吸收除去。堿液噴淋塔215用于酸堿中和反應(yīng)除去尾氣中的酸性氣體。燃燒室216可用于對(duì)反應(yīng)合成氣CO和H2進(jìn)行燃燒處理，回收熱量，同時(shí)將堿液噴淋所含的液滴除去，最后進(jìn)入引風(fēng)機(jī)217輸送至煙囪218進(jìn)行外排，煙囪218的設(shè)置是根據(jù)固廢物處理要求進(jìn)行設(shè)置，防止對(duì)周圍建筑的影響。

所述熔渣處理系統(tǒng)220包括水槽221，電弧等離子體固廢處理裝置100的熔渣通道115部分浸沒在所述水槽221的水中。熔渣通道115通過的熔渣進(jìn)入水槽221的水中，經(jīng)過水淬將熔渣玻璃化。

本實(shí)施例提供的電弧等離子體固廢處理系統(tǒng)200中，進(jìn)料管130通入經(jīng)過干燥預(yù)處理的污泥顆粒(固廢物)，電弧等離子體發(fā)生器140通入O₂作為反應(yīng)氣體，污泥直接進(jìn)入氧等離子體中發(fā)生充分反應(yīng)，產(chǎn)生大量的CO和H₂，以及少量SO_x和NO_x等，重金屬等被無機(jī)物包裹固化，形成熔渣進(jìn)入水槽221，熔渣在水冷作用下形成玻璃態(tài)熔渣。反應(yīng)尾氣通入急冷室211快速降溫，防止二噁英再合成，并通過旋風(fēng)除塵器212、活性炭吸附室213以及布袋除塵室214將飛灰及夾帶的重金屬吸附分離。尾氣進(jìn)一步在堿液噴淋塔215中進(jìn)行脫硫脫氮處理，最終獲得純凈合成氣，在燃燒室216里充分燃燒，回收熱量，煙囪218排放的尾氣符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置及系統(tǒng)，所述電弧等離子體固廢處理裝置包括器壁以及與所述器壁連接的頂蓋，所述器壁圍繞形成反應(yīng)腔室。所述頂蓋設(shè)置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔設(shè)置于所述頂蓋的中心，所述第二通孔設(shè)置在所述第一通孔的周圍，所述第一通孔貫穿設(shè)置有進(jìn)料管，所述第二通孔貫穿設(shè)置有電弧等離子體發(fā)生器，所述器壁設(shè)置有排煙通道，所述電弧等離子體固廢處理裝置的底部設(shè)置有熔渣通道。本實(shí)施例通過在進(jìn)料管的周圍設(shè)置電弧等離子體發(fā)生器，所述電弧等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的高溫電弧在電弧等離子體發(fā)生器和進(jìn)料管的周圍形成高溫區(qū)域，進(jìn)料管通過的固廢物能夠直接通過該高溫區(qū)域與等離子體接觸，使得電弧等離子體反應(yīng)器的傳熱效率更高，能量利用率高。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實(shí)用新型產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

此外，術(shù)語“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語并不表示要求部件絕對(duì)水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對(duì)“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本實(shí)用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。