電弧等離子體固廢處理裝置及系統的制作方法

本實用新型涉及固廢處理領域，具體而言，涉及一種電弧等離子體固廢處理裝置及系統。

背景技術：

當前國內外有關固體廢棄物的處置方式主要以機械回收、化學回收、填埋和焚燒等為主，土地資源的不足和二次污染的嚴重性使得這些技術均存在著一定的局限性，越來越不適應經濟和社會的發展要求。等離子體廢物處置技術是目前國際上最先進的廢棄物轉換為資源的技術，并可實現全過程環境友好的處置。現有技術中，大部分的固體廢棄物并未與等離子體直接接觸，存在傳熱傳質效率低、等離子體利用率不高的問題，處理規模較小，能量回收少，運行成本高。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型實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，以改善上述的問題。

為了達到上述的目的，本實用新型實施例采用的技術方案如下所述：

第一方面，本實用新型實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腔室，所述頂蓋設置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔設置于所述頂蓋的中心，所述第二通孔設置在所述第一通孔的周圍，所述第一通孔貫穿設置有進料管，所述第二通孔貫穿設置有電弧等離子體發生器，所述進料管用于通過待反應的固廢物，所述電弧等離子體發生器用于通過反應氣體并產生電弧，所述器壁設置有排煙通道，所述電弧等離子體固廢處理裝置的底部設置有熔渣通道，所述排煙通道用于排出反應后的尾氣，所述熔渣通道用于排出反應后的固廢物。

優選地，所述器壁的形狀為圓柱狀，所述第一通孔設置于所述圓柱狀的器壁的軸線方向。

優選地，所述第二通孔的數量為兩個，所述兩個第二通孔以所述第一通孔為對稱中心對稱設置，所述電弧等離子體發生器與所述器壁的軸線的角度為0°～90°。

優選地，所述電弧等離子體發生器與所述器壁的軸線的角度為15°～75°。

優選地，所述器壁從內到外依次設置耐火層、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。

優選地，所述電弧等離子體發生器為直流等離子體炬，所述電弧等離子體發生器為中空結構并連接有反應進氣管。

優選地，所述電弧等離子體發生器采用氫氣、氧氣、氬氣、空氣或水蒸氣進行反應起弧。

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

優選地，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。

本實用新型的有益效果：

本實用新型提供了一種電弧等離子體固廢處理裝置及系統，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腔室，所述頂蓋設置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔設置于所述頂蓋的中心，所述第二通孔設置在所述第一通孔的周圍，所述第一通孔貫穿設置有進料管，所述第二通孔貫穿設置有電弧等離子體發生器，所述器壁設置有排煙通道，所述電弧等離子體固廢處理裝置的底部設置有熔渣通道。通過在進料管的周圍設置電弧等離子體發生器，所述電弧等離子體發生器產生的高溫電弧在電弧等離子體發生器和進料管的周圍形成高溫區域，進料管通過的固廢物直接通過該高溫區域，使得電弧等離子體反應器的傳熱效率更高，能量利用率高。

為使本實用新型的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本實用新型實施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置的結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置的另一視角的結構示意圖。

圖3是本實用新型實施例提供的電弧等離子體固廢處理系統的組成圖。

主要元件符號說明：

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、反應腔室 116、頂蓋 120、第一通孔 121、第二通孔 122、進料管 130、電弧等離子體發生器 140、尾氣凈化處理系統 210、急冷室 211、旋風除塵器 212、活性炭吸附室 213、布袋除塵室 214、堿液噴淋塔 215、燃燒室 216、引風機 217、煙囪 218、熔渣處理系統 220、水槽 221。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

請參照圖1，是本實用新型實施例提供的一種電弧等離子體固廢處理裝置100的結構示意圖。本實用新型實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圍繞以形成反應腔室116，固廢物在所述反應腔室116中與等離子體反應。在本實施例中，器壁110的形狀為圓柱狀，所圍成的反應腔室116亦為圓柱狀，頂蓋120的形狀為圓形。

頂蓋120設置有第一通孔121和第二通孔122，所述第一通孔121設置在頂蓋120的中心，在本實施例中，第一通孔121所在的位置在頂蓋120的圓心處。第二通孔122設置在第一通孔121的周圍。第一通孔121貫穿設置有進料管130，該進料管130的一部分在反應腔室116內，另一部分在反應腔室116外，進料管130用于通過待反應的固廢物。第二通孔122貫穿設置電弧等離子體發生器140，在本實施例中，該電弧等離子體發生器140為直流等離子體炬，所述電弧等離子體發生器140為中空結構并連接有反應進氣管，電弧等離子體發生器140用于通過反應氣體并產生電弧。

優選地，請結合圖1和圖2參考，圖2是本實用新型實施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置100另一視角的結構示意圖。本實施例提供的第二通孔122的數量為兩個，相應的，所述電弧等離子體發生器140的數量為兩個，所述兩個第二通孔122以所述第一通孔121為對稱中心對稱設置，所述電弧等離子體發生器140與圓柱狀的器壁110的軸線的角度為0°～90°。

在本實施例中，電弧等離子體發生器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生器140和進料管130周圍，形成高溫區域。當反應腔室116內的溫度達到要求后，進料管130通入固廢物，固廢物直接通過該高溫區域，與高溫等離子體直接接觸并與高溫等離子體直接進行反應，將固廢物中的所有有機組分快速轉化為合成氣，無機物轉化為無毒害的玻璃態熔渣，實現固體廢棄物資源化和能源化的轉化。

電弧等離子體發生器140與器壁110的軸線設置成一定的夾角，能夠更好的避免電弧對固廢物的阻擋，經實用新型人長期研究發現，電弧等離子體發生器140與所述器壁110的軸線的角度為15°～75°時，反應腔室116內固廢物的傳熱效率最高，能量利用效率最大，本實施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置100對經過預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設置有排煙通道114，電弧等離子體固廢處理裝置100的底部設置有熔渣通道115，所述排煙通道114用于排出反應后的尾氣即合成氣，所述熔渣通道115用于排出反應后的固廢物即熔渣。排出的尾氣和熔渣會經過通過其他設備做后續的處理以保證環境友好。

為了保證反應過程的安全性和穩定性，在本實施例中，器壁110從內到外依次設置耐火層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能夠經受等離子體電弧的高溫而不損壞，確保反應腔室116內的安全性。

所述保溫層112由保溫材料制作而成，優選地，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內部的溫度，以防止燙傷操作人員，保護操作人員和設備的安全。

請參照圖3，本實用新型實施例還提供了一種電弧等離子體固廢處理系統200，該電弧等離子體固廢處理系統200應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200包括電弧等離子體固廢處理裝置100、尾氣凈化處理系統210和熔渣處理系統220。所述尾氣凈化處理系統210用于對電弧等離子體固廢處理裝置100中排煙通道114排出的尾氣進行凈化處理，具體的，該尾氣凈化處理系統210包括依次連接的急冷室211、旋風除塵器212、活性炭吸附室213、布袋除塵室214、堿液噴淋塔215、燃燒室216、引風機217以及煙囪218。

其中，急冷室211和旋風除塵器212用于將尾氣中較大粒徑飛灰分離除去。活性炭吸附室213用于對尾氣中含有的重金屬等進行吸附分離。布袋除塵室214是用于將細小粒徑的飛灰及活性炭粉塵等吸收除去。堿液噴淋塔215用于酸堿中和反應除去尾氣中的酸性氣體。燃燒室216可用于對反應合成氣CO和H2進行燃燒處理，回收熱量，同時將堿液噴淋所含的液滴除去，最后進入引風機217輸送至煙囪218進行外排，煙囪218的設置是根據固廢物處理要求進行設置，防止對周圍建筑的影響。

所述熔渣處理系統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通過的熔渣進入水槽221的水中，經過水淬將熔渣玻璃化。

本實施例提供的電弧等離子體固廢處理系統200中，進料管130通入經過干燥預處理的污泥顆粒(固廢物)，電弧等離子體發生器140通入O₂作為反應氣體，污泥直接進入氧等離子體中發生充分反應，產生大量的CO和H₂，以及少量SO_x和NO_x等，重金屬等被無機物包裹固化，形成熔渣進入水槽221，熔渣在水冷作用下形成玻璃態熔渣。反應尾氣通入急冷室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。尾氣進一步在堿液噴淋塔215中進行脫硫脫氮處理，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準。

綜上所述，本實用新型實施例提供的電弧等離子體固廢處理裝置及系統，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腔室。所述頂蓋設置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔設置于所述頂蓋的中心，所述第二通孔設置在所述第一通孔的周圍，所述第一通孔貫穿設置有進料管，所述第二通孔貫穿設置有電弧等離子體發生器，所述器壁設置有排煙通道，所述電弧等離子體固廢處理裝置的底部設置有熔渣通道。本實施例通過在進料管的周圍設置電弧等離子體發生器，所述電弧等離子體發生器產生的高溫電弧在電弧等離子體發生器和進料管的周圍形成高溫區域，進料管通過的固廢物能夠直接通過該高溫區域與等離子體接觸，使得電弧等離子體反應器的傳熱效率更高，能量利用率高。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，術語“水平”、“豎直”、“懸垂”等術語并不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平，并不是表示該結構一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，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，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。