[实用新型]废弃物等离子体弧辅助熔融裂解处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种废弃物处理装置，具体涉及一种废弃物中金属熔融熔体直接浇注成锭、无机物熔融玻璃体进行回收利用，有机物裂解成小分子气体的废弃物等离子体弧辅助熔融裂解处理装置。

背景技术

等离子体弧能够产生一个3000℃至10000℃超高温温度场，在处理废弃物领域，得到了很好的应用。通过等离子体弧的超高温和热容量，有机物分解为可燃小分子气体和化学性质稳定化合物，例如C、C_nH_m、CO和H₂，无机化合物熔融且分解为及极细微的物质，或玻璃化进入熔池，或漂浮于尾气中，金属熔融存入炉底。

巴顿等人的美国专利No.4644877，贝尔等人的美国专利No.4431612，卡尔特等人的美国专利No.5280757，别特勒等人的美国专利No.5284503，这4个系统均具有很多缺陷。这些缺陷包括对范围很广的废物进给没有足够的加热、混合和停留时间，以确保产生高质量的、非渗滤性的玻璃体物质。此外炉膛尺寸和进给器的设计也受到很大限制，因为电弧等离子体是其唯一热源，因此炉壁必须相对靠近电弧等离子体。由于对炉膛尺寸的限制，因而在炉壁上常常产生很高的热应力。等离子体弧发生器是水冷金属电极，其寿命短、热效率低也限制了使用。

美国查尔斯等人的中国专利申请ZL96192788.7，中国科学院力学所盛宏至等人的中国专利ZL2003101213420，这两个废弃物等离子体弧处理系统中，使用了固定位置的石墨电极作为等离子体弧发生器，而且炉内使用感应加热和电阻加热复合使用，为工程实用带来了光明。但设备复杂，电力消耗太大，启动引弧困难，产生的大量飞灰排出炉体，虽然工程已有使用，但发展仍有局限。

加拿大茨安格瑞斯等人的中国专利申请ZL200480004183.9中，设计了多个等离子体弧炬，其中设置了一个三个自由度的等离子体弧炬。实现了所有输入废弃物全部落入等离子体弧区域，实现废弃物的快速完全熔融裂解。产生的飞灰随同尾气一起在炉内经过倾斜向下的炉顶结构，在引入的添加剂水蒸气喷射下有助于部分飞灰落入熔池。其缺陷是全部采用水冷金属等离子体弧炬，能耗高，效率低，寿命短，飞灰落入熔池量不足。

韩国黄淳谟等人的中国专利申请ZL200480042882.2中，设计了一种倾斜式的水冷金属等离子体弧炬，利用高速喷出的离子化的载流体在反应器内形成旋转气流，从而使气流中携带的飞灰由离心力吸收到反应器内壁或熔池后被熔融。由于其结构决定只能使用非转移弧的水冷金属等离子体弧炬，且又不能直接加热废弃物，只是靠较远距离辐射热来熔融裂解废弃物，这就限制了其正式工业应用。

丁恩振、丁家亮等人的中国专利申请ZL200710023338.9，通过设置辅助电极解决了石墨电极等离子体弧启弧难的问题，但也没有很好地解决飞灰减量排出问题。

上述发明普遍存在以下不足之处，第一个是全部依靠电力，能耗高，不利于产生的富氢气体发电，因为有时发出的电力不能满足自身使用，即经济性问题常常受到质疑。第二是由于废弃物通常不能直接引入等离子体弧超高温度区域产生的，因为这样的引入引起电弧电极污染和随后电弧的不稳定工作，废料被引入远离电弧的周边下游并间接被炬气体加热，相对缩短了废料的超高温停留时间，导致不完全分解；有的系统解决了此问题，却又解决不了炉壁过热等问题。第三是飞灰排出问题，极大地影响了后续尾气净化和发电系统的磨损，即使飞灰二次熔融，也会二次消耗浪费能源。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足之处，提供一种废弃物等离子体弧辅助加热熔融裂解处理装置。该装置包括外部水冷和或气冷并衬有耐火材料的反应器，由等离子体弧和或焦耳加热提供给废弃物辅助熔融裂解3000℃至10000℃温度场，在此足够高的超高温温度场内，在少量氧气或空气、水蒸气等气化剂作用下，有机物裂解为一氧化碳、氢气等小分子气体，无机物熔融形成玻璃化炉渣，金属熔融熔体，并从各自不同的通道排出反应器。利用等离子体弧和或焦耳热提供的超高温温度场，气化剂与废弃物中有机物作用，产生高热值的富氢气体，经净化后可以用于发电或回收热能；废弃物中无机物熔融产生的玻璃态炉渣，可以水淬后直接用于建材领域；废弃物中金属熔融熔体直接浇注成锭进行回收利用。