[发明专利]旋转式层流等离子体废物焚烧炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种废物处理设备，特别指一种旋转式层流等离子体废物焚烧炉。

背景技术

随着我国经济的发展和工业化进程，城市垃圾产量正以惊人的速度增长，很多城市都已出现“垃圾围城”现象，我国城市垃圾的堆存量已达到70亿吨，约占地5亿平方米，直接造成我国每年约300亿元的经济损失。目前主要应用的处理方式是填埋，该方法不仅占用人量土地，而且容易对地下水和环境造成二次污染，被公认为是垃圾处理的最后选择。

相比之下，等离子体废物焚烧技术拥有高的减容比，并且可以实现能量的回收利用，在一定程度上实现了垃圾的减量化、无害化和资源化，是最具发展前景的垃圾处理技术。然而，传统的等离子体废物焚烧技术利用湍流电弧等离子体对垃圾进行焚烧，湍流电弧等离子体束的电弧核心温度仅有7000℃，且电弧轴向温度梯度大，射束短，参数稳定性差，导致其对垃圾进行焚烧时表现出很大不足：首先，燃烧过程中会产生毒性极大的二噁英，尾气和废渣都需进行二次处理来除去二噁英等毒物，成本高；其二，能耗高，耗电可达其产生电能的30％-45％，导致其不具备商业运行的价值；其三，燃烧效率不高，为达到彻底的焚烧效果，往往需增加初级燃烧和尾气精炼等环节，导致燃烧炉结构复杂、体积庞大；其四，弧电压稳定性差，射流能量易波动，连续工作性差。因此，对等离子体废物焚烧技术进行革新，找到一种有效、环保的新型等离子体废物气化技术势在必行。

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在提供一种旋转式层流等离子体废物焚烧炉，可以对废物进行有效的高温热解，生成合成气和无机熔融体，并且不产生有毒物质，如二噁英等。该焚烧炉具有结构简单，体积小，处理效率和能量利用率高，运行稳定，能耗低，绿色环保的特点，尤其适合大型舰艇或机动车等移动设备上的垃圾处理。

本方案的实现方法如下：

提供一种旋转式层流等离子体废物焚烧炉，包括炉体、炉盖、炉座、尾气处理装置和动力输入装置，炉体置于炉座之上，且下半部炉体位于炉座中，炉体内侧相继为耐火材料层与保温隔热层，且侧面上部设有进料门，炉盖中央设有伸入炉体内部的等离子发射装置，该装置通过支架固定于炉座之上，对废物进行气化时炉体可围绕自身轴线进行360度无限制旋转，与等离子电弧产生相对运动，炉体底部设有炉排，炉排为耐火材料制成且上有熔融体排出孔，炉排下为熔融体排出通道。

所述焚烧炉的炉底为圆锥面，在竖直面内，锥面与水平面成20度夹角，便于废物落入等离子电弧区。

所述焚烧炉炉底锥面底端尖角处为平滑的圆弧，便于等离子电弧汇聚。

所述焚烧炉包括由炉盖中央伸入炉体内部的等离子发射装置，该装置含有二个等离子发射器，位置紧贴炉壁，均匀分布于炉体的三个方向，在水平面内互成120度夹角。

所述焚烧炉包括等离子发射器，在竖直面内与水平面成20度夹角，与炉底锥面平行，确保其产生的等离子电弧沿着炉底锥面方向紧贴炉底。

所述焚烧炉包括等离子发射装置，其中固定等离子发射器的连杆在其侧面上设有尖角，尖角方向与炉体旋转方向相反，减小废物与等离子发射器进行相对运动时产生的阻力。

所述焚烧炉的等离子发射装置内部中空，且表面设有气孔，同时作为尾气排出通道，与尾气处理装置相连，尾气处理装置包括静电除尘器与换热器。

所述焚烧炉的炉壁内侧设有横杆，在炉体旋转时带动废物旋转。

所述焚烧炉的炉体外侧设有水平环形轨道，插入炉座内侧的凹槽中，炉座内侧凹槽上方设有电机，通过齿轮与轨道相连，为炉体旋转提供动力。

所述焚烧炉炉体底部与炉座之间的间隙处设有滚轮，确保炉体旋转平稳。

所述焚烧炉炉体右侧为支架，支架固定于炉座之上，实现对等离子发射装置等结构固定的同时，连接动力输入装置，动力输入装置包括氮气罐与电源箱。

所述焚烧炉采用层流等离子体对废物进行气化处理，核心温度可达20000℃，且轴向温度梯度小，可以将有害物质彻底分解，完全转化成合成气和无机熔融体。

通过采用以上技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、对废物进行气化时，炉体围绕自身轴线进行360度无限制旋转，带动废物与等离子电弧产生相对运动，以便对废物进行无死角气化，且随着气化的进行，废物逐渐落入等离子电弧区，实现了垃圾的完全燃尽，能量利用率及处理效率高。

2、采用层流等离子电弧技术对垃圾进行气化处理，凭借其高温与高的能量密度，仅一次焚烧便可将废物完全转化成合成气与无机熔融体，无需初级燃烧或尾气精炼等环节，设备简单，耗电少。