[发明专利]一种有机危险废物一体式等离子体多级气化熔融炉装置、系统及方法

说明书

本发明公开了一种有机危险废物一体式等离子体多级气化熔融炉装置、系统及方法，包括逆流回转式一级气化炉、立式二级气化炉、熔池、危险废物螺旋进料装置、助熔剂进料装置、燃烧器、等离子体炬、一级气化风机、二级气化风机、氧量仪和合成气组分分析仪，其中燃烧器用于调整一级气化炉温度，等离子体炬用于调整二级气化炉温度。本发明采用两级气化处理，降低了等离子体炬的运行负荷并提高了气化熔融工艺可靠性，从而降低了等离子体炬的装机和运行功率，显著增强了一体式等离子体气化熔融处理有机危险废物的物料普适性和经济性，降低了有机危险废物等离子体气化熔融的工业化应用的投资运行成本。

技术领域

本发明涉及有机危险废物处理技术和装备领域，特别涉及一种有机危险废物一体式等离子体多级气化熔融炉装置、系统及方法，属于有机危险废物处置技术领域。

背景技术

有机危险废物综合处理主要采用回转窑焚烧技术。回转窑综合焚烧处理多种类有机危险废物时，存在反应不彻底、焚烧残渣热灼减率高、实际处理量小、二噁英污染等问题，焚烧残渣和飞灰仍属于危险废物，需进一步稳定化固化填埋处置，会形成土壤和地下水的污染隐患，阻碍了回转窑焚烧技术的大型化、清洁化、资源化发展。

固定床热解气化处理多种类有机危险废物时，受制于有机危险废物热化学反应动力学的局限，热解气化过程慢、温度低，热解气化不彻底，会产生大量含碳量高的固态半焦，导致热解气化半焦的热灼减率远远高于5%，满足不了危险废物焚烧污染控制标准的要求；同时，多组分有机物的热解气化反应条件不一，有机物随机断链会产生大量焦油，导致热解气化设备和烟道堵塞，系统的物料普适性差、运行可靠性差。

回转式无氧热解处理有机危险废物，采用间接加热方式，外夹套的热量经回转窑筒体以热传导、热辐射方式给有机物加热，回转式无氧热解炉传热效率低，设备难以放大；受回转窑热应力和炉体材料耐温性能的限制，炉内热解温度低；有机物热解反应条件不一，有机物随机断链，热解产物的组分分散、产物品质低，产物定向调控难，资源化程度低；回转式无氧热解的物料适应性差，只适合处理特定、单一种类的有机危险废物。

目前，回转窑焚烧技术和固定床热解气化技术在综合处理多种类有机危险废物时，都缺乏热化学反应过程的有效控制和调整，主要包括物料干燥、热解、气化、燃烧等阶段。干燥过程受物料含水率高低的影响，炉内会呈现出不同的干燥段；有机物在炉内高温环境下会受热分解，受有机物的沸点、分子链的长短和结构、有机物的热解温度及速率、窑炉运行温度影响，炉内会呈现出不同的热解段；有机物热解会产生不同组分的热解气相产物，也会产生以热解半焦形式为主的热解固相产物，不同种类有机危险废物的热解半焦的含碳量不同；热解半焦的气化燃烧所需的温度高、时间长、空气量大，热解半焦气化燃烧过程极为缓慢，因此热解半焦的气化、燃烧过程直接决定了回转窑焚烧炉、固定床热解气化炉的残渣热灼减率和处理效率。有机危险废物热解气化燃烧特性的差异对进料速率、供风量、辅助燃料量、炉内温度、炉内氧气浓度（氧含量）和烟气量等工艺条件和运行参数有至关重要的影响，回转窑焚烧炉和固定床热解气化炉的反应过程调控弱，在残渣热灼减率、一氧化碳和二噁英污染的源头控制效果差，阻碍了回转窑焚烧技术和固定床热解气化技术的大型化、清洁化、资源化发展。

目前，回转窑焚烧炉、固定床热解气化炉和回转式无氧热解炉在综合处理有机危险废物的工业应用方面都存在一定的缺陷和局限。回转窑焚烧技虽然物料普适性强，但存在残渣热灼减率高、处理效率低、实际处理量小、二噁英污染和二次危险废物多的问题；固定床热解气化炉的物料普适性差、处理温度低、处理过程慢，也存在残渣热灼减率高、二次危险废物多的问题；回转式无氧热解炉技术有一定的资源化属性，热解产物可作为初级替代燃料或原料，但存在物料普适性差、热效率低、设备难以放大的问题。因此，急需解决有机危险废物综合处理技术在物料普适性、单体装置处理能力、过程调节和污染控制、减少二次危险废物排放、资源化利用等方面的应用平衡问题。

目前国内等离子体法综合处理有机危险废物的示范应用主要有等离子热解炉、固定床等离子气化熔融一体炉、热解炉协同等离子熔融炉等。