一種固體廢物等離子體氣化爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種固體廢物等離子體氣化爐，包括：由爐本體組成，爐壁內側設置有耐火襯層，爐本體分為上下兩段，在上段設置有進料裝置、生成氣出口和維修門，最底部設置鑄石流出口和金屬流出口，在爐本體下段設置有微波發生器和電弧等離子體體發生器，在爐本體下段中部位置設置空氣進氣口和水蒸汽進氣口，爐內設置有溫度傳感器和壓力傳感器，本實用新型由于采用了電弧等離子體和微波雙重效果疊加，可以更好的離解固體廢物提高效率節約能源。
【專利說明】
一種固體廢物等離子體氣化爐
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種固體廢物處理技術領域，尤其涉及一種固體廢物氣化處理裝置，具體涉及一種利用電弧等離子體和微波雙重離解處理固體廢物的氣化爐。
【背景技術】
[0002]隨著城市化進程的迅猛發展，城市生活垃圾的處理已經成為制約各城市提升形象以及可持續發展的難題。城市生活垃圾特別是固體廢物的處理已成為一個重要的環保議題，社會各界均十分關心固體廢物的無害化處理。國內通常的固體廢物處理方法主要有填埋法和燃燒法。這些方法缺陷明顯，填埋法占用土地，易對大氣、土壤、水體造成污染，潛伏爆炸隱患。焚燒法運行處理成本高，特別是各種廢棄物在燃燒溫度低于300-400 °C時容易產生二噁英類有害物質，成為新的污染源，不利于大規模的推廣應用。
[0003]在固體廢物處理技術發展中，人們開始考慮使用固體廢物等離子體離解重組方式處理，離解重組是指，在高溫下(2000度以上)材料會分解為離子，即原子分裂為電子和正離子，固體廢物離解后，可以在氣化爐上部溫度較低區域重組產生⑶和H2等氣體(生成氣)。例如采用電弧等離子體能發出大于5500?的電弧溫度，利用等離子體發生器高熱密度及高溫電弧加熱氣化爐到2000^以上，甚至更高溫度將固體廢物離解產生生成氣。現有技術也有使用微波等離子體氣化爐處理固體廢物的。但是，不管單獨使用電弧等離子體還是單獨使用微波等離子體，均有局限性，使用電弧等離子體雖然可形成局部高溫，能氣化較難氣化的固體廢物，對進料尺寸要求較寬，但耗電較高，且溫度不均勻；而微波等離子體雖然分布溫度均勻，但進料尺寸要求較嚴，才能產生較好的離解效果。
【實用新型內容】
[0004]針對上述不足，本實用新型提供一種新型的微波-電弧相結合的等離子體氣化爐，采用該氣化爐后可以大大提高固體廢物氣化效果，同時能節約能源。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用如下的技術方案:
[0006]—種固體廢物等離子體氣化爐，包括爐本體，由爐壁及爐壁合圍而形成封閉空腔組成，底端設置有泄流孔，泄流孔可以將氣化爐內經處理后的固體廢物殘渣排出；爐本體分為上下兩段，上段為生成氣區，下段為離解區，爐本體整體封閉；爐本體上段設置進料裝置，用于向爐本體內部供料;爐本體上段設置生成氣出口，用于生成氣收集再利用。爐本體下段包括微波發生器，設置在爐本體下段靠上部位;電弧等離子體發生器，設置在爐本體下段靠下部位;爐本體內可以在微波發生器和電弧等離子體發生器雙重作用下，產生2000度以上的高溫，將固體廢物分解為離子，即原子分裂為電子和正離子，固體廢物離解后，可以在氣化爐上部溫度較低區域重組產生⑶和出等混合氣體，即生成氣；電弧等離子體發生器位于微波發生器之下，以便于在輸入較大較重的固體廢物時可以先到氣化爐底部由電弧等離子體發生器產生的更高溫度的等離子體體炬分解，未分解部分受熱并隨爐內熱氣上升由安裝在電弧等離子體發生器之上的微波發生器加熱形成的熱度更均勻的微波輻射區分解，以達到更完全地分解固體廢物，產生更多的生成氣的目的。在爐本體下段，還設置有空氣進氣口，用于將空氣送入爐本體內部；以及水蒸汽進氣口，用于將水蒸汽送入爐本體內部。
[0007]作為優選方案，爐本體上段為圓柱形，頂端為拱形蓋，下段為漏斗形，底部為弧形或平直。由于在固體廢物離解時，爐內會形成高溫高壓，頂端為拱形設計具有更好的承壓效果，并且上段空間較大，溫度相對較低，有利于離子重組形成生成氣；下段漏斗形設計有利用形成體積更小溫度更高的高溫離解區，以達到更好的離解效果。
[0008]作為優選方案，爐本體下段底端設置泄流孔包括用于泄流鑄石流的鑄石流出口和用于泄流金屬流的金屬流出口，可以實現資源的回收利用。
[0009]作為優選方案，由于鑄石比金屬輕，鑄石流出口設置得比金屬流出口更高，更好的實現鑄石和金屬的分類回收。
[0010]作為優選方案，微波發生器和電弧等離子體發生器可以設置為多個，S卩2個或2個以上，如2個、3個、4個、6個，設置多個時，可以在同一水平線上均勻分布且形成對心噴射結構，以利于形成蝸旋狀等離子流和相對均勻的微波輻射，達到更好的離解效果。
[0011 ]作為優選方案，微波發生器為兩層分布，下層均勻分布4個，上層對稱分布2個，以利于形成體積更大溫度更均勻的微波輻射區；電弧等離子體發生器為4個，利于較好的形成蝸旋狀等離子流。
[0012]作為優選方案，在爐壁內側設置有耐火襯層，達到耐高溫的目的。
[0013]作為優選方案，爐內設置有溫度傳感器和壓力傳感器，便于隨時監控爐內的溫度和壓力。
[0014]作為優選方案，在爐本體上段設置有維修門，方便于打開對爐內設備進行維修更換和清除爐內殘留物。
[0015]作為優選方案，在爐壁外設置有金屬外殼，金屬外殼與爐壁形成空腔，在金屬外殼下部設置有冷卻水入水管，上部設置有水蒸汽出口，形成水循環冷卻系統，在對爐本體降溫的同時實現熱能的綜合利用。
[0016]作為優選方案，在爐壁外層密集地貼合銅管，鋼管可以通冷水冷卻爐壁，在對爐本體降溫的同時實現熱能的綜合利用。
[0017]本實用新型的有益效果是:
[0018]1、由于采用了電弧等離子體和微波等離子體雙重效果疊加，在對輸入固體廢物塊尺寸要求較低的同時可以更好的離解固體廢物；
[0019]2、微波發生器為兩層分布，形成體積更大溫度更均勻的微波輻射區與電弧等離子體發生器形成蝸旋狀等離子流的結合，可以徹底離解固體廢物；
[0020]3、氣化爐爐本體下段漏斗形設計有利用形成體積更小溫度更高的高溫離解區，以達到更好的離解效果，上段空間較大，溫度相對較低，有利于高溫離子重組生成CO和H2等混合氣體；
[0021]4、氣化爐設計充分考慮的燃氣資源、金屬資源及熱能的回收利用，具有非常高的經濟效益和環保價值。
【附圖說明】
[0022]圖1為固體廢物等離子體氣化爐結構示意圖。
[0023]圖2為微波發生器安裝示意圖。
[0024]圖3為電弧等離子體發生器安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為了更加清楚地理解本實用新型的目的、技術方案及有益效果，下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明，但并不將本實用新型的保護范圍限定在以下實施例中。
[0026]如圖1、圖2和圖3所示，一種固體廢物等離子體氣化爐，包括:爐本體，由爐壁I及爐壁I合圍而形成封閉空腔組成爐本體分為上下兩段，上段為圓柱形，頂端為拱形蓋，形成體積較大的生成氣區2，生成氣區2與生成氣出口 7連通，生成氣出口 7與生成氣回收系統21連接，以便于對生成氣進行綜合利用；生成氣是由固體廢物離解后重組產生的混合氣體，主要成份是CO和H2，還包括其他雜質如HCUH2S等。爐本體下段為漏斗形，形成體積較小的離解區3，底部可以為弧形的，也可以是平水的。在爐本體下部最底端設置鑄石流出口 12，用于泄流鑄石流;在爐本體下部最底端設置金屬流出口 13，與鑄石流出口 12相對，用于泄流金屬流；因為鑄石比金屬輕，可以將鑄石流出口 12設置得比金屬流出口 13略高，以便將鑄石和金屬分開泄流回收。當然，如果底部可以為弧形時，可以將金屬流出口 13設置在底部中央。爐本體由底部的爐腳5及支撐架4支撐。爐本體上段設置進料裝置6，用于向爐本體內部供料。在爐本體下段靠上位置設置有微波發生器8，微波發生器8由微波發生器主件81，微波發射管82組成，微波發射管82穿過爐壁I使用法蘭盤83及螺母結構84安裝在爐壁I上，爐壁I與法蘭盤83之間設置有絕熱墊圈85，微波發射管82直徑為200-300毫米，微波器功率為30-100千瓦;微波發生器為6個，分上下兩層設置，上層2個呈對稱分布，下層4個呈對稱均勻分布，雙層微波發生器設置可以在爐本體下段漏斗形離解區3上部形成體積更大溫度均勻的微波輻射區。爐本體下段靠下位置設置電弧等離子體發生器9，電弧等離子體發生器9由電弧等離子體發生器主件91，等離子體發射管92組成，等離子體發射管92穿過爐壁I使用法蘭盤93及螺母結構94安裝在爐壁I上，爐壁I與法蘭盤93之間設置有絕熱墊圈95，等離子體發射管92直徑為200-300毫米，電弧等離子體發生器功率為30-100千瓦；電弧等離子體發生器為4個，呈對稱均勻分布且形成對心噴射結構，可以在爐本體下段漏斗形離解區3下部形成蝸旋狀等離子流。電弧等離子體發生器9位于微波發生器8之下的目的是在輸入較大較重的固體廢物時可以先到離解區3下部由電弧等離子體發生器9產生的更高溫度的等離子體體炬分解，未分解部分受熱隨爐內熱氣上升由微波發生器8產生的微波輻射區更均勻的分解，達到更完全地分解固體廢物，產生更多的生成氣的目的。在爐本體下段中部位置即微波發生器8和電弧等離子體發生器9之間設置空氣進氣口 10，在爐本體下段中上部位置即下層微波發生器8等高位置設置有水蒸汽進氣口 11，空氣進氣口 10和水蒸汽進氣口 11的作用將空氣和水蒸汽送入爐本體內部，可以為固體廢物氣化提供適量的氧和氫，有利于⑶和出的形成。空氣進氣口 10和水蒸汽進氣口 11位置設置沒有特別要求，只要設置在爐本體下段即可，空氣和水蒸汽輸入量需要根據固體廢物的料類確定，可以使用電腦進行自動控制。在爐本體上段設置有維修門16，方便于打開對爐內設備進行維修更換和清除爐內殘留物。在爐壁I內側設置有耐火襯層17，達到耐高溫的目的。爐本體內設置有溫度傳感器14和壓力傳感器15，便于隨時監控爐內的溫度和壓力，為調節微波發生器8和電弧等離子體發生器9的啟動與關閉、功率大小提供數據支持。爐壁I外設置有金屬外殼19，金屬外殼19與爐壁I形成空腔，在金屬外殼19下部設置有冷卻水入水管18，上部設置有水蒸汽出口 20，形成水循環冷卻系統，水蒸汽出口 20可以與爐內水蒸汽進氣口 11連接，實現綜合利用。冷卻系統還可以是在爐壁I外層密集地貼合的銅管，鋼管可以通冷水冷卻爐壁1，在對爐本體降溫的同時實現熱能的綜合利用。
[0027]由于采用了等離子和微波雙重離解效果疊加，可以更好的離解固體廢物。電弧等離子體體發生器在下，可以把較大較重的固體廢物塊先由電弧產生的溫度更高體積較小的等離子體炬分解，微波等離子體發生器在上，可以把未分解完全向上升的固休廢物在溫度較低些但分布均勻體積較大的微波輻射區進一步的分解，這樣的安排能更完全地分解廢物，產生更多的燃氣，并使入料廢物塊的尺寸有更大的可變度。
【主權項】
1.一種固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于包括 爐本體:由爐壁(I)及爐壁(I)合圍而形成封閉空腔組成，底端設置泄流孔，所述爐本體分為上下兩段，上段為生成氣區(2)，下段為離解區(3); 進料裝置(6 ):設置在爐本體上段，用于向爐本體內部供料； 生成氣出口(7):設置在爐本體上段，用于生成氣收集再利用； 微波發生器(8):設置在爐本體下段靠上部位； 電弧等離子體發生器(9):設置在爐本體下段靠下部位； 空氣進氣口( 10):設置在爐本體下段，用于將空氣送入爐本體內部； 水蒸汽進氣口( 11):設置在爐本體下段，用于將水蒸汽送入爐本體內部。2.根據權利要求1所述的固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于所述的爐本體上段為圓柱形，頂端為拱形蓋，下段為漏斗形，底部為弧形或平直。3.根據權利要求2所述的固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于所述的爐本體下段底端的泄流孔包括用于泄流鑄石流的鑄石流出口(12)和用于泄流金屬流的金屬流出口(13)。4.根據權利要求3所述的固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于在所述的鑄石流出口(12)高于金屬流出口(13)。5.根據權利要求1至4中的任一項所述的固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于所述的微波發生器(8)和電弧等離子體發生器(9)均為2個或2個以上，均勻分布且形成對心噴射結構。6.根據權利要求5所述的固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于所述的微波發生器(8)為兩層分布，下層均勻分布4個，上層對稱分布2個;所述的電弧等離子體發生器(9)為4個。7.根據權利要求6所述的固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于所述的爐壁(I)內側設置有耐火襯層(I 7)。8.根據權利要求7所述的固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于所述的爐本體內設置有溫度傳感器(14)和壓力傳感器(15)。9.根據權利要求8所述的固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于所述的爐本體上段設置有維修門(16)。10.根據權利要求9所述的固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于所述的爐壁(I)外設置有金屬外殼(19)，金屬外殼(19)與爐壁(I)之間形成空腔，在金屬外殼(19)下部設置有冷卻水入水管(18)，上部設置有水蒸汽出氣管(20)。11.根據權利要求9所述的固體廢物等離子體氣化爐，其特征在于所述的爐壁(I)外層密集地貼合銅管，鋼管可以通冷水冷卻爐壁。
【文檔編號】C10J3/74GK205443205SQ201521050959
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月16日
【發明人】汪金通, 范江弟
【申請人】重慶昌淼科技有限公司