[發明專利]一種利用旋轉弧等離子體處置廢物的裝置和方法

有效

• 申請號: 201910334782.5
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110026414B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 義烏了塵環保科技有限公司
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00
• 代理公司: 北京東正專利代理事務所(普通合伙) 11312
• 代理人: 張亦華

本發明公開了一種利用旋轉弧等離子體處置廢物的裝置和方法，所述裝置包括爐體和爐蓋，爐蓋中央設有伸入爐體內的中空電極棒，中空電極棒縱向中心貫穿開設主進料通道，爐體底部嵌設有與中空電極棒相對的電極圓環，電極圓環外徑大于中空電極棒的外徑，中空電極棒下端與電極圓環之間對應的爐體外壁設有磁場發生裝置，中空電極棒、電極圓環與電源串聯構成放電回路，中空電極棒與電極圓環之間形成環狀旋轉弧等離子體；爐體側壁開設有出料口A，用于排出廢物高溫熔融后產生的尾氣和熔融玻璃體。本發明通過設置線圈使陰陽電極放電形成的電弧在磁場的作用下形成旋轉弧，從而避免爐內溫度梯度較陡，形成較大的高溫區域，提高爐內溫度分布的均勻性。

技術領域

本發明涉及危險廢物處理處置領域，具體涉及一種利用旋轉弧等離子體處置城市生活垃圾焚燒飛灰等危險廢物的裝置和方法。

背景技術

回轉窯焚燒處置危險廢物及生活垃圾焚燒發電是當前處置固體危險廢物主要技術手段。但垃圾焚燒產生的飛灰是危險廢物，其中含有大量的重金屬(如Pb、Cr、Hg、Cr、Zn、Cu、Ni、Al等)以及二噁英和呋喃有機污染物，二噁英占焚燒過程中產生物總量的60％以上，國家明確規定飛灰必須經過水泥穩定固化處理后才可以填埋。但隨著人們生活水平的提高，環境保護意識的增強以及土地資源的寶貴，填埋處置絕非長久之計。等離子體熔融處置飛灰轉化為玻璃體再利用的技術在國內外得到了發展。

歐洲等離子體公司(Europlasma)、西屋及Plasco采用等離子體炬技術，將飛灰等廢料高溫加熱熔融后通過排渣口排出，冷卻后形成玻璃化爐渣。等離子體炬熔融處置技術存在炬壽命短，且需要供大量的工作氣體，增加了尾氣處置容量及能耗，處置成本高，設備昂貴，且存在等離子體炬需要停爐頻繁更換的問題，不利于長時間連續處置。

英國等離子體公司(Tetronics International)采用等離子體固定弧技術處置危險廢物。該技術是將需要處理的原材料送入密封爐內，使用等離子弧在溫度可控環境中對原料進行加熱熔融形成玻璃體，其中的等離子體弧可采用單個或多個等離子體電極來生成。

中國專利ZL200610020124.4公開了一種廢物處置等離子體反應爐。中空的石墨電極棒位于爐體的中央部位，將飛灰、破碎的電子垃圾從石墨電極的中空通道直接送到等離子體熔融爐中。石墨電極棒與爐底的石墨坩堝產生固定旋轉弧等離子體對廢物進行熔融處置。根據電路原理，兩電極間的固定弧放電電流沿最小電阻路徑通過，其電流通道位于爐體中心，會導致爐體溫度梯度較陡，為了防止爐壁因溫度過低，需要提高電弧功率，增加了處理能耗。

中國專利CN101088581A公開了一種有毒有害廢棄物的處理方法及專用裝置。該處理爐的進料口位于爐壁上部，尾氣出口與加料口相對。在爐內負壓的情況下，相當多的粒徑為微米量級的飛灰很容易未得到加熱熔融，而從進料口直接飄飛進尾氣出口，進入尾氣處理系統。其后果是：二次飛灰產量過高，可以達到進料量的50％，大大降低了處理效率；存在堵塞后端尾氣輸送管道，增加尾氣處理的壓力；且飛灰不進行造粒等預處理而直接進料，會導致“掛壁”、“架橋”的事故，對連續運行不利。

中國專利CN101797572A公開了一種等離子體處理垃圾焚燒飛灰的方法。調節垃圾焚燒飛灰中的CaO和SiO2的重量比后進行造粒預處理，飛灰粒子由分格輪輸送進入等離子體反應爐內的金屬熔池內，飛灰熔體經水淬冷成粒；尾氣經處置系統無害化處置。該發明專利解決了采用等離子體設備對垃圾焚燒飛灰的“架橋”問題及送料器卡死問題、飛灰隨尾氣擴散造成管道堵塞問題以及尾氣無害化處理問題。但由于該專利依然采用的是固定弧的等離子體技術，爐體徑向溫度分布較陡，容易造成爐壁溫度低熔融體凝固掛壁及熔融體出料口的堵塞事故。且固定弧的處置成本較高(1.5～2.0KVA/Kg),難以被市場接受。另外，由于熔融體的低熱導，排出后進入冷卻水中后，表面迅速凝結形成一個薄殼而收縮，內部的熔融體的壓力瞬間增大而壓破薄殼而膨化，形成大小不等、形狀各異的薄壁空心顆粒，且力學強度不高，沒有再利用價值。

發明內容