[發明專利]一種從熔池液面以下加熱的飛灰等離子體熔融裝置及方法

有效

• 申請號: 201910618246.8
• 申請日: 2019-07-10
• 公開（公告）號: CN110470139B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 張慶麟;李軍;陳竹;嚴圣軍
• 申請（專利權）人: 江蘇天楹環保能源成套設備有限公司;中國天楹股份有限公司;加拿大艾浦萊斯有限公司
• 主分類號: F27B14/06
• 分類號: F27B14/06;F27B14/14;F27B14/20;B09B3/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 馬鈴琳

本發明公開了一種從熔池液面以下加熱的飛灰等離子體熔融裝置及方法；裝置包括爐體、爐蓋及等離子體炬；等離子體炬通過密封連接套筒與熔池區連通，爐蓋上設有進料口；爐體側壁靠近頂部設有氣體出口，爐體側壁靠近底部設有熔渣出口；運行時，用固態熔渣堆成料層，等離子體炬從床層底部噴入等離子體火焰，融化熔渣，形成熔池；等離子體炬從熔池液面下噴出高溫等離子體火焰加熱并攪拌熔池；從進料口投入飛灰，飛灰落入熔池后，經攪拌加熱迅速融化，并從熔渣出口排出，生成的氣體產物從氣體出口排出；本發明在高效熔融飛灰的同時，解決了等離子飛灰熔融面臨的二次飛灰、熔渣出口堵塞、加熱效率低、玻璃體熔渣的浸出性及飛灰預處理要求高等問題。

技術領域

本發明涉及垃圾焚燒和危險廢棄物處置領域，具體而言涉及一種飛灰等離子體熔融裝置及方法。

背景技術

近年來，我國垃圾焚燒發電行業的規模不斷擴大。在垃圾焚燒發電過程中，煙氣中夾帶的低沸點重金屬、二噁英、呋喃等有害物質往往采用噴射活性炭的方法吸附。吸附后的活性炭，和煙氣中夾帶的其它固體顆粒物一起，被布袋除塵器或其它煙氣凈化設備捕捉，形成垃圾焚燒飛灰。根據垃圾焚燒所采用的具體工藝不同，飛灰的重量約占焚燒垃圾重量的3-10%。由于飛灰中含有濃度較高的重金屬、二噁英和呋喃等有害物質，對環境有較大的危害。根據2016年8月1日起施行的《國家危險廢物名錄》，生活垃圾焚燒飛灰被明確定義為T類危險廢棄物。目前，對飛灰進行無害化處置的方法主要有水泥固化法、藥劑穩定法、水泥窯協同處置法、重金屬提取法及等離子體熔融法等。

等離子體熔融法是指采用等離子體作為高溫熱源，高效熔融飛灰，生成性狀穩定的玻璃體熔渣的方法。經過等離子體的處理，飛灰中的有機污染物被完全分解，重金屬離子則被固化在玻璃體致密的結構中。所產生的玻璃體可以用做安全可靠的建筑材料或其它用途，從而真正實現飛灰的“三化處置”，等離子體熔融法被稱為最先進的飛灰處置方法。具體來看，飛灰的等離子體熔融法又可以分為等離子弧法和等離子體炬法兩類。等離子弧法在熔融爐內安裝石墨棒電極和熔池底部電極，通過電極間放電直接在爐內產生等離子體，并用等離子體加熱飛灰使其熔融。其缺點在于放電主要發生在熔池以上的大范圍區域內，熔池通過與上部空間之間的自然對流與輻射換熱間接吸收等離子體的能量，熱效率不高；另外，由于熔池缺乏攪動機制，導致熔池內溫度分布上高下底，熔池上部局部高溫，促使熔渣中低沸點成分揮發，成為二次飛灰的主要來源，而熔池下部溫度低，造成底部熔渣流動性差，容易堵塞熔渣出口。除此之外，等離子體弧法還存在電極消耗快，石墨電極參與反應生成有毒氣體等問題。等離子體炬法使用等離子體炬從熔池以上對準熔池噴出高溫等離子體射流火焰，以實現提供熱量溶解飛灰的目的。由于等離子體炬的熱流相比等離子弧更為集中，能促進等離子體與飛灰熔池之間的強制對流換熱，增強了加熱的效率，并能實現對爐內情況更準確的控制，等離子體射流火焰對熔池也有一定的攪動作用，但是由于等離子體射流火焰仍然來自熔池上方，加熱方式從上向下，導致熔池內溫度仍然呈現上高下低的趨勢，并不能完全解決二次飛灰和底部熔渣流動性的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種從熔池液面以下加熱的飛灰等離子體熔融裝置，將高溫等離子體射流火焰直接射入熔池下部，通過高溫等離子體射流火焰直接加熱并攪動熔池，解決了現有等離子飛灰熔融技術面臨的二次飛灰、熔渣出口堵塞、加熱效率不高、熔渣中的碳影響玻璃體熔渣的浸出性、對進料預處理要求高等一系列問題。

為解決上述技術問題，本發明采取如下技術方案：一種從熔池液面以下加熱的飛灰等離子體熔融裝置，包括爐體、爐蓋以及等離子體炬，所述爐體內部分為熔池區和氣體空間，所述等離子體炬的火焰出口通過設置于爐體側壁靠近底部處的密封連接套筒與熔池區連通；所述爐蓋與爐體嚴密扣合；所述的爐蓋上設有進料口；所述爐體側壁靠近頂部位置設有氣體出口，所述爐體側壁靠近底部位置設置有熔渣出口。

進一步地，所述等離子體炬數量為1-4個，等離子體炬與密封連接套筒為可拆卸連接。

進一步地，所述的密封連接套筒為金屬材質，套筒內壁為水冷壁，套筒在等離子體炬端的接口設有密封裝置。