[發明專利]等離子體爐和含金屬廢物等離子體熔融處理系統及方法

在審

• 申請號: 202111061796.8
• 申請日: 2021-09-10
• 公開（公告）號: CN113701166A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 陳中華;俞孝冬
• 申請（專利權）人: 中野環?？萍迹ㄖ貞c）股份有限公司
• 主分類號: F23G5/08
• 分類號: F23G5/08;F23G5/44;F23G7/06
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 霍本俊

本發明公開了一種等離子體爐和含金屬廢物等離子體熔融處理系統及方法；所述等離子體爐包括爐體，所述爐體包括爐頂、爐壁和爐底，所述爐頂中心設有進料口；所述爐頂上安裝有第一等離子炬，所述第一等離子炬以進料口為中心均勻分布，所述第一等離子炬朝下指向爐體的中心軸線安裝，所述第一等離子炬與豎直方向的夾角為10～60°；所述爐壁上安裝有第二等離子炬，所述第二等離子炬沿爐壁均勻分布，所述第二等離子炬朝下指向爐體的中心軸線安裝，所述第二等離子炬與水平方向的夾角為0～45°。本發明能夠解決等離子體爐爐內空間溫度場不均衡影響物料受熱的問題，并且還能夠解決爐型無法做大、處理規模小、單爐產能低的問題。

技術領域

本發明屬于廢物處理技術領域，具體涉及一種等離子體爐和含金屬廢物等離子體熔融處理系統及方法。

背景技術

含金屬廢物很廣泛，其中由于人類生產活動產生的含金屬廢物主要是尾礦、爐窯灰渣、電鍍污泥等。含金屬廢物需要處理，目前品種單純、量大、市場價值高的主要是再利用，種類龐雜、摻混嚴重、含有害組分、量小、市場價值低的一般還主要是進行無害化處置，比如填埋或者水泥窯協同。

近些年國內開始引進或借鑒國外等離子體技術來進行含金屬廢物的處置。等離子體爐主要有兩種形式，一種是等離子炬爐，一種石墨電極爐。前者是以等離子炬提供類似燃燒器的加熱作用，爐內一般是有氧環境，對含有機的廢物處理更適合；后者整個爐子變成炬(石墨電極作為陰極，爐體底部設有陽極，兩極之間放電，電離工作氣體形成等離子體)，等離子體直接穿透物料，傳熱效率更高，熱量分布更均勻，更易控制爐內氣氛，更適合熔融無機廢物，比如電鍍污泥、焚燒灰渣等，以石墨電極作為耗材的陰極，經濟性安全性也非常好。

現有技術中，石墨電極爐有以下弊端：一、通過爐頂上的電極(陰極)和爐底的電極(陽極)之間放電產生等離子體，其高溫高能量密度的核心區域僅局限在等離子弧的中心部位，而物料從爐頂的電極附近直接入爐，只有部分物料經過高溫核心區，下落至熔池的過程受熱不夠充分；二、物料由爐頂的進料口直接進料，物料不夠分散，導致物料的吸熱面積不夠大，在進入熔池前沒有充分換熱；三、熔池溫度分布不均勻，中間與邊緣的溫差過大；四、石墨電極隨著使用需要消耗，一段時間后需要換新，這樣會增加成本，而且更換時停止熱量供應，會對爐溫產生波動。

而現有的等離子炬爐通常是是高徑比較大的豎爐，等離子炬通常布置在爐子下部，同樣存在爐內上下空間溫度場不均衡影響物料受熱的問題，主要針對有機廢物的處理，提供熱量讓有機組分氣化，無機組分熔融，一般不考慮金屬的回收，所以實際上是一種氣化熔融等離子體爐；偶爾有等離子炬布置在其它部位的等離子炬爐也因為物料熔融所需的熱量僅靠有限數量的等離子炬提供，熱負荷低，爐型無法做大，處理規模小，單爐產能低。目前市場應用的等離子炬爐少有超過30噸/天。

發明內容

本發明的目的在于提供一種等離子體爐和含金屬廢物等離子體熔融處理系統及方法，能夠解決爐內空間溫度場不均衡影響物料受熱的問題，并且還能夠解決等離子炬爐爐型無法做大、處理規模小、單爐產能低的問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明公開了一種等離子體爐，所述等離子體爐包括爐體，所述爐體包括爐頂、爐壁和爐底，所述爐頂中心設有進料口；所述爐頂上安裝有第一等離子炬，所述第一等離子炬以進料口為中心均勻分布，所述第一等離子炬朝下指向爐體的中心軸線安裝，所述第一等離子炬與豎直方向的夾角為10～60°；所述爐壁上安裝有第二等離子炬，所述第二等離子炬沿爐壁均勻分布，所述第二等離子炬朝下指向爐體的中心軸線安裝，所述第二等離子炬與水平方向的夾角為0～45°；在爐體的水平投影面上，所述第二等離子炬指向相鄰第一等離子炬中間的空隙。

作為優選的技術方案，所述第一等離子炬的數量為2個以上，所述第二等離子炬的數量為2個以上。

作為優選的技術方案，所述第一等離子炬的角度可調節，所述第二等離子炬的角度可調節。