蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐的製作方法
2023-10-26 04:47:52 2
專利名稱：蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種廢物處理設備，特別是指一種蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐。
背景技術：
隨著工業生產的快速發展，環境汙染變得日益嚴重。人工合成的各類化學物質品種正以驚人的速度增長，其中不少是有害或有毒的。例如，曾用作高壓變壓器油的多氯聯苯(PCB)，劇毒農藥六六六，DDT等具有高毒性與高殘留性，能通過地下水和食物鏈在人體及動物體內富集，從而導致癌症及基因變異；用作致冷劑的氟裡昂類化合物及用作溶劑等的滷化物是臭氧層空洞的罪魁禍首，含有生物技術、農藥生產、醫院等的高毒性高傳染性的廢物，則嚴重危害人體健康。如何處理這些環境汙染物的問題已成為國際上共同關心的重要課題。傳統的填埋法及焚燒處理法由於二次汙染、遷移效應及低效率已受到嚴重挑戰，特別是焚燒過程中產生更高毒性的多氯代二苯並二惡英(PCDDs)與多氯代二苯並呋喃(PCDFs)的二次汙染問題引起人們的高度重視。
隨著各種熱處理技術在環境汙染物處理上的日益廣泛應用和許多難處理或特殊的汙染物對處理效率更高的要求，常規的焚燒技術已逐漸顯現出其不足之處。例如安裝費用高、粉塵大、熱效率不高、體積龐大、不能經常開關等，尤其是對於多氯聯苯類(PCB)，氟裡昂類等難消解含滷化合物及生物技術產業、農藥、醫院等的特殊廢棄物處理，常規的燃料熱源技術的處理效率常不能達到國際規定的標準(PCB的消解效率必須大於99.9999％)，而等離子體技術因其高溫高導熱特性對汙染物有很高的處理效率，尤其是對難處理汙染物及特殊要求汙染物，其先進性與優越性進一步顯現出來，成為環境汙染物處理領域中最有發展前途，最引人關注的一項高科技技術。
目前國內外已有一些專利，公開了採用直流等離子體技術，可以處理包括化學武器在內的多種廢物美國Startech環境公司發展的直流等離子體技術，可以處理包括化學武器在內的多種廢物，但是技術複雜，設備成本昂貴。
卡特爾的美國專利第5,280,757號用電弧等離子體氣化市政垃圾；巴頓的美國專利第4,644,877號和貝爾的美國專利第4,431,612號用電弧等離子體破壞多氯聯苯(PCBs)等，這些方法均需要更換電極，使得成本較高。
德國格裡馬的中國專利第89105527.4號採用水蒸氣等離子體氣氛和直流等離子體技術，澳大利亞聯邦科學和工業研究組織的中國專利第93103682.8號採用惰性氣體等離子體氣氛和直流等離子體技術，但反應僅在陶瓷管內進行，反應空間小，不適合工業化大規模使用。
浙江巨聖氟化學有限公司的中國專利第00128708.7號採用直流等離子體技術處理有機滷化物，但是此法不適合處理醫療廢物。
王忠義、黃少青的中國專利第01206033.X號採用空氣直流等離子體技術處理醫療廢物，但是存在空氣量過多，尾氣量過大，氧化氮(NOX)排放量大的缺點，再者沒有採用熔渣技術，底灰具有浸出性，可能產生二次汙染。
中國科學院力學研究所的中國專利第200320121907.0號採用氧氣氛圍的直流等離子體技術處理醫療廢物，而且採用三個等離子體炬，勢必造成電源熱效率的大大降低。由於採用氧氣等離子體，因此廢物中的金屬被氧化而無法回收，同時廢物中含正三價鉻的無毒物質氧化成含正六價鉻的劇毒物質，造成新的汙染。
綜上所述，已有的等離子體裂解技術存在諸多缺點，如技術複雜、設備昂貴、反應空間小、電熱轉換效率低，且僅僅將廢物處理，未能實現廢物的資源化。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其反應空間大、運行成本低。
為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案提供一種蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，包括一爐體，在爐體上還設有伸入爐體內部的等離子體炬，爐壁上設有進料口、氣體出口以及和氣體出口相連接的急冷裝置，爐體底部設有液態出渣口，爐壁上還設有一個蒸汽進口，反應爐內採用水蒸汽作為工作氣體。
上述技術方案的進一步改進是該等離子體炬設在爐蓋上，且其垂直伸入爐體內。
上述技術方案的進一步改進是該等離子體炬設置於爐壁，並與進料口垂直，且其斜插入爐體內。
本實用新型的有益效果是本實用新型的反應爐反應空間大，固態、半固態、液態有機廢物均可在高溫下經等離子體熱解、同適量的水蒸氣反應。由於反應爐內採用水蒸汽作為等離子體的工作氣體，對有機物的含水量及成分沒有限制，有機廢物無需預處理，相應地降低了運行成本；等離子體高溫熱解有機廢物得到主要包括氫氣和一氧化碳的具有還原性和可燃性的氣體，同時抑止有毒物質的產生。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述。
圖1是本實用新型蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐的平面示意圖。
圖2是本實用新型蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐另一種實施方式的平面示意圖。
具體實施方式如圖1所示，本實用新型涉及一種蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐。所述反應爐是採用水蒸汽作為工作氣體將有機廢物轉化成高能燃氣，即氫氣和一氧化碳。所述反應爐包括一爐體，爐體截面可以是矩形或圓形，爐體內側設有耐火爐襯和保溫層，爐蓋內側有耐火材料層並有冷卻水層。爐蓋上設有垂直深入爐內的等離子體炬1，可以採用直流等離子體炬。在爐壁上設有進料口2、氣體出口3以及和氣體出口3相連接的急冷裝置7，爐體底部側面設有液態出渣口4，爐體底部設有供等離子體炬1工作於轉移弧模式下的底電極5，爐壁上還設有一個蒸汽進口6，蒸汽進口通過一個閥門和蒸汽源連通。
如圖2所示，是本實用新型蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐另一種實施方式，其與前一實施方式的區別在於該等離子體炬1置於爐壁，在同進料口2垂直的方位上，並且斜插入爐內。
本實用新型的反應爐可以在非轉移弧和轉移弧模式下工作。在非轉移弧模式下，等離子體在等離子體炬1中的兩個電極之間產生；在轉移弧模式下，等離子體在等離子體炬1和爐體底部電極5之間產生。該裝置可以工作在連續或間斷式運行方式下。
本實用新型的反應爐反應空間大，固態、半固態、液態有機廢物均可在高溫下經等離子體熱解、同適量的水蒸氣反應。本實用新型採用熔渣技術，被處理的廢物中的金屬和無機物，例如醫療廢物中的金屬和玻璃製品，無需從中分揀出來，而是經過熔融處理後從液態出渣口4流出，處理過程簡單方便，避免二次汙染的機會。
由於反應爐內採用水蒸汽作為等離子體的工作氣體，對有機物的含水量及成分沒有限制，有機廢物無需預處理，使得廢物處理的過程簡單方便，設備的利用率大幅提高，因而相應地降低了運行成本。廢物同水蒸氣反應轉化為主要包括氫氣和一氧化碳的氣體，氣體經過急冷裝置7的驟冷處理後可得到清潔的高能燃氣，實現廢物的資源化，同時抑制了如二噁英等有毒物質產生，而廢物中原有的全部有毒物質，例如二噁英、呋喃、多氯聯苯、高氯或多氯脂肪或芳香物質得到乾淨和徹底的消滅。由於廢物經過本實用新型處理後的主要產物氫氣和一氧化碳均為還原性氣體，廢物中的金屬不僅不會發生氧化，而且可回收再生，同時還原性氣體的存在使廢物中含正六價鉻的劇毒物質還原成含正三價鉻的無毒物質。水蒸汽不僅廉價，其焓值也比較大，作為等離子體發生器的工作氣體，提供相同能量的情況下，所需的氣體量小，在避免了採用空氣作為等離子體的工作氣體產生大量氧化氮(NOX)造成環境汙染的同時，需要後處理的氣體量也大大減少，使得設備的成本投資減少。
權利要求1.一種蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其特徵在於包括一爐體，在爐體上還設有伸入爐體內部的等離子體炬，爐壁上設有進料口、氣體出口以及和氣體出口相連接的急冷裝置，爐體底部設有液態出渣口，爐壁上還設有一個蒸汽進口，反應爐內採用水蒸汽作為工作氣體。
2.如權利要求1所述的蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其特徵在於該等離子體炬設在爐蓋上，且其垂直伸入爐體內。
3.如權利要求1所述的蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其特徵在於該等離子體炬設置於爐壁，並與進料口垂直，且其斜插入爐體內。
4.如權利要求1、2或3所述的蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其特徵在於等離子體炬內設有兩個相互配合來產生等離子體的電極。
5.如權利要求1、2或3所述的蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其特徵在於爐體底部還設有與等離子體炬配合來產生等離子體的電極。
6.如權利要求1、2或3所述的蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其特徵在於所述等離子體炬為直流等離子體炬。
7.如權利要求1、2或3所述的蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其特徵在於爐體截面是矩形或圓形。
8.如權利要求1、2或3所述的蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其特徵在於爐體內側設有耐火爐襯和保溫層。
9.如權利要求1、2或3所述的蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其特徵在於爐蓋內側設有耐火材料層及冷卻水層。
10.如權利要求1、2或3所述的蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，其特徵在於蒸汽進口通過一個閥門和蒸汽源連通。
專利摘要本實用新型涉及一種蒸汽等離子體高溫熱解有機廢物的反應爐，包括一爐體，在爐體上設有伸入爐體內部的等離子體炬，爐壁上設有進料口、氣體出口以及和氣體出口相連接的急冷裝置，爐體底部設有液態出渣口，爐壁上還設有一個蒸汽進口，反應爐內採用水蒸汽作為工作氣體。該等離子體炬可以是設在爐蓋上，也可以是與進料口垂直地設置於爐壁。本實用新型的反應爐反應空間大，固態、半固態、液態有機廢物均可在高溫下經等離子體熱解。由於採用水蒸汽作為等離子體的工作氣體，對有機物含水量及成分沒有限制，有機廢物無需預處理，降低了運行成本；等離子體高溫熱解有機廢物得到主要包括氫氣和一氧化碳的具有還原性和可燃性的氣體，同時抑止產生有毒物質。
文檔編號H05H1/26GK2793564SQ20052005781
公開日2006年7月5日 申請日期2005年4月30日 優先權日2005年4月30日
發明者郭文康, 黃建軍, 須平 申請人:郭文康, 黃建軍