一种等离子体焚烧垃圾设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种等离子体焚烧垃圾设备，所述等离子体焚烧垃圾设备包括：电源系统、电弧加热器、工作系统及PLC控制系统，在工作过程中可以使焚烧温度达到850℃-950℃，能有效将生活垃圾中各种细菌充分杀死，并将其中有毒有害成份经高温分解成为无毒无害的物质，可以减少废弃物污染，保护环境，具有良好的社会效益，符合新能源、环保、零碳排放以及可持续发展的政策。本实用新型提供的等离子体焚烧垃圾设备具有操作方便、热效率高、工作稳定的优点。
【专利说明】一种等离子体焚烧垃圾设备
【【技术领域】】
[0001]本实用新型属于废弃物处理领域，具体涉及一种等离子体焚烧垃圾设备。
【【背景技术】】
[0002]目前，工业和特种行业的危险垃圾及塑料制品垃圾日益增多，而且此类垃圾是垃圾中最难处理的。我国针对生活垃圾及危险垃圾及塑料制品垃圾的处理方式主要是填埋和焚烧，填埋不仅侵占大量土地，而且会造成地下水的污染。焚烧法虽然减容比高，并能回收能量，但却因焚烧过程中产生二恶英造成环境的污染，从而遭到公众强烈反对，急需发展新一代的绿色环保、节能降耗的替代焚烧技术。
[0003]等离子体是物质第四态，具有许多异于固态、液态和气态的独特的物理化学性质，如温度和能量密度都很高、可导电和发光、化学性质活泼并能加强化学反应等，环保性能优良。通过电弧放电产生高达7000°C的等离子体，将垃圾加热至很高的温度，从而迅速有效地摧毁废物。可燃的有机成分充分裂解气化，转化成可燃性气体，可以用于能源回收，一般称为“合成气”(主要成分是C(HH2)。不可燃的无机成分经等离子体高温处理后成为无害的渣体。采用等离子体处理垃圾是目前减容效果最显著、无害化最彻底、资源化程度最高的绿色环保技术。与焚烧法相比，等离子体技术最突出的优点有:
[0004](I)处理温度高:有害物质摧毁更彻底，二恶英前驱体被彻底破坏分解；
[0005](2)可采用还原性气氛或部分氧化性气氛，采用电能作为外加热源，二次污染物排放比焚烧低2-3个数量级，裂解底渣是无害的；
[0006](3)合成气流量约为焚烧烟气量的5-10%，易于净化，后处理设备尺寸减小，节约了投资成本；
[0007](4)能源回收效率高，将筛上物制成合成气，后续利用气体发动机发电，发电效率可高达39%，而焚烧法采用蒸汽轮机，发电效率很难超过22% ；
[0008](5)整套设备紧凑，占地小，经济效益好。
[0009]鉴于等离子体技术的种种优点，等离子体系在垃圾焚烧领域得到了广泛的应用，在现有的等离子垃圾焚烧设备中，一般选用交流电弧加热器或直流电弧加热器，若选用交流电弧加热器，虽然电源系统结构简单、投资小，但存在固有缺陷，热效率低；若采用直流电弧加热器，可以提供恒定方向的电压、电流，并做到气流与电弧的长时间接触，出口气流焓值较高，但缺点是需增加变流装置，投资大，控制复杂；这就造成了垃圾焚烧过程中焚烧设备工作不稳定。
【
【发明内容】
】
[0010]本实用新型针对上述问题，提供一种具有操作方便、热效率高、工作稳定的等离子体焚烧垃圾设备。
[0011]本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型提供一种等离子体焚烧垃圾设备，包括:
[0012]电源系统；
[0013]与电源系统连接的电弧加热器，所述电弧加热器连接有为其提供等离子电弧介质的压缩空气系统；
[0014]与电弧加热器的输出端连接的工作系统；
[0015]以及PLC控制系统，其用于控制电源系统、电弧加热器以及工作系统；
[0016]所述电源系统包括:直流装置以及电抗器，所述直流装置的输出端分别与电弧加热器的正负极连接，所述电抗器连接在直流装置的一个输出端与电弧加热器的正极之间；
[0017]所述工作系统包括:锅炉炉膛、一次风系统、等离子燃烧器；
[0018]所述锅炉炉膛内设有图像火检系统以及给粉机，所述一次风系统及给粉机分别与等离子燃烧器连接，所述等离子燃烧器与电弧加热器连接，所述图像火检系统、给粉机、一次风系统分别与PLC控制系统连接；
[0019]所述一次风系统中设有风速测量系统，所述等离子燃烧器外壁设有燃烧器壁监视器，所述风速测量系统、燃烧器壁监视器分别与PLC控制系统连接。
[0020]特别的，还包括:用于冷却电弧加热器的冷却水系统。
[0021]特别的，所述电源系统还包括三相变压器、熔断器、第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻；
[0022]所述熔断器的三个输入端分别与三相变压器的输出端连接，所述第一压敏电阻连接于熔断器的一相与二相之间，所述第二压敏电阻连接于熔断器的一相与三相之间，所述第三压敏电阻连接于熔断器的二相与三相之间，所述熔断器一相、二相、三相的输出端与直流装置的输入端连接。
[0023]特别的，所述电源系统还包括第四压敏电阻，所述第四压敏电阻的两端与电抗器的两端并联。
[0024]特别的，所述等离子燃烧器连接有二次风系统。
[0025]特别的，所述电抗器采用直流平波电抗器。
[0026]相较于现有技术，本实用新型提供的一种等离子体焚烧垃圾设备，可以使焚烧温度达到850°C -950°C，能有效将生活垃圾中各种细菌充分杀死，并将其中有毒有害成份经高温分解成为无毒无害的物质，可以减少废弃物污染，保护环境，具有良好的社会效益，符合新能源、环保、零碳排放以及可持续发展的政策。本实用新型提供的等离子体焚烧垃圾设备具有操作方便、热效率高、工作稳定的优点。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0027]图1为本实用新型一种等离子体焚烧垃圾设备的结构示意图；
[0028]图2为本实用新型一种等离子体焚烧垃圾设备中所述等离子电源的电路图。
【【具体实施方式】】
[0029]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。
[0030]请参阅图1至图2，本实用新型提供的一种等离子体焚烧垃圾设备，包括:
[0031]电源系统1，其用于为焚烧垃圾设备提供直流可调电源；
[0032]与电源系统I连接的电弧加热器2，所述电弧加热器2连接有为其提供等离子电弧介质的压缩空气系统21 ；
[0033]与电弧加热器2的输出端连接的工作系统3，其用于将电弧加热器2提供的能量转化为垃圾焚烧用的热能；
[0034]以及PLC控制系统4，其用于控制电源系统1、电弧加热器2以及工作系统3 ；
[0035]所述电源系统I包括:直流装置14以及用于抑制输出电流波动的电抗器16，所述直流装置14的输出端分别与电弧加热器2的正负极连接，所述电抗器16连接在直流装置14的一个输出端与电弧加热器2的正极之间，本实用新型所述直流装置14采用西门子直流装置6RA70，为了提高直流装置14的整流效率，保证了电源系统长期工作的可靠性，该直流装置14中的晶闸管15采用三相全控桥式晶闸管，所述直流装置14外设有用于冷却直流装置14的冷却风机，本实用新型所述电源系统I优选但不限于采用三相380V电压供电，所述直流装置14中电子板优选但不限于采用直流220V电压供电，冷却风机优选但不限于采用直流380V电压供电；
[0036]所述工作系统3包括:锅炉炉膛60、一次风系统40、等离子燃烧器30 ；
[0037]为了便于观察炉膛燃烧情况，所述锅炉炉膛60内设有图像火检系统61，该图像火检系统61外层加装隔热机构，有效的阻断了二次风的传导热及炉膛辐射热，并且所述锅炉炉膛60内设有给粉机62，所述一次风系统40及给粉机62分别与等离子燃烧器30连接，所述等离子燃烧器30与电弧加热器2连接，所述图像火检系统61、给粉机62、一次风系统40分别与PLC控制系统4连接；
[0038]所述一次风系统40中设有风速测量系统41，为了确保等离子燃烧器30的安全运行，所述等离子燃烧器30外壁设有燃烧器壁监视器31，本实用新型所述燃烧器壁监视器31优选但不限于热电偶，所述风速测量系统41、燃烧器壁监视器31分别与PLC控制系统4连接。
[0039]特别的，还包括:用于冷却电弧加热器2的冷却水系统22。
[0040]特别的，所述电源系统I还包括三相变压器11、熔断器12、第一压敏电阻131、第二压敏电阻132、第三压敏电阻133 ；
[0041]所述熔断器12的三个输入端分别与三相变压器11的输出端连接，所述第一压敏电阻131连接于熔断器12的一相与二相之间，所述第二压敏电阻132连接于熔断器12的一相与三相之间，所述第三压敏电阻133连接于熔断器12的二相与三相之间，所述熔断器12—相、二相、三相的输出端与直流装置14的输入端连接，通过第一压敏电阻131、第二压敏电阻132、第三压敏电阻133的设置，抑制了电路中异常过电压的出现，避免了电路免受过电压的损害。
[0042]特别的，所述电源系统I还包括用来稳定电弧加热器2的第四压敏电阻17，所述第四压敏电阻17的两端与电抗器16的两端并联。
[0043]特别的，为了避免一次风系统在工作中非正常运作，所述等离子燃烧器30连接有二次风系统50。
[0044]特别的，为了使电源系统有较强的恒流能力，电抗器需要有足够的电感量，所述电抗器16采用直流平波电抗器。
[0045]工作原理及工作过程:
[0046]于工作时，电源系统中通入三相380V电压供电，经过直流装置后，将电流与电压进行调节，之后经过电抗器输出稳定的电流与电压；电弧加热器对电源系统所提供电流、电压进行判断，若电流电压符合电流加热器的启动条件，电弧加热器发出信号给PLC控制系统，PLC控制系统接收到信号后发出信号给压缩空气系统、冷却水系统、电源控制系统、等离子燃烧器，将压缩空气系统的空气压力调至0.03MP左右，将冷却水系统的冷却水温度调至30°C以下对电弧加热进行冷却，将等离子燃烧器起弧功率设为启动功率，直流装置将等离子燃烧器启动电流调至200A，等离子燃烧器开始工作，等离子燃烧器中的引弧器推进至电弧加热器电器与其接触，之后，引弧器后退电弧引燃，出现电弧标志，之后等离子燃烧器发出信号给PLC控制系统，PLC控制系统接收到信号后发出信号给一次风系统及给粉机，将一次风系统调制工作需要，将给粉机至设备工作需要煤粉的细度，一次风系统及给粉机开始工作，点火成功，同时图像火检系统对火焰进行检测，并判断火焰温度是否符合垃圾焚烧需要条件，若符合条件，继续工作，若不符合条件发出信号给等离子电弧电源，等离子电弧电源关闭；若不符合条件，启弧失败后，电弧加热器发出信号给PLC控制系统，PLC控制系统接收到信号后发出信号给电源系统，电源系统接收到信号后关闭。
[0047]本实用新型所述焚烧垃圾设备当一次风系统非正常运行时，PLC控制系统发出信号，手动启动二次风系统，使设备正常运行。
[0048]需要说明的是，本实用新型所述垃圾焚烧设备不仅适合于垃圾焚烧，同时适合于任何需要高温焚烧的物体，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有的这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种等离子体焚烧垃圾设备，其特征在于，包括: 电源系统(I); 与电源系统(I)连接的电弧加热器(2)，所述电弧加热器(2)连接有为其提供等离子电弧介质的压缩空气系统(21)； 与电弧加热器(2)的输出端连接的工作系统(3)； 以及PLC控制系统(4)，其用于控制电源系统(I)、电弧加热器(2)以及工作系统(3); 所述电源系统包括:直流装置(14)以及电抗器(16)，所述直流装置(14)的输出端分别与电弧加热器(2)的正负极连接，所述电抗器(16)连接在直流装置(14)的一个输出端与电弧加热器(2)的正极之间； 所述工作系统(3)包括:锅炉炉膛(60)、一次风系统(40)、等离子燃烧器(30)； 所述锅炉炉膛(60)内设有图像火检系统(61)以及给粉机(62)，所述一次风系统(40)及给粉机(62)分别与等离子燃烧器(30)连接，所述等离子燃烧器(30)与电弧加热器(2)连接，所述图像火检系统(61)、给粉机(62)、一次风系统(40)分别与PLC控制系统(4)连接; 所述一次风系统(40)中设有风速测量系统(41)，所述等离子燃烧器(30)外壁设有燃烧器壁监视器(31)，所述风速测量系统(41)、燃烧器壁监视器(31)分别与PLC控制系统(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体焚烧垃圾设备，其特征在于，还包括:用于冷却电弧加热器(2)的冷却水系统(22)。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体焚烧垃圾设备，其特征在于，所述电源系统(I)还包括三相变压器(11)、熔断器(12)、第一压敏电阻(131)、第二压敏电阻(132)、第三压敏电阻(133)； 所述熔断器(12)的三个输入端分别与三相变压器(11)的输出端连接，所述第一压敏电阻(131)连接于熔断器(12)的一相与二相之间，所述第二压敏电阻(132)连接于熔断器(12)的一相与三相之间，所述第三压敏电阻(133)连接于熔断器(12)的二相与三相之间，所述熔断器(12) —相、二相、三相的输出端与直流装置(14)的输入端连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种等离子体焚烧垃圾设备，其特征在于，所述电源系统(I)还包括第四压敏电阻(17)，所述第四压敏电阻(17)的两端与电抗器(16)的两端并联。
5.根据权利要求2所述的一种等离子体焚烧垃圾设备，其特征在于，所述等离子燃烧器(30)连接有二次风系统(50)。
6.根据权利要求1所述的一种等离子体焚烧垃圾设备，其特征在于，所述电抗器(16)采用直流平波电抗器。
【文档编号】F23G5/10GK204176651SQ201420531252
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】肜瑶, 蒋华勤, 郑晶晶, 尚文文, 李伟, 柴远波, 陈万里 申请人:黄河科技学院