本发明属于环保技术领域,特别涉及一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉。
背景技术:
等离子体的高热密度和高反应活性将引发垃圾很多高温化学反应,可以分为以下3种:(1)等离子体裂解,垃圾在无氧条件下裂解,分解为小分子物质;(2)等离子体气化,有机成分缺氧条件下转化为热值气体,例如含有co、h2、ch4的合成气;(3)等离子体熔融,垃圾中的无机成分在高温条件下发生熔融和固化,并将重金属和有害物质固定在玻璃体中。普通焚烧由于温度不够高,复杂的化学反应会导致氧分子结合形成污染物,如氮氧化物和二噁英,并且这些污染物将直接通过烟囱排放;另一方面,焚烧炉的灰渣通常有高度毒性,需要进行卫生填埋。而等离子体熔融炉温度极高、能量集中、熔融产物稳定、投资运行费用相对较低。等离子体熔融炉内高温产生的热量,打断苯环,使二噁英分解为co2、hcl和h2o等物质。高温等离子体的能量密度很高,离子温度与电子温度相近,整个体系的表现温度非常高,通常为1万k至2万k的数量级,各种粒子的反应活性也都很高,在如此高的温度、反应活性粒子和氧气的作用下,污染物分子被彻底地分解,二噁英等毒性物质能够彻底分解,分解率可以高达99.99%以上,从而达到去除污染物的目的。尤其是对较难处理的污染物及特殊要求的污染物,其先进性与优越性就进一步显现了出来。与传统的焚烧炉相比,等离子体高温熔融炉处理垃圾废物有如下特点:可以处理有毒、有害危险及非危险废物,包括有机的、无机的、气体、液体及固体;能够完全地、安全地将有毒废料转化成无毒且有使用价值的产品;处理后的废气物无二次污染。
对于等离子体处理污染物的专利,(cn104645915a)公开了一种微波等离子火炬处理废物的方法;(cn104310732a)公开了一种污泥高温等离子体玻璃化装置及其处理方法;cn106402896a)提供一种垃圾焚烧飞灰等离子熔融处理系统;(us4644877)公开了一种等离子体热解处理垃圾的系统。上述的专利装置或者系统流程都较为复杂,处理工序繁琐,熔融炉内的熔融区域内大多利用了熔融体的虹吸原理。
技术实现要素:
本发明的目的是:提供一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉,实现离子体熔融固体污染物的快速、高效分解,进一步增强气化效果、减少能源浪费、提高工作效率、降低经济成本。
本发明的技术方案是:一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉,包括:螺旋进料机、上炉体、下炉体、阴极、阳极、坩埚、排渣口、转动轴、排气口;
所述螺旋进料机设置在所述上炉体上,用于向所述坩埚内输送固体污染物;
所述上炉体为反凹形金属材质,能够承受高温高压;与所述下炉体活动连接后,形成密闭空间,能够承受高温高压;
所述下炉体为凹形金属材质,能够承受高温高压;与所述上炉体活动连接后,形成密闭空间,能够承受高温高压;
所述阴极设置在所述上炉体中心位置,一端在所述上炉体上表面,用于与外部电源阴极连接,一端进入所述上炉体内部,并深入到所述坩埚内,用于发射阴极电子;所述阴极与设置在所述下炉体上的所述阳极相对应;
所述阳极设置在所述坩埚底部;所述阳极加载正电荷时,与所述阴极共同加载高电压时放电形成等离子体,从而形成高温区域,使从所述螺旋进料机进入的固体污染物进行熔融;所述坩埚可以根据固体污染物处理量的大小来选取不同大小的坩埚;
所述坩埚设置在所述下炉体内,用于在所述阴极和所述阳极的作用下,实现等离子体条件下的固体污染物燃烧熔融;所述坩埚转动时,固体污染物的熔融液体形成离心区域,由于离心力的作用,不能进入所述阴极和所述阳极形成的电弧区域,避免发生荡弧,保持稳定工作;
所述排渣口设置在所述下炉体底部,用于排出固体污染物燃烧后的废渣;所述排渣口设置为多个;
所述转动轴设置在所述下炉体底部中心位置,与所述坩埚固接,并与所述上炉体、所述下炉体同轴,在外力作用下转动时,带动所述坩埚转动,所述下炉体和所述上炉体保持静止;调整所述转动轴的转速,从而控制固体污染物的熔融液体形成离心区域的大小,控制固体污染物的熔融液体从所述坩埚排出;
所述排气口设置在所述上炉体顶部,用于排出固体污染物熔融处理后的废气。
本发明综合运用离心技术、等离子体技术、综合控制技术,较好的实现了固体污染物在等离子体条件下的燃烧和分解;通过将燃烧炉体分为上下两部分,进一步提高了高温熔融炉的灵活性;采用离心式熔融炉,使等离子体电弧不受物料影响,避免了荡弧的产生;可以多次反复对固体污染物进行处理,进一步提高了固体污染物熔融效率,降低了污染物排放和经济成本。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
1--螺旋进料机、2--上炉体、3--下炉体、4--阴极、5--阳极、6--坩埚、7--排渣口、8--转动轴、9--排气口
具体实施方式
实施例1:参见图1,一种基于等离子体的离心式固体污染物高温熔融炉,包括:螺旋进料机1、上炉体2、下炉体3、阴极4、阳极5、坩埚6、排渣口7、转动轴8、排气口9;
所述螺旋进料机1设置在所述上炉体2上,用于向所述坩埚6内输送固体污染物;
所述上炉体2为反凹形金属材质,能够承受高温高压;与所述下炉体3活动连接后,形成密闭空间,能够承受高温高压;
所述下炉体3为凹形金属材质,能够承受高温高压;与所述上炉体2活动连接后,形成密闭空间,能够承受高温高压;
所述阴极4设置在所述上炉体2中心位置,一端在所述上炉体2上表面,用于与外部电源阴极连接,一端进入所述上炉体2内部,并深入到所述坩埚6内,用于发射阴极电子;所述阴极4与设置在所述下炉体3上的所述阳极5相对应;
所述阳极5设置在所述坩埚6底部;所述阳极5加载正电荷时,与所述阴极4共同加载高电压时放电形成等离子体,从而形成高温区域,使从所述螺旋进料机1进入的固体污染物进行熔融;所述坩埚6可以根据固体污染物处理量的大小来选取不同大小的坩埚;
所述坩埚6设置在所述下炉体3内,用于在所述阴极4和所述阳极5的作用下,实现等离子体条件下的固体污染物燃烧熔融;所述坩埚6转动时,固体污染物的熔融液体形成离心区域,由于离心力的作用,不能进入所述阴极4和所述阳极5形成的电弧区域,避免发生荡弧,保持稳定工作;
所述排渣口7设置在所述下炉体3底部,用于排出固体污染物燃烧后的废渣;所述排渣口7设置为多个;
所述转动轴8设置在所述下炉体3底部中心位置,与所述坩埚6固接,并与所述上炉体2、所述下炉体3同轴,在外力作用下转动时,带动所述坩埚6转动,所述下炉体3和所述上炉体2保持静止;调整所述转动轴8的转速,从而控制固体污染物的熔融液体形成离心区域的大小,控制固体污染物的熔融液体从所述坩埚6排出;
所述排气口9设置在所述上炉体2顶部,用于排出固体污染物熔融处理后的废气。