处理危险废物的等离子体反应系统及其工作方法

摘要

本发明涉及一种处理危险废物的等离子体反应系统及其工作方法，包括气化室，气化室底部设置有进气口，气化室内位于进气口上方设置有等离子体火柜；位于气化室上方设置有热解室，位于热解室上方设置有四轴破碎机，热解室旁侧具有与净化室进气口相连通的气体出口。该处理危险废物的等离子体反应系统对反应过程实现了完全自动化的控制，处理危险废物所需的费用和时间都大大减少，实现做到无害化、减量化和资源化。

权利要求

1.一种处理危险废物的等离子体反应系统的工作方法，其特征在于：包括处理危险废物的等离子体反应系统，处理危险废物的等离子体反应系统包括气化室，气化室底部设置有进气口，气化室内位于进气口上方设置有等离子体火柜；位于气化室上方设置有热解室，位于热解室上方设置有四轴破碎机，热解室旁侧具有与净化室进气口相连通的气体出口；

所述热解室与四轴破碎机之间设置有第一对开式阀板，所述热解室与气化室之间设置有第二对开式阀板，所述第二对开式阀板上开设有连通热解室和气化室的透气孔；所述工作方法按以下步骤进行：（1）将危险废物经四轴破碎机破碎至30mm 60mm；（2）控制第一对开式阀~板打开，破碎后危险废物进入热解室，达到预定容量时关闭第一对开式阀板；（3）利用等离子体气化室的高温气体通过第二对开式阀板的透气孔进入热解室对破碎后危险废物进行2～3分钟的初步热解；（4）打开第二对开式阀板，使经初步热解的危险废物进入气化室，利用等离子体火柜产生3000℃以上的高温气体使危险废物中有机物气化，无机物转化成无害废渣；（4）气化室产生的工艺气体进入净化室时在等离子体轰击下高分子或大分子物质全部反应转化成单质成分或气体；（5）反应产生的气体在净化室内净化，并经急冷塔、脱酸塔、活性焦脱硫吸附塔处理后排放。

2.根据权利要求1所述的处理危险废物的等离子体反应系统的工作方法，其特征在于：

气化室底部设置有出渣口，净化室底部设置有反应物出口。

3.根据权利要求1所述的处理危险废物的等离子体反应系统的工作方法，其特征在于：

所述净化室内设置有连接进气口和出气口的蛇形通道，蛇形通道内位于进气口出设置有等离子体火柜；所述净化室出气口连接有排气管，所述排气管上沿排气方向依次设置有急冷塔、脱酸塔、活性焦脱硫吸附塔、引风机和烟囱。

4.根据权利要求3所述的处理危险废物的等离子体反应系统的工作方法，其特征在于：

所述排气管上位于净化室与急冷塔之间的管段旁接有排气支管，所述排气支管出气端与高压风机进风口连接，高压风机出风口与集气箱相连接，所述集气箱经进气管与所述气化室的进气口相连通。

5.根据权利要求4所述的处理危险废物的等离子体反应系统的工作方法，其特征在于：

所述排气支管进气端设置有过滤器，排气支管出气端还旁接有空气补充管，所述空气补充管上设置有调节阀。

说明书

处理危险废物的等离子体反应系统及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种处理危险废物的等离子体反应系统及其工作方法。

背景技术

[0002] 《依照危险废物处置工程技术导则》定义目前危险废物处置方法有：安全填埋、焚烧处置和非焚烧处置；规划建设的这些医疗废物处置设施和危险废物处置中心，处置工艺均以焚烧为主、非焚烧处置和填埋综合利用为辅，医疗废物焚烧以热解和回转窑焚烧炉为推荐炉型，危险废物焚烧炉则均建议采用回转窑焚烧炉。

[0003] 因此，焚烧技术成为10年来国内处置危险废物（含医疗废物）的主要处置工艺。但是垃圾焚烧最大的问题就是二恶英污染问题，近年来，这一问题已越来越受到公众及各方关注。焚烧装置存在二次污染问题、二噁英/呋喃类物质超标排放的问题以是公众敏感问题，公众阻力非常大寻求一种无二次污染和无二噁英/呋喃排放的新危险废物处理技术-电弧等离子体危险废物处理技术。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种占用空间小，经济效益好的处理危险废物的等离子体反应系统及其工作方法。

[0005] 本发明采用以下方案实现：一种处理危险废物的等离子体反应系统，包括气化室，气化室底部设置有进气口，气化室内位于进气口上方设置有等离子体火柜；位于气化室上方设置有热解室，位于热解室上方设置有四轴破碎机，热解室旁侧具有与净化室进气口相连通的气体出口。

[0006] 进一步的，所述热解室与四轴破碎机之间设置有第一对开式阀板，所述热解室与气化室之间设置有第二对开式阀板，所述第二对开式阀板上开设有连通热解室和气化室的透气孔。

[0007] 进一步的，气化室底部设置有出渣口，净化室底部设置有反应物出口。

[0008] 进一步的，所述净化室内设置有连接进气口和出气口的蛇形通道，蛇形通道内位于进气口出设置有等离子体火柜；所述净化室出气口连接有排气管，所述排气管上沿排气方向依次设置有急冷塔、脱酸塔、活性焦脱硫吸附塔、引风机和烟囱。

[0009] 进一步的，所述排气管上位于净化室与急冷塔之间的管段旁接有排气支管，所述排气支管出气端与高压风机进风口连接，高压风机出风口与集气箱相连接，所述集气箱经进气管与所述气化室的进气口相连通。

[0010] 进一步的，所述排气支管进气端设置有过滤器，排气支管出气端还旁接有空气补充管，所述空气补充管上设置有调节阀。

[0011] 一种处理危险废物的等离子体反应系统的工作方法，包括一种如上所述的处理危险废物的等离子体反应系统，并按以下步骤进行：（1）将危险废物经四轴破碎机破碎至30mm60mm；（2）控制第一对开式阀板打开，破碎后危险废物进入热解室，达到预定容量时关闭第~
一对开式阀板；（3）利用等离子体气化室的高温气体通过第二对开式阀板的透气孔进入热解室对破碎后危险废物进行2～3分钟的初步热解；（4）打开第二对开式阀板，使经初步热解的危险废物进入气化室，利用等离子体火柜产生3000℃以上的高温气体使危险废物中有机物气化，无机物转化成无害废渣；（4）气化室产生的工艺气体进入净化室时在等离子体轰击下高分子或大分子物质全部反应转化成单质成分或气体；（5）反应产生的气体在净化室内净化，并经急冷塔、脱酸塔、活性焦脱硫吸附塔处理后排放。

[0012] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0013] （1）热等离子体具有较高的温度和能量密度，其热转换效率比焚烧工艺要高50%左右，一个氧气-燃料火焰的最大热量通量大约为0.3 kW/cm2,而一个直流转移弧的热量通量可以达到大约16.0 kW/cm2。

[0014] （2）维持等离子体弧所需要的气体体积比靠燃料燃烧的焚烧炉要少很多，对于处理给定数量的物质，等离子体系统所需的气体体积仅为燃料焚烧炉所需气体的10%左右，这也意味着对于等离子体系统的尾气处理系统能极大的简化。

[0015] （3） 该系统的能量供给与系统中氧气的浓度是能够独立控制的，即氧化性、还原性以及惰性气体环境是独立于反应器的温度的，这使得在极高的还原性或者惰性气体环境下具有极高的能量通量成为可能。

[0016] （4）能够完全的破除有毒有害废物，装置的体积和尺寸要小的多，可以对反应过程的完全自动化的控制，所需费用和时间都较少。

[0017] （5）真正做到无害化、减量化和资源化，气化是在缺氧状态下完成的，不需要氧气参与，而且操作相对简单，无有害物质和有害气体产生。

[0018] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

[0019] 图1是本发明实施例构造示意图；

[0020] 图2是本发明实施例局部构造示意图；

[0021] 图中标号说明：1-气化室、2-进气口、3-等离子体火柜、4-热解室、5-四轴破碎机、6-净化室、7-气体出口、8-第一对开式阀板、9-第二对开式阀板、10-透气孔、11-出渣口、12-反应物出口、13-蛇形通道、14-排气管、15-急冷塔、16-脱酸塔、17-活性焦脱硫吸附塔、18-引风机、19-烟囱、20-排气支管、21-高压风机、22-集气箱、23-进气管、24-过滤器、25-空气补充管、26-调节阀。

具体实施方式

[0022] 如图1 2所示，一种处理危险废物的等离子体反应系统，包括气化室1，气化室1底~部设置有进气口2，气化室1内位于进气口2上方设置有等离子体火柜3；位于气化室1上方设置有热解室4，位于热解室4上方设置有四轴破碎机5，热解室4旁侧具有与净化室6进气口相连通的气体出口7，四轴破碎机5的上方设置有料斗，四轴破碎机5的破碎物直接落入热解室
4中，通过热解室4热解后落入气化室1内，利用离子体火柜3内气化室内产生一种可达5000℃的高度电离的高温气体，使得破碎后的废物中的有机物能够高效转化成合成气（主要为CO和H2），而无机物则可变成无害灰渣，废物经过等离子体化学反应完成转化的时间在0.01～0.50 s，反应迅速；气化室内处于上部的是气体，中部的是熔融玻璃体，下部是金属单质/硅质类熔渣。

[0023] 在本实施例中，所述热解室4与四轴破碎机5之间设置有第一对开式阀板8，所述热解室4与气化室之间设置有第二对开式阀板9，所述第二对开式阀板9上开设有连通热解室4和气化室1的透气孔10，第一对开式阀板8和第二对开式阀板9由电动推杆驱动开合，气化室的高温气体通过第二对开式阀板9上的透气孔10进入热解室内对破碎后危险固体废物进行加热，使水分蒸发、低熔点成分挥发。

[0024] 在本实施例中，气化室1底部设置有出渣口11，净化室6底部设置有反应物出口12。

[0025] 在本实施例中，所述净化室6内设置有连接进气口和出气口的蛇形通道13，蛇形通道13内位于进气口出设置有等离子体火柜；所述净化室6出气口连接有排气管14，所述排气管14上沿排气方向依次设置有急冷塔15、脱酸塔16、活性焦脱硫吸附塔17、引风机18和烟囱19，对排出的工艺气体进行处理，工艺气体进入净化室时等离子体轰击下高分子或大分子物质的化学键断裂全部转化成单质成分、氧气等物质，能够完全的破除有毒有害废物；产生的气体则在净化室内净化后并经过一系列处理后排放。

[0026] 在本实施例中，所述排气管14上位于净化室6与急冷塔15之间的管段旁接有排气支管20，所述排气支管20出气端与高压风机21进风口连接，高压风机21出风口与集气箱22相连接，所述集气箱22经进气管23与所述气化室的进气口2相连通。

[0027] 在本实施例中，所述排气支管20进气端设置有过滤器24，排气支管出气端还旁接有空气补充管25，所述空气补充管上设置有调节阀26，排气支管20回收部分烟气并与空气混合后注入气化室中，为气化室提供加热所需的工作气体，选择不同类型的工作气体可使等离子体系统工作在氧化、还原或者惰性的环境下，不同的工作环境具有不同的功能，如氧化性环境通常用来破除有机危险废物；还原性环境通常被用来提取金属，固化含有毒重金属的废物如飞灰等。

[0028] 一种处理危险废物的等离子体反应系统的工作方法，包括一种如上所述的处理危险废物的等离子体反应系统，并按以下步骤进行：（1）将危险废物（HW02、HW03、HW04、HW11、HW14～HW36等）经四轴破碎机破碎至30mm 60mm；（2）控制第一对开式阀板打开，破碎后危险~废物进入热解室，达到预定容量时关闭第一对开式阀板；（3）利用等离子体气化室的高温气体通过第二对开式阀板的透气孔进入热解室对破碎后危险废物进行2～3分钟的初步热解，使水分蒸发、低熔点成分挥发；（4）打开第二对开式阀板，使经初步热解的危险废物进入气化室，利用等离子体火柜产生3000℃以上的高温气体使危险废物中有机物气化，无机物转化成无害废渣（玻璃体以及熔融的金属单质/硅质类熔渣）；（4）气化室产生的工艺气体进入净化室时在等离子体轰击下高分子或大分子物质全部反应转化成单质成分或气体；能够完全的破除工艺气体中的有毒有害废物；（5）反应产生的气体在净化室内净化，并经急冷塔、脱酸塔、活性焦脱硫吸附塔处理后排放。

[0029] 上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。