等离子体气化固废处理系统的制作方法

本发明涉及等离子体燃烧装置技术领域，尤其涉及一种等离子体气化固废处理系统。

背景技术：

传统的危废处理方法有石化燃料焚烧法和固化填埋法。石化燃料焚烧有以下几个缺点：燃烧不充分会产生二噁英等有毒有害气体，燃烧不完全会产生大量飞灰，并且会产生大量残渣。因为未经过处理，在雨水和地下水的长时间渗透下，会造成地下水系和土壤的污染。

等离子危废焚烧技术在危废处理方面具有得天独厚的优势：等离子体能产生1700℃以上的高温，危废在高温和活化能的双重作用下焚尽烧透，无机物固体变熔融态，重金属固定在玻璃态中。有机气体被焚烧殆尽，合成二噁英等有毒有害气体的有机物质条件不复存在。但是具体地等离子体气化中心温度可达3000～5000℃，炉内均温1200～1600℃，炉内反应活性高，各类反应物完全裂解；有机物转化为合成气，无机物转变为玻璃体的灰渣。上述高温在燃烧过程中产生的灰烬或废渣粘附于炉体内，随着长时间燃烧，堆积的灰烬或废渣越来越多，在日常维护过程中，需要停机拆卸将粘附于炉体内的灰烬或废渣去除，降低了生成效率。

同时，虽然现有技术中也存在类似湿法除尘对废气进行无害化处理的介绍，但是对等离子体气化固废处理系统所产生的高温态并含有长链状的氮氧化物的废气处理效果依然不佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于揭示一种等离子体气化固废处理系统，用以实现对危废进行等离子体燃烧处理过程中对粘附在粘附于炉体内的灰烬或废渣进行及时清除，并对等离子体燃烧过程中所产生的高温态并含有长链状的氮氧化物的废气进行净化处理。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种等离子体气化固废处理系统，包括：炉体，带动炉体自转的驱动组件，位于炉体一侧的加料装置，以及位于炉体一侧的出料装置；击打组件，所述击打组件活动设置于炉体上，工作状态自转的炉体带动击打组件有规律敲击炉体，炉体自转一周，所述击打组件至少敲击一次；所述出料装置连接烟气处理装置，所述烟气处理装置用于对炉体所产生的烟气进行净化处理。

作为本发明的进一步改进，所述烟气处理装置由自下而上依次堆叠连通的除尘段、热交换段及微波光催化氧化段组成。

作为本发明的进一步改进，所述除尘段使用布袋除尘法或者湿法除尘法去除等离子体燃烧装置所产生的烟气中的颗粒与油雾；所述热交换段用于对所述烟气降温处理后送至所述微波光催化氧化段；在微波光催化氧化段中，烟气流经涂覆tio2晶粒的ptfe微孔膜，并使用微波及紫外线照射涂覆tio2晶粒的ptfe微孔膜以对烟气进行光催化氧化反应。

作为本发明的进一步改进，所述热交换段内含热交换器，并在热交换段的外壁分别设置冷媒入口与冷媒出口。

作为本发明的进一步改进，所述微波光催化氧化段内产生微波和紫外线；所述微波的频率为2450mhz，所述紫外线的波长为253.7nm及185nm。

作为本发明的进一步改进，所述炉体自转一周的周期内，所述击打组件在某一时刻至少经过一次最高点，所述最高点为所述击打组件的端部距离炉体的垂直距离最远处。

作为本发明的进一步改进，所述击打组件包括击打锤，与击打锤连接的连接杆，所述连接杆端部设置贯通孔；所述炉体的外表面设置固定座，所述固定座上设置与所述贯通孔相匹配的连接孔，紧固件贯穿贯通孔与连接孔，以将击打组件与固定座实现可转动的装配。

作为本发明的进一步改进，所述连接杆包括第一固定杆以及第二固定杆，所述第一固定杆与第二固定杆连接处形成钝角夹角。

作为本发明的进一步改进，所述炉体对称设置至少两个击打组件。

作为本发明的进一步改进，所述击打组件设置于所述炉体靠近加料装置一侧区域。

作为本发明的进一步改进，所述处理装置的下部设置可伸缩支撑腿，处理装置工作时，自加料装置、炉体至出料装置，距离水平面高度逐渐变低；所述处理装置整体与水平面夹角为锐角。

作为本发明的进一步改进，所述出料装置包括位于下方的出料口，以及位于端部的出气口，所述出料装置内置卸料螺杆，所述卸料螺杆延伸至出料口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

首先，本发明通过利用重力的原理，炉体自转时，粘附于上部炉体内壁的灰烬或废渣会有向下的重力，向下掉落或者有向下掉落的趋势，然后再配合击打组件，将炉体内壁的灰烬或废渣击落，使其不再粘附于炉体内壁，保护了炉体内壁的干净，不仅提高了炉体的工作效率，而且防止粘附于炉体内壁的有害物质对工作人员的二次伤害；

其次，通过击打组件，不仅能够将受重力的灰烬或废渣击落，而且能够将击打处以及炉体其它位置处的灰烬或废渣进行击落；击打组件击打时，击打处的炉体受到震动，也会将其震动传递至炉体其它位置，进行灰烬或废渣的去除。

最后，通过与出料装置连接烟气处理装置，建立了完整的烟气处理路径，有效地去除了等离子体燃烧装置对舰船垃圾燃烧后所产生的烟气中的富含长链状的氮氧化物，以实现对烟气的高效净化处理。

附图说明

图1是本发明提供的等离子体气化固废处理系统的结构示意图(一)；

图2是本发明等离子体气化固废处理系统的结构示意图(二)；

图3是本发明等离子体气化固废处理系统的使用状态图(一)；

图4是本发明等离子体气化固废处理系统的使用状态图(二)；

图5是本发明等离子体气化固废处理系统的使用状态图(三)；

图6是本发明等离子体气化固废处理系统的使用状态图(四)；

图7是本发明等离子体气化固废处理系统的仰视图；

图8是本发明等离子体气化固废处理系统中的击打组件的结构示意图；

图9是本发明等离子体气化固废处理系统在一种变形例中的示意图；

图10是与图9所示出的等离子体气化固废处理系统的出料装置连接的烟气处理装置的示意图；

附图中的各附图标记作如下说明：

1、炉体；2、卸料螺杆；3、加料装置；4、出料装置；401、出料口；402、出气口；5、击打组件；6、击打锤；7、连接杆；701、第一固定杆；702、第二固定杆；8、贯通孔；9、固定座；15、连接孔；11、可伸缩支撑腿；10、除尘段；20、热交换段；30、微波光催化段；21、冷媒入口；22、冷媒出口。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

实施例一：

如图1-8所示，本发明提供的一种等离子体气化固废处理系统，包括炉体1，带动炉体1自转的驱动组件(未示出)；具体地，驱动组件可以为电机等，其能带动炉体1进行转动；位于炉体1一侧的加料装置3，以及位于炉体1一侧的出料装置4。本实施方式中，通过驱动组件，能够带动炉体1自转，炉体1自转时，距离工作台面最高点的炉体1内壁上的灰烬或固废受重力会自动向下掉落，而部分粘粘很紧的灰烬和固废，则无法掉落。该等离子体气化固废处理系统还包括击打组件5，击打组件5活动设置于炉体1上，工作状态自转的炉体1带动击打组件5有规律敲击炉体1，炉体1自转一周，所述击打组件5至少敲击一次。

参照图1至图3所示，本实施方式中的等离子体气化固废处理系统安装时，首先，将驱动组件与炉体1连接，然后，组装加料装置3以及出料装置4，最后安装击打组件5，此时，本实施方式中的等离子体气化固废处理系统安装完成。本实施方式中，炉体1内置等离子体燃烧燃烧器。

该等离子体燃烧器内部形成中空通道(未示出)。高温处理后的危废，即灰烬或废渣可沿着炉体1内置的等离子体燃烧器内部所形成的中空通道向出料装置4输送。同时，等离子体燃烧燃烧器燃烧危废所形成的烟气向出料装置4处输送并汇聚。如果灰烬或者废渣在炉体1内部的等离子体燃烧器内部所形成中空通道的堆积，会导致等离子体燃烧器对危废的处理效率出现严重下降。

使用时，首先，启动炉体1内的等离子体燃烧器，实现高温环境，同时通过驱动组件2带动炉体1自转；其次，通过加料装置3将危废投入炉体1内，危废在炉体1内的高温环境中被处理，处理过程中，部分灰烬或者废渣被堆积，甚至粘附于炉体1内；再次，炉体1自转中，击打组件5至少敲击一次炉体1，使得粘附或者堆积于炉体1内的灰烬或者废渣受力脱离炉体1内壁，一方面确保了炉体1内的干净，另一方面提高了效率。

本实施方式的原理为：本发明利用物体重力作用下会下落的原理，通过炉体自转，使炉体最高处内壁的灰烬或废渣通过其自身重力掉落，然后结合击打组件5的击打，使得黏贴在炉体1内壁的灰烬或废渣掉下来，进而实现去除灰烬或废渣，提高了该等离子体气化固废处理系统的处理效率。

实施例二：

作为上述实施方式的进一步改进，本实施方式中，在炉体1自转一周的周期内，击打组件5在某一时刻至少经过一次最高点，上述的最高点为击打组件5的端部距离炉体的垂直距离最远处。本实施方式中，通过设置最高点，进而下落高度高，敲击时重力大，增加炉体1内灰烬或废渣的去除；同时，经过最高点后，继续转动，击打组件5受重力下落，击打炉体1。

本实施方式中，2个击打组件5对称设置，在炉体1的外周，进而每次可以实现两次击打。当然，击打组件5还可以为更多，其可以均匀分布于炉体1的外周。本实施方式中，设置多个击打组件5，实现了炉体1外部多个位置的击打，加快了炉体1内，尤其是炉体1内壁面所黏附的灰烬或废渣的去除。

参照图4与图5所示，可以看出在炉体1上对称设置有2个击打组件5，图3中，2个击打组件5分别处于最高点，炉体1继续自转，到达图5的状态，两个击打组件5分别击打炉体1。相比于实施方式1，本实施方式中的灰烬和废渣的去除效率更高。

本实施例与实施例一相同部分的技术方案，请参实施例一所述，在此不再赘述。

实施例三：

作为上述实施方式的进一步改进，本实施方式中，击打组件5包括击打锤6，与击打锤6连接的连接杆7，所述连接杆7端部设置贯通孔8；本实施方式中，在炉体1的外表面设置固定座9，所述固定座9上设置与贯通孔8相匹配的连接孔15，紧固件(例如该紧固件可以被配置为螺栓组件、铆钉等)贯穿贯通孔8与连接孔15，以将击打组件5与固定座9实现可转动的装配。相比于实施例一和/或实施例二，本实施方式中，通过紧固件等，将击打组件5活动地与固定座9进行活动连接，击打组件5与炉体1连接松垮，掉落造成安全问题。

进一步地，参照图8所示，连接杆7包括第一固定杆701以及第二固定杆702，设置时，将第一固定杆701与第二固定杆702连接处形成钝角夹角，并优选，该钝角为150度。通过该技术方案，使得第一固定杆701和第二固定杆702之间夹角比较大，进而两个之间间距大，转动时，不易与炉体1的其它部件发生碰撞。如果两个固定杆距离小，则转动时，炉体1上的其它部件当处于这两个固定杆之间时，容易被碰撞，导致击打组件5与炉体1连接松弛。同时，如果距离较近，使用也不太方便。

本实施例与实施例一和/或实施例二相同部分的技术方案，请参实施例一和/或实施例二所述，在此不再赘述。

实施例四：

参照图1至图8所示，作为上述任一实施方式的进一步改进，本实施方式中，击打组件5设置于炉体1靠近加料装置3一侧区域。通过将其设置于靠近加料装置3，能够保证从源头进行处理，提高效率。因为危废是从加料装置3处进入的，即此处即会有灰烬和废渣以及危废等粘附于炉体1，危废的存在会降低生成效率。

进一步地，处理装置的下部设置可伸缩支撑腿11，即加料装置3、炉体1以及出料装置4底部都设置有可伸缩支撑腿11；在处理装置工作时，自加料装置3、炉体1至出料装置4，距离水平面高度逐渐变低。通过高度的改变，形成倾斜面，进而能够加快物料从加料装置3尽快流入炉体1，然后流入出料装置5，加快工作过程，提高工作效率。本实施方式中，可伸缩支撑腿11通过焊接或者螺钉等安装于处理装置上，可伸缩支撑腿11可以为内外套筒结合改变高度的方式。

进一步地，处理装置整体与水平面夹角为锐角。通过设置为锐角，使得处理装置整体倾斜于地面，可以引导击打的灰烬往出料装置4慢慢移出。通过这样的设置，进一步提高了灰烬排出出料装置4的效率。

本实施例与实施例一至实施例三相同部分的技术方案，请参实施例一至实施例三所述，在此不再赘述。

实施例五：

作为上述任一实施例的变形，本实施方式中，出料装置4包括位于下方的出料口401，以及位于端部的出气口402。该出料装置4内置卸料螺杆2，该卸料螺杆延伸至出料口401，卸料螺杆2轴向端部可被电机(未示出)驱动，以与出料装置4的共同配合下，将高温处理后的危废从出料口401处排出该出料装置，实现了对高温处理后的危废的连续卸载与排出，变成小型危废方便运输。

本实施方式中，其通过驱动装置的作用，能够实现自转。增加能够转动的卸料螺杆2，一方面，转动将处理后物料从出料口401排出；另一方面，卸料螺杆2能够将较大的物料粉碎成较小的物料，方便运输，提高工作效率。

本实施例与实施例一至实施例四相同部分的技术方案，请参实施例一至实施例四所述，在此不再赘述。

实施例六：

请参图9与图10所示，本实施例所揭示的等离子体气化固废处理系统的另一种具体实施方式。

在本实施例中，等离子体气化固废处理系统的出料装置4通过管道42连接烟气处理装置(参图9所示)，并使用烟气处理装置对炉体1所产生的烟气进行处理，所产生的尾气符合排放标准，并可直接排空入大气环境中。等离子体燃烧器燃烧危废所形成的烟气向出料装置4处输送并汇聚，并向上流动，通过管道43通入烟气处理装置进行净化处理。具体的，出料装置4形成内部连通的管道42，未作净化处理的烟气沿着箭头41向上流动。管道42通过法兰43与图10所示出的烟气处理装置的输入口13连接。

在本实施例中，该烟气处理装置由自下而上依次堆叠连通的除尘段10、热交换段20及微波光催化氧化段30组成。除尘段10至于该烟气处理装置的最低部，并形成通入高温烟气的输入口13。除尘段10、热交换段20及微波光催化氧化段30均由碳钢制成，并在微波光催化氧化段30的顶部形成烟气出口31，并可将烟气出口31通过管道连接高度为15～20米的烟囱，以将净化处理后的烟气直接排入大气环境。

除尘段10使用布袋除尘法或者湿法除尘法去除等离子体燃烧装置所产生的烟气中的颗粒与油雾。经过除尘段10处理后烟气含尘量≤50mg/m³，油雾：≤50mg/m³，烟气中的颗粒直径≤30μm。

经过除尘段10处理后的烟气向上流动，并进入到热交换段20中。热交换段20内含热交换器，并在热交换段20的外壁分别设置冷媒入口21与冷媒出口22。在本实施例中，位于热交换段20中所形成的热交换器为翼翅管。翼翅管呈水平态设置在除尘段10中。冷媒从冷媒入口21进入到翼翅管中，通过热交换原理从冷媒出口20流出热交换段20。具体的，冷媒可采用水或者冷却油，并优选为0～10℃的软化水。在实施例中，130℃的烟气进入热交段20中，并与翼翅管内的冷媒进行热交换，使得烟气降至90℃以下。烟气中的热量通过热交换器冷却水的预热得以合理利用。

在微波光催化氧化段30中，经过热交换段20降温处理后的烟气流经涂覆tio2晶粒的ptfe微孔膜，并使用微波及紫外线照射涂覆tio2晶粒的ptfe微孔膜，以对所述经过热交换段20降温处理后的烟气进行处理。ptfe微孔膜由聚四氟乙烯材料制成。具体的，微波的频率为2450mhz，紫外线的波长为253.7nm及185nm，并具体为通过置于微波光催化氧化段30中的无极紫外灯产生波长分别为253.7nm的紫外线及185nm的紫外线。微波由置于微波光催化氧化段30中的微波发生器产生，该微波发生器的功率为6kw。

具体的，在本实施例中，在微波光催化氧化段30所形成的微波谐振腔内，烟气中的各种有机化和极性分子在频率为2450mhz微波场作用下重新排列，急遽旋转、震动，加速了光催化氧化反应。同时微波激发腔内的无极紫外灯，产生uvc波段，即253.7nm和185.0nm紫外光射线。紫外光照射涂覆tio2晶粒的ptfe微孔膜上产生电子-空穴对，与ptfe微孔膜表面吸附的水蒸汽(h2o)和氧气(o2)反应生成氧化性很活泼的氢氧自由基(oh-)和超氧离子自由基(o²-、0-)，把各种呈长链状的氮氧化物及其它voc类有机物在光催化氧化的作用下，使大分子团打开，变成小分子团，从而将长链状的氮氧化物打断呈短链状的氮氧化物，从而将烟气中的氮氧化物还原成二氧化碳(co2)、水(h2o)、氮气(n2)以及其它无毒无害物质。由于在微波光催化氧化过程中无任何添加剂及催化剂，所以不会产生二次污染，并无需更换涂覆tio2晶粒的ptfe微孔膜，从而显著地减低了对等离子体燃烧装置所产生的烟气进行无害化处理的处理成本。

经过通过本实施例所揭示的一种等离子体气化固废处理系统中的烟气处理装置所采用的烟气处理方法及该方法所依赖的烟气处理装置，能够取得如下技术效果。治理前：从出料装置4中导出烟气中的二氧化氮含量为250mg/m³～300mg/m³，治理后：烟气中的二氧化氮的含量为≤50mg/m³，并可直接排放至大气中。

本实施例与实施例一至实施例五相同部分的技术方案，请参实施例一至实施例五所述，在此不再赘述。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。