一种聚光加热热解熔融危险废物处理方法

本发明属于危险废物处理技术领域，具体是一种聚光加热热解熔融危险废物处理方法。

背景技术：

危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。危险废物包括具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等一种或者几种危险特性的，以及不排除具有危险特性，可能对环境或者人体健康造成有害影响，需要按照危险废物进行管理的废物。对于危险废物需要进行特殊的处理方式，以彻底消除其对环境的危害，防止二次污染。

目前国内外主要的危险废物处理方式包括焚烧法、热解法、熔融法、物理化学反应法、固化填埋法等。其中熔融法能够将危险废物加热至融化，利用惰性物质包裹危险废物，防止其中的毒性成分渗出，减少气体和渗滤液的排放，具有显著的技术优点。然而熔融法需要消耗大量的能量，其推广和应用受到了限制。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种聚光加热热解熔融危险废物处理方法，该方法利用太阳能形成高温反应区域，并可热解危险废物；能利用太阳能加热的石英砂熔融危险废物，能降低有害物质浸出的风险；另外，其结构简单、节能效果好。

为了实现上述目的，本发明提供一种聚光加热热解熔融危险废物处理方法，包括聚光加热热解熔融危险废物处理系统，所述聚光加热热解熔融危险废物处理系统包括危险废物热解反应器、第一聚光加热器、石英砂加热器、第二聚光加热器、粉碎机、石英砂蓄热装置和熔融反应器；

所述危险废物热解反应器横向的设置，且通过第一支架进行支撑；危险废物热解反应器包括热解反应筒、危险废物进料斗、热解螺旋输送叶片和热解出料管路；所述热解反应筒左端的上部开设有进料口a和热解排气口，其右端的下部开设出料口a；所述热解反应筒内腔的轴心处可转动的连接有第一驱动轴，其一端的外部固定连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴与第一驱动轴的一端连接；危险废物进料斗的出料端固定连接在进料口a处；所述热解螺旋输送叶片设置在热解反应筒的轴心处，且固定套装在第一驱动轴的外部；热解螺旋输送叶片的左端延伸到进料口a下方的位置，其右端延伸到出料口a右侧的位置；所述热解出料管路的进料端固定连接在出料口a处；

所述第一聚光加热器通过第一聚光支架支设在危险废物热解反应器的下方，其反射面朝向热解反应筒的方向；

所述石英砂加热器横向的设置，且通过第二支架进行支撑；石英砂加热器包括石英砂反应筒、石英砂进料斗、石英砂螺旋输送叶片和石英砂出料管路；所述石英砂反应筒右端的上部开设有进料口b，其左端的下部开设出料口b；所述石英砂反应筒内腔的轴心处可转动的连接有第二驱动轴，其一端的外部固定连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴与第二驱动轴的一端连接；石英砂进料斗的出料端固定连接在进料口b处；所述石英砂螺旋输送叶片设置在石英砂反应筒的轴心处，且固定套装在第二驱动轴的外部；石英砂螺旋输送叶片的右端延伸到进料口b下方的位置，其左端延伸到出料口b左侧的位置；所述石英砂出料管路的进料端固定连接在出料口b处；

所述第二聚光加热器通过第二聚光支架支设在石英砂加热器的下方，其反射面朝向石英砂反应筒的方向；

所述粉碎机通过第三支架支设在热解出料管路的下方，且其上端的进料口与热解出料管路的出料端连通，其下端的出料口处连接有第一排料管路；

所述石英砂蓄热装置通过第四支架支设在石英砂出料管路的下方，且其上端的进料口与石英砂出料管路的出料端连通，其下端的出料口处连接有第二排料管路；石英砂蓄热装置的内部安装有换热盘管，换热盘管的两端分别穿出石英砂蓄热装置的壳体，并分别作为给水入口和蒸汽出口；

所述熔融反应器通过第五支架支设在第一排料管路和第二排料管路的下方，且其上端的进料口分别与第二排料管路的出料端和第二排料管路的出料端连通；

包括以下步骤:

步骤一，利用第一聚光加热器通过镜面陈列反射太阳光到热解反应筒的表面，对热解反应筒进行加热；同时，利用第二聚光加热器通过镜面陈列反射太阳光到石英砂反应筒的表面，对石英砂反应筒进行加热；

在热解反应筒内温度、石英砂反应筒内温度均达到设定范围时执行步骤二；

步骤二，通过危险废物进料斗加入危险废物；同时，启动第一驱动电机，驱动热解螺旋输送叶片匀速旋转，将进入热解反应筒中的危险废物向热解出料管路方向输送；在输送过程中，危险废物中的有机物质在加热后受热分解，分解产生的气体由热解排气口排出，分解后的危险废物通过热解出料管路排出；

同时，通过石英砂进料斗加入石英砂；同时，启动第二驱动电机，驱动石英砂螺旋输送叶片匀速旋转，将进入石英砂反应筒中的石英砂向石英砂出料管路方向输送；在输送过程中，石英砂被加热升温，加热后的石英砂通过石英砂出料管路排出；

步骤三，启动粉碎机，接收由热解出料管路排出的危险废物，并将其粉碎成设定尺寸大小的颗粒再通过第一排料管路排出；

同时，通过石英砂蓄热装置的进料口接收由石英砂出料管路排出的石英砂，并通过第二排料管路排出；该过程中，在石英砂反应筒内温度达到设定范围内的上限值时，打开给水入口处的开关阀，向换热盘管中供入冷水，利用下落的石英砂对冷水进行加热，加热后的热水和蒸汽均通过蒸汽出口排出；在石英砂反应筒内温度达不到设定范围内的上限值时，保持开关阀的关闭状态；

步骤四，通过熔融反应器接收第一排料管路排出的石英砂和第二排料管路排出的危险废物，加热后的石英砂和粉碎后的危险废物在下落过程中充分接触，危险废物受热熔融凝固形成类玻璃体惰性材料。

进一步，为了提高出料效率，同时，为了能有效减少危险废物在热解反应筒内的粘附量，危险废物热解反应器还包括热解出料挡板，热解出料挡板开设有供第一驱动轴可转动通过的通孔，并通过通孔套设在第一驱动轴的外部。

进一步，为了提高出料效率，同时，为了能有效减少石英砂在石英砂反应筒内的粘附量，所述石英砂加热器还包括石英砂出料挡板，石英砂出料挡板开设有供第二驱动轴可转动通过的通孔，并通过通孔套设在第二驱动轴的外部。

进一步，为了便于实现无级调速，所述第一驱动电机和第二驱动电机均为变频电机。

本发明利用太阳能作为热源，清洁无污染；利用聚光系统将太阳能聚焦，利用太阳能转化的热能对热解反应筒和石英砂反应筒加热，提供危险废物热解和石英砂加热所需的能量，有效提高了太阳能的利用率，并达到了节能的目的；同时，利用粉碎机实现危险废物的粉碎，能有利于与加热后石英砂进行充分的换热接触，并能有效提高熔融的效果和效率。将危险废物依次通过热解和粉碎作业处理，能实现危险废物的减容减量，从而能进一步提高危险废物的处理效率和处理效率。利用太阳能加热的高温惰性物质石英砂同粉碎的危险废物混合熔融，并形成玻璃化结晶体，能有效减少污染物浸出的风险；该方法步骤简单、安全性和可靠性高，能在充分利用太阳能的同时，节省电能的消耗，同时，能有效提高热能的利用效率，并能实现危险废物的环保处理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、危险废物热解反应器，2、热解排气口，3、危险废物进料斗，4、热解螺旋输送叶片，5、第一聚光加热器，6、第一聚光支架，7、粉碎机，8、熔融反应器，9、石英砂蓄热装置，10、换热盘管，11、给水入口，12、蒸汽出口，13、第二聚光支架，14、第二聚光加热器，15、石英砂进料斗，16、石英砂加热器，17、石英砂螺旋输送叶片，18、石英砂出料挡板，19、热解出料挡板，20、热解反应筒，21、第一驱动轴，22、热解出料管路，23、石英砂反应筒，24、第二驱动轴，25、石英砂出料管路，26、第一排料管路，27、第二排料管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种聚光加热热解熔融危险废物处理方法，包括聚光加热热解熔融危险废物处理系统，所述聚光加热热解熔融危险废物处理系统包括危险废物热解反应器1、第一聚光加热器5、石英砂加热器16、第二聚光加热器14、粉碎机7、石英砂蓄热装置9和熔融反应器8；

所述危险废物热解反应器1横向的设置，且通过第一支架进行支撑；危险废物热解反应器1包括热解反应筒20、危险废物进料斗3、热解螺旋输送叶片4和热解出料管路22；所述热解反应筒20左端的上部开设有进料口a和热解排气口2，其右端的下部开设出料口a；所述热解反应筒20内腔的轴心处可转动的连接有第一驱动轴21，其一端的外部固定连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴与第一驱动轴21的一端连接；危险废物进料斗3的出料端固定连接在进料口a处；所述热解螺旋输送叶片4设置在热解反应筒20的轴心处，且固定套装在第一驱动轴21的外部；热解螺旋输送叶片4的左端延伸到进料口a下方的位置，其右端延伸到出料口a右侧的位置；所述热解出料管路22的进料端固定连接在出料口a处；

所述第一聚光加热器5通过第一聚光支架6支设在危险废物热解反应器1的下方，其反射面朝向热解反应筒20的方向；

所述石英砂加热器16横向的设置，且通过第二支架进行支撑；石英砂加热器16包括石英砂反应筒23、石英砂进料斗15、石英砂螺旋输送叶片17和石英砂出料管路25；所述石英砂反应筒23右端的上部开设有进料口b，其左端的下部开设出料口b；所述石英砂反应筒23内腔的轴心处可转动的连接有第二驱动轴24，其一端的外部固定连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴与第二驱动轴24的一端连接；石英砂进料斗15的出料端固定连接在进料口b处；所述石英砂螺旋输送叶片17设置在石英砂反应筒23的轴心处，且固定套装在第二驱动轴24的外部；石英砂螺旋输送叶片17的右端延伸到进料口b下方的位置，其左端延伸到出料口b左侧的位置；所述石英砂出料管路25的进料端固定连接在出料口b处；

所述第二聚光加热器14通过第二聚光支架13支设在石英砂加热器16的下方，其反射面朝向石英砂反应筒23的方向；

所述粉碎机7通过第三支架支设在热解出料管路22的下方，且其上端的进料口与热解出料管路22的出料端连通，其下端的出料口处连接有第一排料管路26；

所述石英砂蓄热装置9通过第四支架支设在石英砂出料管路25的下方，且其上端的进料口与石英砂出料管路25的出料端连通，其下端的出料口处连接有第二排料管路27；石英砂蓄热装置9的内部安装有换热盘管10，换热盘管10的两端分别穿出石英砂蓄热装置9的壳体，并分别作为给水入口11和蒸汽出口12；

所述熔融反应器8通过第五支架支设在第一排料管路26和第二排料管路27的下方，且其上端的进料口分别与第二排料管路27的出料端和第二排料管路27的出料端连通；

利用太阳能形成高温反应区域，为热解反应筒和石英砂反应筒提供热量，再进行危险废物的热解和石英砂的加热，能够充分利用太阳能，同时，能达到节能的效果；通过粉碎机的设置，能将危险废物粉碎为颗粒较小的废物，从而能便于与加热后的石英砂进行充分的换热，能有利于危险废物更好的受热并熔融凝固形成类玻璃体惰性材料。通过热解排气口的设置，可以便于在热解过程产生气体快速有效的脱除，能有效提高热解作业过程中的安全性和可靠性，同时，有利于热解的高效进行。利用加热的石英砂熔融危险废物，能够有效降低有害物质的浸出风险；通过石英砂蓄热装置的设置，能在阳光少时提供热量，在阳光多时利用多余的热量产生蒸汽，从而不仅能保障系统的稳定运行，还能便于连续的进行危险废物的熔融作业。

聚光加热热解熔融危险废物处理方法包括以下步骤:

步骤一，利用第一聚光加热器5通过镜面陈列反射太阳光到热解反应筒20的表面，对热解反应筒20进行加热；同时，利用第二聚光加热器14通过镜面陈列反射太阳光到石英砂反应筒23的表面，对石英砂反应筒23进行加热；

在热解反应筒20内温度、石英砂反应筒23内温度均达到设定范围时执行步骤二；

步骤二，通过危险废物进料斗3加入危险废物；同时，启动第一驱动电机，驱动热解螺旋输送叶片4匀速旋转，将进入热解反应筒20中的危险废物向热解出料管路22方向输送；在输送过程中，危险废物中的有机物质在加热后受热分解，分解产生的气体由热解排气口2排出，分解后的危险废物通过热解出料管路22排出；

同时，通过石英砂进料斗15加入石英砂；同时，启动第二驱动电机，驱动石英砂螺旋输送叶片17匀速旋转，将进入石英砂反应筒23中的石英砂向石英砂出料管路25方向输送；在输送过程中，石英砂被加热升温，加热后的石英砂通过石英砂出料管路25排出；

步骤三，启动粉碎机7，接收由热解出料管路22排出的危险废物，并将其粉碎成设定尺寸大小的颗粒再通过第一排料管路26排出；

同时，通过石英砂蓄热装置9的进料口接收由石英砂出料管路25排出的石英砂，并通过第二排料管路27排出；该过程中，在石英砂反应筒23内温度达到设定范围内的上限值时，打开给水入口11处的开关阀，向换热盘管10中供入冷水，利用下落的石英砂对冷水进行加热，加热后的热水和蒸汽均通过蒸汽出口12排出；在石英砂反应筒23内温度达不到设定范围内的上限值时，保持开关阀的关闭状态；

步骤四，通过熔融反应器8接收第一排料管路26排出的石英砂和第二排料管路27排出的危险废物，加热后的石英砂和粉碎后的危险废物在下落过程中充分接触，危险废物受热熔融凝固形成类玻璃体惰性材料。

作为一种优选，热解反应筒20和石英砂反应筒23增采用耐高温材料制成；

为了在太阳能不足的情况下能保证系统的正常运行，热解反应筒20和石英砂反应筒23均具有电加热功能。

作为一种优选，粉碎机7的出料粒径为50mm。

为了在太阳能不足的情况下提供热量，石英砂蓄热装置9具有电加热功能。这样，既可以在阳光多时能利用多余的热量产生蒸汽，还可以在阳光少时为石英砂提供热量。

为了提高出料效率，同时，为了能有效减少危险废物在热解反应筒内的粘附量，危险废物热解反应器1还包括热解出料挡板19，热解出料挡板19开设有供第一驱动轴21可转动通过的通孔，并通过通孔套设在第一驱动轴21的外部。

为了提高出料效率，同时，为了能有效减少石英砂在石英砂反应筒内的粘附量，所述石英砂加热器16还包括石英砂出料挡板18，石英砂出料挡板18开设有供第二驱动轴24可转动通过的通孔，并通过通孔套设在第二驱动轴24的外部。

为了便于实现无级调速，所述第一驱动电机和第二驱动电机均为变频电机。

本发明利用太阳能作为热源，清洁无污染；利用聚光系统将太阳能聚焦，利用太阳能转化的热能对热解反应筒和石英砂反应筒加热，提供危险废物热解和石英砂加热所需的能量，有效提高了太阳能的利用率，并达到了节能的目的；同时，利用粉碎机实现危险废物的粉碎，能有利于与加热后石英砂进行充分的换热接触，并能有效提高熔融的效果和效率。将危险废物依次通过热解和粉碎作业处理，能实现危险废物的减容减量，从而能进一步提高危险废物的处理效率和处理效率。利用太阳能加热的高温惰性物质石英砂同粉碎的危险废物混合熔融，并形成玻璃化结晶体，能有效减少污染物浸出的风险；该方法步骤简单、安全性和可靠性高，能在充分利用太阳能的同时，节省传统能源的消耗，同时，能有效提高热能的利用效率，并能实现危险废物的环保处理。