一种智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统的制作方法

1.本实用新型涉及危险固废处理技术领域，具体公开了一种智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统。


背景技术：

2.目前我国危险废物分 47 大类共600 多种，种类多、成分复杂，具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蚀性、化学反应性和（或）传染性等危险特性，如果管理不善将对生态环境和人类健康造成严重的危害。近年来，等离子体处理环境污染技术成为国内外研究的热点领域之一。当废弃物置于热等离子体空间时，等离子体的高密度热量和高浓度活性粒子流作用于废弃物，发生多种高温化学反应。由于等离子体的能量高，可将废弃物中的分子彻底分解，同时分解二噁英等污染物质；整个过程与处理环境可实现全密封，不会造成空气污染；排放出的玻璃体可固化有害物质，不会造成二次污染，同时还可以用于建材。因此与其他技术相比，等离子技术具有流程短、效率高、适用范围广等优点。
3.目前我国的等离子体危险固废处理项目集中于“两头”，即小型的示范项目和大型的工业化应用。而在我国的危险固废产生市场内，还有很多小型的危险固废产生企业，需要将产生的危险固废积累到一定量后再行转运和处置，尤其是一些边远地区转运不便，或是企业危险固废产生量少，需要经过一段时间积累才进行转运处置，由此提高了的企业危险固废存储成本和环境风险，增加了企业转运危险固废的处置成本，制约了企业的进一步发展。
4.申请号为2020109264689的发明专利公开了一种危险废物等离子体熔融处理系统，包含等离子体熔融炉、破碎机、造粒机、焚烧渣仓、飞灰粒仓、混料输送机、入料缓冲仓、捞渣机、烟气调节器、回转窑焚烧炉二燃室、等离子炬；该实用新型采用等离子体熔融炉进行危废物焚烧处理，主要处理物料为焚烧残渣、飞灰等物料，辅料主要为碎玻璃和石灰；该实用新型虽然能够对危险废物进行减量化、无害化和资源化处理，但是该套处理系统智能化程度低，无法实现对处理过程中的自动控制，无法到达远程监控及调节参数，做到了无人值守，提高了系统运行的安全性和稳定性的效果。因此，针对目前现有危险固废等离子体处理系统的不足，设计一种采用智能化、撬装式智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统，实现对危险固废处理过程中相关设备运行参数进行连锁，将设备运行参数通过网络进行远程传输，使专业技术人员进行远程监控及调节参数，做到了无人值守，提高了系统运行的安全性和稳定性的效果是一项有待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有危险固废等离子体处理系统智能化程度低，设计一种采用智能化、撬装式智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统，对危险固废处理过程中相关设备运行参数进行连锁，同时将设备运行参数通过网络进行远程传输，可以使专业技术人员进行远程监控及调节参数，做到了无人值守，提高了系统运行的安全性和稳定性。
6.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
7.一种智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统，包括：
8.危险固废进料单元，包括进料设备、料仓、出料螺旋输送机、进料井和设置在进料井中的插板阀；
9.等离子体处理单元，包括与进料井下端相连接的进料螺旋输送机、熔融炉、二燃室以及设置熔融炉和二燃室中的等离子体发生器；
10.出渣单元，包括水冷接渣器、熔渣收集器以及捞渣机；
11.烟气净化单元，包括设置在二燃室排烟管道中的尿素喷淋脱硝装置、急冷脱酸塔、干式反应器、布袋除尘器、风机以及排气筒；
12.参数监测采集单元，包括设置在料仓中的称重设备、设置在进料井中的料位计、设置在熔融炉和二燃室中的温度传感器、设置在水冷接渣器中的液位传感器、设置在熔渣收集器中的称重设备、设置在急冷脱酸塔配套碱液罐中的ph值检测仪、设置在干式反应器前端用于检测烟气温度、流量、气压的传感器和气质检测设备、以及设置在风机后端的气质在线检测设备；
13.控制系统单元，包括与参数监测采集单元电性连接的中央控制系统、远程终端，所述中央控制系统与远程终端之间通过互联网络进行远程传输。
14.作为上述方案的进一步设置，所述等离子体发生器上设置有循环冷却水系统，所述参数监测采集单元还包括设置在循环冷却水系统中的温度传感器和流量传感器，其设置的循环冷却水系统能够对运行过程中的等离子体发生器工况进行实时监测和调节。
15.作为上述方案的进一步设置，所述参数监测采集单元还包括设置在熔融炉上部烟气管道中的气压传感器，通过设置在熔融炉上部烟气管道中的气压传感器能够对运行过程中熔融炉内的负压状态进行实时监测。
16.作为上述方案的进一步设置，所述急冷脱酸塔还包括由碱液冷却塔、碱液收集箱、碱液回用泵、碱液原液箱、碱液原液泵组成的碱液回收调节系统，其设置的碱液回收调节系统能够对碱液脱酸喷淋过程中的碱液进行回收利用，减少碱液原料的浪费。
17.作为上述方案的进一步设置，所述干式反应器中设置有活性炭模块和消石灰模块；其中活性炭模块由若干个活性炭组件构成，每个组件上下板面均分布有不规则通孔，活性炭为棒状或颗粒装被置于组件中；消石灰模块的材料主要成分为氢氧化钙、氢氧化镁等，其结构为圆筒形蜂窝状，内有多个贯通的孔径。
18.有益效果：
19.本实用新型公开的智能化、撬装式智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统，其通过在危险固废进料单元、等离子体处理单元、出渣单元和烟气净化单元设置多种传感器、监测设备，从而实现对各类设备运行工况、参数进行监测和采集，并将采集到的数据输送至中央处理系统中，并在中央处理系统中预设各种设备的参数范围，当采集到的数据超过预设值范围时，中央处理系统能够自动控制各种设备进行自动调节，其实现了整个等离子体危险固废处置过程的自动化；另外通过互联网无线传输的方式将相关运行数据、报警信号等传输至相应的用户端，使得相关人员在远程了解系统的运行情况、故障点及故障现象，便于技术人员远程解决相关技术问题，有效解决了现场人员由于技术、经验原因不能修复相关故障的问题，同时可以做到远程协助运行及系统正常运行后的无人值守，远程监控，整个
智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统智能化程度高、在对危险固物进行处理时效果更加优异。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型公开的智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统流程示意图；
22.图2为本实用新型公开的智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统平面布置结构示意图。
23.其中，1-01为预处理单元、1-02为料仓进料输送机、1-03为料仓、1-04为料仓内出料设备、1-05为料仓出料螺旋输送机、1-06为料仓称重设备、1-07为进料井、1-08为进料井中的插板阀、2-01为熔融炉进料螺旋输送机、2-02为熔融炉本体、2-03为等离子发生器、2-04为水冷接渣槽、2-05为捞渣机、2-06为玻璃体收集箱、2-07为玻璃体收集箱称重设备、2-08为水冷接渣槽水箱、2-09为水冷接渣槽水箱补水水泵、2-10为等离子发生器循环冷却水冷却塔、2-11为等离子发生器循环冷却水水箱、2-12为等离子发生器循环冷却水水泵、2-13为等离子发生器载气风机、3-01为二燃室、3-02为尿素溶液箱、3-03为急冷冷却塔、3-04为碱液冷却塔、3-05为碱液收集箱、3-06为碱液回用泵、3-07为碱液原液箱、3-08为碱液原液泵、3-09为碱液罐、3-10为碱液泵、4-01为干式反应器、4-02为活性炭模块、4-03为消石灰模块、5-01为布袋除尘器、6-01为烟气风机、7-01为排气筒。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
25.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、
[0027]“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
[0028]
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
[0029]
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0030]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~2，并结合实施例来详细说明本技术。
[0031]
本实用新型公开了一种智能化、撬装式智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统，该处置系统由危险固废原料的进料系统、等离子体熔融处理系统、出渣系统、烟气净化系统、参数监测采集单元和控制系统组成，整个智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统设计成撬装式，便于运输，移动方便，用于满足小规模的危险固废处理需求。
[0032]
危险固废原料的进料系统包括料仓进料设备1-02、料仓1-03、料仓内出料设备1-04、料仓出料螺旋输送机1-05、料仓称重设备1-06、进料井1-07、插板阀1-08、以及设置在进料井上下端的上料位计和下料位计。
[0033]
根据不同项目的危险固废原料设定相应的预处理单元1-01后，将处理成符合条件的原料后，再和相应的添加剂按设定的比例混合后，形成危险固废混合原料。预处理后的危废混合物料先通过料仓进料设备1-02输送至料仓1-03中暂存，然后通过料仓内出料设备1-04将物料送入料仓出料螺旋输送机1-05中，将物料送至进料井1-07中的插板阀1-08上。同时进料井1-07上下端的料位计能够对上下方的危废混合物料进行检测。待插板阀打开后，物料落入熔融炉进料螺旋输送机2-01中。料仓1-03与料仓进料设备1-02间均用软连接形式，料仓进料设备包含有螺旋输送机、斗提机。
[0034]
等离子体熔融处理系统包括熔融炉进料螺旋输送机2-01、熔融炉2-02、等离子发生器2-03、等离子发生器循环冷却水冷却塔2-10、等离子发生器循环冷却水水箱2-11、等离子发生器循环冷却水水泵2-12、等离子发生器载气风机2-13，并安装了相应气压、温度、流量检测设备。
[0035]
危险固废混合物料由熔融炉进料螺旋输送机2-01送至熔融炉2-02内进行等离子熔融处理。在等离子熔融炉2-02四周设置了若干组等离子发生器2-03用于产生等离子子体。等离子体的中心温度大于10000k以上，可以向炉体内反应区域提供约2000k的热能。而一般性危险固废物料的有机物中的有毒组分需要1100℃以上高温。因此，危险固废混合物料在熔融炉2-03内反应区域内受到等离子体的高温作用瞬间气化，其中的有机物分解成不凝气体以及水蒸气分子，其中一些元素直接形成无机酸性还原态气体如hcl和hbr等，其和易蒸发的重金属元素一起进入不凝气体中。而难蒸发的重金属元素则和熔融后无机物构成半流态物质，待达到一定量后，溢流出熔融炉下方开设的熔渣溢出口，进入水冷接渣槽冷却后生成玻璃体。熔融炉2-02中设置的温度传感器能够对炉体内反应区的温度进行监测，其熔融炉2-02上部烟气管道中设置的气压传感器能够对熔融炉2-02内的负压状态进行实时监测。
[0036]
同时其等离子发生器2-03采用由等离子发生器循环冷却水冷却塔2-10、等离子发生器循环冷却水水箱2-11、等离子发生器循环冷却水水泵2-12、等离子发生器载气风机2-13组成的循环冷却水来降低发生器关键部位的运行温度，循环冷却水采用除盐水，循环冷却水系统上设有温度、流量传感器，用来监测运行时的流量和温度数据。
[0037]
出渣系统包括水冷接渣槽2-04、捞渣器2-05、玻璃体收集箱2-06、玻璃体收集箱称重设备2-07、水冷接渣槽水箱2-08、水冷接渣槽水箱补水水泵2-09，并安装了相应的液位、称重传感器。
[0038]
从熔融炉2-02上熔渣溢出口中溢流出的半流态物质落入设置在其正下方的水冷接渣槽2-04中并冷却后生成玻璃体，熔融后玻璃体减容效果显著，同时浸出毒性远低于相关国家标准。生成的玻璃体通过水冷接渣槽2-04中的捞渣机2-05被运出，送入后续的玻璃体收集箱2-06中。同时水冷接渣槽2-04中的液位传感器能够对液位进行实时监测，其设置在玻璃体收集箱2-06中的称重传感器能够间隔式对送入的玻璃体进行称重。
[0039]
所述烟气净化系统包括二燃室3-01、尿素溶液箱3-02、急冷冷却塔3-03、碱液冷却塔3-04、碱液收集箱3-05、碱液回用泵3-06、碱液原液箱3-07、碱液原液泵3-08、碱液罐3-09、碱液泵3-10、干式反应器4-01、活性炭模块4-02、消石灰模块4-03、布袋除尘器5-01、烟气风机6-01、排气筒7-01，并安装了相应的温度、气压、流量和烟气气质分析设备。
[0040]
熔融炉2-02产生的不凝气体和水蒸气从熔融炉2-02上方的烟气出口通向烟气管路，并由后端风机抽入后续的二燃室内进行高温净化处理。在二燃室内采用等离子发生器2-03提供所需热能。等离子体的中心温度大于10000k以上，可以向二燃室内反应区域提供约2000k的热能。在此高温情况下，使得烟气中的二噁英等有害物质的长链断裂、分解，从而实现烟气的无害化处置。经等离子体高温热净化处理后的烟气，在出二燃室后采用sncr法进行脱硝，在二燃室后的管道中，尿素溶液被喷入温度约为1000℃的烟气上，将烟气中的nox还原为n2和h2o，降低nox的排放，sncr法的脱硝效率约为50%左右。
[0041]
为防止烟气在冷却过程中再次合成二噁英等有害物质，同时去除烟气中所含的酸性物质，在后续急冷冷却塔3-03内采用循环碱液进行喷淋急冷，使烟气温度降至200℃以下，避免了烟气在300-500℃的区间内再次合成二噁英。上述烟气急冷喷淋采用碱液进行，碱液来源于碱液罐3-09。在急冷塔侧面均匀分布着三层碱液喷头，采用倾角布置，喷出的碱液与从塔下进入的烟气逆向接触，降低烟气温度，去除烟气中的so2等酸性物质。喷淋后碱液经冷却塔降温后进行碱液收集箱3-05进行收集，循环碱液量为10m3，喷淋后的温升3-6℃。碱液收集箱3-05中设置有ph值检测仪，用于检测喷淋后碱液ph值，当ph值小于设定值后，由碱液冷却塔3-04、碱液收集箱3-05、碱液回用泵3-06、碱液原液箱3-07、碱液原液泵3-08组成的碱液回收调节系统对碱液进行添加浓碱液实现ph值调节。
[0042]
烟气经过前端热净化、脱硝和碱液脱酸急冷喷淋后，在进入后续的干式反应器4-01前装有相应的检测设备，检测其相应的温度、流量、压力和气质情况，包含其中所含nox、so2、co、hcl等，不同项目原料根据具体项目不同污染物进行检测项目的设定，通过气质检测设备检测气体中各污染物含量及烟气流量等工况数据。
[0043]
随后烟气进入后续的干式反应器4-01中，其中设置有活性炭模块4-02和消石灰模块4-03，用于吸收烟气中的so2等酸性气氛。其中，活性炭模块4-02由若干个活性炭组件构成，每个组件上下板面均分布有不规则通孔，活性炭为棒状或颗粒装被置于组件中。活性炭
粒径大于通孔直径以避免活性炭的散漏。每一板面上通孔的总截面积与板面的表面积比约为3：5。由于活性炭具有较大的表面积，同时上面存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力。因此当气体与活性炭接触时，活性炭就能吸引烟气中的污染物分子并使其浓聚并保持在固体表面，使烟气中的污染物分子与表面的多孔性固体物质相接触，烟气中的污染物就被吸附在固体表面上，使其与烟气分离，从而达到净化目的。消石灰模块4-03的材料主要成分为氢氧化钙、氢氧化镁等，其结构为圆筒形蜂窝状，内有多个贯通的孔径。每一个模块由4段组件构成，每一组件蜂窝孔径的一端在成型时设有扰流结构，扰流结构所占孔径面积40-70%。这样的结构使得烟气在通过模块时，造成烟气在此处的湍流，形成烟气流动的无序性，提高烟气中酸性物质的去除效率。烟气中的酸性物质，在多组扰流结构的作用下，停留时间延长，充分进行酸碱中和化学反应，达到较高酸性物质去除率的目的。
[0044]
经过干式反应器4-01处理后的烟气通过布袋除尘器5-01去除其中所含尘粒，并通过布袋除尘器5-01后端上的气质在线检测设备检测到气体中各种污染物的排放值，当烟气符合排放标准后，再通过排气筒7-01进行达标排放。
[0045]
其中，上述危险固废原料的进料系统、危险固废熔融处理系统、出渣系统、烟气净化系统中的各类传感器以及检测设备组成了整套处置系统中的参数检测和采集系统，其能够对处理时的各个参数进行监测和采集。
[0046]
另外，整套智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统还包括中央控制系统以及远程终端，其中央控制系统采用dcs/plc中央控制系统，远程终端为电脑或手机app。其与参数检测和采集系统中的各个传感器和检测设备进行电性连接，然后通过互联网络进行远程传输至电脑或手机app端进行远程监控和调节操作。
[0047]
本实用新型公开的智能化、撬装式等离子体危险固废处置系统对危险固物进行处理的过程如下：
[0048]
1）经过预处理的危险固废混合原料被料仓进料设备1-02送入料仓1-03中暂存，通过料仓中的称重设备1-06测量入仓量，当达到设定值后关闭进料设备，再将料仓中的危险固废输送至进料井1-07的插板阀1-08上，然后通过进料井上、下设置的料位计测量送入量，当达到所需进料量时上料位计报警，料仓出料螺旋输送机1-05停止工作，待下料计报警后打开插板阀，危险固废落下至进料井下部后，插板阀自动关闭，进料井下部的危险固废通过进料螺旋输送机2-01送入熔融炉2-02内，之后下料位报警，再次启动进料程序。
[0049]
2）根据对不同危险固废的性质测定及试运行后，设定合适的等离子体发生器2-03运行功率，维持炉内高温；当熔融炉和二燃室内的温度超过设定区间的变化范围，通过熔融炉2-02和二燃室3-01中的温度传感器进行反馈，再通过控制系统进行等离子发生器功率的自动调整。
[0050]
3）通过设置在水冷接渣槽2-04中的液位传感器进行液位检测，如水冷接渣槽中的液位小于设定的液位低值后，将开启水冷接渣槽水箱补水水泵2-09，向水冷接渣槽内添加用水。待水位上升至设定的液位高值后，中央控制系统将关闭进水水泵。同时，持续运行的出渣器2-05将产生的玻璃体持续输送至玻璃体收集箱2-06。通过设置在玻璃体收集箱中的称重设备按设定的固定时间段自动检测所得熔渣量增幅值，当一段时间内的熔渣量增幅值小于设定值时，即反馈至中央控制系统内进行报警，用以提示检查熔融炉出渣口和相关的出渣设备。称重设备如检测到收集到玻璃体重量达到预先设定的最大值时，则中央控制系
统报警提示进行收集箱的更换，更换后系统内相关数据重新开始计量。
[0051]
4）烟气净化过程控制为：经过二燃室3-01处理后的烟气再经过sncr法脱硝后被送入急冷脱酸塔3-03内，采用碱液罐3-09中的碱液进行喷淋脱酸降温，喷淋后碱液通过碱液回收调节系统送入碱液罐中，当碱液罐中的ph值检测仪检测到ph值小于设定值后，反馈至控制系统，将高浓度碱液进行加料调整至设定ph值后停止。同时控制系统根据干式反应器4-01前端的检测设备检测出的其相应的温度、流量、压力和气质情况，包含其中所含nox、so2、co、hcl等，通过中央控制系统中的模块计算烟气中所含污染物量，以便于判断干式反应器中活性炭4-02和消石灰模块4-03的使用时间，当运行时间接近使用寿命时，在控制系统内提示更换，更换后使用寿命重新开始计；如在提示更换时间段内未进行更换，达到使用寿命后系统由提示更换变为持续报警直至更换。最后，当烟气风机6-01后端的气质在线检测设备检测到某种污染物质排放值大于设定标准值时，控制系统对相关的设备进行自动调节，具体相关设备的自动调节包括对二燃室燃烧温度、sncr法脱硝喷淋速度、碱液脱酸淋速度等进行调节，从而确保烟气达标排放。
[0052]
另外，采用循环冷却水来降低等离子体发生器2-03阴阳极的运行温度，循环冷却水系统上中温度传感器、流量传感器监测运行时的流量和温度数据，并传输回中央控制系统。其中，流量传感器用于监测每只等离子发生器循环进出水量，并将信号传输至控制系统，控制系统比较各只等离子发生器所用水量与设定值的差别，如流量差别超过设定值，则控制系统则会进行报警提示，其温度传感器用于监测进出水的温差，当循环冷却水系统中进出水温差别超过设定值，控制系统进行报警提示。同时，通过设置熔融炉2-02上部烟气管道中的气压传感器进行检测并向控制系统进行反馈。正常运行时，此处设定为-50至-150pa，通过排气筒前的风机抽吸产生。当检测出的气压超过设定范围后，反馈气压数据，中央控制系统自动提高或降低风机运行功率一个等级；如一段时间内仍未能将负压维持在设定的范围内，则控制系统继续调整风机运行功率一个等级，至熔融炉的气压到达设置范围位置，如连续调整风机若干功率等级未能达到设定的范围内，则控制系统进行报警。
[0053]
整个处置系统通过中央控制系统所取得的数据及参数可以通过互联网络传输，同时将相关运行数据、报警信号等传输至相应的用户端，使得相关人员在远程了解系统的运行情况、故障点及故障现象，便于技术人员远程解决相关技术问题，有效解决了现场人员由于技术、经验原因不能修复相关故障的问题，同时可以做到远程协助运行及系统正常运行后的无人值守，远程监控。
[0054]
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。