一种微波等离子体处理塑料垃圾装置的制作方法

本发明涉及微波等离子体用于垃圾处理领域，具体涉及一种微波等离子体处理塑料垃圾装置。

背景技术：

目前，环境污染中的塑料垃圾，由于难以降解而被称为“白色污染”(如医疗垃圾、电子垃圾等)，塑料产品耗量大且不易生物降解的特性导致塑料废弃物只增不减。

塑料垃圾废弃物通常采用焚烧或者掩埋等方式进行处理，掩埋处理需要占据较大量的土地，而且掩埋在地下的塑料垃圾废弃物也很难降解。焚烧处理塑料垃圾废弃物时，若采用常规的低温焚烧方法，由于焚烧温度过低(1000℃左右)，会产生二噁英等有害物质，这些典型持久性的二次污染物对人类和生态环境均具有潜在危害。若采用电弧等方式进行焚烧，焚烧温度太高(9000-10000℃)，能耗过大，还会产生大量的氮氧化物等有害气体。

为了更加安全环保的处理塑料垃圾废弃物，申请日为2008年12月31日，公开号为cn101457934a的中国专利公开了一种等离子体焚烧垃圾处理设备，塑料垃圾废弃物进行预热处理，去除大部分水分；再采用等离子体对塑料垃圾废弃物进行处理。

申请日为2017年6月14日，申请公布号为cn107185949a的中国专利公开了一种微波等离子体垃圾处理装置及其处理方法，其包括微波等离子体化学反应器，微波等离子体化学反应器的底部设置微波等离子体管，微波等离子体管处产生的微波等离子体羽流朝向微波等离子体化学反应器的开口。

垃圾推进微波等离子体化学反应器之后，有些塑料垃圾颗粒可能来不及加热就直接被微波等离子体羽流吹向微波等离子体化学反应器的开口，影响微波等离子体羽流焚烧垃圾的效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种微波等离子体处理塑料垃圾装置，其具有方便清理微波等离子体反应炉中未完全裂解残留物的特点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种微波等离子体处理塑料垃圾装置，包括预处理区，通过进料通道与预处理区相连设置微波等离子体反应炉，还包括与微波等离子体反应炉通过出料通道相连的后处理区，进料通道和出料通道设置于微波等离子体反应炉的同侧；微波等离子体反应炉内连接若干第一微波等离子体管，第一微波等离子体管产生的等离子体羽流背离进料通道和出料通道。

采用以上技术方案，待处理的塑料垃圾经过预处理区后，通过进料通道输送至微波等离子体反应炉中，塑料垃圾堆积在微波等离子体反应炉的底部，即远离进料通道和出料通道的一侧。第一微波等离子体管产生的等离子体羽流朝向塑料垃圾处，塑料垃圾被裂解后形成的气体从出料通道排至后处理区内。在该过程中，等离子体羽流朝向塑料垃圾四周加热，提高塑料垃圾的裂解效率；并且在处理垃圾的过程中，等离子体羽流背离进料通道和出料通道的开口，不会将未经加热的垃圾吹向出料通道处，提高垃圾分解效率。

进一步地，微波等离子体反应炉远离进料通道和出料通道的一端连接反应残留物处理室。

微波等离子体反应炉在堆积垃圾的位置处开设反应残留物处理室，微波等离子体反应炉中未完全分解的残留物可通过反应残留物处理室排出。

进一步地，后处理区靠近出料通道的位置处设置微波反应核心腔，微波反应核心腔包括沿出料通道的长度方向连接的至少一个第二微波等离子体管。

塑料垃圾经过第一微波等离子体管处理后，通过出料通道进入微波反应核心腔，进行二次分解处理，进一步提高塑料垃圾的分解效率。

进一步地，微波反应核心腔沿气体流动方向的出口连接尾气吸收装置。

采用以上技术方案，塑料垃圾经过第一微波等离子体和第二微波等离子体的处理之后，裂解形成的气体直接连接尾气吸收装置，尾气吸收装置中填充活性炭和过滤网，对排放的气体进行再次吸附过滤。

进一步地，微波等离子体反应炉上连接有辅助反应物添加装置。

采用以上技术方案，采用微波等离子体反应炉处理塑料垃圾时，若需要辅助吹风或者加入额外的燃料(比如水蒸气、焦炭等)时，可以从辅助反应物添加装置处进行添加。

进一步地，预处理区包括延伸至进料通道的传送带一，传送带一上依次设有微波干燥器、分拣区和粉碎机。

采用以上技术方案，塑料垃圾通过传送带一，预先经过微波干燥器除去水分；再进入分拣区，将塑料垃圾中的金属、陶瓷、石块等杂物除去；将分拣之后的塑料垃圾送至粉碎机处进行粉碎处理，以增大塑料垃圾的比表面积，与微波等离子体羽流接触面积更大。

优选地，进料通道处连接有进料阀门。

为提高塑料垃圾裂解效率，塑料垃圾可以分批次输送至微波等离子体反应炉中，塑料垃圾在微波等离子体反应炉中达到一定的处理量后，关闭进料阀门。

进一步地，第一微波等离子体管和第二微波等离子体管结构相同，包括微波等离子体发生器，微波等离子体发生器一端连接微波源，另一端连接等离子体放电管；等离子体放电管处连接提供工作气体的气路系统，气路系统和等离子体放电管之间连接冷却室。

优选地，微波等离子体发生器上还连接有驱动机构，驱动机构驱使微波等离子体发生器移动，使得等离子体放电管朝向或者背离微波等离子体反应炉移动。

采用以上技术方案，微波源产生微波，等离子体在等离子体放电管处被激发；气路系统在等离子体放电管处吹入工作气体，形成等离子体羽流。由于等离子体羽流不同长度段处输出的温度不同，采用微波等离子体发生器处理塑料垃圾时，驱动机构推动等离子体发生器使得产生的微波等离子体羽流移动至微波等离子体反应炉内合适的位置处，进而方便对位于等离子体反应炉内的塑料垃圾进行处理。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、塑料垃圾位于微波等离子体反应炉的底部，微波等离子体反应炉侧壁连接的第一微波等离子体管朝向塑料垃圾的方向设置，增大塑料垃圾在微波等离子体反应炉中的存放时间，增大塑料垃圾处理效率；

2、塑料垃圾在微波等离子体反应炉中裂解之后形成的气体从出料通道排出，第二微波等离子体管设置在出料通道上，进一步对气体进行分解，进一步提高塑料垃圾处理效率；

3、第二微波等离子体管的出口直接与尾气吸收装置相连，经过二次分解的气体直接进入尾气吸收装置中进行处理，减少二次污染物的排放。

附图说明

图1为实施例一中微波等离子体处理塑料垃圾装置的结构示意图；

图2为第一微波等离子体管和第二微波等离子体管的结构示意图；

图中，1、预处理区；10、传送带一；11、传送带二；12、微波干燥区；13、微波干燥器；14、分拣区；15、分拣残余物处理区；16、粉碎机；2、微波等离子体反应炉；21、进料通道；211、进料阀门；22、出料通道；23、第一微波等离子体管；231、微波等离子体发生器；2311、微波源；2312、环形器；2313、水负载；2314、双定向耦合器；2315、三销钉调节器；2316、渐变波导；2317、等离子体放电管；232、气路系统；2321、气瓶；2322、流量调节器；2323、混气腔；2324、载气管；233、冷却室；2331、冷却水入口；2332、冷却水出口；234、驱动机构；24、辅助反应物添加装置；25、反应残留物处理室；3、后处理区；31、微波反应核心腔；311、第二微波等离子体管；32、尾气吸收装置；33、排烟烟囱。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

一种微波等离子体处理塑料垃圾装置，如图1和图2所示，包括预处理区1，与预处理区1相连的微波等离子体反应炉2，以及与微波等离子体反应炉2相连的后处理区3。塑料垃圾经过预处理区1之后进入微波等离子体反应炉2，在微波等离子体反应炉2中进行裂解形成的气体从后处理区3排出。

预处理区1包括通向微波等离子体反应炉2的传送带一10，传送带一10一端为进料端，另一端与微波等离子体反应炉2相连的部分为出料端。传送带一10上自进料端起依次设置有微波干燥区12、分拣区14和粉碎区。微波干燥区12上方连接有微波干燥器13，对塑料垃圾进行水分干燥处理，使塑料垃圾中的水分小于5％。

塑料垃圾到达分拣区14处，可采用人工或者机器对夹杂在塑料垃圾中的金属、石块、陶瓷等难裂解的物质进行筛除。分拣区14通过传送带二11连接分拣残余物处理区15，筛除掉的杂质经过传送带二11输送至分拣残余物处理区15，等待集中处理。

粉碎区安装有粉碎机16，塑料垃圾经过分拣之后剩余的塑料垃圾经过传送带一10输送至粉碎机16中，对塑料垃圾进一步粉碎，形成直径在1-10cm之间的颗粒，便于在微波等离子体反应炉2中加热处理。

微波等离子体反应炉2包括进料通道21，进料通道21与传送带一10相连，承接输送至微波等离子体反应炉2中的塑料垃圾。进料通道21处安装有进料阀门211，塑料垃圾在微波等离子体反应炉2中进行处理时，可将进料阀门211关闭，对塑料垃圾进行间歇式处理。微波等离子体反应炉2还包括出料通道22，出料通道22与进料通道21设置在微波等离子体反应炉2的同侧。

微波等离子体反应炉2远离进料通道21和出料通道22的一侧为微波等离子体反应炉2的底部，在微波等离子体的侧壁靠近底部的位置处连接有四个第一微波等离子体管23。四个第一微波等离子体管23两两对称设置，且自微波等离子体反应炉2底部向上排列。第一微波等离子体管23沿微波等离子体反应炉2的周向设置，并且第一微波等离子体管23产生的微波等离子羽流朝向微波等离子体反应炉2的底部。

结合图2，第一微波等离子体包括微波等离子体发生器231，为微波等离子体提供工作气体的气路系统232，气路系统232与微波等离子体发生器231之间设置冷却室233。

微波等离子体发生器231包括微波源2311，用于产生微波。与微波源2311依次栓接相连环形器2312、双定向耦合器2314、三销钉调节器2315和渐变波导2316。环形器2312上方连接水负载2313，用于吸收反射的微波。三销钉调节器2315可达到阻抗匹配，使反射功率小于5％，避免微波反射功率对微波源2311造成伤害。在渐变波导2316的端部产生微波等离子体羽流的位置处连接等离子体放电管2317，等离子体放电管2317采用熔融石英玻璃管将等离子体羽流限制在等离子体放电管2317内。

为了方便对微波等离子体的温度进行调整，气路系统232设置为多路气体可进行混合的形式。气路系统232包括多个不同种类的气瓶2321，微波等离子体发生器231产生微波等离子体羽流的位置设置混气腔2323，气瓶2321的出气口通过气体管路连接至混气腔2323处，并且在气体管路上设置流量调节器2322。氩气气瓶2321再分出一条支气路，支气路通过载气管2324一直延伸至等离子体放电管2317处，采用氩气作为载气，产生电离气体。

为了降低等离子体羽流对渐变波导2316的影响，在混气腔2323和等离子体放电管2317之间设置冷却室233，冷却室233一端开设冷却水入口2331，另一端开设冷却水出口2332。等离子体羽流产生过程中，在冷却室233中持续通入冷却水降温。

另外，为了获得稳定的温度输出，微波等离子体发生器231连接有驱动机构234，本实施例中驱动机构234采用步进电机。驱动机构234驱使微波等离子体发生器231移动，进而使得等离子体羽流伸入微波等离子体反应炉2的深度不同。

塑料垃圾从进料通道21输送至微波等离子体反应炉2中，堆积在微波等离子体反应炉2的底部。在该过程中，可能会有部分塑料垃圾无法分解形成固体废弃物。微波等离子体反应炉2的底部通过法兰连接反应残留物处理室25，可以定期对残留在微波等离子体反应炉2中固体废弃物进行清理。

在处理不同类型的塑料垃圾时，为了使塑料垃圾分解更加充分，微波等离子体反应炉2的侧壁采用法兰连接辅助反应物添加装置24，从辅助反应物添加装置24处可向微波等离子体反应炉2中加入反应所需的辅助物料，比如水蒸气、焦炭等。

塑料垃圾在微波等离子体反应炉2中处理之后，分解形成的气体从出料通道22排出进入后处理区3。后处理区3包括微波反应核心腔31，与微波反应核心腔31栓接相连的尾气吸收装置32，以及与尾气吸收装置32相连的排烟烟囱33。

微波反应核心腔31靠近微波等离子体反应炉2，用于对塑料垃圾进行二次分解。微波反应核心腔31与出料通道22栓接固定，微波反应核心腔31的侧壁连接一个第二微波等离子体管311，此处也可以根据实际情况并排设置多个第二微波等离子体管311。

第二微波等离子体管311与第一微波等离子体管23结构相同，用于对塑料垃圾进行加热。第二微波等离子体管311产生的微波等离子体羽流沿出料通道22的长度背离微波等离子体反应炉2设置。气体经过第二微波等离子体管311处理后直接进入尾气吸收装置32，尾气吸收装置32的进口处依次连接过滤网和活性炭处理层(图中未示出)，进一步对气体中包含的污染物吸附去除。

塑料垃圾经过两次分解处理后，经过尾气吸收装置32，并且从排烟烟囱33中排出，实现塑料垃圾的分解。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。