专利名称：蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种废物处理设备，特别是指一种蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉。
背景技术：
随着工业生产的快速发展，环境污染变得日益严重。人工合成的各类化学物质品种正以惊人的速度增长，其中不少是有害或有毒的。例如，曾用作高压变压器油的多氯联苯(PCB)，剧毒农药六六六，DDT等具有高毒性与高残留性，能通过地下水和食物链在人体及动物体内富集，从而导致癌症及基因变异；用作致冷剂的氟里昂类化合物及用作溶剂等的卤化物是臭氧层空洞的罪魁祸首，含有生物技术、农药生产、医院等的高毒性高传染性的废物，则严重危害人体健康。如何处理这些环境污染物的问题已成为国际上共同关心的重要课题。传统的填埋法及焚烧处理法由于二次污染、迁移效应及低效率已受到严重挑战，特别是焚烧过程中产生更高毒性的多氯代二苯并二恶英(PCDDs)与多氯代二苯并呋喃(PCDFs)的二次污染问题引起人们的高度重视。
随着各种热处理技术在环境污染物处理上的日益广泛应用和许多难处理或特殊的污染物对处理效率更高的要求，常规的焚烧技术已逐渐显现出其不足之处。例如安装费用高、粉尘大、热效率不高、体积庞大、不能经常开关等，尤其是对于多氯联苯类(PCB)，氟里昂类等难消解含卤化合物及生物技术产业、农药、医院等的特殊废弃物处理，常规的燃料热源技术的处理效率常不能达到国际规定的标准(PCB的消解效率必须大于99.9999％)，而等离子体技术因其高温高导热特性对污染物有很高的处理效率，尤其是对难处理污染物及特殊要求污染物，其先进性与优越性进一步显现出来，成为环境污染物处理领域中最有发展前途，最引人关注的一项高科技技术。
目前国内外已有一些专利，公开了采用直流等离子体技术，可以处理包括化学武器在内的多种废物美国Startech环境公司发展的直流等离子体技术，可以处理包括化学武器在内的多种废物，但是技术复杂，设备成本昂贵。
卡特尔的美国专利第5,280,757号用电弧等离子体气化市政垃圾；巴顿的美国专利第4,644,877号和贝尔的美国专利第4,431,612号用电弧等离子体破坏多氯联苯(PCBs)等，这些方法均需要更换电极，使得成本较高。
德国格里马的中国专利第89105527.4号采用水蒸气等离子体气氛和直流等离子体技术，澳大利亚联邦科学和工业研究组织的中国专利第93103682.8号采用惰性气体等离子体气氛和直流等离子体技术，但反应仅在陶瓷管内进行，反应空间小，不适合工业化大规模使用。
浙江巨圣氟化学有限公司的中国专利第00128708.7号采用直流等离子体技术处理有机卤化物，但是此法不适合处理医疗废物。
王忠义、黄少青的中国专利第01206033.X号采用空气直流等离子体技术处理医疗废物，但是存在空气量过多，尾气量过大，氧化氮(NOX)排放量大的缺点，再者没有采用熔渣技术，底灰具有浸出性，可能产生二次污染。
中国科学院力学研究所的中国专利第200320121907.0号采用氧气氛围的直流等离子体技术处理医疗废物，而且采用三个等离子体炬，势必造成电源热效率的大大降低。由于采用氧气等离子体，因此废物中的金属被氧化而无法回收，同时废物中含正三价铬的无毒物质氧化成含正六价铬的剧毒物质，造成新的污染。
综上所述，已有的等离子体裂解技术存在诸多缺点，如技术复杂、设备昂贵、反应空间小、电热转换效率低，且仅仅将废物处理，未能实现废物的资源化。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其反应空间大、运行成本低。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案提供一种蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，包括一炉体，在炉体上还设有伸入炉体内部的等离子体炬，炉壁上设有进料口、气体出口以及和气体出口相连接的急冷装置，炉体底部设有液态出渣口，炉壁上还设有一个蒸汽进口，反应炉内采用水蒸汽作为工作气体。
上述技术方案的进一步改进是该等离子体炬设在炉盖上，且其垂直伸入炉体内。
上述技术方案的进一步改进是该等离子体炬设置于炉壁，并与进料口垂直，且其斜插入炉体内。
本实用新型的有益效果是本实用新型的反应炉反应空间大，固态、半固态、液态有机废物均可在高温下经等离子体热解、同适量的水蒸气反应。由于反应炉内采用水蒸汽作为等离子体的工作气体，对有机物的含水量及成分没有限制，有机废物无需预处理，相应地降低了运行成本；等离子体高温热解有机废物得到主要包括氢气和一氧化碳的具有还原性和可燃性的气体，同时抑止有毒物质的产生。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
图1是本实用新型蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉的平面示意图。
图2是本实用新型蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉另一种实施方式的平面示意图。
具体实施方式如图1所示，本实用新型涉及一种蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉。所述反应炉是采用水蒸汽作为工作气体将有机废物转化成高能燃气，即氢气和一氧化碳。所述反应炉包括一炉体，炉体截面可以是矩形或圆形，炉体内侧设有耐火炉衬和保温层，炉盖内侧有耐火材料层并有冷却水层。炉盖上设有垂直深入炉内的等离子体炬1，可以采用直流等离子体炬。在炉壁上设有进料口2、气体出口3以及和气体出口3相连接的急冷装置7，炉体底部侧面设有液态出渣口4，炉体底部设有供等离子体炬1工作于转移弧模式下的底电极5，炉壁上还设有一个蒸汽进口6，蒸汽进口通过一个阀门和蒸汽源连通。
如图2所示，是本实用新型蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉另一种实施方式，其与前一实施方式的区别在于该等离子体炬1置于炉壁，在同进料口2垂直的方位上，并且斜插入炉内。
本实用新型的反应炉可以在非转移弧和转移弧模式下工作。在非转移弧模式下，等离子体在等离子体炬1中的两个电极之间产生；在转移弧模式下，等离子体在等离子体炬1和炉体底部电极5之间产生。该装置可以工作在连续或间断式运行方式下。
本实用新型的反应炉反应空间大，固态、半固态、液态有机废物均可在高温下经等离子体热解、同适量的水蒸气反应。本实用新型采用熔渣技术，被处理的废物中的金属和无机物，例如医疗废物中的金属和玻璃制品，无需从中分拣出来，而是经过熔融处理后从液态出渣口4流出，处理过程简单方便，避免二次污染的机会。
由于反应炉内采用水蒸汽作为等离子体的工作气体，对有机物的含水量及成分没有限制，有机废物无需预处理，使得废物处理的过程简单方便，设备的利用率大幅提高，因而相应地降低了运行成本。废物同水蒸气反应转化为主要包括氢气和一氧化碳的气体，气体经过急冷装置7的骤冷处理后可得到清洁的高能燃气，实现废物的资源化，同时抑制了如二噁英等有毒物质产生，而废物中原有的全部有毒物质，例如二噁英、呋喃、多氯联苯、高氯或多氯脂肪或芳香物质得到干净和彻底的消灭。由于废物经过本实用新型处理后的主要产物氢气和一氧化碳均为还原性气体，废物中的金属不仅不会发生氧化，而且可回收再生，同时还原性气体的存在使废物中含正六价铬的剧毒物质还原成含正三价铬的无毒物质。水蒸汽不仅廉价，其焓值也比较大，作为等离子体发生器的工作气体，提供相同能量的情况下，所需的气体量小，在避免了采用空气作为等离子体的工作气体产生大量氧化氮(NOX)造成环境污染的同时，需要后处理的气体量也大大减少，使得设备的成本投资减少。
权利要求1.一种蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其特征在于包括一炉体，在炉体上还设有伸入炉体内部的等离子体炬，炉壁上设有进料口、气体出口以及和气体出口相连接的急冷装置，炉体底部设有液态出渣口，炉壁上还设有一个蒸汽进口，反应炉内采用水蒸汽作为工作气体。
2.如权利要求1所述的蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其特征在于该等离子体炬设在炉盖上，且其垂直伸入炉体内。
3.如权利要求1所述的蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其特征在于该等离子体炬设置于炉壁，并与进料口垂直，且其斜插入炉体内。
4.如权利要求1、2或3所述的蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其特征在于等离子体炬内设有两个相互配合来产生等离子体的电极。
5.如权利要求1、2或3所述的蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其特征在于炉体底部还设有与等离子体炬配合来产生等离子体的电极。
6.如权利要求1、2或3所述的蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其特征在于所述等离子体炬为直流等离子体炬。
7.如权利要求1、2或3所述的蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其特征在于炉体截面是矩形或圆形。
8.如权利要求1、2或3所述的蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其特征在于炉体内侧设有耐火炉衬和保温层。
9.如权利要求1、2或3所述的蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其特征在于炉盖内侧设有耐火材料层及冷却水层。
10.如权利要求1、2或3所述的蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，其特征在于蒸汽进口通过一个阀门和蒸汽源连通。
专利摘要本实用新型涉及一种蒸汽等离子体高温热解有机废物的反应炉，包括一炉体，在炉体上设有伸入炉体内部的等离子体炬，炉壁上设有进料口、气体出口以及和气体出口相连接的急冷装置，炉体底部设有液态出渣口，炉壁上还设有一个蒸汽进口，反应炉内采用水蒸汽作为工作气体。该等离子体炬可以是设在炉盖上，也可以是与进料口垂直地设置于炉壁。本实用新型的反应炉反应空间大，固态、半固态、液态有机废物均可在高温下经等离子体热解。由于采用水蒸汽作为等离子体的工作气体，对有机物含水量及成分没有限制，有机废物无需预处理，降低了运行成本；等离子体高温热解有机废物得到主要包括氢气和一氧化碳的具有还原性和可燃性的气体，同时抑止产生有毒物质。
文档编号H05H1/26GK2793564SQ20052005781
公开日2006年7月5日 申请日期2005年4月30日 优先权日2005年4月30日
发明者郭文康, 黄建军, 须平 申请人:郭文康, 黄建军