专利名称：利用等离子弧处理焚烧灰的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种利用蒸汽等离子炬熔化焚烧炉中产生的焚烧灰的设备和方法。现有技术的描述通常，利用诸如煤、石油、天然气等的矿物燃料的熔化装置通常用于熔化诸如金属、非金属、石棉、焚烧灰、放射性废物、模型熔剂、玻璃、铝、电弧焊炬的外壳等的无机材料。然而，利用矿物燃料的方法从表面开始熔化材料，因而热效率很低且熔化需要相当大能量。 在熔炉中产生的焚烧灰能够以两种类型分布底灰和飞灰。底灰可被埋入地下，因为它包含很少诸如二恶英或重金属的毒性材料。然而，飞灰包含大量二恶英和重金属，从而当它被掩埋时会引起二次污染。为此，日本禁止掩埋焚烧飞灰，韩国也在考虑同样的政策。飞灰通常包含相当大量的氯化钙。这是因为半干反应器被用于去除焚烧炉中产生的废气中包含的氯化氢。氯化钙引起冷却水的污染，因为它容易在熔炉中熔化且和熔渣一起排出。它还能够腐蚀熔炉且因而缩短熔炉的寿命。然而，如果能够从灰中收集氯化钙，它能够用于包括冬季道路防冻的多种用途。在灰的通常等离子熔化中，氮、氩或空气用于等离子气体，且从熔炉排出的气体在被释放到大气之前必需被净化。对于等离子气体使用蒸汽大大简化了净化处理，因为通过冷凝蒸汽，排出的气体量显著减少。
发明内容
本发明的一个或更多实施例是为了解决上面提到的问题，即提供一种利用等离子弧处理包括飞灰的焚烧灰的设备和方法，其能够最小化二次污染。本发明的一个或更多实施例还提供一种处理焚烧灰的设备和方法，其能够收集在处理焚烧灰时产生的氯化钙。本发明的一个或更多实施例还提供一种利用蒸汽作为等离子气体的处理焚烧灰的设备和方法。本发明的示范性实施例提供一种处理焚烧灰的方法，包括利用蒸汽等离子炬熔化包括飞灰和底灰的焚烧灰而产生熔融物；利用水冷却所述熔融物以使所述熔融物中包含的熔盐溶解在水中且使所述熔融物中包含的熔渣玻化；和从溶解了所述熔盐的水中收集氯化钙。该方法可进一步包括通过利用废气中所包含的热量产生蒸汽，所述废气是在熔化所述焚烧灰时产生的。该方法进一步包括将产生的蒸汽供给到所述蒸汽等离子炬中。该方法进一步包括供应产生的蒸汽作为用于收集氯化钙的热源。该方法进一步包括冷凝和燃烧所述废气。
本发明的示范性实施例提供一种处理焚烧灰的设备，包括熔化单元，所述熔化单元利用蒸汽等离子炬熔化包括飞灰和底灰的焚烧灰而产生熔融物；水箱，所述水箱利用水来冷却所述熔融物以在水中溶解所述熔融物中包含的熔盐，且使所述熔融物中包含的熔渣玻化；和CaC12回收单元，所述CaC12回收单元用于从溶解了所述熔盐的水中收集氯化钙。熔化单元可包括熔化室，所述熔化室用于熔化由焚烧灰供给装置提供的焚烧灰；供给管，所述供给管被形成在所述熔化室的一个侧面上，用于将焚烧灰供给到所述熔化室中；废气出口，所述废气出口被形成在所述熔化室的另一侧面上，用于将在焚烧灰被熔化时产生的废气排出到所述熔化室外部；隔离壁，所述隔离壁被布置在距所述废气出口一定距离处且从所述熔化室的上部内壁突出；排出器，所述排出器被形成在所述熔化室的所述另一侧面上，用于将所述熔融物排出；和等离子炬模块，所述等离子炬模块被布置成穿过所述熔化室的上侧面中，处于所述供给管和所述隔离壁之间，且可朝所述熔化室的内部移动，用 于利用蒸汽等离子炬熔化焚烧灰。当在所述熔化室底部存在熔融物的被固化的残渣时，所述等离子炬模块可以非转移弧操作模式操作等离子炬，当所述残渣被熔化时，将等离子炬转换成转移弧操作模式。所述设备可进一步包括蒸发器，所述蒸发器利用经由所述废气出口排出的废气中包含的热量产生蒸汽。由所述蒸发器产生的蒸汽可被供应到所述等离子炬模块。由所述蒸发器产生的蒸汽可被供应到所述CaC12回收单元，作为用于收集氯化钙的热源。示范性设备可进一步包括冷凝器，所述冷凝器用于使废气冷凝。示范性设备可进一步包括燃烧器，所述燃烧器用于燃烧冷凝的废气中包含的CO。在示范性设备中，所述水箱可包括主水箱和副水箱，所述主水箱用于在水中溶解经由所述排出器排出的所述熔融物中包含的熔盐，当所述主水箱中容纳的水位在预定值之上时，所述主水箱中容纳的水被转移到所述副水箱，其中所述CaC12回收单元蒸发所述副水箱中容纳的水以收集氯化钙。示范性设备可进一步包括冷却器，所述冷却器用于将所述主水箱中容纳的水的温度维持在预定水平内。
图I示出根据本发明示例利用等离子弧处理焚烧灰的设备。图2示出图I所示的熔化单元。图3示出图2所示的等离子炬模块。图4和图5是用于描述根据本发明实施例处理焚烧灰的方法的流程图。
具体实施例方式以下参考附图的描述被提供为辅助本发明示范性实施例的全面理解，本发明由权利要求和其等同物限定。以下描述包括各种具体细节以辅助这种理解，但是这些细节仅仅被认为是示例性的。因此，本领域技术人员将认识到在不背离本发明的范围和精神的情况下可以对这里描述的实施例进行各种变化和修改。而且，为了清楚和简明，省略公知功能和结构的描述。 下文中，参考附图详细描述本发明的示例。图I示出根据本发明示例利用等离子弧处理焚烧灰的设备。图2示出图I所示的熔化单元。图3示出图2所示的等离子炬模块。参考图I至图3，利用等离子弧处理焚烧灰的设备100包括焚烧灰供给装置10和熔化单元20，该设备100可进一步包括水箱80和CaC12回收单元91。焚烧灰供给装置10将包括飞灰和底灰的焚烧灰12提供到熔化单元20。熔化单元20包括熔炉21，且熔炉21利用等离子弧熔化由焚烧灰供给装置10提供的焚烧灰12而产生熔融物14。水箱80容纳水，熔炉21中产生的熔融物14被供应到水中。熔融物14中包含的熔盐被溶解在水中，熔融物14中包含的熔渣被玻化。CaC12回收单元91从由水箱80递送的熔盐溶解水14b中收集氯化钙CaC12。该设备100可进一步包括输送器92、蒸发器93、冷凝器94、鼓风机95、燃烧器96、冷却器97和熔渣收集器98。 下面详细描述根据本发明示例利用等离子弧处理焚烧灰的设备100。焚烧灰供给装置10将焚烧灰12提供到熔炉21。焚烧灰12包括以一定比例混合的飞灰和底灰。将底灰与飞灰混合的原因是降低熔融物14的熔点。换言之，当通过底灰与飞灰以适当比例混合来调整焚烧灰12的碱度时，能够降低焚烧灰12的熔点。例如，底灰能够与飞灰混合，使得焚烧灰12的熔点低于1500°C。更具体地，例如，底灰与飞灰能够以I I的比例混合。即使底灰与飞灰混合，与仅输入飞灰相比，底灰不影响产生的氯化钙的量，因为在熔化时多数底灰被包含在熔渣中。焚烧灰12能够以诸如粉末或小颗粒的形式提供。利用螺杆将焚烧灰12供应到熔炉21的螺旋供给器可被用作焚烧灰供给装置10。在这种情况下，焚烧灰供给装置10可包括传送管17、入口 15和螺旋叶片13。传送管17被连接到供给管23，且提供焚烧灰12能够经由其传送的路径。入口 15被连接到传送管17且将焚烧灰12供应到传送管17中。螺旋叶片13被安装在传送管17中且将供应的焚烧灰12经由供给管23传送到熔炉21。螺旋叶片13在传送管17内旋转以使焚烧灰12移动。利用螺旋叶片13将焚烧灰12提供到熔炉21中，这能够防止在熔炉中熔化焚烧灰时产生的高温气体经由传送管17泄漏到入口 15。换言之，高温气体不经由传送管17泄漏，因为传送管17充满粉末或小颗粒状的焚烧灰12。当熔化焚烧灰12时，焚烧灰供给装置10以这种方式供应焚烧灰12，使得焚烧灰12填满供给管23且覆盖熔化室22的与供给管23相邻的内壁。这是为了防止内壁被熔融物14腐蚀。通过对焚烧灰12直接施加等离子弧，熔化单元20使焚烧灰熔化。熔化单元20包括等离子炬模块30，该模块包括产生等离子弧的等离子炬35。与现有技术的矿物燃料相t匕，等离子弧的温度很高，使得热量能够直接传送到焚烧灰12，且能够减少在熔化时产生的气体量。因此，熔化单元20能够以高速度和高效率熔化焚烧灰12。熔化单元20包括熔炉21和等离子炬模块30。熔炉21包括供给管23、熔化室22、废气出口 25、隔离壁26和排出器27。供给管23供应由焚烧灰供给装置10提供的焚烧灰12。熔化室22在熔化室22的一个侧面与供给管23联接，且熔化由供给管23提供的焚烧灰12。废气出口 25被形成在供给管23的相对侧面上，且将废气16排出到熔化室22外部。隔离壁26被布置成靠近废气出口 25且从熔化室22的上部内壁突出。排出器27形成在熔化室22的另一侧面上，且将熔融物14排出。等离子炬模块30被布置成穿过熔化室22的上侧面中，处于供给管23和隔离壁26之间，且可朝熔化室的内部移动，且包括将等离子弧施加到堆积的焚烧灰12以熔化焚烧灰12的等离子炬。另外，熔化单元20可进一步包括冷却套40、监视相机50和温度传感器60。在熔炉21中，由焚烧灰供给装置10提供的焚烧灰12被熔化。熔化室22包括内部空间，该内部空间容纳堆积的焚烧灰12和熔融物14。供给管23从熔化室22的该一个侧面的上部向外突出。废气出口 25被形成在供给管23的相对侧面上，隔离壁26被形成在供给管23和废气出口 25之间。供给管23、隔离壁26和废气出口 25被如上所述布置，以防止散布的灰尘经由废气出口 25泄漏到熔化室22外部。熔炉21的排出器27能够被形成在熔化室22的该另一侧面的下部。排出器27的出口 27a被形成在熔化室22的底部上方。这是为了防止外部空气经由出口 27a流入熔化室 22内部或内部空气经由出口 27a泄漏到熔化室22外部。此外，排出器27的出口 27a能够用诸如泥土或陶瓷的材料堵塞，且在排出熔融物14之前，堵塞材料能够被外力或热去除。熔炉21能够在正压或负压下操作。焚烧灰12的飞灰中包含的元素按照其含量的顺序是Ca、Cl、Na、K、S、Zn、Si、Fe、Pb、Al等。Ca主要以Ca (OH) 2或CaC12的形式包含于飞灰中。Ca (OH) 2被变成CaO且被包含于熔渣中，CaC12主要包含于熔盐中。Na和K可被包含于盐、熔渣或蒸发后的熔融飞灰中。取决于熔炉21中的氧化/还原环境，S可被以H2S或H2S04的形式蒸发或可以CaS04形式包含于熔渣中。多数Zn被蒸发，多数Si、Fe和Al被包含于熔渣中。一些Pb被蒸发，其余被包含于熔渣中。多数CaC12(占飞灰的约40%至50% )被与熔炉21中的熔渣分离且被包含于熔盐中。因为氯化钙在水中的溶解度为86. 3g/100g，所以它在水箱80中迅速溶解。如上所述，因为有毒的重金属在熔炉21中被蒸发或包含于熔渣中，且因为CaS和CaS04溶解度很低，水箱80中的水不被上述材料污染且能够收集高纯度的氯化钙。例如，当处理I吨飞灰时能够收集400kg至500kg的氯化钙。监视相机50被安装在熔化室22中以保持对等离子炬35的操作和焚烧灰12的熔化状态的观察，并且来自监视相机50的捕获图像被发送到操作单元。在这种情况下，监视相机50能够被安装得比熔融物14的表面高。在示出的实施例中，监视相机50被安装在熔化室22的与熔化室22的所述一个侧面相对的另一侧面上。然而，本发明不限于安装监视相机50的具体位置。温度传感器60被安装在熔化室22中以测量熔化室22中的温度，且测量的温度数据被发送到操作单元。在这种情况下，温度传感器60可被安装得比熔融物14的表面高。冷却套40被安装在熔化室22的下部的外周且围绕排出器27，用于冷却熔化室22的渣线和排出器27处的难熔物质。熔化室22中的熔融物14可引起熔化室22内壁的腐蚀。因此，当冷却套40被布置在熔化室22和排出器27的接触熔融物14之处时，能够防止内部耐熔壁被腐蚀。换言之，与熔化室22和排出器27接触的熔融物14被冷却套40凝结且形成一种保护层，从而内壁可被保护不被腐蚀，因为熔融物14不与内壁直接接触。冷却套40被连接到热交换器且利用由热交换器提供的制冷剂降低熔化室22下部和排出器27的温度。
等离子炬模块30包括电力发生器31、介质喷射器33、等离子炬35和炬移动装置39。电力发生器31对等离子炬35提供电力以产生等离子弧。介质喷射器33对等离子炬35提供介质以产生等离子体。等离子炬35利用由介质喷射器33提供的介质产生弧放电而产生等离子弧。炬移动装置39使等离子炬从熔化室22的底部向前或向后移动。介质喷射器33能够提供蒸汽作为用于等离子炬35的介质。空气或氮也能够被用作介质，然而，利用空气或氮不合适，因为产生诸如NOx的污染物。等离子炬35可以是包括后电极32和前电极34的转移型等离子炬，且电极37被安装在熔化室22的底部以将电弧直接在焚烧灰12上放电。后电极32被电力发生器31提供正偏压。前电极被布置在后电极32前方，且经由第一开关36被提供负偏压。电极37经由第二开关38被提供负偏压。当正电荷被施加到后电极32且负电荷被施加到前电极34时，在等离子炬35上产生电弧。在这种情况下，等离子炬35被以非转移模式操作，在等离子炬35内部产生电弧且 将电弧向外放电。当焚烧灰12被熔化且熔融物14获得导电性时，开关36被切断，负电荷被施加到电极37，且正电荷被施加到后电极32。然后，电弧从等离子炬35移动到熔融物14。在这种情况下，等离子炬35在转移模式下操作，且在熔融物14上产生电弧。等离子炬35被布置在距经由供给管23提供且被堆积在熔化室22中的焚烧灰12一定距离处。优选将等离子炬35布置成瞄准堆积的焚烧灰12和熔融物表面的界面，从而焚烧灰12可被迅速熔化。换言之，等离子炬能够被布置成相对于熔化室22的底面呈一定角度。例如，如下所述利用根据本发明实施例的等离子炬35能够熔化焚烧灰12。最初，在熔化室22的底部可能有一些被固化的熔融物14的残渣。因为固化残渣不导电，等离子炬35首先被以非转移弧操作模式操作以熔化残渣。在这种情况下，炬移动装置39将等离子炬35朝熔化室22的底部移动。当被固化的残渣被熔化且获得导电性时，等离子炬35将其操作模式转换成转移弧操作模式以熔化焚烧灰12。在这种情况下，炬移动装置39使等离子炬35移动离开熔化室22的底部。当等离子炬35被以转移弧操作模式操作时，等离子炬35的操作电压增加，能够减少热量损失。在这种情况下，通过调整施加到等离子炬35的电流，能够容易控制焚烧灰12的熔化速度。在等离子炬35被移动离开熔化室22的底部之后，等离子炬35可被以利用非转移弧和转移弧操作模式的混合操作模式操作。例如，假定需要5bar压力蒸汽以操作等离子炬35，等离子炬35所需的蒸气的最大量可以是2000Lpm/lMW，即100Kg/h/lMW。在这种情况下，如果蒸发器93的容量是约I吨/h，则蒸发器93能够提供足够的蒸汽以操作等离子炬35。水箱80被布置在熔炉21的排出器27下方且从排出器27接收熔融物14。水箱80包括主水箱81和与主水箱81联结的副水箱83。从熔化室22排出的熔融物14被灌注到主水箱81中。主水箱81容纳水，供应到主水箱81的水量被确定为与供应到CaC12回收单元91的熔盐溶解水14b的量相应。熔融物14包含熔盐和熔渣，其中熔盐被溶解在水中，熔渣被水冷却且玻化。冷却器97循环水箱80中的冷却水以使水箱80中容纳的水维持在预定水平内。冷却器97可最小化冷却水的量以最大化熔盐在水中的溶解度同时保持在用于玻化熔渣的范围。冷却器97可包括插入水箱80中的循环螺旋管，从而冷却水流入循环螺旋管中。在示出的实施例中，循环螺旋管被插入水箱80中。然而，可以包括插入水箱80内壁的另外循环螺旋管。例如，水箱80的壁可具有双套结构且循环螺旋管可被安装在水箱80的内壁和外壁之间。
输送器92联结到主水箱81且将玻化的熔渣14a传送到主水箱81外部。输送器92可倾斜安装于主水箱81的一个侧面处，以稳定地传送熔渣14a。输送器92的一侧能够被布置在主水箱81的底部附近，且输送器92的另一侧可曝露到主水箱81的外部。熔渣收集器98可被安装在输送器92的另一侧用于收集熔渣14a。在熔渣收集器98中收集的熔渣14a可被循环利用用于工业用途。CaCl2回收单元91从副水箱83接收熔盐溶解水14b。CaCl2回收单元91从熔盐溶解水14b生产氯化钙。本发明实施例的CaC12回收单元91利用由蒸发器93提供的热量蒸发水以产生氯化钙。可以使用真空蒸发方法以减少生产氯化钙所需的蒸汽量。例如，如果熔化单元20能够每小时处理I吨焚烧灰12，则氯化钙的生产率是O. 5吨/小时，且溶解生产的氯化钙需要O. 6吨水。尽管蒸发水所需的蒸汽量理论上与溶解氯化钙所需的量相同，假定蒸发效率是70%，实际需要O. 85吨/小时的蒸汽用于蒸发。蒸发所需的蒸汽量能够被蒸发器93供应，从而CaC12回收单元91不需要附加能量来蒸发水。蒸发器93被联结到废气出口 25用于接收废气16。蒸发器93将产生的蒸汽供应到等离子炬模块30和CaC12回收单元91。例如，当废气16从熔炉21排出时其温度是约1400°C。排出的废气16在通过蒸发器93的同时被冷却到180°C的温度。蒸发器93将冷却的废气16供应到冷凝器94。冷凝器94从蒸发器93接收废气且将其冷凝。冷凝器94包括冷却塔和清洗塔，且当废气通过冷却塔和清洗塔时，废气的容积被大大减少。废气中包含的有毒材料也在冷凝废气的同时被消除。在冷凝废气的同时产生的废水被输送到废水处理设备。能够采用蒸发方法来处理废水，因为废水量仅是约100L/h。由蒸发器93产生的蒸汽能够被用于蒸发废水。鼓风机95将通过冷凝器94冷凝的废气朝燃烧器96的方向吹。冷凝废气的量很小，从而能够使用压缩尺寸的鼓风机95。如果废气不包含易燃气体，冷凝的废气能够直接排出到设备100外部。燃烧器96燃烧从鼓风机95提供的废气中的CO且排出到设备100外部。如果废气包含易燃材料，它们可在通过燃烧器96的同时被燃烧。因为有毒材料被冷凝器94消除，能够在燃烧后排出废气。热氧化剂能够被用于燃烧器96。以下参考图I至图5描述利用本发明实施例的设备100处理焚烧灰的方法。图4和图5是用于描述根据本发明实施例处理焚烧灰的方法的流程图。在步骤S201中，焚烧灰供给装置10将焚烧灰12提供到熔炉21的熔化室22。在该步骤中，焚烧灰供给装置10供应足够量的焚烧灰12，从而焚烧灰12填满供给管23且覆盖熔化室22的与供给管23相邻的内壁。排出器27的出口 27a被用诸如泥土或陶瓷或木材的材料堵塞。这是为了防止由电弧放电产生的高温气体或热量经由出口 27a泄漏到熔化室22外部。
接下来，在步骤S203中，等离子炬模块30利用等离子弧熔化焚烧灰12而产生熔融物14。以下进一步具体地描述步骤S203。首先，炬移动装置39将等离子炬35朝熔化室22的底部移动。接下来，等离子炬模块30以非转移弧操作模式操作等离子炬35，并使熔化室22的底部的熔融物14的已被固化的残渣熔化。在熔化室22的底部可存在熔融物14的已被熔化和被固化的残渣。因为被固化的残渣不导电，等离子炬35不能被以转移弧操作模式操作。在这种情况下，等离子炬35被以非转移弧操作模式操作以熔化残渣或焚烧灰12。在非转移弧操作模式下，负电荷被施加到前电极34且正电荷被施加到后电极32。当被固化的残渣被熔化且获得导电性时，等离子炬35将其操作模式转换到转移弧操作模式用于熔化焚烧灰12。在这种情况下，炬移动装置39将等离子炬35从熔化室22的底部移动离开。当等离子炬35被以转移弧操作模式操作时，等离子炬35的操作电压增力口，能够减少热损失。电力发生器31打开第一开关36以切断对前电极34施加负电荷且关闭第二开关38以对电极37供应负电荷。 如上所述，当电弧在熔融物14上放电时，能够迅速熔化焚烧灰12，因为等离子弧的温度很高，且热量被直接递送到焚烧灰12。在熔化焚烧灰12时产生的废气被经由废气出口 25排出。因为隔离壁26被形成在废气出口 25的前面，能够防止散布的灰尘继续经过废气出口 25携带到熔化室22外部。换言之，能够最小化散布灰尘的继续携带，因为散布灰尘被隔离壁26阻挡且在熔化室22中旋转。而且，因为冷却套40与热交换器联结且经由熔化室22的下部和排出器27的外周循环制冷剂，能够防止熔化室22的内壁和排出器27被熔融物14腐蚀。接下来，在步骤S205中，熔炉21将产生的熔融物14排出到水箱80。当熔融物14在熔化室22中的水平高于排出器27的出口 27a的水平时，堵塞出口 27a的材料被去除且熔融物14被排出。因为排出器27的出口 27a被形成在熔化室22的底部上方，能够防止外部空气经由出口 27a流入熔化室22的内部或内部空气经由出口 27a泄漏到熔化室22的外部。从熔化室22排出的熔融物14被灌注到主水箱81中，熔融物14中包含的熔盐被在水中溶解且熔融物14中包含的熔渣被冷却且玻化。利用冷却器97，通过冷却水的循环控制水箱80的温度。冷却器97可最小化冷却水量以最大化熔盐在水中的溶解度。接下来，在步骤S207中，熔盐溶解水14b被提供到CaC12回收单元91。当主水箱81中容纳的水的水位在预定值之上时，水被移动到副水箱83。副水箱82中容纳的水被供应到CaC12回收单元91。当熔盐溶解水14b的溶解度达到其最大水平时，副水箱83中容纳的水能够被转移到CaC12回收单元91。在本发明的实施例中，CaC12回收单元91从副水箱83接收熔盐溶解水14b，但是CaC12回收单元91也能够直接从主水箱81接收熔盐溶解水14b。接下来，在步骤S209中，CaC12回收单元91从熔盐溶解水14b中收集氯化钙。CaC12回收单元91能够通过利用由蒸发器93提供的蒸汽来蒸发水而收集氯化钙。能够使用真空蒸发方法来减少步骤S209中所需的蒸汽量。接下来，在步骤S211中，熔渣14a被输送器92传送到水箱80外部。熔渣收集器收集排出的熔渣14a。在熔化室22中产生的废气16被供应到蒸发器93。接下来，在步骤S215中，蒸发器93利用废气16中包含的热量产生蒸汽。当废气16从熔炉21排出时的温度是约1400°C，且在通过蒸发器93的同时降低到180°C。蒸发器93将冷却的废气16供应到冷凝器94。接下来，在步骤S217中，冷凝器94从蒸发器93接收废气且将它冷凝。冷凝器94包括冷却塔和清洗塔，当通过冷却塔和清洗塔时废气容积被大大减少。废气中包含的有毒成分也在冷凝废气的同时被消除。接下来，在步骤S219中，鼓风机95将被冷凝器94冷凝的废气朝燃烧器96的方向吹。如果废气不包含有毒或易燃成分，冷凝的废气能够被直接排出到设备100外部。 且在步骤S221中，燃烧器96燃烧从鼓风机95提供的废气中的CO且排出到设备100外部。如果灰包括易燃成分，废气可包含相当大量的CO。在这种情况下，CO能够在通过燃烧器96的同时燃烧。在步骤S223中，在步骤S215中产生的蒸汽被提供到例如等离子炬模块30和/或CaCl2回收单元91。根据本发明的实施例，因为利用蒸汽等离子炬熔化焚烧灰，能够在处理焚烧灰的同时最小化二次污染。当利用借助于蒸汽产生的等离子弧熔化焚烧灰时，能够减少诸如NOx的二次污染物的量。与利用矿物燃料的现有技术相比，因为本发明利用蒸汽等离子炬来熔化焚烧灰，本发明的实施例还能够更快速地熔化焚烧灰。因为容易从熔化处理获得用于蒸汽等离子炬的蒸汽，而不用额外的设备，恒定压力的比热大于用于等离子炬的其它气体，能够制造具有良好热效率和高操作电压的大等离子炬。根据本发明实施例，因为利用冷却塔和清洗塔，蒸汽能够被以冷凝方式收集，能够减少废气量。此外，根据本发明的实施例，通过将熔融物溶解在水中且将水蒸发能够收集高纯度的氯化钙。此外，在本发明的实施例中，废气出口被形成在与供给管不同的另一侧面上，隔离壁被布置在废气出口和焚烧灰被熔化的位置处之间，从而能够防止散布的灰尘经由废气出口泄漏。此外，因为当废气通过冷却塔和清洗塔时其容积被大大减少，能够减少排出到空气中的废气量。而且，废气中包含的CO在排出之前被燃烧，能够排出带有很少二次污染物的废气且最小化废气产生的污染。此外，因为废气中包含的热量被用于产生蒸汽，本发明的实施例能够最小化能量浪费和产生用于产生等离子弧和蒸发氯化钙的蒸汽的成本。虽然本发明已根据当前考虑最实际和优选实施例而进行了描述，应该理解本发明不限于公开的实施例。相反，意图覆盖所附权利要求的精神和范围内所包含的各种修改和类似布置，权利要求符合最广的解释以便包含所有这种修改和类似结构。
权利要求
1.一种处理焚烧灰的方法，包括 利用蒸汽等离子炬熔化包括飞灰和底灰的焚烧灰而产生包括熔盐和熔渣的熔融物； 利用水冷却所述熔融物以使所述熔盐溶解于水中，并且使所述熔渣玻化；和 从溶解了所述熔盐的水中收集氯化钙。
2.如权利要求I所述的方法，还包括利用废气中包含的热量产生蒸汽，其中所述废气是在熔化所述焚烧灰时产生的。
3.如权利要求2所述的方法，还包括将产生的所述蒸汽供给到所述蒸汽等离子炬中。
4.如权利要求2所述的方法，还包括供应产生的所述蒸汽，以作为用于收集所述氯化钙的热源。
5.如权利要求2所述的方法，还包括冷凝所述废气以便显著减少排出气体的量，并且燃烧所述废气。
6.如权利要求I所述的方法，其中当存在所述熔融物的被固化的残渣时，所述蒸汽等离子炬以非转移弧操作模式操作，当所述熔融物的所述残渣被熔化时，所述蒸汽等离子炬以转移弧操作模式操作。
7.—种处理焚烧灰的设备,包括 熔化单元，所述熔化单元利用蒸汽等离子炬熔化包括飞灰和底灰的焚烧灰而产生包括熔盐和熔渣的熔融物； 水箱，所述水箱利用水冷却所述熔融物以使熔盐溶解在水中且使所述熔渣玻化；和 CaC12回收单元，所述CaC12回收单元用于从溶解了所述熔盐的水中收集氯化钙。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述熔化单元包括 焚烧灰供给装置，所述焚烧灰供给装置提供所述焚烧灰； 熔化室，所述熔化室用于熔化由所述焚烧灰供给装置提供的所述焚烧灰； 供给管，所述供给管形成在所述熔化室的一个侧面上，以将所述焚烧灰供给到所述熔化室中； 废气出口，所述废气出口形成在所述熔化室的另一侧面上，以将在所述焚烧灰被熔化时所产生的废气排出到所述熔化室外部； 隔离壁，所述隔离壁布置在距所述废气出口一定距离处且从所述熔化室的上部内壁突出； 排出器，所述排出器形成在所述熔化室的所述另一侧面上，以将所述熔融物排出；和等离子炬模块，所述等离子炬模块安装在所述熔化室的位于所述供给管和所述隔离壁之间的上侧，且可朝所述熔化室的内部移动，以利用所述蒸汽等离子炬熔化所述焚烧灰。
9.如权利要求8所述的设备，其中当在所述熔化室底部存在所述熔融物的被固化的残渣时，所述等离子炬模块以非转移弧操作模式操作所述等离子炬，当所述残渣被熔化时，将所述等离子炬转换成转移弧操作模式。
10.如权利要求8所述的设备，还包括蒸发器，所述蒸发器利用经由所述废气出口排出的所述废气中包含的热量产生蒸汽。
11.如权利要求10所述的设备，其中由所述蒸发器产生的所述蒸汽被供应到所述等离子炬模块。
12.如权利要求10所述的设备，其中由所述蒸发器产生的所述蒸汽被供应到所述CaC12回收单元，以作为用于收集所述氯化钙的热源。
13.如权利要求10所述的设备，还包括冷凝器，所述冷凝器用于使所述废气冷凝。
14.如权利要求13所述的设备，还包括燃烧器，所述燃烧器用于燃烧所述被冷凝的废气中包含的CO。
15.如权利要求8所述的设备，其中所述水箱包括 主水箱，所述主水箱用于将经由所述排出器排出的所述熔盐溶解于水中；和副水箱，当所述主水箱中容纳的水位在预定值之上时，所述主水箱中容纳的水转移到所述副水箱， 其中所述CaC12回收单元使所述副水箱中容纳的水蒸发以收集所述氯化钙。
16.如权利要求15所述的设备，还包括冷却器，所述冷却器用于将所述主水箱中容纳的水的温度维持在预定水平内。
全文摘要
本发明涉及一种利用蒸汽等离子炬熔化焚烧炉中产生的焚烧灰的设备和方法，该设备和方法能够最小化二次污染物且能够从熔融物收集氯化钙。本发明的示范性实施例提供一种处理焚烧灰的方法，包括利用蒸汽等离子炬熔化包括飞灰和底灰的焚烧灰而产生熔融物；利用水冷却所述熔融物以将包含在熔融物中的熔盐溶解在水中且使包含在熔融物中的熔渣玻化；和从溶解所述熔盐的水中收集氯化钙。
文档编号C01F11/24GK102774869SQ201110312640
公开日2012年11月14日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年5月12日
发明者李珍昊, 金永奭, 黄淳谟 申请人:Gs普兰斯特有限公司