本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种双枪式变弧等离子处理飞灰的装置。
背景技术：
垃圾焚烧飞灰中含有大量的cd、cr、ni、pb等有害重金属物质，并且吸附了许多高毒性难降解的持久性有机污染物。因此，《国家危险废物名录》明确规定其为危险废物，必须经过稳定化、无害化处理。目前,较常用的垃圾焚烧飞灰的处理方法主要有分离技术、固化稳定化技术以及热处理技术。
等离子体技术作为一种近年来在工业中得到广泛应用的新技术，也可以用于垃圾焚烧飞灰的处理。与传统的热处理技术相比，热等离子体技术具有更高的温度和能量密度，可以实现飞灰的玻璃化，抑制重金属迁移，被认为是飞灰无害处理最有效的途径之一。
等离子技术分为转移弧与非转移弧两种，转移弧等离子体的等离子枪为阴极，须得外接一个外阳极才能产生转移弧等离子体，转移弧等离子技术电能利用率较高，但对不导电的材料无能为力；非转移弧等离子体的正负极均在一个等离子枪内部，与转移弧等离子相比，非转移弧等离子设备结构更为复杂，价格更为昂贵，而且电能利用率较低，运行成本较大。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供一种双枪式变弧等离子处理飞灰的装置，本发明通过熔融状态下两个等离子枪的电极之间存在引弧，克服了传统转移弧等离子处理飞灰引弧困难的缺陷，提高了非转移弧等离子处理飞灰的效率。采用双枪处理飞灰，熔融飞灰更加充分，双枪之间极性可以互相切换，避免了两个枪体内部电极烧损不均匀现象，降低了处理飞灰转移弧等离子炉的制作难度。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种双枪式变弧等离子处理飞灰的装置，包括：设置于炉体上部的进料口和排气口，所述壳体内为微负压状态；位于炉体底部的出料口，所述出料口设有挡板；贯穿设置于炉体上部的两个等离子枪，所述等离子枪的等离子弧喷口位于混有石英砂的飞灰的上方，所述飞灰位于炉体底部；所述喷口喷出的等离子弧将飞灰融化为熔融状态；两个所述等离子枪分别与气站和电源连接，当两个所述等离子枪的电极之间存在引弧时，通过所述电源改变两个等离子枪内电极的极性。
进一步的，所述等离子枪的内电极与外电极之间的间隙为5~10mm。
进一步的，所述内电极的材料由钨合金或者石墨制成，所述外电极的材料由石墨或者铜合金材料制成。
进一步的，所述炉体的材料为耐热钢或其他钢材，其内部装有耐火砖，外部盘有冷水管。
进一步的，还包括冷水机和转接柜，其中，所述转接柜分别与所述冷水机和所述电源连接，用于将电能与所述冷却水通过水电缆输入所述等离子枪中。
进一步的，所述气站为等离子枪提供的气体包括氩气、氮气、空气和燃气。
进一步的，两个所述等离子枪平行设置。
同时，本发明提供了一种利用双枪式变弧等离子处理飞灰的装置进行飞灰处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）向炉体内通入混有石英砂的飞灰；
2）打开电源，两个等离子枪的内电极为阴极，外电极为阳极，内电极、外电极之间形成非转移弧，利用非转移弧对飞灰进行加热；
3）飞灰熔融形成大片熔池后，改变等离子枪内的极性对飞灰进行加热，使两个枪体之间的等离子弧由非转移弧变为联合弧，进而变为转移弧，最终以转移弧的形式加热飞灰；
4）炉体内部的飞灰全部为熔融状态时，打开挡板，使熔岩流出。
进一步的，两个等离子枪分别为一号等离子枪和二号等离子枪，所述步骤3）中电极极性的变化具体为：
起初，一号等离子枪的阳极会与二号等离子枪的阴极之间产生一定的等离子弧，二号等离子枪的阳极与一号等离子枪的阴极产生一定的等离子弧；转换一号等离子枪内电极的极性，使一号等离子枪的内电极由阴极变为阳极，此时一号等离子枪的内电极与外电极均为阳极，且会与二号等离子枪的阴极之间产生一定的等离子弧；
改变一号等离子枪外电极的极性，使外电极转为阴极，此时一号等离子枪的内电极会与二号等离子枪的内电极之间产生等离子弧，一号等离子枪的外电极与二号等离子枪的外电极之间产生一定的等离子弧，此时形成联合弧状态；
当一号等离子枪与二号等离子枪之间的等离子弧稳定时，切断二者外电极的电路，使等离子弧只发生在一号等离子枪的内电极与二号等离子枪的内电极之间，此时形成转移弧状态。
进一步的，所述飞灰中混有15-30%的石英砂。
本发明的有益效果在于：本发明通过熔融状态下两个等离子枪的电极之间存在引弧，克服了传统转移弧等离子处理飞灰引弧困难的缺陷，提高了非转移弧等离子处理飞灰的效率。采用双枪处理飞灰，熔融飞灰更加充分，双枪之间极性可以互相切换，避免了两个枪体内部电极烧损不均匀现象，降低了处理飞灰转移弧等离子炉的制作难度。
附图说明
图1为本发明的装置整体示意图。
图2为本发明的双枪非转移弧示意图。
图3为本发明的双枪联合弧示意图。
图4为本发明的双枪转移弧示意图。
其中，一号等离子枪1，二号等离子枪2，进料口3，排气口4，内电极5，外电极6，等离子弧7，熔池8，挡板9，炉体10，飞灰11，气站111，电源112，水冷机113，转接柜114。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种双枪式变弧等离子处理飞灰的装置，图1为本发明的装置整体示意图，如图1所示,包括：设置于炉体上部的进料口和排气口，位于炉体底部的出料口，所述出料口设有挡板，贯穿设置于炉体上部的两个等离子枪，所述等离子枪的等离子弧喷口位于混有石英砂的飞灰的上方，所述飞灰位于炉体内底部，等离子弧将飞灰融化为熔融状态，两个等离子枪的电极之间存在引弧，两个所述等离子枪分别与气站和电源连接，通过所述电源改变两个等离子枪内电极的极性。
由此，本发明通过熔融状态下两个等离子枪的电极之间存在引弧，克服了传统转移弧等离子处理飞灰引弧困难的缺陷，提高了非转移弧等离子处理飞灰的效率。采用双枪处理飞灰，熔融飞灰更加充分，双枪之间极性可以互相切换，避免了两个枪体内部电极烧损不均匀现象，降低了处理飞灰转移弧等离子炉的制作难度。
根据本发明的具体实施例，等离子枪与炉体之间有1~3毫米的缝隙，炉体内部为微负压状态，使炉体内部产生的废气不会从炉体之中溢出来。
根据本发明的具体实施例，所述等离子枪的内电极与外电极之间的间隙为5~10mm，所述内电极的材料由钨合金或者石墨制成，所述外电极的材料由石墨或者铜合金材料制成，本发明在使用时，内电极为阳极，外电极为阴极，但是在实际的工作过程中发现，阳极的烧损程度大于阴极的烧损程度，因此，采用每隔一段时间对换等离子枪内电极的极性的方式，延长了内外电极的使用寿命，采用竖直双枪技术，双枪之间平行工作，降低了电极切斜面的烧损。
根据本发明的具体实施例，炉体上的进料口外接进料管，飞灰由进料口进入炉体内部，排气口外接排气管，炉内产生的废气由排气口排出，炉体的材料为耐热钢材料或其他材料，内部装有耐火砖，外部盘有冷水管，其作用是作为容器熔融飞灰，进一步降低了处理飞灰转移弧等离子炉的制作难度。
根据本发明的具体实施例，气站为等离子枪提供的气体包括氩气、氮气、空气和燃气等，当然，本发明对于介质气体并无特定要求，只要能产生使飞灰熔融的等离子弧即可。
根据本发明的具体实施例，如图1所示，本发明还包括冷水机和转接柜，其中，所述转接柜分别与所述冷水机和所述电源连接，用于将电能与所述冷却水通过水电缆输入所述等离子枪中，每个等离子枪分别与有水电缆与其连接，转接柜还有转换电路，改变等离子枪电极极性的作用。
根据本发明的另一方面，图2为本发明的双枪非转移弧示意图，图3为本发明的双枪联合弧示意图，图4为本发明的双枪转移弧示意图，如图2、3、4所示，本发明提供了一种利用双枪式变弧等离子处理飞灰的装置进行飞灰处理的方法，包括以下步骤：
1）向炉体内通入混有石英砂的飞灰；
2）打开电源，两个等离子枪的内电极为阴极，外电极为阳极，内电极、外电极之间形成非转移弧，利用非转移弧对飞灰进行加热；
3）飞灰熔融形成熔池后，改变等离子枪内的极性对飞灰进行加热，使两个枪体之间的等离子弧由非转移弧变为联合弧，进而变为转移弧，最终以转移弧的形式加热飞灰；其中，电极极性的变化具体为，飞灰熔融形成大片熔池后，两个等离子枪的带有不同电荷电极之间产生等离子弧，改变两个等离子枪的内电极或外电极的极性，使得两个等离子枪之间产生联合弧，当两个等离子枪之间的等离子弧稳定时，切断两个等离子枪外电极的电路，等离子弧只发生在两个等离子枪的内电极之间，此时的等离子弧为转移弧。
4）炉体内部的飞灰全部为熔融状态时，打开挡板，使熔岩流出。
根据本发明的具体实施例，两个等离子枪分别为一号等离子枪和二号等离子枪，所述步骤3）中电极极性的变化具体为：起初，一号等离子枪的阳极会与二号等离子枪的阴极之间产生一定的等离子弧，二号等离子枪的阳极与一号等离子枪的阴极产生一定的等离子弧；转换一号等离子枪内电极的极性，使一号等离子枪的内电极由阴极变为阳极，此时一号等离子枪的内电极与外电极均为阳极，且会与二号等离子枪的阴极之间产生一定的等离子弧；改变一号等离子枪外电极的极性，使外电极转为阴极，此时一号等离子枪的内电极会与二号等离子枪的内电极之间产生等离子弧，一号等离子枪的外电极与二号等离子枪的外电极之间产生一定的等离子弧，此时形成联合弧状态；当一号等离子枪与二号等离子枪之间的等离子弧稳定时，切断二者外电极的电路，使等离子弧只发生在一号等离子枪的内电极与二号等离子枪的内电极之间，此时形成转移弧状态。
根据本发明的具体实施例，所述飞灰中混有15-30%的石英砂。
实施例一
运行过程中，如图1所示，一号等离子枪与二号等离子枪同时引弧，内电极为阴极，外电极为阳极，内外电极之间形成非转移弧，利用非转移弧对飞灰进行加热。
当飞灰熔融形成大片熔池后，如图2，一号等离子枪的阳极会与二号等离子枪的阴极之间产生一定的等离子弧，二号等离子枪的阳极也会与一号等离子枪的阴极产生一定等离子弧；转换一号等离子枪阴极的极性，使一号等离子枪的内电极为阳极，此时一号等离子枪的内电极与外电极均为阳极，且会与二号等离子枪的阴极之间产生一定的等离子弧。
改变一号等离子枪外电极的极性，使外电极转为阴极，此时一号等离子枪的内电极会与二号等离子枪的内电极之间产生等离子弧，一号等离子枪的外电极与二号等离子枪的外电极之间产生一定的等离子弧，此时形成图2中的联合弧状态。
当一号等离子枪与二号等离子枪之间的等离子弧稳定时，切断二者外电极的电路，使等离子弧只发生在一号等离子枪的内电极与二号等离子枪的内电极之间，此时形成图3中的转移弧状态。
当炉体内部的飞灰全部融化为熔岩时，打开挡板，使熔岩流出，同时打开进料口，使飞灰源源不断地输入炉内。
由于阳极烧损比阴极烧损厉害，因此每隔一段时间对换两个等离子枪内电极的极性。
综上所述本发明通过熔融状态下两个等离子枪的电极之间存在引弧，克服了传统转移弧等离子处理飞灰引弧困难的缺陷，提高了非转移弧等离子处理飞灰的效率。采用双枪处理飞灰，熔融飞灰更加充分，双枪之间极性可以互相切换，避免了两个枪体内部电极烧损不均匀现象，降低了处理飞灰转移弧等离子炉的制作难度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。