一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置的制作方法
1.本发明涉及一种气化熔融装置，特别是一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，属于固废处理技术领域。
背景技术：
2.固体废物主要包括：生活垃圾、工业固废、危险废物等。我国在经济飞速增长的同时，固废产生量也逐年攀高，但固体废物的处理，尤其是资源化处理能力却存在严重不足，这导致我国固废的年产生量与年处理量出现显著的不匹配现象。有大量固废未经无害化、资源化处理，而是以填埋等方式进行处置，这样不仅浪费了大量的宝贵土地资源，同时也存在严重的二次污染，例如垃圾渗出液会污染地下水及土壤，垃圾堆放产生的臭气严重影响场地周边的空气质量等。因此，急需固废资源化、无害化处理技术的开发和应用。
3.现已有诸如等离子体气化技术、超临界水氧化技术以及生物法等固废处理领域中的新技术。其中，等离子体气化技术可将固废加热到5000-10000k高温，彻底摧毁固废中有机物并将无机物熔融为物性稳定的玻璃体，在固废资源化、无害化处理域领具有极大的潜力。
4.目前国内等离子体气化熔融技术已应用于医疗废弃物处理、垃圾焚烧飞灰处理、垃圾气化处理等，但其中大部分存在合成气焦油含量高的问题，例如cn 104711032a
ꢀ“
一种高温等离子垃圾气化裂解炉”和cn 110121750a“放射性废物处理装置”，专利中均使用上吸式等离子体气化炉处理固废，固废进入炉体后经历干燥、热解，含有大量焦油的热解气经由炉体上方合成气出口抽出，可能对设备的稳定运行造成影响，甚至影响后续设备的寿命。但是现有固废等离子体处理设备能耗高，能源利用率较低等问题，例如cn 102859280b“倾转炉”，专利中熔融炉无料层，固废进入炉膛直接落入熔池，经等离子体炬加热快速热解，产生大量高温可燃气并被烟气通道抽走，从而导致熔融炉热效率相对较低，处理每吨固废能耗增大，并且固废加入后立即快速热解产生大量烟气，容易导致后处理工况波动大，难以控制。例如cn 114068057a“放射性废物的玻璃固化处理方法”，专利中将废物先进行焚烧，焚烧灰经冷却、转运后进入熔融炉再加热熔融，过程中焚烧灰渣的显热被浪费，降低了能源利用率。
技术实现要素：
5.本发明所要解决的技术问题是提供一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，解决现有技术中熔融炉烟气焦油含量高、能源利用效率较低的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：包含下吸式气化炉、熔融室和热处理室，下吸式气化炉的下端灰渣出料口与熔融室进料口连接，下吸式气化炉的下端侧面通过合成气通道与热处理室连接，熔融室的烟气出口与热处理室连接，物料在下吸式气化炉内自上而下依次经过干燥段、热解段、氧化段和还原段，干燥段产
生的水蒸气以及热解段产生的热解气与焦油液也与物料运动方向相同。
7.进一步地，所述下吸式气化炉包含沿竖直方向设置的炉体，炉体内腔由上之下依次分为干燥段、热解段、氧化段和还原段，炉体上侧侧面对应干燥段设置有进料装置，炉体的下端设置有振动炉排和落渣炉排，炉体下端与灰渣通道一端连接，灰渣通道另一端与熔融室的进料口连接。
8.进一步地，所述炉体内设置有料位计，并且料位计位于干燥段和热解段交界处；炉体内设置有多组气化剂进气口，多组气化剂进气口沿竖直方向分布在炉体侧壁上，且多组气化剂进气口位于氧化段；炉体内设置有燃烧器，燃烧器位于氧化段和还原段交界处；炉体内设置有压差传感器，压差传感器分别测量振动炉排和落渣炉排上方和下方气压。
9.进一步地，所述炉体的还原段为锥形结构，锥形的倾角α为10-45
°
。
10.进一步地，所述振动炉排包含炉排栅格和动力推杆，炉排栅格水平设置在炉体内且炉排栅格一侧通过插销与动力推杆的一端连接，动力推杆另一端连接液压缸或电动推杆由液压缸或电动推杆驱动沿水平方向来回运动，炉排栅格的上侧设置有若干片板筋，板筋沿竖直方向设置且板筋下端固定在炉排栅格上。
11.进一步地，所述落渣炉排包含第一半圆炉排栅格、第二半圆炉排栅格、第一转轴、第二转轴、第一落渣动力推杆和第二落渣动力推杆，第一半圆炉排栅格通过第一转轴转动设置在炉体内壁上，第二半圆炉排栅格通过第二转轴转动设置在炉体内壁上，第一半圆炉排栅格和第二半圆炉排栅格对称设置在炉体内在第一半圆炉排栅格和第二半圆炉排栅格位于水平状态下时构成完整圆形炉排，第一落渣动力推杆一端与第一半圆炉排栅格下侧铰接，第二落渣动力推杆另一端与第二半圆炉排栅格下侧铰接，第一落渣动力推杆和第二落渣动力推杆的另一端分别连接一个液压缸或电动推杆。
12.进一步地，所述振动炉排和落渣炉排内设置有水冷流道。
13.进一步地，所述熔融室上端设置有等离子体炬或等离子体石墨电弧，熔融室的熔池内设置有电极，熔池底部为金属熔体，熔融室侧壁上对应熔池位置设置有排渣口，熔融室侧壁上对应金属熔体位置设置有排铁口，熔融室侧壁上还设置有熔融室空气进口且熔融室空气进口位于熔池液面上方，熔融室上端开有熔融室烟气出口并通过烟气管道与热处理室连接。
14.进一步地，所述热处理室的下端设置有等离子体炬或燃烧器，热处理室的侧边设置有热处理空气进口，热处理室的上端侧面开有热处理空气出口。
15.进一步地，所述合成气通道上设置有高温烟气阀。
16.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、本发明的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置采用下吸式气化炉，热解气中焦油通过氧化层氧化分解，可显著降低气化炉出口焦油含量，且热解气随物料一起向下运动，不会被热解气带走热量，提高了能源利用效率；2、本发明固废气化后热灰渣通过底部炉排直接落入熔融炉熔成物化性质稳定的玻璃体渣，充分利用灰渣显热并可有效防止灰渣对环境造成二次污染；3、本发明气化炉出口烟道设有高温烟气阀，在熔融炉排渣时可关闭烟气阀使可燃气进入熔融炉燃烧，增强熔融炉热负荷，提高熔池温度，有利于熔渣顺利排出，提高热效率；4、本发明采用振动炉排和落渣炉排，可以保证形成稳定且疏松的料层，防止还原
段料层架桥的同时，还能确保灰渣和不可燃物顺畅排入熔融室中。
附图说明
17.图1是本发明的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置的示意图。
18.图2是本发明的振动炉排的示意图。
19.图3是本发明的落渣炉排的示意图。
20.图4是本发明的落渣炉排的侧视图。
具体实施方式
21.为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.如图1所示，本发明的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，包含下吸式气化炉1、熔融室2和热处理室3，下吸式气化炉1的下端灰渣出料口与熔融室2进料口连接，下吸式气化炉1的下端侧面通过合成气通道4与热处理室3连接，熔融室2的烟气出口与热处理室3连接，物料在下吸式气化炉1内自上而下依次经过干燥段5、热解段6、氧化段7和还原段8，干燥段5产生的水蒸气以及热解段6产生的热解气与焦油液也与物料运动方向相同，自上而下经历氧化段与还原段。合成气通道4上设置有高温烟气阀38。
23.下吸式气化炉1包含沿竖直方向设置的炉体，炉体内腔由上之下依次分为干燥段5、热解段6、氧化段7和还原段8，炉体上侧侧面对应干燥段5设置有进料装置9，固废从进料装置9加入下吸式气化炉1内。炉体的下端设置有振动炉排10和落渣炉排11，炉体下端与灰渣通道12一端连接，灰渣通道12另一端与熔融室2的进料口连接。灰渣通道12与竖直方向存在倾角β，β=30-60
°
。
24.炉体内设置有料位计13，并且料位计13位于干燥段5和热解段6交界处，下吸式气化炉1内的固废料层高度维持在料位计13位置处。炉体内设置有多组气化剂进气口14，多组气化剂进气口14沿竖直方向分布在炉体侧壁上，且多组气化剂进气口14位于氧化段7。炉体内设置有燃烧器15，燃烧器15位于氧化段7和还原段8交界处。炉体内设置有压差传感器16，压差传感器16分别测量振动炉排10和落渣炉排11上方和下方气压。
25.炉体的还原段8为锥形结构，锥形的倾角α为10-45
°
。通过锥形的缩径结构，增强气化强度。
26.氧化段7中空气或氧气从气化剂进口14进入并将物料中有机质与热解气中的焦油氧化，形成co2、co、h2o等小分子气体。氧化段7需维持温度在800-1000℃之间，为还原段8提供足够热量并确保绝大部分焦油被氧化。氧化段7中的燃烧器15用于装置开车时烘炉预热，同时在气化温度不足时补充一定热量。在还原段8中未反应碳与co2和h2o发生还原反应生成co、h2、co2。还原段温度维持在700-900℃之间，以确保还原反应反应速率足够，物料反应后形成的灰渣与不可燃物经过振动炉排10和落渣炉排11后，从灰渣通道12落入熔融室2。通过
693、inconel 690、碳化硅。熔池底部为金属熔体30，熔融室2侧壁上对应熔池位置设置有排渣口31，熔融室2侧壁上对应金属熔体30位置设置有排铁口32，熔融室2侧壁上还设置有熔融室空气进口33且熔融室空气进口33位于熔池28液面上方，熔融室2上端开有熔融室烟气出口34并通过烟气管道与热处理室3连接。
32.灰渣和不可燃物经存在一定倾角的灰渣通道12后，会落入熔融室2中熔池的中心区域。灰渣和不可燃物在熔融室2顶部等离子体炬或等离子体石墨电弧27和电极29的加热作用下熔化。等离子体炬使用空气、氮气、氧气、氩气作为载气，优选为空气，成本低廉且可将灰渣中可能残存的碳彻底氧化。熔融室2设有熔融室空气进口33，可在必要时通入额外空气或氧气，以确保残碳的彻底氧化熔融室设有排渣口31，每次排渣后熔融室2中存留一定量熔渣以防止热震现象。熔融室2底部会沉积一定量密度较大的金属熔体，因此熔融室2底部设有排铁口32。熔融室2通过定期开启排铁口32的方式将金属熔体排出，防止熔池底部沉积过多金属导致电极短路损坏。熔融室2产生的烟气，温度约1100-1200℃，通过熔融室烟气出口34将烟气导入热处理室3中。
33.熔融室2在进行排渣时需要适当增大等离子体炬或等离子体石墨电弧27以及电极29的功率，以提高熔池温度，降低熔渣黏度，保证顺畅排渣。此时，关闭合成气通道4上设置的高温烟气阀门38，使下吸式气化炉1中产生的合成气通过灰渣通道进入熔融室2中，并从熔融室空气进口33导入一定量空气使之完全燃烧。通过合成气在熔融室2中燃烧以提高熔融室热负荷，提高熔池温度，降低电能消耗。
34.热处理室3的下端设置有等离子体炬或燃烧器35，热处理室3的侧边设置有热处理空气进口36，热处理室3的上端侧面开有热处理空气出口37。
35.下吸式气化炉1产生合成气与熔融室2产生烟气从热处理室3侧部通入。热处理室3底部设有等离子体炬或燃烧器35，用于开车时预热热处理室3或在热处理室3温度不足时提供热量。热处理室3设有热处理空气进口36，可依据需求通入一定量空气或氧气燃烧合成气以提供热量。运行过程中热处理室3需要维持在850℃-1100℃（根据处理物料不同，相关规定有所不同）。如处理林木生物质垃圾或生活垃圾时，下吸式气化炉1出口合成气约800-850℃，熔融室2出口烟气约1100-1200℃，热处理室3几乎不需要或只需提供少量热量使热处理室3维持在850℃以上，合成气通过后续的净化可用作其他用途。如处理危险废弃物时，通过热处理空气进口36通入足量氧气，使合成气完全燃烧，将热处理室3温度维持在1100℃以上，以做到无害化处理。
36.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
技术特征：
1.一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：包含下吸式气化炉、熔融室和热处理室，下吸式气化炉的下端灰渣出料口与熔融室进料口连接，下吸式气化炉的下端侧面通过合成气通道与热处理室连接，熔融室的烟气出口与热处理室连接，物料在下吸式气化炉内自上而下依次经过干燥段、热解段、氧化段和还原段，干燥段产生的水蒸气以及热解段产生的热解气与焦油液也与物料运动方向相同。2.根据权利要求1所述的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：所述下吸式气化炉包含沿竖直方向设置的炉体，炉体内腔由上之下依次分为干燥段、热解段、氧化段和还原段，炉体上侧侧面对应干燥段设置有进料装置，炉体的下端设置有振动炉排和落渣炉排，炉体下端与灰渣通道一端连接，灰渣通道另一端与熔融室的进料口连接。3.根据权利要求2所述的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：所述炉体内设置有料位计，并且料位计位于干燥段和热解段交界处；炉体内设置有多组气化剂进气口，多组气化剂进气口沿竖直方向分布在炉体侧壁上，且多组气化剂进气口位于氧化段；炉体内设置有燃烧器，燃烧器位于氧化段和还原段交界处；炉体内设置有压差传感器，压差传感器分别测量振动炉排和落渣炉排上方和下方气压。4.根据权利要求2所述的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：所述炉体的还原段为锥形结构，锥形的倾角α为10-45
°
。5.根据权利要求2所述的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：所述振动炉排包含炉排栅格和动力推杆，炉排栅格水平设置在炉体内且炉排栅格一侧通过插销与动力推杆的一端连接，动力推杆另一端连接液压缸或电动推杆由液压缸或电动推杆驱动沿水平方向来回运动，炉排栅格的上侧设置有若干片板筋，板筋沿竖直方向设置且板筋下端固定在炉排栅格上。6.根据权利要求2所述的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：所述落渣炉排包含第一半圆炉排栅格、第二半圆炉排栅格、第一转轴、第二转轴、第一落渣动力推杆和第二落渣动力推杆，第一半圆炉排栅格通过第一转轴转动设置在炉体内壁上，第二半圆炉排栅格通过第二转轴转动设置在炉体内壁上，第一半圆炉排栅格和第二半圆炉排栅格对称设置在炉体内在第一半圆炉排栅格和第二半圆炉排栅格位于水平状态下时构成完整圆形炉排，第一落渣动力推杆一端与第一半圆炉排栅格下侧铰接，第二落渣动力推杆另一端与第二半圆炉排栅格下侧铰接，第一落渣动力推杆和第二落渣动力推杆的另一端分别连接一个液压缸或电动推杆。7.根据权利要求5或6所述的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：所述振动炉排和落渣炉排内设置有水冷流道。8.根据权利要求1所述的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：所述熔融室上端设置有等离子体炬或等离子体石墨电弧，熔融室的熔池内设置有电极，熔池底部为金属熔体，熔融室侧壁上对应熔池位置设置有排渣口，熔融室侧壁上对应金属熔体位置设置有排铁口，熔融室侧壁上还设置有熔融室空气进口且熔融室空气进口位于熔池液面上方，熔融室上端开有熔融室烟气出口并通过烟气管道与热处理室连接。9.根据权利要求1所述的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：所述热处理室的下端设置有等离子体炬或燃烧器，热处理室的侧边设置有热
处理空气进口，热处理室的上端侧面开有热处理空气出口。10.根据权利要求1所述的一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，其特征在于：所述合成气通道上设置有高温烟气阀。
技术总结
本发明公开了一种用于固废资源化处理的下吸式等离子体气化熔融装置，包含下吸式气化炉、熔融室和热处理室，下吸式气化炉的下端灰渣出料口与熔融室进料口连接，下吸式气化炉的下端侧面通过合成气通道与热处理室连接，熔融室的烟气出口与热处理室连接，物料在下吸式气化炉内自上而下依次经过干燥段、热解段、氧化段和还原段，干燥段产生的水蒸气以及热解段产生的热解气与焦油液也与物料运动方向相同。本发明解决现有熔融炉烟气焦油含量高，能源利用效率较低的问题。效率较低的问题。效率较低的问题。
