一种处理多源固体废弃物的等离子体气化熔融装置及方法

本发明涉及固体废弃物处理，特别是涉及一种处理多源固体废弃物的等离子体气化熔融装置及方法。

背景技术：

1、随着我国工业化进程的不断加快，是目前能源系统绿色低碳化转型关键时期的必然要求。相较于传统的处理方法例如填埋、焚烧等会存在减容率低，可能会产生二次污染二噁英等缺点，而等离子体处理技术因其具有反应速度快，原料适应性强，无二次污染等优点被国际公认为最先进的固废处理技术。

2、现有的等离子体气化熔融炉均为单向输出的炉排、气化熔融，物料处理速度慢，且导致炉排输出的物料在一侧累积，气化熔融效果变差。且当等离子体气化熔融室中的熔融态残渣具有一定储量时，传统固定角度或只具有轴向角度摆动的等离子体发生器难以保证残渣完全熔融。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种处理多源固体废弃物的等离子体气化熔融装置及方法，能够提高气化熔融效果。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种处理多源固体废弃物的等离子体气化熔融装置，包括顺推炉排室，还包括等离子体气化熔融室，所述等离子体气化熔融室位于顺推炉排室的正下方；

4、所述顺推炉排室的上方从上到下依次设置有初级给料仓、给料仓阀门、锥形分料器，初级给料仓连接料位监测器，顺推炉排室具有长方体内腔，顺推炉排室的顶壁上沿横向对称设有对向螺旋送料装置，对向螺旋送料装置的进料端与锥形分料器连通，顺推炉排室内两侧对称设有顺推炉排，顺推炉排从两侧向中央依次设置成干燥段、热解气化段，顺推炉排热解气化段的末端之间通过落渣通道连通等离子体气化熔融室，对向螺旋送料装置的出料端位于顺推炉排干燥段首端正上方，落渣通道连接合成气输出通道，合成气输出通道设有在线尾气检测仪。

5、优选地，所述顺推炉排室的炉壁采用耐高温材料，所述顺推炉排包括固定炉排、活动炉排，所述顺推炉排室下方设置有两个独立风室，两个独立风室分别对应顺推炉排的干燥段、热解气化段，通过球阀分别控制两个独立风室的进风量，所述顺推炉排室垂直于顺推炉排的对向炉壁上分别设有辅助燃烧器以及玻璃观察窗。

6、优选地，对向螺旋送料装置的出料端下方设有刮板，所述刮板用于将对向螺旋送料装置输送到顺推炉排首端的物料打散破碎。

7、优选地，等离子体气化熔融室顶壁上均匀布置多个等离子体发生器，等离子体发生器的一端伸入等离子体气化熔融室内，等离子体发生器的上端套接有等离子体发生器安装座，等离子体发生器的下端套接有内嵌旋转机构，内嵌旋转机构包括外壳、滚珠和内壳，外壳内嵌在等离子体气化熔融室顶壁内，外壳、内壳的相向面为球面，外壳、内壳之间均匀填充有滚珠，并通过耐高温密封圈对外壳、内壳之间密封，内壳与等离子体发生器套接，等离子体发生器安装座外圆面间隔90°均匀布置有四个液压杆，液压杆的两端分别与等离子体发生器安装座、等离子体气化熔融室顶壁铰接，通过控制各液压杆的运动行程，实现等离子体发生器绕内嵌旋转机构的中心点多角度摇摆运动。

8、优选地，内壳端面设限位点，限制等离子体发生器的最大活动角度。

9、优选地，所述等离子体发生器为非转移弧直流等离子体炬，采用氮气作为工作气体，所述等离子体气化熔融室底部设置感应加热线圈，感应加热线圈防止等离子体气化熔融室底部熔融液冷却固化，减小与等离子体气化熔融室上部熔融液的温差，所述等离子体气化熔融室侧壁设有排液口，等离子体气化熔融室底部设有排尽口，排液口、排尽口均通过阀门进行控制；等离子体气化熔融室底部侧端设有液位传感器、压力传感器、温度传感器。

10、优选地，所述等离子体气化熔融室两侧连接气体循环通道，所述气体循环通道上设置耐高温循环风机及空气引入口，空气引入口通过阀门控制开闭，气体循环通道输出端分别连接各独立风室以及顺推炉排室上部，并通过阀门控制开闭，形成高温烟气循环系统。

11、优选地，所述合成气输出通道连接烟气处理系统，所述烟气处理系统包括依次连接的气体重整二燃室、换热装置、旋风除尘器、洗涤塔、布袋除尘器、引风机、气体处理及分离器，气体处理及分离器分别连接氮气储存罐、合成气储存罐，气体重整二燃室设置水蒸气发生器、水蒸气等离子体炬，旋风除尘器与布袋除尘器底部设有底灰回送通道，底灰回送通道将收集到的底灰重新输送到等离子体气化熔融池。

12、一种基于处理多源固体废弃物的等离子体气化熔融装置的工作方法，

13、(1)关闭初级给料仓的给料仓阀门，打开氮气发生器，调节氮气纯度在99.9％，流量在150m3/h-160m3/h之间，氮气压力大于0.7mpa，制取的氮气引入等离子体发生器并喷出，开启耐高温循环风机，关闭空气引入口阀门，将氮气通过气体循环通道输送到顺推炉排室，使顺推炉排室、等离子体气化熔融室充满氮气处在惰性环境下，同时开启辅助燃烧器进行启炉，顺推炉排室升温至600℃；

14、(2)将多源固体废弃物物料按照设定比例均匀混合之后，投入到初级给料仓之后，打开给料仓阀门，待物料落入到锥形分料器分开后且料层传感器检测不到堆料后关闭给料仓阀门，物料通过对向螺旋送料装置从顺推炉排室两侧进入，经过刮板打散破碎落入到顺推炉排上，在辅助燃烧器以及通入到炉排室氮气共同作用下，物料依次经历干燥段、热解气化段，热解气化后产生的残渣经过落渣通道落入到等离子体气化熔融室；

15、(3)随着物料处理量的增多，等离子体气化熔融室中的残渣产生聚集，此时对等离子体发生器进行起弧，氮气被电离形成等离子体射流，等离子体射流对未反应完全的残渣进一步气化以及熔融；

16、同时，关闭辅助燃烧器，根据工况需求，打开空气引入口的阀门，在耐高温循环风机的作用下引入部分空气与等离子体发生器产生的高温活性基团预混，再通过气体循环通道通入顺推炉排室当中，维持顺推炉排室中物料干燥和热解气化所需的热量；

17、当等离子体气化熔融室中熔融池的熔融态残渣具有储量时，根据观察到熔融池中的熔融情况调整等离子体发生器的转动角度，使得等离子发生器靠近熔融不彻底部分；

18、熔融池底部均匀布置的感应加热线圈同时工作，保持熔融池内熔融温度在1350-1600℃，维持熔融状态的稳定，根据熔融池两侧的液位传感器、压力传感器、温度传感器的共同监测数据，对高温循环风机功率，以及排液口、排尽口阀门开度大小进行控制；

19、(4)混合有机固废经过顺推炉排室和等离子体气化熔融室依次气化后产生的初级合成气通过合成气输出通道进入气体重整二燃室，气体重整二燃室根据在线尾气检测仪中气体组分的数据，按需供给水蒸气，水蒸气温度在250-350℃；

20、初级合成气经过重整之后通过换热器、旋风除尘器、喷淋塔以及布袋除尘器，对合成气进行处理及提纯，将合成气中的惰性气体分离，收集余下的气体。

21、优选地，还包括依次连接的水箱、冷水站、膜分离装置，水箱里水分为两路输出，一路输送给气体重整二燃室的水蒸气发生器，用于对气体重整二燃室的水蒸气等离子炬供水蒸气，另外一路依次连接换热器、洗涤塔、膜分离装置，膜分离装置用于对洗涤塔中废液进行处理，使其达到循环利用标准，再通过冷水站，降低其循环水温度，在水箱中聚集重新利用。

22、由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

23、采用对向设置的炉排，再将物料集中后输出到气化熔融室内，所有等离子发射器常态下均指向物料集中的位置，大幅提高气化熔融效果。

24、当等离子体气化熔融室中的熔融态残渣具有储量时，传统固定角度的等离子体发生器难以保证残渣完全熔融，本发明可根据观察到熔融池中的熔融情况调整等离子体发生器的转动角度，使得等离子发生器尽可能靠近熔融不彻底部分，最大程度上利用电离所产生的高密度，高能量等离子体射流，提高其热利用率。

25、高温气体循环通道的布置一方面使得装置在正常工作时除维持熔融状态稳定外的高温气体热量得以高效利用，另一方面在炉排室中无需额外热源长时间供给，避免能源浪费。

26、本发明将水蒸气直接作为二燃室等离子炬工作气体发生反应更有利提高最终合成气当中h2/co的比值、热值及碳转化率，使得重整效果更好。