[发明专利]热等离子体处置固体废弃物的装置与方法

权利要求书

1.一种热等离子体处置固体废弃物的装置，其特征在于：包括有等离子体熔融热解炉，所述的等离子体熔融热解炉炉体包括有相扣合的炉身和炉盖，所述炉身的中部设有导电坩埚，所述的导电坩埚内衬有高温耐火材料，导电坩锅与炉盖之间的区域构成炉膛，所述炉盖上设有多个和炉膛联通的通孔，其中的两个通孔中分别穿过有阴、阳极，所述的阴、阳极分别由电极提升机构牵引其上下运动，所述的阴、阳极的下端伸入到导电坩锅的上方；所述的阴极和阳极的上端分别外接等离子体放电电源负极和正极；另外的通孔分别为进料口、观察及测量窗口；所述炉膛、导电坩埚与所述的炉身的外壳之间砌有隔热保温层，所述炉膛下半部分的一侧连通向下的紧贴坩埚的熔渣和烟气排出通道，所述的熔渣和烟气排出通道向下穿过所述的炉身并延伸到所述的炉身的底端，所述的熔渣和烟气排出通道在底部分离为两个出口，即垂直向下的排渣口和水平方向的排烟口，所述的排渣口的下方设有水槽；排烟口侧壁上连通有排气管道并通向炉身外侧；靠近熔渣和烟气排出口一侧的炉膛中还设有挡板，其高度大于所述的熔渣和烟气排出口的高度，挡板下端低于熔渣和烟气进口管道的底部；所述导电坩埚的底部放置有导电支撑管，所述的导电支撑管下方放置有导电环，所述的导电坩锅与导电支撑管、导电环电连接并外接等离子体放电电源的正极；所述导电坩埚底部的中心位置有通孔，所述的通孔底端安装有热阀，所述热阀内设有中心排放管，与所述导电坩埚底端的通孔对接，所述的热阀的下方设有容器；所述的排气管道通向尾气净化处理系统。

2.根据权利要求1所述的热等离子体处置固体废弃物的装置，其特征在于：所述炉盖上设有3个孔，分别为阴极、阳极穿过用孔以及进料口，所述的阴极带有中心孔道，所述的中心孔道作为通入惰性气体的孔道；所述的阴极与阳极排成一定夹角，向下运动时，能相互接触；所述的炉盖上设置观察或测量的窗口。

3.根据权利要求1所述的热等离子体处置固体废弃物的装置，其特征在于：所述的阴极材料选用高功率石墨，其个数为1～3个。

4.根据权利要求1所述的热等离子体处置固体废弃物的装置，其特征在于：所述的尾气净化处理系统由旋风除尘室、二次燃烧室、热交换室、碱液喷淋室、布袋除尘室、活性炭吸附室、引风机以及烟囱组成。 

5.利用权利要求1所述的装置处置固体废弃物的方法，其特征在于：所述的热等离子体处置固体废弃物的处理方法为：

(1)、首先开启工作气体制备供应装置，将惰性气体由惰性气体孔道引入所述的等离子体熔融热解炉内，进行空气置换，并控制炉内的氧气量；

(2)、然后开启弧直流电源，启动电极提升机构，使得所述的阴极与所述的导电坩埚进行接触引弧，若坩埚底部被非导电物覆盖而无法引弧时，启动所述的电极提升机构，将所述的阳极与阴极接触进行引弧，此时在阴极与阳极之间产生了大量的电弧热等离子体，通过电弧产生的高温将坩埚底部物质熔融，再启动所述的电极提升机构，将电弧转移至阴极与坩埚之间，然后抬升阳极；

(3)、当炉内温度达到1400℃左右，并且整个炉体达到热平衡后，启动进料装置，将经过预处理的固体废弃物从进料口投入所述的等离子体熔融热解炉中，并且控制进料速率，保持固体废弃物在坩埚中一定的熔融时间，所产生的高温烟气在外接引风机的作用下，经所述挡板上端流入所述的熔渣和烟气排出通道，然后经过排烟通道进入尾气净化处理系统；随着固体废弃物的不断熔融，高温熔融体从挡板下端流入到所述的熔渣和烟气排出通道，并掉入设置于排渣口下的水槽中，经水淬冷后再由外接的输运机构运走；固体废弃物中含有的有毒有害物质二噁英类有机物则被彻底销毁，熔融过程中产生的高温烟气经所述的熔渣和烟气排出通道、排气管道进入尾气净化处理系统，经处理后达标排放；所述坩埚底部的液态熔融金属经其底部的通孔和设置于其底端的热阀的中心排放管，并在所述的热阀的控制下流入到设置于热阀下方的容器中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的等离子体熔融热解炉为全密闭装置，所述的炉膛运行在微负压工作状态，所述的排渣口下端伸入到所述的水槽中；所述的中心排放管由高功率石墨制成。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的固体废弃物经热等离子体高温熔融处置后产生的熔渣为玻璃态，可有效捕集废弃物中的重金属或其它有毒有害物质，且无浸出毒性；有机物在无氧或缺氧条件下发生裂解，产生CO、H₂以及轻质的碳氢化合物。