[发明专利]热等离子体处置固体废弃物的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用电弧热等离子体高温熔融热解处置固体废弃物的装置 及方法领域。

背景技术

全球固体废物产生量正在以惊人的速度增长，每年产生固体废弃物数量巨 大、种类繁多、性质复杂，污染相当严重，传统的处置方法，如填埋，由于受填 埋场空间的限制，已经越来越不适应环境发展的要求。固废焚烧作为一个非常有 前景的技术，由于其高减容比并可利用焚烧产生的热量进行发电，越来越多的应 用于固废的处置中，但是在焚烧过程中产生的二次污染越来越引起人们的关注。 如焚烧后会产生的大量的飞灰及灰渣，而这些飞灰含有大量的铅、镉、汞等重金 属和剧毒二噁英类有机物，普通的填埋会造成毒素的渗透和挥发，污染空气及地 下水。同时，焚烧过程所产生的大量烟气如果处置不当同样会造成对大气的二次 污染。

等离子转换处置是目前国际上最为先进的危险废物处置技术、可对有毒化学 品等各类危险废物进行安全处置，极少量产生二次污染，可有效的克服焚烧系统 所带来的缺陷。在目前已有的国内外专利中，公开了热等离子体技术处置各种危 险废弃物。如中国专利ZL89105527.4中披露了采用水蒸汽等离子体和直流等离 子体技术，但是该反应仅在陶瓷管内进行，反应空间小，还要求能处理固态废物 颗粒在300微米，这个工业化带来困难。美国专利5280757用电弧等离子体炬反 应器气化城市固体废弃物；美国专利4644877同样利用等离子体炬技术热解多氯 联苯(PCBs)，废弃物在热等离子体作用下原子化和离子化后，在反应室中被急 冷重组成气体和特定的物质。

上述的这些系统都有一些显著的缺陷，例如，废弃物在高温环境下没有足够 的混合、熔融、驻留时间，针对多样化的废弃物无法确保无浸出毒性的玻璃熔渣 的形成。同时，由于采用了水冷非转移弧炬的技术，极寿命短，需间歇性更换极， 不能长时间连续运行，另外由于工作气体量大，同样造成烟气量大，增加尾气处 理费用。

中国专利ZL96192788.7中采用在直流电弧发生炉旁增加交流电源的焦耳加 热熔融室作为公用熔池，以熔池作为极间导电线路，但需两套装置给实际应用造 成麻烦。

另外，上述专利的炉渣排出口与烟气出口一般都为两个独立的出口，这样不 利于能量的充分利用，同时，出渣口距离坩埚出口较远，造成炉渣排出管道温度 下降较大，因此，一般需要在出口处加装电加热装置，以保证熔渣较好的流动性， 这样往往会大大增加系统的能耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种热等离子体处置固体废弃物的装置与 方法，采用电弧热等离子体高温熔融固体废弃物，形成无浸出毒性的玻璃态熔渣， 并使得熔渣与金属分层，回收废弃物中的金属成分；采用电弧热等离子体在还原 气氛下热解固体废弃物，从而将种类繁多的固体废弃物中的高分子有机物转换成 诸如CO、H₂、CH₄等气体燃料；采用电弧热等离子体产生的高温及紫外光等对 诸如二噁英等剧毒物质进行分解并阻止其再次合成。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：