[发明专利]一种聚焦太阳能高温回收危险固体废弃物的系统

说明书

本发明属于危险废弃物洁净转化利用相关技术领域，并公开了一种聚焦太阳能高温回收危险固体废弃物的系统，其包括预热单元、太阳能聚焦单元、固废还原单元、飞溅冷凝单元和冷却单元，其中危险废弃物与焦炭按一定比例混合并掺入玻璃化剂，经过预热后进入固废还原单元，吸收二次聚焦的高温太阳能在1400‑1600K发生碳热还原反应。反应后的气态产物经过飞溅冷凝单元回收其中的金属Zn，其余气体返回预热器冷却后，经过洗涤净化处理收集燃气。反应后的凝聚态产物落入冷却装置中，回收其中的其他金属。通过本发明，能够高效利用聚焦太阳能代替传统燃料对工业危废进行回收利用，显著降低了能耗，同时避免了化石燃料燃烧产生的温室气体和其他污染物。

技术领域

本发明属于危险废弃物洁净转化利用相关技术领域，更具体地，涉及一种聚焦太阳能高温回收危险固体废弃物的系统。

背景技术

固体废弃物来源广泛，如城市垃圾焚烧残渣、废弃电池、脏废料、污染土壤、污泥和粉尘，以及冶金工业的其他副产品等。需要特别注意的是，这些固体废弃物中通常含有不能排放到环境中的有毒成分，也即需要针对其中的危险废弃物采取专门的处置方案，相应不仅可将这些有毒物质回收转化为有用的商品，而且还直接关系到工业发展与生态环境之间的平衡，同时可以一定程度上缓解资源短缺危机。

传统的危险固体废弃物处置方案包括采用的是高温处理技术，包括等离子炉、鼓风炉、感应炉、焚烧法等。然而，这些现有技术在回收利用工业危废的过程中，消耗了大量的电力和热量，同时也产生了大量的温室气体和其他污染物如二噁英等。此外，整个回收过程中，为获得更高的热量消耗了更多的能源，为处理工业危废带来的污染，产生了其他污染：如电力通常是通过燃烧化石燃料产生的高温热转换而来，可见使用电力在一定程度上也并不清洁。又如，当焦炭作为还原剂和能量来源时，1kg电弧炉粉尘(EAFD)在1500K的碳热还原所需理论热量为3000kJ，同时至少排放了0.7kg CO₂，而且实际上由于传热效率低下，排放量要远远高于理论值。相应地，本领域亟需寻找更为清洁安全和节省耗能的解决方案，以便更好地符合现代化危险固体废弃物处置的实际需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种聚焦太阳能高温回收危险固体废弃物的系统，其中不仅引入了太阳能聚光单元与危险固体废弃物还原单元有机相结合的思路，而且对其关键组成模块及其相互设置方式进行重新设计、尤其是针对不同类金属成分的回收路径进行了研究，相应与现有设备相比显著减少了所需能耗，同时有效避免了化石燃料燃烧产生的温室气体和其他污染物，并且具备操控方便、回收效率高等特点。

相应地，按照本发明，提供了一种聚焦太阳能高温回收危险固体废弃物的系统，该系统包括预热单元、太阳能聚焦单元、固废还原单元、飞溅冷凝单元和冷却单元，其特征在于：

所述预热单元用于导入待回收的危险固体废弃物，这些危险固体废弃物在此处与焦炭按照一定比例混合并掺入玻璃化剂，接着进行预热处理至500K～700K的第一温度范围，然后继续输送至所述固废还原单元；

所述固废还原单元设置在所述太阳能聚焦单元的附近侧，用于将该太阳能聚焦单元所二次汇集的太阳能予以吸收，然后在1400K～1600K的第二温度范围内使得危险固体废弃物及其混合物发生碳热还原反应，由此生成其中包含有金属Zn的气态产物、以及其中包含其他金属和非金属成分的凝聚态产物；

所述飞溅冷凝单元与所述固废还原单元的第一出口端可控相连通，其用于接收所述气态产物，并经过冷凝处理回收其中的金属Zn，其余气体则返回至所述预热单元，并经洗涤净化处理以收集燃气；

所述冷却单元与所述固废还原单元的第二出口端可控相连通，其用于接收所述凝聚态产物，并经过冷却处理回收其中的被还原成单质的其他金属和非金属成分。

作为进一步优选地，所述危险固体废弃物优选包括下列物质中的一种或组合：电弧炉粉尘、汽车粉碎残渣、废旧锌锰电池和镀锌废料等。