[发明专利]一种利用旋转弧等离子体处置废物的装置和方法

说明书

本发明公开了一种利用旋转弧等离子体处置废物的装置和方法，所述装置包括炉体和炉盖，炉盖中央设有伸入炉体内的中空电极棒，中空电极棒纵向中心贯穿开设主进料通道，炉体底部嵌设有与中空电极棒相对的电极圆环，电极圆环外径大于中空电极棒的外径，中空电极棒下端与电极圆环之间对应的炉体外壁设有磁场发生装置，中空电极棒、电极圆环与电源串联构成放电回路，中空电极棒与电极圆环之间形成环状旋转弧等离子体；炉体侧壁开设有出料口A，用于排出废物高温熔融后产生的尾气和熔融玻璃体。本发明通过设置线圈使阴阳电极放电形成的电弧在磁场的作用下形成旋转弧，从而避免炉内温度梯度较陡，形成较大的高温区域，提高炉内温度分布的均匀性。

技术领域

本发明涉及危险废物处理处置领域，具体涉及一种利用旋转弧等离子体处置城市生活垃圾焚烧飞灰等危险废物的装置和方法。

背景技术

回转窑焚烧处置危险废物及生活垃圾焚烧发电是当前处置固体危险废物主要技术手段。但垃圾焚烧产生的飞灰是危险废物，其中含有大量的重金属(如Pb、Cr、Hg、Cr、Zn、Cu、Ni、Al等)以及二噁英和呋喃有机污染物，二噁英占焚烧过程中产生物总量的60％以上，国家明确规定飞灰必须经过水泥稳定固化处理后才可以填埋。但随着人们生活水平的提高，环境保护意识的增强以及土地资源的宝贵，填埋处置绝非长久之计。等离子体熔融处置飞灰转化为玻璃体再利用的技术在国内外得到了发展。

欧洲等离子体公司(Europlasma)、西屋及Plasco采用等离子体炬技术，将飞灰等废料高温加热熔融后通过排渣口排出，冷却后形成玻璃化炉渣。等离子体炬熔融处置技术存在炬寿命短，且需要供大量的工作气体，增加了尾气处置容量及能耗，处置成本高，设备昂贵，且存在等离子体炬需要停炉频繁更换的问题，不利于长时间连续处置。

英国等离子体公司(Tetronics International)采用等离子体固定弧技术处置危险废物。该技术是将需要处理的原材料送入密封炉内，使用等离子弧在温度可控环境中对原料进行加热熔融形成玻璃体，其中的等离子体弧可采用单个或多个等离子体电极来生成。

中国专利ZL200610020124.4公开了一种废物处置等离子体反应炉。中空的石墨电极棒位于炉体的中央部位，将飞灰、破碎的电子垃圾从石墨电极的中空通道直接送到等离子体熔融炉中。石墨电极棒与炉底的石墨坩埚产生固定旋转弧等离子体对废物进行熔融处置。根据电路原理，两电极间的固定弧放电电流沿最小电阻路径通过，其电流通道位于炉体中心，会导致炉体温度梯度较陡，为了防止炉壁因温度过低，需要提高电弧功率，增加了处理能耗。

中国专利CN101088581A公开了一种有毒有害废弃物的处理方法及专用装置。该处理炉的进料口位于炉壁上部，尾气出口与加料口相对。在炉内负压的情况下，相当多的粒径为微米量级的飞灰很容易未得到加热熔融，而从进料口直接飘飞进尾气出口，进入尾气处理系统。其后果是：二次飞灰产量过高，可以达到进料量的50％，大大降低了处理效率；存在堵塞后端尾气输送管道，增加尾气处理的压力；且飞灰不进行造粒等预处理而直接进料，会导致“挂壁”、“架桥”的事故，对连续运行不利。

中国专利CN101797572A公开了一种等离子体处理垃圾焚烧飞灰的方法。调节垃圾焚烧飞灰中的CaO和SiO2的重量比后进行造粒预处理，飞灰粒子由分格轮输送进入等离子体反应炉内的金属熔池内，飞灰熔体经水淬冷成粒；尾气经处置系统无害化处置。该发明专利解决了采用等离子体设备对垃圾焚烧飞灰的“架桥”问题及送料器卡死问题、飞灰随尾气扩散造成管道堵塞问题以及尾气无害化处理问题。但由于该专利依然采用的是固定弧的等离子体技术，炉体径向温度分布较陡，容易造成炉壁温度低熔融体凝固挂壁及熔融体出料口的堵塞事故。且固定弧的处置成本较高(1.5～2.0KVA/Kg),难以被市场接受。另外，由于熔融体的低热导，排出后进入冷却水中后，表面迅速凝结形成一个薄壳而收缩，内部的熔融体的压力瞬间增大而压破薄壳而膨化，形成大小不等、形状各异的薄壁空心颗粒，且力学强度不高，没有再利用价值。

发明内容