[实用新型]一种大功率微波等离子体危险固废处理装置

说明书

本实用新型涉及等离子体设备领域，是指一种大功率微波等离子体危险固废处理装置，解决了现有技术中由等离子体尺寸小、功率低而引起的危险固废处理问题。本实用新型包括危险固废粉碎研磨装置、粉末输入装置、等离子体发生装置、裂解气体处理装置、微波腔；所述微波发生装置设置于微波腔周围；所述微波发生装置不少于三个；所述微波腔为空心圆柱形的多模腔。实用新型通过将大功率的微波等离子体装置作为危险固废处理装置，通过不同距离、高低错落的设置多个微波发生装置，并将电磁波均匀集中的束缚在石英管中心位置，实现大功率、大尺寸的危险固废等离子体处理；本实用新型结构简单、处理效率高、成本低廉，满足工业化大规模的要求。

技术领域

本实用新型涉及等离子体设备领域，特别是指一种大功率微波等离子体危险固废处理装置。

背景技术

危险固态废物，即危险固废种类繁多，城市垃圾、废弃生物质、医疗废物、多氯联苯、焚烧飞灰、污泥、电子垃圾和废石棉等，导致危险固废处置技术的通用性受限，由此造成了危险固废处理工艺复杂多变。

国内外处理固废的方法主要是填埋与焚烧，填埋法存在占地面积大、二次污染等诸多问题；焚烧法虽然能实现垃圾无害化、减量化和资源化，但是垃圾在燃烧时易产生大量的二恶英和呋喃，而二噁英是目前世界上最具毒性的有机物之一，主要污染空气、土壤和水体，进而污染动物、植物和水生生物；人主要是通过空气、饮水、食物而受害；二噁英能够导致严重的皮肤损伤性疾病，具有强烈的致癌、致畸作用，在极小剂量下对动物即具有致命的毒性。

等离子体处理具有下列特点：1)等离子体具有极高的能量密度、温度和极快速的反应时间，可把各种有机物彻底分解为小分子可燃气，很小的占地面积就能做到大处理量，并且能实现快速启停；2)等离子体可以应用的范围非常宽广，包括固、液、气等各种垃圾；3)因为不存在燃料燃烧，热源的产生不需要氧化剂，相比常规热处理过程产生的烟气量少得多，处理容易，费用低。

但等离子体处理过程中，由于气体流速较小、等离子体受进入废弃物影响较大，存在着起弧困难、电弧容易熄灭等缺点。炬内速度和温度空间分布受物料携带气体体积流量变化的影响较大，反应气体体积流量的变化对等离子体温度也有一定影响，过高的反应气体体积流量就可能导致电弧熄灭。

且在处理的过程中存在如下不足，造成产量化生产的拦阻：

1.大多数微波等离子体为波导压缩或波导的方式实现等离子体，等离子体直径小，在2450MHz下仅3-4cm直径，微波作用区域短，微波作用下最多5cm；

2.微波等离子体发生器由于在单模腔下形成等离子体，等离子区域面积小，能量利用率低；

3.微波等离子体发生器由于通气量也较低，无法通过自身气流给反应腔散热，因此需要较高的外部散热能力。该装置无法实现大规模气体处理，或大规模的等离子体处理应用。

亟待出现一种可解决上述问题的新型的危险固废处理装置。

实用新型内容

本实用新型提出一种大功率微波等离子体危险固废处理装置，解决了现有技术中由等离子体尺寸小、功率低而引起的危险固废处理问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种大功率微波等离子体危险固废处理装置，包括危险固废粉碎研磨装置、粉末输入装置、等离子体发生装置、裂解气体处理装置；所述等离子体发生装置包括等离子体点火装置、微波发生装置、波导和用于气体处理为等离子体的反应腔，用于将粉末通入反应腔的入气口；还包括套设于反应腔外的微波腔；所述微波腔轴心位置与反应腔轴心重合；所述微波发生装置通过波导不同距离、高低错落地设置于微波腔周围；所述微波发生装置不少于三个；所述微波腔为空心圆柱形的多模腔；所述点火装置和入气口设置于反应腔下端；所述裂解气处理装置还包括热能循环，所述热能循环连接危险固废粉碎研磨装置、粉末输入装置。

进一步地，所述反应腔中心位置电磁波均匀集中分布；所述微波腔和波导位置通过有限元法进行仿真和优化。