权利要求

1.一种等离子体熔融炉，包括炉体和炉盖，其特征在于，所述炉体内部由隔断墙分为两个熔池，所述隔断墙的下端设置有用于将两个熔池连通的熔池连接通道，位于隔断墙上方的炉体设置有进料口，两个所述熔池的底部均设置有金属排出口和底电极，且两个底电极之间通过导线连接有开关，位于两个熔池正上方的炉盖上设置有用于产生电弧等离子体的电极或电弧等离子体炬;

所述炉体的上端开设有流动通道，所述流动通道的两端与两个熔池的上端相连通，位于所述流动通道的底部开设有熔融物排出口，所述熔融物排出口中设置有堵头。

2.根据权利要求1所述的等离子体熔融炉，其特征在于，所述炉体的侧面设置有与熔池相连通的鼓气口，所述炉盖上设置有烟气排口。

3.根据权利要求1所述的等离子体熔融炉，其特征在于，所述进料口居中位于隔断墙的正上方，所述隔断墙的顶部设置有对进料口中投入的物料进行均分的分导块。

4.根据权利要求1所述的等离子体熔融炉，其特征在于，所述流动通道与熔池相连通的位置处设置有挡板，所述挡板的上端与炉盖相连接，下端与流动通道的底壁留有一定距离。

5.根据权利要求1所述的等离子体熔融炉，其特征在于，所述流动通道呈长条形且中间由设置的耐火隔墙将两侧分开，所述熔融物排出口设置在流动通道的回转位置处。

6.根据权利要求5所述的等离子体熔融炉，其特征在于，所述流动通道的回转位置处设置成U形或半圆形，所述熔融物排出口设置在流动通道回转位置处的中间。

7.根据权利要求1所述的等离子体熔融炉，其特征在于，两个用于产生电弧等离子体的所述电极或电弧等离子体炬的外围均设置有冷却水套。

8.一种使用权利要求1-7任一项所述等离子体熔融炉进行的固废处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在两个熔池底部铺满导电材料，并闭合开关使得两个底电极电路接通形成回路;

(2)将两个电极或电弧等离子体炬向下推动，直至与导电材料接触，再打开电极或电弧等离子体炬的电源，并缓慢将其向上抬升形成等离子体电弧对导电材料进行加热使其熔化形成熔液，然后断开底电极电路，通过熔池连接通道使得两个熔池中熔液的电流导通;

(3)将待处理的固废均匀投入到两个熔池中使其被等离子体电弧产生的热能熔化并形成熔融物，熔融物上升并进入到流动通道中，当熔融物完全铺满流动通道后会与两个电极或电弧等离子体炬接触形成回路，此时投入的固废首先被等离体子电弧快速熔化，随后又会被回路中的焦耳热持续加热和保温，然后在流动通道中的熔融物达到一定量后，打开熔融物排出口将熔融物排出;

(4)随着运行时间的推移，熔池中的金属层会升高，此时通过下降电极或电弧等离子体炬与熔池底部接触，再缓慢将电极或电弧等离子体炬向上提升，观察电极或电弧等离子体炬的电压变化，并结合提升速度来计算出金属层的深度，并在金属层深度达到预设值后，打开金属排出口将金属层排出即可。

9.根据权利要求8所述的固废处理方法，其特征在于，还包括在遇到突发情况且确定短时间无法解决时，立刻停止固废的投料，并立即打开金属排出口将熔池内的所有熔融物快速排出。

10.根据权利要求8所述的固废处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中的熔池在对固废进行熔融处理时，不断向熔池内部输入空气，从而起到搅拌和有机物氧化作用。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及固废处理熔融炉技术领域，具体公开了一种等离子体熔融炉及固废处理方法。

背景技术

[0002]等离子体熔融炉是一种对工业固体废弃物进行熔融处理的核心设备。目前，行业内用于固废处理的等离子体熔融炉更多参考电弧炉的炉型设计。

[0003]例如申请号为200910184971.5的发明专利就公开的了一种热等离子体处置固体废弃物的装置与方法，包括有等离子体熔融热解炉、热等离子体发生装置、工作气体制备供应装置、进料装置、熔渣排放及金属熔液排放装置、尾气净化处理系统以及相应的测量控制系统;该装置通过能等离子体熔融热解炉将各种固体废弃物中的有毒有害的有机成分彻底销毁，同时将废弃物基本转换为有用的气体，稳定的、无浸出毒性的玻璃态熔渣以及可回收的金属成分，有效实现了对工业固体废弃物的有效处理。但是该种传统的等离子体熔融热解炉仍存在不足：其一，对于以非金属为主的固体废弃物时，由于非熔融态的废渣不导电，采用该熔融炉处理非金属为主的废渣熔融时，当遇到突发情况需要重新起炉将会存在很大的问题;其二，即使该熔融炉采用了圆形的电弧炉结构，其内部的温度场也会分布不均匀情况，而由于排渣口处温度过低，会导致熔融体粘度偏高，流动性变差，进而使得排渣困难，同时其对固体废弃物的处理规模受到限制。基于此，本申请提出了一种以处理非金属为主的固体废渣的等离子体熔融炉，并有效解决传统等离子体熔融热解炉存在的上述问题和不足。

发明内容

[0004]本发明的目的是提供一种等离子体熔融炉及固废处理方法，以解决传统或现有的等离子体熔融炉在对非金属为主的固体废渣进行处理时，存在起炉困难、温度场差异大、排渣困难、以及处理规模不足等问题。

[0005]本发明是通过以下技术方案实现的：

一种等离子体熔融炉，包括炉体和炉盖，所述炉体内部由隔断墙分为两个熔池，所述隔断墙的下端设置有用于将两个熔池连通的熔池连接通道，位于隔断墙上方的炉体设置有进料口，两个所述熔池的底部均设置有金属排出口和底电极，且两个底电极之间通过导线连接有开关，位于两个熔池正上方的炉盖上设置有用于产生电弧等离子体的电极或电弧等离子体炬;

所述炉体的上端开设有流动通道，所述流动通道的两端与两个熔池的上端相连通，位于所述流动通道的底部开设有熔融物排出口，所述熔融物排出口中设置有堵头。

[0006]作为上述方案的进一步设置，所述炉体的侧面设置有与熔池相连通的鼓气口，所述炉盖上设置有烟气排口。

[0007]作为上述方案的进一步设置，所述进料口居中位于隔断墙的正上方，所述隔断墙的顶部设置有对进料口中投入的物料进行均分的分导块。

[0008]作为上述方案的进一步设置，所述流动通道与熔池相连通的位置处设置有挡板，所述挡板的上端与炉盖相连接，下端与流动通道的底壁留有一定距离。

[0009]作为上述方案的进一步设置，所述流动通道呈长条形且中间由设置的耐火隔墙将两侧分开，所述熔融物排出口设置在流动通道的回转位置处。

[0010]作为上述方案的进一步设置，所述流动通道的回转位置处设置成U形或半圆形，所述熔融物排出口设置在流动通道回转位置处的中间。

[0011]作为上述方案的进一步设置，两个用于产生电弧等离子体的所述电极或电弧等离子体炬的外围均设置有冷却水套。

[0012]本发明还公开了一种使用上述等离子体熔融炉进行的固废处理方法，包括如下步骤：

(1)在两个熔池底部铺满导电材料，并闭合开关使得两个底电极电路接通形成回路;

(2)将两个电极或电弧等离子体炬向下推动，直至与导电材料接触，再打开电极或电弧等离子体炬的电源，并缓慢将其向上抬升形成等离子体电弧对导电材料进行加热使其熔化形成熔液，然后断开底电极电路，通过熔池连接通道使得两个熔池中熔液的电流导通;

(3)将待处理的固废均匀投入到两个熔池中使其被等离子体电弧产生的热能熔化并形成熔融物，熔融物上升并进入到流动通道中，当熔融物完全铺满流动通道后会与两个电极或电弧等离子体炬接触形成回路，此时投入的固废首先被等离体子电弧快速熔化，随后又会被回路中的焦耳热持续加热和保温，然后在流动通道中的熔融物达到一定量后，打开熔融物排出口将熔融物排出;

(4)随着运行时间的推移，熔池中的金属层会升高，此时通过下降电极或电弧等离子体炬与熔池底部接触，再缓慢将电极或电弧等离子体炬向上提升，观察电极或电弧等离子体炬的电压变化，并结合提升速度来计算出金属层的深度，并在金属层深度达到预设值后，打开金属排出口将金属层排出即可。

[0013]作为上述方案的进一步设置，还包括在遇到突发情况且确定短时间无法解决时，立刻停止固废的投料，并立即打开金属排出口将熔池内的所有熔融物快速排出。

[0014]作为上述方案的进一步设置，所述步骤(3)中的熔池在对固废进行熔融处理时，不断向熔池内部输入空气，从而起到搅拌和有机物氧化作用。

[0015]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明公开的等离子体熔融炉是将电弧等离子体和熔渣欧姆一体化加热有机结合在一起，充分利用了等离子体的高温以及焦耳热的特性，现有采用等离子体处理非金属固废更多的使用焦耳热，而本发明中固废进入后先是受到等离子体电弧高温熔化处理，然后再进入到熔池中后受到焦耳热的作用，保持了温度均匀，这样更加有效的利用能量，降低能量消耗。

[0016]本发明炉体中的熔池和流动通道采用上下阶梯式设计，可以人为有效的构建一个熔渣欧姆一体化加热通道，进而保证了熔融物在熔池内部的温度分布均匀，高效利用热量，避免了熔融物在熔池内部存在温度差，从而导致排渣困难以及能量利用率低等问题。

[0017]本发明中的熔池在对非金属固废进行处理时，不断鼓入空气，不仅能够让非金属固废在熔池中有效焚烧，释放出能量以降低自身处理时所需能量，而且鼓入的空气可以在熔池内部形成搅动，使得熔池内部温度更加均匀。

[0018]本发明公开的等离子体熔融炉及其处理方法，通过两个熔池下端底电极的设计，在对非金属固体废弃物进行熔融处理时，可以快速启动熔融炉使其内部形成熔液，然后再对投加的固体废弃物进行持续处理，极大提高了整个炉子的启动速度。同时其内部容积相比较与传统电弧炉更大，处理量得到有效提升，有效提高了其处理速度和处理规模。

附图说明

[0019]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020]图1为本发明的主视内部平面结构示意图;

图2为本发明的侧视内部平面结构示意图;

图3为本发明的俯视内部平面结构示意图。

具体实施方式

[0021]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~3，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

[0023]实施例1公开了一种用于处理非金属为主废渣熔融的等离子体熔融炉，包括炉体1和炉盖2，炉体1的内部由耐火材料围成两个镜像对称设置的熔池3，并在每个熔池3上方的炉盖2上设置有可两个产生电弧等离子体的电极4或者是电弧等离子体炬。两个熔池3的底部各设置有一个金属排出口301，同时在两个熔池3的底部各设置有一个底电极5，并且两个底电极5通过导线连接有开关6，使得在开关6闭合后，两个底电极5能够形成回路。

[0024]两个熔池3之间设置有隔断墙7，通过隔断墙7从而形成两个熔池，然后还在隔断墙7的下端设置有将两个熔池3相连通的熔池连接通道8。在炉体1的侧面上端设置有进料口9，并且进料口9居中位于隔断墙7的正上方，然后还在隔断墙7的顶端设置有分导块10，使得从进料口9中投入的物料能够在分导块10的作用下尽量均匀分配进入到两个熔池3中。

[0025]在位于进料口9对侧的炉体1中设置有用于将两个熔池3上端相连通的流动通道11，并且流动通道11的截面呈U字形设计。具体设计时流动通道11呈长条形，其中间由耐火隔墙12将其两侧分开从而形成U字形，然后在流动通道11的回转位置处的底部开设有熔融物排出口111，并在熔融物排出口111正上方的炉盖2中设置有可上下移动从而将熔融物排出口111封堵或者打开的堵头13。本实施例1中流动通道11的回转位置处可以设计呈U形或者半圆形，并将熔融物排出口111设置在其中间位置处。

[0026]此外，在流动通道11与熔池3上端相连通的位置处设置有由耐火材料制成的挡板14，该挡板14的上端与炉盖2相连接，其下端与流动通道11的底壁保留一定高度，通过挡板14的设计使其能够拦截熔池3上层未熔融的固体废弃物，防止固体废弃物未经过处理直接从熔融物排出口111中排出。同时还在挡板14的上端开设有烟气流通孔，使得熔池3上方的烟气能够进入到流动通道11上方。

[0027]本实施例1还在流动通道11下方的炉体1侧面上设置有与熔池3相连通的鼓气口15，鼓气口15大约位于熔池3深度的1/2位置处，通过鼓气口15不断向熔池3内部输入空气，从而起到搅拌熔池和少量有机物氧化的作用。同时，还在炉盖2上设置有烟气排口16，通过烟气排口16能够将熔融过程中产生的烟气定向排出，并由后续烟气处理设备处理合格后进行排放。

[0028]最后，本实施例1中的两个产生电弧等离子体的电极4的外围设置有冷却水套17，在电极4长时间运行时不断通入冷却水，使其对电极4进行降温，避免电极4高温高负荷运行，提高电极4的使用寿命。

实施例2

[0029]实施例2公开了一种使用实施例1中等离子体熔融炉对固废进行处理的方法。

[0030]第一步，在两个熔池3的底部铺满钢板、废铁或者焦炭等易导电物质漫过底电极5，然后闭合开关6使得两个底电极5电路接通形成回路。

[0031]第二步，将两个产生电弧等离子体的电极4或电弧等离子体炬向下推动，使其与熔池3底部铺满的导电材料接触，再打开电极4或电弧等离子体炬的电源，然后缓慢将两个电极4或电弧等离子体炬向上抬升形成等离子体电弧对熔池3底部的导电材料进行加热使其熔化形成熔液，最后将开关6断开从而使得底电极5电路断开，依靠熔池连接通道8使得两个熔池中熔液的电流导通。

[0032]第三步，将固体废弃物通过进料口9投入到炉体中，并在分导块10的作用下被平均分配到两个熔池中，然后被产生的等离子体电弧产生的热能熔化，产生的烟气则通过烟气排口16排出炉体并接入到后续烟气处理设备中进行处理，熔融物则停留在熔池3中。此外，在对投入的固体废弃物进行处理时，还可通过鼓气口15不断向熔池3中通入空气，从而对熔池内熔融物起到搅拌的同时，还能够对少量有机物进行氧化。

[0033]第四步，将固体废弃物继续投入到两个熔池3中，熔融物的液位会上升并进入到流动通道11中，当熔融物完全铺满流动通道11后会与两个电极4或电弧等离子体炬接触形成回路，然后固体废弃物首先被产生的等离体子电弧快速熔化，随后又会被回路中的焦耳热持续保温和加热，在流动通道11中的熔融物达到一定量后，将堵头13提起使得熔融物排出口111打开，从而让熔融物从其中流出炉体。

[0034]第五步，随着运行时间推移，熔池3中的金属层会慢慢升高，从而挤压熔池的容量，降低了处理量。此时先通过下降电极4或电弧等离子体炬使其与熔池3底部接触，再缓慢将电极4或电弧等离子体炬向上提升，并观察电极4或电弧等离子体炬的电压变化，结合提升速度来计算出金属层的深度，当金属层的深度达到预设值(如超过熔池深度的1/2以上)时，打开金属排出口301将熔池3中的金属层排出，当金属层基本排空后再将金属排出口301重新堵上即可。

[0035]此外，在遇到突发情况，确定短时间无法解决时，立刻停止投料，并立即打开金属排出口301将熔池内的所有熔融物快速排出，防止影响下一次起炉。

[0036]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

说明书附图(3)