一种固体废物的多级束等离子体连续处理装置及其处理方法
技术领域
本发明涉及废物处理技术领域，具体涉及一种固体废物的多级束等离子体连续处理装置及其处理方法。
背景技术
随着人民生活水平的提高、人们对健康状况的高度重视，生活垃圾及医疗垃圾都急剧增加。医疗垃圾是医疗机构在临床、保健、预防等专业活动中产生的一类具有一定具有空间污染，急性传染、潜伏性污染、腐蚀性等相关危害的废弃物。随着医学技术的高速发展，我国入院人数和诊疗人次的快速上升，医疗系统及一次性医疗卫生用具的广泛使用，医疗废弃物的产生量呈逐年上升趋势，庞大的医疗垃圾、生活垃圾及污泥的无害化处理带来巨大挑战。现在最常用的垃圾处理方法不管是填埋，还是焚烧都会产生二次污染，均存在危害人类身体健康的可能。
等离子体技术是处理危险有害废物的有效方法，它和焚烧方式不一样，等离子体温度可达几千只上万摄氏度，等离子技术是利用热等离子体具有较高温度和能量密度的特点，快速将废物进行高温裂解，其产物为玻璃态无机物，所产生的气体通过高温环境下的还原反应，分解为原子和最简单的分子，还可以将放射性废物中的一些有毒有机物特别是二噁英和呋喃彻底分解为无毒的小分子物质，因此可以有效抑制二噁英类毒性物质的形成。
现有等离子体技术处理垃圾设备基本采用一束等离子体、或者多束等离子体对射气化的方式处理垃圾，不管是一束还是多束等离子体对射的方式，它们都是同时作用在同一位置的垃圾上，那么一次只能处理一炉垃圾，不能连续工作，使得垃圾气化处理的效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固体废物的多级束等离子体连续处理装置及其处理方法，采用多束等离子体相对交错的布置方式，对固体废物进行多级式气化处理，固体废物的气化处理更彻底并提高了气化的效率，以解决背景技术中提到的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种固体废物的多级束等离子体连续处理装置，包括进料斗、气化炉、多级束等离子处理组件、出料组件、气体处理组件和机架，所述气化炉安装在所述机架上，所述进料斗连通于所述气化炉的顶端，所述出料组件连通于所述气化炉的底端，所述多级束等离子处理组件安装在所述气化炉内并与所述气体处理组件连接，所述气化炉包括预热室、气化室和反应室，所述预热室的一端连接所述进料斗，所述预热室的另一端连接气化室，所述气化炉内环绕所述预热室及气化室的空间为所述反应室；
所述多级束等离子处理组件包括若干个多级束等离子处理单元，所述多级束等离子处理单元包括多个第一等离子发生器和多个第二等离子发生器，多个所述第一等离子发生器均匀间隔安装在所述气化炉的一侧壁上，多个所述第二等离子发生器均匀间隔安装在所述气化炉的另一侧壁上，各个所述第二等离子发生器位于相邻的两个第一等离子发生器之间，所述气化室上设有与所述第一等离子发生器及第二等离子发生器配合的气化腔。
本发明的固体废物经过多级束等离子处理单元时，由于多个第一等离子发生器和多个第二等离子发生器交替交错排列，等离子发生器自气化炉的顶部向下形成多级束等离子气化处理结构，顺着固体废物的坠落路线依次对固体废物进行多次多级气化处理，这样固体废物气化处理就会更彻底，而且每一级对应一束等离子体发生器功率不需要很高，就能达到最好的垃圾气化效果，大大的节约了能耗。
进一步地，所述气化炉的顶端还设有出气口，所述气体处理组件通过排气管道与所述出气口连通。
上述优选方案的有益效果为：出气口，用于将气化炉的热气通过出气口经排气管道排入气体处理组件，对气化的气体进行处理并进行氮气分离，分离后氮气输送到等离子发生器重再循环利用。
进一步地，所述气体处理组件包括依次连接的引风机、气体处理及分离器、氮气罐和氮气管道，所述引风机与所述排气管道连接，所述氮气管道的一端与所述氮气罐连接，所述氮气管道的另一端与所述第一等离子发生器及第二等离子发生器连通，所述氮气管道上安装有控制阀。
上述优选方案的有益效果为：分离出来的氮气通过气体处理及分离器上的排氮管输送到氮气罐中存储，用于给等离子体发生器提供氮气，气体达到了循环利用，其余气体从排气口排除收集。
进一步地，所述气体处理及分离器上设有排气口和排氮管，所述气体处理及分离器和所述氮气罐之间通过所述排氮管连通。
上述优选方案的有益效果为：气化炉内气化后产生的气体，经气体处理及分离器处理及分离后的杂质气体，经排气口排除。
进一步地，所述预热室和所述气化室为一体成型的喇叭筒，所述喇叭筒的筒径自所述预热室至气化室的方向增大，所述预热室上开设有多个均匀分布的预热孔。
上述优选方案的有益效果为：热室上开设的多个均匀分布的预热孔，炉内的高温气体可通过预热室小孔对物料进行预加热。
进一步地，所述气化炉的顶部两侧均设有导气环体。
上述优选方案的有益效果为：目的是将气化反应中产生的热气往上引导经出气口排入到气体处理组件。
进一步地，所述气化炉的底部安装有漏斗型出料口，所述漏斗型出料口的外壁上安装有振荡器和玻璃窥窗，所述漏斗型出料口的内壁上还设有位置传感器，所述位置传感器位于所述玻璃窥窗的下方。
上述优选方案的有益效果为：振荡器启动后可将废渣震动落下，窥窗用作检修口。
进一步地，所述出料组件包括金属排泄器、螺旋输送器和连通于所述气化炉底端的出料通道，所述金属排泄器安装在所述出料通道的中部，所述螺旋输送器安装在所述出料通道的末端。
上述优选方案的有益效果为：金属排泄器用于排泄玻璃体或金属废渣，螺旋输送器则用于排泄其余较轻的废渣。
进一步地，所述金属排泄器包括金属排泄管道和金属排泄阀，所述金属排泄管道连通于所述出料通道，所述金属排泄阀安装在所述金属排泄管道上；
所述螺旋输送器包括送料筒、螺旋叶轮、转轴和旋转电机，所述螺旋叶轮安装在所述转轴上，所述转轴的一端固定连接于所述送料筒第一端的内壁，所述转轴的另一端穿设于所述送料筒第二端的内壁与所述旋转电机连接，所述送料筒的第二端侧壁开设有出料管。
上述优选方案的有益效果为：动旋转电机时，螺旋叶轮随转轴转动，可将废渣挤出至出料管。
一种固体废物的多级束等离子体连续处理装置的处理方法，采用所述的处理装置进行处理，包括以下步骤：
S1、投入固体废料：向进料斗中投入待处理的固体废料；
S2、启动多级束等离子处理组件：打开氮气管道上的控制阀，启动第一等离子发生器和第二等离子发生器，固体废物依次经过预热室及气化室时，上下分级式分布的多个第一等离子发生器和第二等离子发生器依次对落下的固体垃圾进行气化处理；
S3、排废渣：经气化处理后的固体废物中的玻璃体或金属顺着金属排泄管道经出料通道排出；重量轻于玻璃体或金属的废渣堆积至位置传感器时，启动旋转电机，螺旋输送器将废料经出料管排出；
S4、排气：反应室内产生的气体经出气口排入引风机；
S5、气体处理和分离：排入引风机的气体经气体处理及分离器出后，将氮气输入到氮气罐贮存备用。
本发明的有益效果是：
本发明的固体废物的多级束等离子体连续处理装置，固体废物经进料斗输送至气化炉内，启动多级束等离子处理组件可对固体废物进行气化处理，气体处理组件对多级束等离子处理组件提供惰性气体，可抑制炉内发生氧化反应；气化处理后的医疗或生活固体废物经出料组件排出；固体废物经过多级束等离子处理单元时，由于多个第一等离子发生器和多个第二等离子发生器自上而下相对交错分布排列，各个等离子发生器自气化炉的顶部向下，自上而下形成多级束等离子气化处理结构，顺着固体废物的坠落路线依次对固体废物进行多次多级气化处理，这样固体废物气化处理就会更彻底，而且每一级对应一束等离子体发生器功率不需要很高，就能达到最好的垃圾气化效果，大大的节约了能耗；等离子发生器上施加氮气，既起着等离子体导向作用，还能抑制炉内发生氧化反应，防止气化炉爆炸，保护了操作人员人身安全；整个炉体外周包裹保温层，既能减小炉内温度散失，增加气化效率，还能防止炉体表面温度过高，保护操作人员人身安全；炉体的结构简单，设有窥窗方便观察炉内情况，同时窥窗也是检修口，所以维修很方便；位置传感器的设置，能控制螺旋输送单元运输废渣，使废渣运输间断式进行，现了废料自动运输。
附图说明
图1为本发明固体废物的多级束等离子体连续处理装置的整体结构示意图；
图2为本发明气化炉的结构示意图；
图3为本发明固体废物的多级束等离子体连续处理装置的俯视图；
图4为本发明进料斗、预热室及气化室的安装结构示意图；
图中，1-进料斗，2-气化炉，201-预热室，202-气化室，203-反应室，3-多级束等离子处理组件，301-第一等离子发生器，302-第二等离子发生器，4-出料组件，5-气体处理组件，6-机架，7-气化腔，8-出气口，9-排气管道，10-引风机，11-气体处理及分离器，1101-排气口，1102-排氮管，12-氮气罐，13-氮气管道，14-控制阀，15-预热孔，16-导气环体，17-漏斗型出料口，18-振荡器，19-玻璃窥窗，20-位置传感器，21-出料通道，22-金属排泄管道，23-金属排泄阀，24-送料筒，25-螺旋叶轮，26-转轴，27-旋转电机，28-出料管。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：
请参照图1和图3，一种固体废物的多级束等离子体连续处理装置，包括进料斗1、气化炉2、多级束等离子处理组件3、出料组件4、气体处理组件5和机架6，所述气化炉2安装在所述机架6上，所述进料斗1连通于所述气化炉2的顶端，所述出料组件4连通于所述气化炉2的底端，所述多级束等离子处理组件3安装在所述气化炉2内并与所述气体处理组件5连接，所述气化炉2包括预热室201、气化室202和反应室203，所述预热室201的一端连接所述进料斗1，所述预热室201的另一端连接气化室202，所述气化炉2内环绕所述预热室201及气化室202的空间为所述反应室203；
所述多级束等离子处理组件3包括若干个多级束等离子处理单元，所述多级束等离子处理单元包括多个第一等离子发生器301和多个第二等离子发生器302，多个所述第一等离子发生器301均匀间隔安装在所述气化炉2的一侧壁上，多个所述第二等离子发生器302均匀间隔安装在所述气化炉2的另一侧壁上，各个所述第二等离子发生器302位于相邻的两个第一等离子发生器301之间，所述气化室202上设有与所述第一等离子发生器301及第二等离子发生器302配合的气化腔7。
本发明的固体废物的多级束等离子体连续处理装置，固体废物经进料斗1输送至气化炉2内，启动多级束等离子处理组件3可对固体废物进行气化处理，气体处理组件5对多级束等离子处理组件3提供惰性气体，可抑制炉内发生氧化反应；气化处理后的医疗或生活固体废物经出料组件4排出；固体废物经过多级束等离子处理单元时，由于多个第一等离子发生器301和多个第二等离子发生器302交替交错排列，等离子发生器自气化炉2的顶部向下形成多级束等离子气化处理结构，顺着固体废物的坠落路线依次对固体废物进行多次多级气化处理，这样固体废物气化处理就会更彻底，而且每一级对应一束等离子体发生器功率不需要很高，就能达到最好的垃圾气化效果，大大的节约了能耗。
本发明的气化炉2体中间部分可选择设置四个及以上的等离子发生器，等离子发生器穿过炉壁延伸至气化室202外。
请参照图1，所述气化炉2的顶端还设有出气口8，所述气体处理组件5通过排气管道9与所述出气口8连通。
本发明气化炉2的顶端还设有出气口8，用于将气化炉2的热气通过出气口8经排气管道9排入气体处理组件5，对气化的气体进行处理并进行氮气分离，分离后氮气输送到等离子发生器重再循环利用。
请参照图1，所述气体处理组件5包括依次连接的引风机10、气体处理及分离器11、氮气罐12和氮气管道13，所述引风机10与所述排气管道9连接，所述氮气管道13的一端与所述氮气罐12连接，所述氮气管道13的另一端与所述第一等离子发生器301及第二等离子发生器302连通，所述氮气管道13上安装有控制阀14。
本发明气体处理组件5的气体处理及分离器11采用现有技术中的设备，分离出来的氮气通过气体处理及分离器11上的排氮管1102输送到氮气罐12中存储，用于给等离子体发生器提供氮气，气体达到了循环利用，其余气体从排气口1101排除收集。
所述各个等离子体发生器外端均设有电缆接口和进气接口，进气接口用于连接氮气管道13，往等离子体发生器里面喷氮气，充氮气的作用是：等离子体导向作用；抑制炉内发生氧化反应，防止气化炉2爆炸，保护操作人员人身安全。
请参照图1，所述气体处理及分离器11上设有排气口1101和排氮管1102，所述气体处理及分离器11和所述氮气罐12之间通过所述排氮管1102连通。
本发明的气化炉2内气化后产生的气体，经气体处理及分离器11处理及分离后的杂质气体，经排气口1101排除。
请参照图2和图4，所述预热室201和所述气化室202为一体成型的喇叭筒，所述喇叭筒的筒径自所述预热室201至气化室202的方向增大，所述预热室201上开设有多个均匀分布的预热孔15。
本发明的预热室201和所述气化室202为一体成型的喇叭筒，预热室201上开设的多个均匀分布的预热孔15，炉内的高温气体可通过预热室201的预热孔15对物料进行预加热。
请参照图2，所述气化炉2的顶部两侧均设有导气环体16。
本发明的气化炉2的上部沿炉内壁一周设有导气环体16，其目的是将气化反应中产生的热气往上引导经出气口8排入到气体处理组件5。
本发明气化炉2的外壁设有保温层，既能减小炉内温度散失，增加气化效率，还能防止炉体表面温度过高，保护操作人员人身安全。
请参照图1，所述气化炉2的底部安装有漏斗型出料口17，所述漏斗型出料口17的外壁上安装有振荡器18和玻璃窥窗19，所述漏斗型出料口17的内壁上还设有位置传感器20，所述位置传感器20位于所述玻璃窥窗19的下方。
本发明的振荡器18启动后可将废渣震动落下，窥窗用作检修口。
所述振荡器18设置在炉体外壁侧方位，窥窗中间设有圆形耐高温玻璃，窥窗的作用是观察反应室203内气化情况、处理后废渣的堆积情况以及可以作为检修口。
请参照图1，所述出料组件4包括金属排泄器、螺旋输送器和连通于所述气化炉2底端的出料通道21，所述金属排泄器安装在所述出料通道21的中部，所述螺旋输送器安装在所述出料通道21的末端。
本发明设置两处排泄道，金属排泄器用于排泄玻璃体或金属废渣，螺旋输送器则用于排泄其余较轻的废渣。
所述位置传感器20的用处是：玻璃体或金属废渣排出后，其余较轻的废渣则慢慢在螺旋输送器往上堆积，当废渣堆积至位置传感器20时，启动螺旋输送器把废料运输出去，输送完毕暂停螺旋输送器，待如废渣继续堆积到位置传感器20处时再启动此循环工作，实现了出料自动控制、堆积废渣自适应密封和气化炉2连续工作，这个过程中如果废渣堆积在反应室203底部而不下漏时，则启动振荡器18，将废渣震动落下，其中相关的技术方案才有现有技术即可，不再赘述。
请参照图1，所述金属排泄器包括金属排泄管道22和金属排泄阀23，所述金属排泄管道22连通于所述出料通道21，所述金属排泄阀23安装在所述金属排泄管道22上；
本发明的金属排泄阀23打开后，金属排泄管道22可排出积的玻璃体或金属废渣。
所述螺旋输送器包括送料筒24、螺旋叶轮25、转轴26和旋转电机27，所述螺旋叶轮25安装在所述转轴26上，所述转轴26的一端固定连接于所述送料筒24第一端的内壁，所述转轴26的另一端穿设于所述送料筒24第二端的内壁与所述旋转电机27连接，所述送料筒24的第二端侧壁开设有出料管28。
本发明启动旋转电机27时，螺旋叶轮25随转轴26转动，可将废渣挤出至出料管28。
一种固体废物的多级束等离子体连续处理装置的处理方法，采用所述的处理装置进行处理，包括以下步骤：
S1、投入固体废料：向进料斗1中投入待处理的固体废料。
S2、启动多级束等离子处理组件3：打开氮气管道13上的控制阀14，启动第一等离子发生器301和第二等离子发生器302，固体废物依次经过预热室201及气化室202时，上下分级式分布的多个第一等离子发生器301和第二等离子发生器302依次对落下的固体垃圾进行气化处理；
打开氮气阀门，等离子体发生器开始工作，其产生的等离子喷射至气化腔7内，固体废物进入气化室202至第一级气化腔7经过第一次等离子体气化处理，然后落至第二级气化腔7经过第二次等离子体气化处理…直至最后一级气化腔7经过最后一次等离子体气化处理，落下的固体废物经过自上而下等离子体多次处理以后，垃圾彻底被气化。
S3、排废渣：经气化处理后的固体废物中的玻璃体或金属顺着金属排泄管道22经出料通道21排出；重量轻于玻璃体或金属的废渣堆积至位置传感器20时，启动旋转电机27，螺旋输送器将废料经出料管28排出；
S4、排气：反应室203内产生的气体经出气口8排入引风机10；
固体废物气化过程中产生的气体可经导气环体16导至出气口8，高温的气体经过预热室201，通过预热室201的预热孔15及预热室201管壁把热量传给预热室201内的垃圾，可预先对固体废物进行一定的预加热，也是热能的回收利用，提高了气化效率，降低了电能消耗，而因气化产生在气化室202内的气体也能通过预热室201的预热孔15排除至出气口8，这样气体不会从进料口往外泄漏，防止二次污染，进料斗1的进料口出可设置盖板。
S5、气体处理和分离：排入引风机10的气体经气体处理及分离器11出后，将氮气输入到氮气罐12贮存备用。
引风机10将气化炉2内的气体引至气体处理及分离器11进行处理和氮气分离，分离出来的氮气通过气体处理及分离装置上的排氮管1102输送到氮气罐12中存储，以给等离子体发生器提供氮气。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
