一种采用等离子体技术净化陈腐垃圾的处理系统及方法
技术领域
本发明涉及陈腐垃圾处理技术领域，具体涉及一种采用等离子体技术净化陈腐垃圾的处理系统及方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，陈腐垃圾的产出量也越来越多，根据住建部发布的统计数据，每年我国陈腐垃圾生产量在四亿吨以上，陈腐垃圾无害化处理也就成为关系到环境及人们生活的焦点问题。
现有的陈腐生活垃圾处理方法主要为垃圾焚烧，由于陈腐垃圾的成分较为复杂，所以陈腐垃圾焚烧产生的烟气、渗滤液、炉渣和飞灰等有害物质对生活环境造成了日益严重的污染。其中，最难进行的就是飞灰的处理，飞灰毒性危害极大，其含有最毒的无机物“重金属”和最毒的有机物“二噁英”。这些重金属尘粒在水中不能被分解，且与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。而二噁英非常容易在生物体内积累，具有强烈的致癌性、致畸性、致突变性，对环境和生物体产生毒害。
现有技术1申请号为201810936439.3，名称为一种垃圾焚烧装置的专利申请，由焚烧炉、上料系统及换热器等部件组成。现有技术2申请号为201911387152.0，名称为一种环保型垃圾焚烧装置，由焚烧主体、第二焚烧口、点火箱、第一焚烧口、扭转弹簧、焚烧塔、烟气管道、烟气处理箱、保温壁、余热回收管、进水口、出水口、外盖、内盖等机构构成。从结构及原理角度分析，上述现有技术的缺点在于：采用传统的焚烧、热解方式，无法避免二噁英的排放；而且，会产生大量的飞灰及固体残渣。造成空气及土壤的污染。
发明内容
为了解决陈腐垃圾焚烧过程中飞灰对环境污染严重的问题，本申请提供了一种采用等离子体技术净化二噁英、飞灰、残渣的陈腐垃圾处理系统。
为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种采用等离子体技术净化陈腐垃圾的处理系统，包括桁车抓斗、推料机构、料道、一燃室、二燃室、余热蒸汽锅炉、省煤器、补水箱、螺杆式发电机组、空气预热系统、烟气急冷装置、布袋除尘器、喷淋塔和烟囱，所述二燃室包括安装有双模式等离子体点火系统的涡流燃烧除尘室；所述桁车抓斗位于料道的进料口上方，所述推料机构设置在料道一侧，所述料道底部连接至一燃室，所述一燃室输出端与二燃室输入端相连，所述二燃室输出端连接至余热蒸汽锅炉，所述余热蒸汽锅炉分别与螺杆式发电机组、省煤器相连，所述省煤器输出端连接至空气预热系统，所述空气预热系统输出端分为两路，其中一路连接至一燃室，另一路连接至烟气急冷装置，所述烟气急冷装置、布袋除尘器、喷淋塔、烟囱依次顺序相连。
进一步的，所述双模式等离子体点火系统，包括相连的非平衡等离子体激励器和热平衡等离子体点火器。
进一步的，所述一燃室内从上至下依次设有烘干仓、等离子体热解仓、高温等离子体燃烧仓、炉灰仓，所述等离子体热解仓通过一个输出管道连接至非平衡等离子体激励器，通过另一个输出管道连接至涡流燃烧除尘室顶部。
进一步的，所述空气预热系统包括相连的给风机和空气预热器，所述空气预热器输出端分别连接至高温等离子体燃烧仓、烟气急冷装置。
进一步的，所述省煤器输出端分为两路，其中一路通过回热管道连接至烘干仓，另一路通过输送管道连接至空气预热器，省煤器排出的部分废热烟气通过回热管道被输送到烘干仓，另一部分进入空气预热器，加热冷空气，被加热的冷空气被输送到一燃室的高温等离子体燃烧仓。
进一步的，所述省煤器还与补水箱相连，所述补水箱还与螺杆式发电机组中的除氯器相连。
本申请还提供了一种采用等离子体技术净化陈腐垃圾的处理方法，具体包括：
上料过程：桁车抓斗直接抓取未经分类的陈腐垃圾，并送到料道进料口处的漏斗中；
入料过程：推料机构将陈腐垃圾通过料道强推入一燃室，进入烘干仓；
垃圾烘干：烘干仓温度范围为100～300℃，陈腐垃圾首先在烘干层由炉膛壁面传热、高温等离子体燃烧仓产生热量作用下烘干；然后在重力作用下进入等离子体热解仓；
等离子体热解：等离子体热解仓温度范围为500～700℃，烘干后的垃圾开始热解反应，在高温、绝氧/缺氧条件下发生脱氯反应,避免了二噁英生成；垃圾中的有机物质因其分子链不稳定，在250℃以上的温度条件下分解成一氧化碳、氢气、气态烃类等可燃气体a和液态类焦油、固态类焦炭等可燃物质，以及不可燃固体无机物，其包括垃圾本身含有的无机灰土、惰性物质等；
高温燃烧：将焦油、焦炭等形成的残留物和垃圾本身含有的无机灰土、惰性物质送入高温等离子体燃烧仓，该仓温度在700～900℃，促使陈腐垃圾中的不挥发可燃物在高温及供给足量空气(一次风)的条件下完全燃烧，生成高温燃气；
等离子体强化燃烧：热解生成的可燃气体a与高温燃气的混合气由后部引风机从输出管道引流至双模式等离子体点火系统中，采用高温等离子体点火技术进行点火，随即引燃混合气，涡流燃烧除尘室的工作温度长期保持在850～1200℃，从而确保烟气中存在的二噁英分子被高温彻底分解；
燃气发电：涡流燃烧除尘室与余热蒸汽锅炉耦合，利用涡流燃烧除尘室产生的高温气体对锅炉中的水做功，驱动螺杆式发电机组发电；
尾气净化及排放：燃烧完成后，废热烟气通过管道从涡流燃烧除尘室引出，部分高温烟气通过回热管道向烘干仓内供热，其余大部分高温烟气经过烟气急冷装置处理后被依次引流到布袋除尘器、喷淋塔进行烟气净化处理，最后经过净化处理的合格烟气在引风机的抽引下，经由烟囱排到大气中。
进一步的，高温燃烧层沿高度方向分为氧化区和还原区：氧化区内焦油、焦炭和氧气发生剧烈氧化反应，燃烧产生的热量用来提供还原区、等离子体热解仓和烘干仓所需的热量；还原区内CO2和H2O被炽热的C还原，产生CO、H2等可燃气体b，随烟气上升一起进入双模式等离子体点火系统；不可燃物转变为玻璃状结晶，经炉排倾翻落入灰斗中，经炉灰仓、筛分机净化后收集，可用于制造建筑材料。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：与现有垃圾净化方法相比，本发明申请对周边环境无影响、不增加使用成本、无二噁英污染。与建生活垃圾填埋场和焚烧厂相比，本发明申请除首次点火需要借助外界能源外，设备运行过程中无需添加辅助燃料、节约大量土地；同时，垃圾不需要分类，极大降低了投资成本、处理成本和运输成本。
附图说明
图1为一种采用等离子体技术净化陈腐垃圾的处理系统结构图；
图2为一种采用等离子体技术净化陈腐垃圾的处理方法流程图。
图中序号说明：1-液压抓斗，2-推料机构，3-料道，4-一燃室，41-烘干仓，42-等离子体热解仓，43-高温等离子体燃烧仓，44-炉灰仓，，5-二燃室，51-双模式等离子体点火系统，52-涡流燃烧除尘室，6-余热蒸汽锅炉，7-省煤器，71-补水箱，8-螺杆式发电机组，9-空气预热系统，91-空气预热器，92-给风机，10-烟气急冷装置，11-布袋除尘器，12-喷淋塔，13-烟囱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种采用等离子体技术净化二噁英、飞灰、残渣的陈腐垃圾处理系统，包括桁车抓斗、推料机构、料道、一燃室、二燃室、余热蒸汽锅炉、省煤器、螺杆式发电机组、空气预热系统、烟气急冷装置、布袋除尘器、喷淋塔、烟囱。其中一燃室包括烘干仓、等离子体热解仓、高温等离子体燃烧仓、炉灰仓；所述二燃室包括双模式等离子体点火系统及涡流燃烧除尘室；所述空气预热系统包括给风机及空气预热器。所述推料机构可以为液压推料机。
如图2所示，本实施例提供一种采用等离子体技术净化二噁英、飞灰、残渣的陈腐垃圾处理方法，首先由桁车抓斗将未经分类的陈腐垃圾抓取并送到料道进料口处的漏斗中，进入漏斗的陈腐垃圾在所述液压推料机的强推作用下经由所述料道进入所述一燃室的烘干仓。陈腐垃圾在烘干仓的高温(100～300℃)作用下脱水烘干，脱水后的陈腐垃圾在重力的作用下进入等离子体热解仓；由于高温等离子体燃烧仓的供氧方式是受控的，故所述等离子体热解仓将始终处于绝氧或缺氧状态，烘干后的垃圾在高温(500～700℃)作用下将开始热解反应，在热解过程中陈腐垃圾在高温、绝氧/缺氧条件下会发生脱氯反应，这样会避免有毒物质二噁英的生成。同时垃圾中的有机物质因其分子链不稳定，在250℃以上的温度条件下分解成一氧化碳、氢气、气态烃类等可燃气体a和液态类焦油、固态类焦炭等可燃物质，以及不可燃固体无机物。所述等离子体热解仓内产生的可燃气体a将通过输出管道输送至所述二燃室；热解后产生液态类焦油、固态类焦炭等可燃物质在重力的作用下继续向所述高温等离子体燃烧仓跌落；所述高温等离子体燃烧仓内的温度在700～900℃之间，这将促使陈腐垃圾中的不挥发可燃物在高温及供给足量热空气的条件下完全燃烧并生成高温燃气。所述高温等离子体燃烧仓沿高度方向可分为氧化区和还原区：氧化区内发生焦炭、焦油和氧气的剧烈氧化反应，燃烧温度可达到700～900℃，燃烧产生的热量用来提供还原区、热解气化层和烘干层所需的热量；还原区内CO2和H2O被炽热的C还原，产生CO、H2等可燃气体b，随烟气上升一起进入所述等离子体热解仓产生的可燃气体a中经由输出管路进入所述二燃室。陈腐垃圾不可燃物转变为玻璃状结晶，经炉排倾翻落入炉灰仓中，经过筛分机的筛选收集后，可用于制造建筑材料；所述高温等离子体燃烧仓产生的高温燃气、等离子体热解仓产生的可燃气体a经输出管路进入所述二燃室，由所述双模式等离子体点火系统点火后进入所述涡流燃烧除尘室，所述涡流燃烧除尘室内的温度在850～1200℃之间，从而确保烟气中存在的二噁英分子被高温彻底分解；余热蒸汽锅炉产生的饱和蒸汽用于向所述螺杆式发电机组供给动力热能，保证所述螺杆式发电机组的正常运行；所述省煤器的作用是提高所述余热蒸汽锅炉的效率，所述省煤器工作时由补水箱进行补水；所述余热蒸汽锅炉排出的高温废气会加热空气预热器内的冷空气，经过所述空气预热器加热的冷空气会通过管路被输送所述高温等离子体燃烧仓；离开所述空气预热器的高温烟气将经过烟气急冷装置的处理，高温烟气会与所述烟气急冷装置之间发生热交换；所述烟气急冷装置的出口与布袋除尘器的入口相连接，降温后的烟气在所述布袋除尘器中进行飞灰去除处理；温度较高烟气经过喷淋塔的降温处理达到适合排放的温度，最后通过烟囱排放到大气中。
由于采取垃圾减量净化技术代替传统填埋方式，可以节省土地、降低土壤及水污染；采用了等离子体绝氧热解技术，在绝氧/缺氧条件下发生脱氯反应，从根源上避免二噁英的生成；采用了高温等离子体点火技术，使得点火温度高达5000℃以上、燃烧温度超过850℃，避开了二噁英产生的400℃温度区间，降低了二噁英产生的可能性。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
