热等离子体炬垃圾焚烧处理系统

414 编辑：中冶有色技术网来源：中科云越(北京)科技发展有限公司

2023-12-20 10:19:41

权利要求书： 1.一种热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，其特征在于，包括：焚烧炉、与所述焚烧炉连通的烟气处理管道，以及热等离子体裂解器；

所述焚烧炉内设置有若干个用于点火以及维持炉温的热源热等离子体火炬；

所述烟气处理管道内设置有若干个用于焚烧清除烟气中存在的焦油及有机物的热等离子体火炬；

所述热等离子体裂解器，用于裂解处理气相尾气中异味、二噁英，实现达标排放。

2.根据权利要求1所述的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，其特征在于，设置于所述烟气处理管道内的热等离子体火炬由上到下依次排列，排列方式为异侧设置、同侧设置中的其中一种，所述热等离子体火炬朝向为水平朝向、竖直朝向、倾斜朝向的其中一种或几种的结合。

3.根据权利要求2所述的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，其特征在于，所述烟气处理管道为Z字形，所述热等离子体火炬同侧的设置在所述烟气管道的竖直段，所述热等离子体火炬的朝向为水平方向。

4.根据权利要求1所述的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，其特征在于，所述焚烧炉包括干燥部与焚烧部；

所述焚烧部上端沿其周向均匀分布有若干个倾斜放置的热等离子火炬。

5.根据权利要求4所述的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，其特征在于，所述干燥部与所述焚烧部之间设置有缓冲部，所述焚烧部下端设置有燃尽灰渣部；

所述焚烧部的直径大于所述干燥部的直径大于所述缓冲部的直径。

6.根据权利要求5所述的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，其特征在于，所述焚烧部设置有一次风口、二次风口，所述一次风口、所述二次风口用于向炉内送风，确保充分燃烧；

其中，所述二次风口将风输入焚烧部，所述一次风口将风输入焚烧部及燃尽灰渣部。

7.根据权利要求1所述的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，其特征在于，还包括喷淋塔，所述喷淋塔通过所述烟气处理管道与所述焚烧炉连通；

所述喷淋塔通过其内设置的喷淋设备对所述烟气处理管道处理后的气相进行降温降尘洗涤脱酸处理。

8.根据权利要求7所述的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，其特征在于，所述喷淋塔通过管道与重力分离塔连通；

所述重力分离塔对喷淋降温后的气相进行除水处理。

9.根据权利要求8所述的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，其特征在于，所述重力分离塔通过管道与静电除尘器连通；

所述静电除尘器对重力分离后的气相进行静电除尘处理。

10.根据权利要求9所述的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，其特征在于，所述静电除尘器通过管道与热等离子体裂解器连通。

说明书：一种热等离子体炬垃圾焚烧处理系统技术领域[0001] 本实用新型涉及垃圾焚烧处理领域，尤其涉及一种热等离子体炬垃圾焚烧处理系统。

背景技术[0002] 现有技术中，生活垃圾的处理一般分为填埋、焚烧和堆肥三种，目前运用比较广泛的是对垃圾进行填满处理，但填埋处理容易造成潜在的地表与地下水资源二次污染，并且

需要后续封场恢复和高成本的日常防渗维护上，而堆肥处理容易造成重金属污染，并且高

成本，低收益，也不是生活垃圾处理的最优选择。

[0003] 目前，随着垃圾处理结构的不断优化与调整，焚烧处理逐渐成为了垃圾处理的首选，其在经济效益、市场化程度、污染程度与可持续等方面有了极大的进步，并且，近年来，

随着国家经济发展的日益强盛，城镇化率日益升高，城市用地紧张造成土地供需矛盾，这就

导致垃圾填埋所需要的场地的用地面积的增大，进而极大的增大了垃圾填埋的成本，加之

现在的城市生活垃圾清运量的持续增长，造成了“垃圾围城”的现象，使得焚烧垃圾处理方

式在经济、环境、社会效益等方面的优越性更加突出，其主流地位在未来将更加明显。

[0004] 目前，在垃圾焚烧处理的工艺技术和设备上，已经较为成熟的是机械炉排焚烧炉、旋转窑焚烧炉、硫化床焚烧炉和新兴的热解气化焚烧炉等主流炉型，在实践中已经取得了

较好的应用。但是，目前采用的这几种垃圾焚烧处理方法不仅建设、运行维护成本较高，而

且焚烧装置通常采用燃油、燃气或燃煤做为热源助燃，这不仅需要消耗大量的不可再生能

源，而且效率低下，设备还容易因结焦造成停机事故，并且燃烧造成的尾气处理的成本也较

高，更为关键的是这些主流炉型，对于日产垃圾量在2吨—50吨的处理方面，要么建设与运

营成本过高，要么就难以实现环保达标排放。

[0005] 有鉴于此，特提出本实用新型。实用新型内容

[0006] 针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，该焚烧系统通过热等离子体技术对垃圾进行焚烧和对产生的末端尾气进行裂解处理，

当焚烧炉内达到预设的温度后会自动关闭，保证节能，并且焚烧炉内配制有一次风、二次

风，保证焚烧炉内的有机物可以有充足的氧气燃烧，并且设置了与焚烧炉连通的烟气处理

管道，其通过内部设置的热等离子体火炬对尾气中的有机物及焦油进行处理，并通过热等

离子体裂解器器裂解挥发性有机物(OCs)，实现环保达标排放，本实用新型可以有效的处

理垃圾和产生的尾气，并且处理的成本较低。

[0007] 本实用新型提供的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，包括：焚烧炉、与所述焚烧炉连通的烟气处理管道；所述焚烧炉内设置有若干个用于点火以及维持炉温的热源热等离子

体火炬；所述烟气处理管道内设置有若干个用于焚烧清除烟气中存在的焦油及有机物的热

等离子体火炬；所述热等离子体裂解器对静电除尘后的气相进行裂解处理，除去异味、二噁

英等有机物。

[0008] 在上述所述焚烧炉与所述烟气处理管道中设置的所述热等离子体火炬最好选择功率为2kw，焰中心温度为3000℃以上的火炬。

[0009] 现有技术中，目前国内外的垃圾焚烧处理的工艺技术和已经使用效果显著的机械炉排焚烧炉、旋转窑焚烧炉、流化床焚烧炉和新型的热解气化焚烧炉等主流炉型，这些通常

采用的是燃油、燃气或燃煤作为热源助燃，其在垃圾焚烧的同时会消耗大量的不可再生资

源，同时还会因为结焦造成停机事故。

[0010] 本实用新型为了切实解决以上技术问题，提供了一种热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，该热等离子体炬垃圾焚烧处理系统通过在焚烧炉内设置热等离子体火炬作为点火以

及维持炉温的热源，保证炉内垃圾充分燃烧，垃圾燃烧产生的尾气进入所述烟气处理管道

内，所述烟气处理管道内设置有若干个热等离子体火炬，其以近2000℃的高温焚烧清楚烟

气中的焦油及有机物，通过焚烧炉将垃圾焚烧处理，通过烟气处理管道将焚烧产生的尾气

进行处理，实现垃圾的无公害处理，并且不用消耗燃油或燃气，属于低碳焚烧处理生活垃圾

技术类，符合国家低碳发展政策。

[0011] 本实用新型的装置中，所述焚烧炉内对于垃圾的干或湿没有太大的要求，在垃圾进入所述焚烧炉后，都会先进行干燥处理，然后进行焚烧，产生的尾气进入所述烟气处理管

道，通过设置在所述烟气处理管道内的热等离子体火炬以近2000℃的高温等离子焰焚烧清

除烟气中的焦油及有机物，并且通过末端的热等离子体裂解器，保证垃圾焚烧处理过程中

的尾气能够达到环保标准排放，节能、高效、无污染，这是现有技术无法做到的，整个操作过

程中耗能低、处理效果好，具有较强的应用效果。

[0012] 本实用新型的装置中，所述焚烧炉以及所述烟气处理管道内均排布有若干个热等离子体火炬，所述热等离子体火炬的焰心温度在3000℃以上，功率为2kw，使用寿命超过

3000小时，通过若干个热等离子体火炬在所述焚烧炉以及所述烟气处理管道内部形成均匀

的热场，热等离子体火炬热效率高达90％，显著高于燃气、燃油焚烧等常规技术。

[0013] 以空气作为工作气体的热等离子体火炬阵列，在所述烟气处理管道内形成均匀热场，使焚烧产生的尾气中的焦油以及有机物被完全分解。

[0014] 优选地，作为进一步可实施的方案，所述烟气处理管道内设置的热等离子体火炬由上至下依次排列，排列方式为异侧设置、同侧设置中的其中一种，所述热等离子体火炬朝

向为水平朝向、竖直朝向、倾斜朝向的其中一种或几种的结合。这样排布可以使所述热等离

子体火炬能够充分的与焚烧产生的尾气接触，能够将焚烧垃圾产生的尾气中的焦油与有机

物充分的清楚。

[0015] 优选地，作为进一步可实施的方案，所述烟气处理管道为Z字形，所述热等离子体火炬同侧的设置在所述烟气管道的竖直段，所述热等离子体火炬的朝向为水平方向。将所

述烟气管道设置成Z字形，可以方便所述烟气处理管道的拆卸，方便清理管道内部，防止管

道堵塞，而且节省空间，同时能够延长烟气处理过程。当然，所述烟气处理管道内的所述热

等离子体火炬的排列方式与朝向是有多种选择的，其中最优选是同侧设置在竖直段，并且

朝向是水平的，这样可以使烟气在过来时可以充分接触所述热等离子体火炬，而且竖直段

通过的烟气其风量大，通过热等离子体火炬的阵列排布显著增强了效果，并且水平放置可

以保证热量不会散失，减少能耗。

[0016] 优选地，所述焚烧炉包括干燥部与焚烧部，所述焚烧部上端沿其周向均匀分布有若干个倾斜放置的热等离子体火炬。最优的是这样排布三只功率为2kw、等离子焰中心温度

为3000℃的热等离子体火炬可以使所述焚烧部内的热能充分聚合，保证当垃圾进入所述焚

烧部时，可以直接被燃烧，保证垃圾焚烧的效率，而所述干燥部垃圾最终会掉落至焚烧部，

所以设置在所述焚烧部上端还能保证与垃圾有更充分的时间去接触，并且，最优的是在所

述焚烧部设置温度传感器，通过PLC控制炉温，减少能耗。

[0017] 优选地，所述干燥部与所述焚烧部之间设置有缓冲部，所述焚烧部下端设置有燃尽灰渣部；所述焚烧部的直径大于所述干燥部的直径大于所述缓冲部的直径。这样设置，可

以保证所述焚烧部在焚烧垃圾时不会因为垃圾掉落太快堆积过多导致燃烧不充分，使垃圾

焚烧产生过多的燃烧不完全灰渣，导致炉内垃圾灰渣难以落入燃尽灰渣部而影响正常运

行。整个焚烧炉采用不锈钢外壳，内衬陶瓷纤维保温材料，炉膛内胆采用高强度陶瓷材料，

耐高温抗腐蚀，焚烧炉体可分两段预制，便于批量生产和现场安装，适用于日处理垃圾量为

2?50吨，非常适合小城镇、岛屿、旅游景点等垃圾处理。

[0018] 同时，最好是在所述焚烧炉的上端与螺杆输送机连通，下端与水冷螺杆输送机连通。

[0019] 这样的话，所述干燥部的上端与螺杆输送机相连，所述螺杆输送机与链式输送机连接，所述链式输送机具备石块、建筑垃圾分选的功能，所述链式是输送机采用交流电感装

置分选回收非顺磁性如铜、铝、镍金属物品，采用直流电感装置分选回收顺磁性如铁等金属

物品，然后将分选后的垃圾输送至所述螺杆输送机上，所述螺杆输送机不仅可以通过PLC控

制频率，将分选后的垃圾连续输送至焚烧炉，还可以隔绝所述焚烧炉与外部的联系，在保证

炉内温度不会流失的情况下还可以降低生产成本。所述燃尽灰渣部与水冷螺杆输送机连

通，所述水冷螺杆输送机不仅可以通过PLC控制输送频率，定时将焚烧后的灰烬排放，还可

以有效隔绝所述焚烧炉与外部联系，在保证炉内温度不会流失的情况下还可以降低生产成

本。

[0020] 优选地，所述焚烧部设置有一次风口、二次风口，所述一次风口、所述二次风口用于向炉内送风，确保充分燃烧；其中，所述二次风口将风输入所述焚烧部，所述一次风口将

风输入所述焚烧部及所述燃尽灰渣部。在所述焚烧部设置所述一次风口、所述二次风口，可

以保证垃圾焚烧时充足的氧气，这样可以避免垃圾不充分燃烧产生的危害气体和不完全焚

烧的残渣导致炉内垃圾堆积过多产生故障，最优的供风的体积比为1:1.6。

[0021] 优选地，包括换热器，所述换热器通过所述烟气处理管道与所述焚烧炉连通；所述换热器通过热交换对所述烟气处理管道处理后的气相进行降温处理，同时还可以结合实地

利用其热能。

[0022] 优选地，包括喷淋塔，所述喷淋塔通过所述烟气处理管道与所述焚烧炉连通；所述喷淋塔通过其内设置的喷淋设备对所述烟气处理管道处理后的气相进行降温降尘洗涤脱

酸处理。

[0023] 优选地，所述喷淋塔通过管道与重力分离塔连通；所述重力分离塔对喷淋降温后的气相进行除水处理。

[0024] 优选地，所述重力分离塔通过管道与静电除尘器连通；所述静电除尘器对重力分离后的气相进行静电除尘处理。

[0025] 优选地，所述静电除尘器通过管道与热等离子体裂解器连通；所述热等离子体裂解器是通过高频(10KHZ)高压(100K)大功率电源在特定条件下的聚能放电，产生3000?

4000℃等离子态高温气流。OCs有机气体在反应器中经过压缩、高压聚能放电成为热等离

子体。处理过程中气体由常温急剧上升至3000?4000℃高温，反应器压力增高，气体体积也

因此急剧膨胀，在极短的时间里完成物质的裂解过程。废气处于等离子体态时，所有有机成

分均被裂解为基本粒子，无污染排放。通过热等离子体裂解器对静电除尘后的气相进行裂

解除去异味以及二噁英等有机物。

附图说明[0026] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用

新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

[0027] 图1是本实用新型实施例的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统的轴测图；[0028] 图2是本实用新型实施例的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统的主视图；[0029] 图3是图2的局部剖视图。[0030] 其中：[0031] 1?垃圾进料斗；2?螺杆输送机；[0032] 3?热等离子体火炬；4?二次送风口；[0033] 5?一次送风口；6?水冷螺杆输送机；[0034] 7?干燥部；8?缓冲部；[0035] 9?焚烧部；10?燃尽灰渣部；[0036] A?焚烧炉；B?烟气处理管道；[0037] C?换热器；D?喷淋塔；[0038] E?重力分离塔；F?静电除尘器；[0039] G?热等离子体裂解器。具体实施方式[0040] 下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不

是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用

新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商

建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规

产品。

[0041] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是

为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定

的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第

一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0042] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连通，也可以是可拆卸连通，或一体地

连通；可以是机械连通，也可以是电连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，

可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术

语在本实用新型中的具体含义。

[0043] 为了更加清晰的对本实用新型中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。

[0044] 实施例[0045] 如图1?3所示，为本实用新型的热等离子体炬垃圾焚烧处理系统，包括：焚烧炉A和烟气处理管道B、换热器C、喷淋塔D、重力分离器E、静电除尘器F以及热等离子体裂解器G，焚

烧炉A通过烟气处理管道B与所述换热器C连通，所述换热器通过管道与所述喷淋塔D连通，

所述喷淋塔D通过管道与重力分离器E连通，重力分离器E通过管道与所述静电除尘器F连

通，所述静电除尘器F通过管道与所述热等离子体裂解器G连通，垃圾经过焚烧炉A焚烧后，

产生的灰渣进入燃尽灰渣部10由水冷螺杆输送机6排出炉外，焚烧产生的气相经烟气处理

管道B中的热等离子体火炬3以近2000℃的高温去除焦油与有机物，然后依次经过所述换热

器C初步降温、所述喷淋塔D降温、所述重力分离器E除水、所述静电除尘器F除尘和所述热等

离子体裂解器G除异味和二噁英等有机物。焚烧炉A和烟气处理管道B内部排布有多个热等

离子体火炬3，热等离子体火炬3的最大功率为2kw，焰中心温度在3000℃以上，使用寿命超

3000小时。

[0046] 其中，焚烧炉A分为干燥部7、缓冲部8、焚烧部9和燃尽灰渣部10，焚烧部9的直径大于干燥部7的直径大于缓冲部8的直径，在焚烧部9的上端沿其周向均匀分布有多个倾斜设

置的热等离子体火炬3。干燥部7在垃圾进入炉内后，可以将垃圾中的水份蒸发，并且可以起

到一定的缓冲作用，然后通过缓冲部8进入焚烧部9，在热等离子体火炬3的作用下焚烧，因

焚烧部9具有聚热的效果，所以极大的提高了处理的效果。

[0047] 焚烧炉A的干燥部7的上端与螺杆输送机2连通，生活垃圾由垃圾进料斗1进入螺杆输送机2，然后通过螺杆输送机2输送至干燥部7，生活垃圾先经过干燥部7干燥，然后通过缓

冲部8进入焚烧部9进行充分燃烧，焚烧部9设置有一次风口5、二次风口4，用于向焚烧炉A内

输送可以使垃圾充分燃烧的空气，垃圾燃烧完全后剩余的灰烬进入燃尽灰渣部10，燃尽灰

渣部10与水冷螺杆输送机6连通，通过水冷螺杆输送机6将焚烧后的灰烬输送至炉外。

[0048] 并且，为了能更环保的燃烧垃圾，焚烧炉A内设置了NCR脱硝装置，通过雾化器将尿素喷入炉内，进行脱硝处理，并且由PLC控制，将垃圾渗滤液泵入焚烧炉A内进行焚烧处理。

[0049] 烟气处理管道B整体呈Z字形，与焚烧炉A和喷淋塔C连通并且可拆卸，在烟气处理管道B的竖直管上由上到下同侧的配制了若干个热等离子体火炬3，热等离子体火炬3为水

平朝向。

[0050] 在本实用新型的装置中，还包括PLC控制系统，装置在PLC控制下实现由伺服驱动器调节伺服电机，伺服电机驱动螺杆输送机2、水冷螺杆输送机6、温度传感器、热等离子体

火炬3、焚烧炉A、烟气处理管道B、换热器C、喷淋塔D、重力分离器E、静电除尘器F、热等离子

体裂解器G等过程的全自动，并保证工况稳定。

[0051] 最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离

本实用新型的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本

实用新型的保护范围。