1.本发明属于熔融炉技术领域，具体涉及一种交直流耦合等离子熔融炉。


背景技术：

2.危险废弃物焚烧过程中会产生大量的飞灰，其含有高浸出浓度的重金属、二噁英等污染物。目前，通过等离子电弧产生的高温(中心区可达7000℃)迅速将飞灰变成熔融状态的反应器，是将生活垃圾焚烧飞灰无害化处理和资源化利用的一种技术。
3.在现有技术中，直流电弧等离子熔融炉的设计通常采用缺氧反应，不设专门的反应气体进口或者将反应气体进口开在炉体中部，以单管通气的形式向炉体内送风。由于反应气体的进量是不可控的，反应气体在炉体内的缺氧反应无法对飞灰中的有机成分、残炭和活性炭等反应成分进行有效去除，导致此类成分存在于底渣当中，影响底渣物化性能；并且因无法对自由气化区的气力送入进行有效调控，导致烟气成分可控性差，无法根据飞灰的成分波动做出快速响应，导致后端烟气处理工艺复杂，难度加大，甚至烟气排放不合格。
4.此外，现有熔融炉加热方式单一，加热效率不高，针对物料单一，物料变化适应性差。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：交直流耦合等离子熔融炉，包括炉体，所述炉体内设有熔融腔，所述炉体的侧壁上设有与熔融腔连通的进料口、排烟口和排渣口，所述炉体的侧壁上固定有延伸进熔融腔的顶部等离子炬、中部等离子炬和底部助融电极，所述顶部等离子炬竖直插入到熔融腔的中部，所述中部等离子炬和底部助融电极水平到熔融腔内，所述中部等离子炬设置在底部助融电极的上方。
7.进一步地，所述进料口设置在炉体的左侧，所述排烟口设置在炉体的右上侧，所述排渣口设置在炉体的右下侧。
8.进一步地，所述顶部等离子炬采用直流等离子炬或交流等离子炬。
9.进一步地，所述中部等离子炬采用直流等离子炬或交流等离子炬。
10.进一步地，所述中部等离子炬设置有若干个，若干所述中部等离子炬绕炉体的轴线圆周均匀分布。
11.进一步地，所述底部助融电极设置有若干个，若干所述底部助融电极绕炉体的轴线圆周均匀分布。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：顶部等离子炬加热范围为中心加热，中部等离子炬加热范围为四周加热，底部助融电极加热中熔浆自身加热，确保整个炉内加热更均匀、热效率更高，有效降低物料熔融成本。
附图说明
13.图1为本发明交直流耦合等离子熔融炉的结构示意图。
14.图2为中部交流等离子炬和底部助融电极的位置布置图。
15.图中：1、进料口；2、炉体；3、熔融腔；4、顶部等离子炬；5、排烟口；6、排渣口；7、放净通道；8、底部助融电极；9、中部等离子炬；10、物料。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，都属于本发明保护的范围。
17.本发明公开了一种交直流耦合等离子熔融炉，其包括底部交流等离子炬、中部直流等离子炬、底部助熔电极、进料口、烟气出口、排渣口、放净口等组成。1）被熔融物料通过进口进入交直流耦合等离子熔融炉内；2）物料先通过顶部交流等离子炬加热，去除物料中水分和有机物，无机物进入中部直流等离子炬，将物料进一步加热，并将物料中未反应有机物彻底去除。然后进入底部，通过底部助熔电极进一步加热，并降低熔浆粘度，便于熔浆排出。3）完全熔融熔浆通过排渣口排出交直流耦合等离子熔融炉，熔浆中重金属通过放净口排出收集。4）产生热烟气通过烟气出口排出。利用本发明可以有效提高熔融炉加热效率，降低熔融成本；另外由于采用交流等离子炬、直流等离子炬、助熔电极复合加热方式，能够发明焚烧飞灰、灰渣、废催化剂、废弃电路板、电镀污泥等各类物料熔融处理，适用性广。
18.具体地，本发明的交直流耦合等离子熔融炉包括炉体，炉体内设有熔融腔，炉体的侧壁上设有与熔融腔连通的进料口、排烟口和排渣口，炉体的侧壁上固定有延伸进熔融腔的顶部等离子炬、中部等离子炬和底部助融电极，顶部等离子炬竖直插入到熔融腔的中部，中部等离子炬和底部助融电极水平到熔融腔内，中部等离子炬设置在底部助融电极的上方，进料口设置在炉体的左侧，排烟口设置在炉体的右上侧，排渣口设置在炉体的右下侧。本发明中顶部等离子炬加热范围为中心加热，中部等离子炬加热范围为四周加热，底部助融电极加热中熔浆自身加热，确保整个炉内加热更均匀、热效率更高，有效降低物料熔融成本。中部直流等离子炬和底部助熔电极布置位置及数量可根据交直流耦合等离子熔融炉尺寸和需求能量输入要求进行调整。
19.如图1-图2所示，本发明的交直流耦合等离子熔融炉包括炉体2，炉体2内设有熔融腔3，炉体2的侧壁上设有与熔融腔3连通的进料口1、排烟口5和排渣口6，进料口1设置在炉体2的左侧，排烟口5设置在炉体2的右上侧，排渣口6设置在炉体2的右下侧，炉体2的侧壁上固定有延伸进熔融腔3的顶部等离子炬4、中部等离子炬9和底部助融电极8，顶部等离子炬4竖直插入到熔融腔3的中部，中部等离子炬9和底部助融电极8水平到熔融腔3内，中部等离子炬9设置在底部助融电极8的上方。
20.顶部等离子炬4主要作用是将物料10中水分蒸发、有机物氧化变成烟气排出，并将物料10加热至1000-1200℃，物料10由固体变成软化状态；中部等离子炬9主要作用是将底部加热物料10加热至1400-1600℃，进一步去除物料10中残余有机物，将物料10由软化状态变成熔融流动状态，并还原物料10中重金属，将重金属与熔浆分离；底部助融电极8，通过熔
浆作为电阻发热，将熔融流动熔浆进一步加热，并将熔浆粘度值降低，提高熔浆流动性，便于进一步实现熔浆和重金属的分离，利于熔浆通过排渣口6排出，重金属通过放净通道7排出。
21.顶部等离子炬4采用直流等离子炬或交流等离子炬；中部等离子炬9采用直流等离子炬或交流等离子炬，根据物料10特性和热输入要求进行调整。
22.交流等离子炬和直流等离子炬载气可以根据物料10中含有有机物成分和重金属成分的不同进行调节，可以选择空气、氮气、氩气等气体作为载气，实现氧化氛围或还原氛围。中部等离子炬9设置有若干个，若干中部等离子炬9绕炉体2的轴线圆周均匀分布；底部助融电极8设置有若干个，若干底部助融电极8绕炉体2的轴线圆周均匀分布。
23.顶部等离子炬4加热范围为中心加热，中部等离子炬9加热范围为四周加热，底部助融电极8加热中熔浆自身加热，确保整个炉内加热更均匀，中部等离子炬9和底部助融电极8布置位置及数量可根据交直流耦合等离子熔融炉尺寸和需求能量输入要求进行调整。交流等离子炬、直流等离子炬、助熔电极三种能量输入方式，即采用交流等离子炬、直流等离子炬、助熔电极三种电加热方式，本发明可选择三种同时运行，也可以选择其中任意两种同时运行方式，也可以选择单一运行方式，系统调整灵活；更进一步地，交流等离子炬、直流等离子炬、助熔电极的能量输入可根据物料特性以及熔融温度要求进行调整。顶部采用交流等离子炬、中部采用直流等离子炬、底部采用助熔电极，也可以采用顶部直流等离子炬、中部交流等离子炬、底部助熔电极，根据物料特性和热输入要求进行调整。顶部交流等离子炬主要作用是将物料中水分蒸发、有机物氧化变成烟气排出，并将物料加热至1000-1200℃，物料由固体变成软化状态。中部直流等离子炬主要作用是将底部加热物料加热至1400-1600℃，进一步去除物料中残余有机物，将物料由软化状态变成熔融流动状态，并还原物料中重金属，将重金属与熔浆分离。底部助熔电极，采用对称布置，通过熔浆作为电阻发热，将熔融流动熔浆进一步加热，并将熔浆粘度值降低，提高熔浆流动性，便于进一步实现熔浆和重金属的分离，利于熔浆通过排渣口排出，重金属通过放净口排出。交流等离子炬和直流等离子炬载气可以根据物料中含有有机物成分和重金属成分的不同进行调节，可以选择空气、氮气、氩气等气体作为载气，实现氧化氛围或还原氛围。
24.被熔融物料10通过进料口1进入炉体2内，物料10先通过顶部等离子炬4加热，去除物料10中水分和有机物，无机物进入中部等离子炬9，将物料10进一步加热，并将物料10中未反应有机物彻底去除，然后进入底部，通过底部助熔电极进一步加热，并降低熔浆粘度，便于熔浆排出，完全熔融熔浆通过排渣口6排出炉体2，熔浆中重金属通过放净通道7排出收集，产生热烟气通过排烟口5排出。
25.利用本发明交直流耦合等离子熔融炉可以有效提高熔融炉加热效率，降低熔融成本；另外由于采用交流等离子炬、直流等离子炬、助熔电极复合加热方式，能够发明焚烧飞灰、灰渣、废催化剂、废弃电路板、电镀污泥等各类物料熔融处理，适用性广。
26.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。