一种用于含碳有机物气化灰化的装置及工艺的制作方法

1.本技术涉及含碳有机物处理技术领域，具体而言，涉及一种用于含碳有机物气化灰化的装置及工艺。


背景技术：

2.含碳化合物的气化裂解是一个吸热过程，一般都需要一个650～1400℃较高温度环境进行，需要消耗大量能源。同时在这个温度区间，几乎所有卤族化合物与硫化物都液化气化进入烟气中，处理烟气工艺繁冗，堵塞管道或腐蚀管道经常发生，严重时导致停产检修。比如煤气化、废弃有机物热解等行业就经常遇到此问题。
3.本技术发明人的前期国际发明专利pct/cn2011/070064“一种含有机质废弃物的两级等离子体气化熔融裂解方法及其装置”中只是讲述了配接在整个系统中的低温磁致氧等离子体气化灰化“单一竖井式”炉膛结构。但该结构对于小块物料甚至粉料都不适宜处理。
4.为了避开卤族化合物与硫化物都液化气化温度区间，使得大部分卤族化合物与硫化物都留在灰化物中，而且几乎不需要外部增加能源，解决含碳化合物的气化灰化问题，本技术发明人又申报了zl 202122808231.3“可燃性固体废物的等离子体气化熔融系统”，以及发明专利申请号2021111353737.8“可燃性固体废物的等离子体气化熔融系统与工艺”，主要讲述了三段法等离子体气化熔融固体废物的工艺方法与系统，但并没有对第一段低温磁致氧等离子体气化灰化设备结构以及具体工艺做详细介绍。
5.故，为了解决现有技术中的技术空缺，在此申请一种含碳化合物低温磁致氧等离子体多膛炉气化灰化装置以及其工艺。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种用于含碳有机物气化灰化的装置，此装置可以在炉膛内形成低温磁致氧等离子体区域，对含碳有机物进行气化灰化。
7.本技术的另一目的在于提供一种用于含碳有机物气化灰化的工艺，该工艺依托上述装置，可以对含碳有机物进行无害化处理。
8.本技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
9.一方面，本技术实施例提供一种用于含碳有机物气化灰化的装置，包括圆筒状的炉体，竖直设置于上述炉体内的圆筒轴，垂直于上述圆筒轴的多层炉床，每个上述炉床内圆周设置有中空旋转耙和磁力发生器，上述旋转耙与上述圆筒轴连通，上述炉床内旋转耙和磁力发生器的间隙设置有释电材料床。
10.另一方面，本技术实施例提供一种用于含碳有机物气化灰化的工艺，包括以下步骤：
11.往多膛炉装置中通入助燃气体并点燃，助燃气体在装置内电离，释放电子；
12.将含碳有机物通过位于炉体顶部的进料口进入多膛炉装置中，由于圆筒轴和旋转
耙的作用，含碳有机物在装置内从上而下作阿基米德螺线状运动；
13.电离电子对含碳有机物进行气化和灰化；
14.气化灰化后的气体从出气口下吸式引出，气化灰化后的磁化灰从炉底的出灰口排出。
15.相对于现有技术，本技术的实施例至少具有如下优点或有益效果：
16.本技术在传统的多膛炉的炉床上设置周向辐射状的磁力发生器，并且在磁力发生器的间隙填充释电材料，在≤500℃的多级多极磁场中，助燃气体中氧分子电离形成等离子体，反应能力剧增，同时热释电材料释放大量电子，在0.1～0.5特斯拉的磁场中，电子就像“瀑布”一样以速度1.43～3.19
×
103m/s持续顺向集群倾泻式轰击含碳有机物，使得有机物内聚力严重减弱逐渐分解，完成气化与灰化过程。该装置和工艺可以适用于不同大小的物料，对含碳有机物进行无害化处理。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
18.图1为本技术实验例多膛炉装置的立体图；
19.图2为本技术实验例多膛炉装置的正视图；
20.图3为图2中a-a向视图；
21.图4为图2中b-b向视图；
22.图5为炉床的结构示意图。
23.附图中标记：1-炉体；2-圆筒轴；3-炉床；4-旋转耙；5-磁力发生器；51-一级磁力发生器；52-二级磁力发生器；53-三级磁力发生器；6-释电材料床；7-进料口；8-出灰口；9-驱动装置；10-点火器对接口；11-观察孔；12-磁力风咀；13-耙齿。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本技术。
26.一种用于含碳有机物气化灰化的装置，包括圆筒状的炉体1，竖直设置于上述炉体1内的圆筒轴2，垂直于上述圆筒轴2的多层炉床3，其特征在于，每个上述炉床3内圆周设置有中空旋转耙4和磁力发生器5，上述旋转耙4与上述圆筒轴2连通，上述炉床3内相邻磁力发生器5的间隙设置有释电材料床6。
27.在本技术的一些实施例中，上述炉体1为多层水冷炉体，上述炉体1的顶部设置有进料口7，底部设置有出灰口8和出气口。
28.在本技术的一些实施例中，上述圆筒轴2与上述炉体1的中轴线重合，上述炉体1的底部设置有驱动装置9，上述驱动装置9与上述圆筒轴2连接。
29.在本技术的一些实施例中，上述炉床3对应的炉体1上设置有点火器对接口10和观察孔11。
30.在本技术的一些实施例中，上述炉体1的顶部和侧面设置有磁力风咀12，位于顶部的磁力风咀12与上述圆筒轴2的上端连接。
31.在本技术的一些实施例中，上述旋转耙4的下端面设置有中空的耙齿13，上述旋转耙4和耙齿13内部连通。
32.在本技术的一些实施例中，上述释电材料床6中填充有释电材料，上述释电材料包括电气石。
33.在本技术的一些实施例中，上述进料口7的上端安装有气锁，上述磁力风咀12的进气前端设置有电磁阀。
34.一种上述装置的用于含碳有机物气化灰化的工艺，包括以下步骤：
35.往多膛炉装置中通入助燃气体并点燃，助燃气体在装置内电离，释放电子；
36.将含碳有机物通过位于炉体1顶部的进料口7进入多膛炉装置中，由于圆筒轴2和旋转耙4的作用，含碳有机物在装置内从上而下作阿基米德螺线状运动；
37.电离电子对含碳有机物进行气化和灰化；
38.气化灰化后的气体从出气口下吸式引出，气化灰化后的磁化灰从炉底的出灰口8排出。
39.含碳化合物，经过低温《500℃磁致氧等离子体气化灰化后，引出的～450℃气化气中除了含有可燃性小分子co、ch4、c
nhm
、h2等气体外，还含有气化的焦油组分、木醋液与水蒸气。焦油成分非常复杂，主要有苯、甲苯、萘、酚类等其衍生物组成。由于焦油在低温下凝结，在后期生产阶段会造成堵塞、管道腐蚀和气溶胶形成。此外，如果它进入发动机，它可能会由于聚合而堵塞进气通道、冷却器和滤芯。由于废弃物组成复杂，气化气中还含有一些含量不确定的一些有害的有机物。
40.在本技术的一些实施例中，上述多膛炉装置中气化灰化的温度为450～500℃，磁场强度为0.1～0.5t，压力为-20～-50pa。
41.以下结合实施例对本技术的特征和性能作进一步的详细描述。
42.实施例1
43.本实施例提供一种用于含碳有机物气化灰化的多膛炉装置，参照图1～图5。包括圆筒状的炉体1，设计炉膛尺寸时，选择总炉床气化强度1.5～3m 3
/m2·
d(24h)。炉体1是一个垂直放置的钢制多冷多层圆筒，其与传统的多膛炉基本一致，在炉体1的内部竖直设置有圆筒轴2，圆筒轴2为中空圆柱结构，其贯穿整个炉体1并且上端伸出炉体1；
44.炉体1内还设置有多层炉床3，每层炉床3均垂直于圆筒轴2，，每层床高300～600mm，每个炉床3内圆周且辐射设置有多个中空旋转耙4，优选2～4个且均匀分布，旋转耙4与圆筒轴2连通，使用时，助燃气体可以从圆筒轴2中进入至旋转耙4中，并且由于旋转耙4与圆筒轴2连接，圆筒轴2可以带动旋转耙4转动，对多膛炉中的原料进行搅拌。
45.每个炉床3内圆周且辐射设置有多个磁力发生器5，具体为一级磁力发生器51，多个一级磁力发生器51均匀分布，相邻两层的一级磁力发生器51的间距为20～40cm，当超过
此数值时，可以在相邻一级磁力发生器51之间依次增设二级磁力发生器52和三级磁力发生器53。
46.炉床3内相邻磁力发生器5的间隙设置有释电材料床6，释电材料床6中填充有释电材料，在本实施例中释电材料优选电气石。
47.进一步的，炉床3对应的炉体1上设置有点火器对接口10和观察孔11，启动点火可以依靠炉体1外设置的燃烧器，待炉温达到需要温度后，可以停用燃烧器。
48.实施例2
49.本实施例提供一种用于含碳有机物气化灰化的多膛炉装置，其与实施例1基本相同，相同之处不再赘述，在实施例1的基础上，本实施例还进一步限定炉体1的顶部设置有用于含碳有机物进料的进料口7，炉体1的底部设置有出灰口8和出气口，含碳有机物从进料口7加入至炉体1内部，在炉体1中进行气化灰化，其产生的气体从出气口引出，产生的磁化灰从出灰口8排出。
50.进一步的，为了减少氮气的进入，本实施例还在进料口7的上端设置有气锁。
51.实施例3
52.本实施例提供一种用于含碳有机物气化灰化的多膛炉装置，其与实施例1基本相同，相同之处不再赘述，在实施例1的基础上，本实施例还进一步限定圆筒轴2与炉体1的中轴线重合，炉体1的底部设置有驱动装置9，驱动装置9与圆筒轴2连接。
53.在本实施例中，圆筒轴2的中轴线与圆筒状炉体1的中轴线重合，即圆筒轴2竖直设置在炉体1内的中心处，具有更好的稳定性。炉体1的底部设置有驱动装置9，具体为驱动电机，驱动装置9与圆筒轴2电连接，即驱动电机带动圆筒轴2在炉体1中旋转。
54.实施例4
55.本实施例提供一种用于含碳有机物气化灰化的多膛炉装置，其与实施例1基本相同，相同之处不再赘述，在实施例1的基础上，本实施例还进一步限定炉体1的顶部和侧面设置有磁力风咀12，位于顶部的磁力风咀12与圆筒轴2的上端连接。
56.在本实施例中，所有的磁力风咀12可以统一连接工业氧气管道，多膛炉中的助燃气体一部分来自于位于炉体1顶部的磁力风咀12，磁化处理后的助燃气体穿过中空圆筒轴2和旋转耙4后进入炉膛。另外一部分助燃气体直接来自炉体1侧壁外壳设置的磁力风咀12。
57.另外，为了控制炉内温度，可以在磁力风咀12的前端设置电磁阀控制进气量。
58.实施例5
59.本实施例提供一种用于含碳有机物气化灰化的多膛炉装置，其与实施例1基本相同，相同之处不再赘述，在实施例1的基础上，本实施例还进一步限定旋转耙4的下端面设置有中空的耙齿13，旋转耙4和耙齿13内部连通。
60.在本实施例中，旋转耙4的位置位于磁力发生器5和释电材料床6之上，旋转耙4为中空长方体形状，其下端面设置有多个中空耙齿13，耙齿13为倒立锥形且下端开口，并且旋转耙4和耙齿13内部连通，用于助燃气体的流通。
61.实施例6
62.本实施例提供一种用于含碳有机物气化灰化的工艺，包括以下步骤：
63.通过磁力风咀12往多膛炉装置中通入助燃气体，其中通过位于顶端的磁力风咀12通入的助燃气体依次经过中空圆筒轴2、旋转耙4和耙齿13后后进入炉膛，整个炉膛内成微
负压-30pa，温度设定为480℃，在≤500℃的多级多极磁场中，助燃气体中的氧分子电离形成等离子体，反应能力剧增，同时热释电材料释放大量电子；
64.将含碳有机物通过位于炉体1顶部的进料口7进入多膛炉装置中，圆筒轴2带动旋转耙4与耙齿13由设置在炉底的驱动装置9缓慢转动，转动速度0.5r/min，由于圆筒轴2和旋转耙4的作用，在旋转耙4的推动下，含碳有机物从上层炉床3落入下层炉床3上，在每层炉床3上由外到内或由内到外作阿基米德螺线状运动；
65.在0.1t的磁场中，电子就像“瀑布”一样以速度1.43～3.19
×
103m/s持续顺向集群倾泻式轰击含碳有机物，使得有机物内聚力严重减弱逐渐分解，完成气化与灰化过程；
66.气化灰化后的气体从出气口下吸式引出，气化灰化后的磁化灰从炉底的出灰口8排出。
67.实施例7
68.本实施例提供一种用于含碳有机物气化灰化的工艺，包括以下步骤：
69.通过磁力风咀12往多膛炉装置中通入助燃气体，其中通过位于顶端的磁力风咀12通入的助燃气体依次经过中空圆筒轴2、旋转耙4和耙齿13后后进入炉膛，整个炉膛内成微负压-50pa，温度设定为460℃，在≤500℃的多级多极磁场中，助燃气体中的氧分子电离形成等离子体，反应能力剧增，同时热释电材料释放大量电子；
70.将含碳有机物通过位于炉体1顶部的进料口7进入多膛炉装置中，圆筒轴2带动旋转耙4与耙齿13由设置在炉底的驱动装置9缓慢转动，转动速度0.8r/min，由于圆筒轴2和旋转耙4的作用，在旋转耙4的推动下，含碳有机物从上层炉床3落入下层炉床3上，在每层炉床3上由外到内或由内到外作阿基米德螺线状运动；
71.在0.1t的磁场中，电子就像“瀑布”一样以速度1.43～3.19
×
103m/s持续顺向集群倾泻式轰击含碳有机物，使得有机物内聚力严重减弱逐渐分解，完成气化与灰化过程；
72.气化灰化后的气体从出气口下吸式引出，气化灰化后的磁化灰从炉底的出灰口8排出。
73.实施例8
74.本实施例提供一种用于含碳有机物气化灰化的工艺，包括以下步骤：
75.通过磁力风咀12往多膛炉装置中通入助燃气体，其中通过位于顶端的磁力风咀12通入的助燃气体依次经过中空圆筒轴2、旋转耙4和耙齿13后进入炉膛，整个炉膛内成微负压-20pa，温度设定为490℃，在≤500℃的多级多极磁场中，助燃气体中的氧分子电离形成等离子体，反应能力剧增，同时热释电材料释放大量电子；
76.将含碳有机物通过位于炉体1顶部的进料口7进入多膛炉装置中，圆筒轴2带动旋转耙4与耙齿13由设置在炉底的驱动装置9缓慢转动，转动速度.2r/min，由于圆筒轴2和旋转耙4的作用，在旋转耙4的推动下，含碳有机物从上层炉床3落入下层炉床3上，在每层炉床3上由外到内或由内到外作阿基米德螺线状运动；
77.在0.1t的磁场中，电子就像“瀑布”一样以速度1.43～3.19
×
103m/s持续顺向集群倾泻式轰击含碳有机物，使得有机物内聚力严重减弱逐渐分解，完成气化与灰化过程；
78.气化灰化后的气体从出气口下吸式引出，气化灰化后的磁化灰从炉底的出灰口8排出。
79.综上所述，本技术实施例的一种用于含碳有机物气化灰化的装置及工艺，其具有
以下优点：
80.本技术在传统的多膛炉的炉床3上设置周向辐射状的磁力发生器5，并且在磁力发生器5的间隙填充释电材料，在≤500℃的多级多极磁场中，助燃气体中氧分子电离形成等离子体，反应能力剧增，同时热释电材料释放大量电子，在0.1～0.5特斯拉的磁场中，电子就像“瀑布”一样以速度1.43～3.19
×
103m/s持续顺向集群倾泻式轰击含碳有机物，使得有机物内聚力严重减弱逐渐分解，完成气化与灰化过程。该装置和工艺可以适用于不同大小的物料，对含碳有机物进行无害化处理。
81.以上所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。

技术特征：
1.一种用于含碳有机物气化灰化的装置，包括圆筒状的炉体，竖直设置于所述炉体内的圆筒轴，垂直于所述圆筒轴的多层炉床，其特征在于，每个所述炉床内圆周设置有中空旋转耙和磁力发生器，所述旋转耙与所述圆筒轴连通，所述炉床内相邻磁力发生器的间隙设置有释电材料床。2.根据权利要求1所述的一种用于含碳有机物气化灰化的装置，其特征在于，所述炉体为多层水冷炉体，所述炉体的顶部设置有进料口，底部设置有出灰口和出气口。3.根据权利要求1所述的一种用于含碳有机物气化灰化的装置，其特征在于，所述圆筒轴与所述炉体的中轴线重合，所述炉体的底部设置有驱动装置，所述驱动装置与所述圆筒轴连接。4.根据权利要求1所述的一种用于含碳有机物气化灰化的装置，其特征在于，所述炉床对应的炉体上设置有点火器对接口和观察孔。5.根据权利要求2所述的一种用于含碳有机物气化灰化的装置，其特征在于，所述炉体的顶部和侧面设置有磁力风咀，位于顶部的磁力风咀与所述圆筒轴的上端连接。6.根据权利要求1所述的一种用于含碳有机物气化灰化的装置，其特征在于，所述旋转耙的下端面设置有中空的耙齿，所述旋转耙和耙齿内部连通。7.根据权利要求1所述的一种用于含碳有机物气化灰化的装置，其特征在于，所述释电材料床中填充有释电材料，所述释电材料包括电气石。8.根据权利要求5所述的一种用于含碳有机物气化灰化的装置，其特征在于，所述进料口的上端安装有气锁，所述磁力风咀的进气前端设置有电磁阀。9.一种采用权利要求1-8任一项所述装置的用于含碳有机物气化灰化的工艺，其特征在于，包括以下步骤：往多膛炉装置中通入助燃气体并点燃，助燃气体在装置内电离，释放电子；将含碳有机物通过位于炉体顶部的进料口进入多膛炉装置中，由于圆筒轴和旋转耙的作用，含碳有机物在装置内从上而下作阿基米德螺线状运动；电离电子对含碳有机物进行气化和灰化；气化灰化后的气体从出气口下吸式引出，气化灰化后的磁化灰从炉底的出灰口排出。10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，所述多膛炉装置中气化灰化的温度为450～500℃，磁场强度为0.1～0.5t，压力为-20～-50pa。

技术总结
本申请提出了一种用于含碳有机物气化灰化的装置及工艺，涉及含碳有机物处理技术领域。该装置包括圆筒状的炉体，竖直设置于上述炉体内的圆筒轴，垂直于上述圆筒轴的多层炉床，每个上述炉床内圆周设置有中空旋转耙和磁力发生器，上述旋转耙与上述圆筒轴连通，上述炉床内旋转耙和磁力发生器的间隙设置有释电材料床。本申请装置内形成≤500℃的多级多极磁场，此时氧分子电离形成等离子体，反应能力剧增，同时热释电材料释放大量电子，在0.1～0.5T的磁场中，电子就像“瀑布”一样以速度1.43～3.19


技术研发人员：丁恩振 刘安钢
受保护的技术使用者：北京东方燕中实业发展集团有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/24