一种等离子体旋流反应器设备和使用方法

技术领域

本发明公开了一种涉及用等离子体处理材料的设备和方法。

背景技术

最常见的温室气体是二氧化碳、甲烷、氮氧化物和臭氧消耗物质，甲烷排放主要来自垃圾填埋场的废物分解、粪便和与家畜、天然气系统和煤矿开采相关的发酵。N

颗粒物是另一种可被视为固体废物的气体排放物。燃煤发电厂、柴油发动机、焚烧炉和生物质燃烧（如稻草、木材、甘蔗渣和木炭）产生的颗粒物。微粒物质令人担忧，因为很小的微粒可能无法被哺乳动物的呼吸系统过滤掉。城市固体废物（MSW），通常称为垃圾或垃圾，包括日常用品，如产品包装、剪草、家具、衣服、瓶子、食物残渣、报纸、电器、油漆和电池。

发明内容

在一个方面，本发明包括一种化学反应器，该化学反应器将粉碎（研磨）装置与等离子体产生装置协同组合。本发明包括用于在同一反应容器中施加用于粉碎和化学转化的流体等离子体的装置。在另一方面，本发明包括一种化学反应器和分离器，其协同地将等离子体产生装置与分离装置结合。本发明的又一个方面将粉碎装置与等离子体产生装置与分离装置结合在一个反应器或工艺步骤中。在另一方面，本发明包括部分由用于粉碎、反应和分离的等离子体装置提供的角动量。在另一方面，本发明提供了一种设备，其包括存储器、一组射频线圈和两个或多个射流或狭缝。容器具有由设置在第一端和第二端之间的圆柱形部分限定的内部，第一端中的出口与圆柱形部分的纵轴对齐，第一端中的至少一个入口用于接收材料。该组射频线圈设置在圆柱形部分周围或内部，以在内部产生等离子体。两个或多个射流或狭缝切向安装在圆柱形部分中，以将流体或气体引导到内部。

在另一方面，本发明提供了一种设备，其包括存储器、第一等离子体源、第二等离子体源和两个或更多个射流或狭缝。该存储器具有由设置在第一端和第二端之间的圆柱形部分、与圆柱形部分的纵轴对齐的第二端中的出口以及圆柱形部分中的用于接收材料的入口限定的内部。

另一方面，本发明提供了一种设备，其包括存储器和两个或更多个等离子体源。存储器具有垂直纵向轴线、与垂直纵向轴线对齐的圆柱形中间部分、顶部、底部、设置在顶部以接收材料的一个或多个入口，以及与垂直纵向轴对齐并设置在顶部或底部的出口。两个或多个等离子体源相切地安装在圆柱形中间部分中，使得等离子体接触在相对于垂直纵向轴线的水平平面中基本上彼此对准。来自等离子体源的等离子体结合在一起，以产生足够的角动量。

附图说明

图1是第一实施例等离子射流涡旋研磨反应器的示意性横截面俯视图；

图2是是第二实施例超等离子体射流涡旋研磨反应器的示意性横截面俯视图。

具体实施方式

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。

请参阅图1，等离子体炬切向排列，以产生形成等离子体涡流的角动量。固体物质，例如城市固体废物（MSW）、钻屑、赤泥、煤粉、石油焦、废电器等，被输送到一个入口，同时进行粉碎和反应。固体物质的化学反应可基于若干变量，例如固体物质的成分、等离子体炬中使用的流体、反应器的温度以及固体物质和流体的流速。例如，如果在等离子炬中使用水或蒸汽作为流体，固体废物是煤，最终反应可能是灰分、氢气和一氧化碳、硫化氢、氯和其他污染物。然而，如果使用二氧化碳作为等离子炬流体，固体废物是碳或焦炭，最终反应可能是灰分和一氧化碳。一氧化碳可以在水煤气变换反应中用蒸汽重整以产生氢气和二氧化碳，或者可以作为化学原料使用或出售。反应产物流至出口以用于进一步处理，例如在洗涤器、胺单元中用于去除CO2或直接使用。应当理解，本发明可以利用典型的旋风分离器作为壳体或反应器容器。在本发明的该实施例中，等离子射流涡旋磨反应器还允许从气体（氢气、一氧化碳、二氧化碳）中分离灰分或固体颗粒物质。

请参阅图2，等离子炬的气体或流体可以是蒸汽、VOC、CO2、空气、氧气、氢气、氮气或任何其他能够电离并形成等离子体的流体。如果波能量源是电子束，则不需要流体。简单地说，一股电子流起着先导光的作用。如果电厂发生故障，当挥发性有机化合物或任何其他流体流入反应堆时，射频场通电或向射频线圈施加更多能量。电抗器可以设计成类似于电动机运行，其中随着电动机轴上的负载或扭矩增加，更多的电流流过绕组以增加扭矩。