一种危废炉渣等离子焚烧炉及其焚烧方法

技术领域

本发明涉及固态废弃物无害化处理技术领域，具体涉及一种危废炉渣等离子焚烧炉及其焚烧方法。

背景技术

近些年来，我国危险废物产生量迅速增加，且来源复杂、涉及行业广、处理难度大。焚烧处置具有减容、减量明显、适应性广等优点，在危险废物处理中的占比逐年攀升。采用等离子体炉处置危险废物，利用等离子炬产生的能量使被处理物的分子、原子重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质，甚至能变为可再利用的资源。等离子体技术减容量大，可大大减少危险废物的填埋用地。危险废物经处理后炉渣呈玻璃体状，可作路基骨料或作建筑材料，变废为宝。在焚烧危废炉渣之前需要对危废炉渣进行研磨破碎，达到尺寸要求后才能进入等离子焚烧炉中焚烧。粉碎危废炉渣时大多需要采用额外的破碎机构进行粉碎后，破碎后还要采用储存和运输到焚烧熔融炉进行焚烧熔融，储存和运输会污染环境，也会消耗能源，在粉碎后由于粉碎，内部的有毒物质会释放，给人体造成危害，也会造成污染。

发明内容

为了解决上述至少一个问题，本申请的发明人提出了将破碎装置与焚烧炉直接相连，然后，在发明人设计的破碎装置中，当在等离子焚烧炉的温度较高，动锥与定锥会发生膨胀，当定锥和动锥发生膨胀时动锥与定锥之间的间隙变小，危废炉渣会研磨的更碎，加大设备功率，这样需要电机耗费更多的能源，且容易导致电机烧毁，且当动锥与定锥之间的缝隙变小时圆锥破碎机与动锥之间更容易磨损，导致整个装置破坏。基于此，本发明提供一种危废炉渣等离子焚烧炉及其焚烧方法，以解决动锥与定锥之间容易磨损且耗费能源多的问题。

本发明的一种危废炉渣等离子焚烧炉采用如下技术方案：

一种危废炉渣等离子焚烧炉，包括等离子熔融炉本体和圆锥破碎装置，圆锥破碎装置的定锥安装于等离子熔融炉本体的上方，圆锥破碎装置还包括中心轴、动锥、蜗轮、两个齿条、蜗杆、驱动装置、膨胀转动装置和差速装置。中心轴竖直设置，中心轴的下端转动安装于定锥内，且与定锥同轴设置。动锥位于定锥内，动锥的内部设置有安装腔，动锥的轴线偏离定锥的轴线，动锥沿水平方向可滑动地安装于中心轴的上端，且随中心轴同步转动，且动锥配置成超过第一设定温度时开始膨胀。蜗轮的轴线沿水平方向延伸，蜗轮转动安装于安装腔内，蜗轮的两侧安装有齿轮。两个齿条均固接于安装腔内且处于蜗轮的两侧，且每个齿条沿水平方向延伸，两个齿条平行设置，每个齿条与一个齿轮啮合。蜗杆竖直设置，蜗杆可转动地套接于中心轴，蜗轮与蜗杆的螺纹啮合。驱动装置配置成驱动中心轴转动。膨胀转动装置包括膨胀件、传动机构和输出件，膨胀件在超过第二设定温度时膨胀并通过传动机构使输出件转动。差速装置配置成接收输出件的转动和中心轴的转动并传递至蜗杆，使蜗杆相对于中心轴转动。

进一步地，膨胀件为膨胀盘，膨胀盘固定套接于中心轴；输出件为传动齿轮，传动齿轮转动安装于膨胀盘的中部，传动齿轮的上侧安装有传动套，传动齿轮和传动套均可转动地套接于中心轴；传动机构包括多个传动臂，多个传动臂沿传动齿轮的周向设置，每个传动臂朝向传动齿轮的一侧设置有齿牙，传动齿轮与每个传动臂的齿牙啮合，膨胀盘膨胀时通过多个传动臂带动传动齿轮转动。

进一步地，差速装置包括从动齿轮架、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一从动齿轮和第二从动齿轮。从动齿轮架安装于蜗杆的下端，以带动蜗杆转动；第一锥齿轮套接于传动套，以随传动套转动；第二锥齿轮套接于中心轴，以随中心轴转动，且处于第一锥齿轮的上方；第一从动齿轮绕水平轴线转动安装于从动齿轮架，第一从动齿轮与第一锥齿轮、第二锥齿轮均啮合；第二从动齿轮与第一从动齿轮同轴，且转动安装于从动齿轮架，第二从动齿轮与第一从动齿轮相对设置，第二从动齿轮与第一锥齿轮、第二锥齿轮均啮合。

进一步地，驱动装置包括电机、第三锥齿轮和第四锥齿轮。电机安装于等离子熔融炉本体的外侧；第三锥齿轮安装于电机的输出轴；第四锥齿轮套接于中心轴的下端，且第四锥齿轮与第三锥齿轮啮合。

进一步地，中心轴与第二锥齿轮之间还设置有固定套筒，固定套筒的直径与传动套的直径相等，第一锥齿轮和第二锥齿轮结构相同；第四锥齿轮的下端还设置有锁紧螺母，锁紧螺母套装于中心轴；膨胀盘的底部设置有限位挡板，限位挡板套接于中心轴。

进一步地，动锥的安装腔的顶部设置有内锥体，内锥体的下方设置有支架，支架包括水平台和两个支脚，两个支脚平行设置于水平台的一端下侧，蜗轮转动安装于两个支脚之间，齿轮设置于支脚的外侧，齿条处于齿轮的上侧。

进一步地，内锥体的底部还设置有水平滑槽，内锥体通过水平滑槽可滑动地安装于中心轴，水平台固定套装于中心轴。

进一步地，定锥的顶端设置有上大下小的扩口型进料口，中心轴的下端通过安装架安装于定锥。

进一步地，中心轴、两个齿条、蜗轮、蜗杆和差速装置均采用耐高温材料制成；定锥超出第三设定温度时开始膨胀，第一设定温度、第二设定温度和第三设定温度相同。

一种根据危废炉渣等离子焚烧炉的焚烧方法为：

启动电机，将危废炉渣从进料口中倒进圆锥破碎装置，电机工作带动第三锥齿轮转动，第三锥齿轮转动带动第四锥齿轮转动，第四锥齿轮转动带动中心轴转动，中心轴转动带动动锥转动，对危废炉渣进行破碎；

破碎后的危废炉渣进入等离子熔融炉本体进行焚烧熔融；等离子焚烧炉本体中的等离子体与危废炉渣互相接触，发生包括裂解、气化、熔融和玻璃化的反应过程，以使危废炉渣中的至少部分有机物质裂解，形成混合可燃气，危废炉渣中的至少部分无机成分形成熔浆，冷却后转化为结构致密的熔融玻璃液，熔融玻璃液中的高沸点的金属离子成为熔融合金液，沉淀在熔融玻璃液的下部；

当等离子焚烧炉本体内的温度高于第一设定温度时，动锥和定锥均会发生膨胀，使动锥和定锥之间的间隙变小，膨胀盘逐渐膨胀，膨胀盘膨胀时传动臂带动传动齿轮转动；中心轴与传动齿轮、传动套、第一锥齿轮发生相对转动，此时第一从动齿轮和第二从动齿轮在第一锥齿轮和第二锥齿轮的带动下自身开始转动，以相对于中心轴绕中心轴转动，带动从动轮架和蜗杆相对于中心轴转动，蜗杆转动带动蜗轮转动，蜗轮转动通过传动齿轮带动齿条移动，进而带动内锥体的轴线、动锥的轴线向定锥的轴线移动。

本发明的有益效果是：本发明的一种危废炉渣等离子焚烧炉在焚烧危废炉渣之前直接利用上方的圆锥破碎装置对危废炉渣进行研磨破碎，达到尺寸要求后才能进入等离子焚烧炉中焚烧。避免了在储存和运输中污染环境，减少消耗能源，且在粉碎的过程直接将粉尘或有毒气体直接高温焚烧。当高温使定锥与动锥发生膨胀时，定锥与动锥之间的间隙变小，本发明的圆锥破碎装置能够促使间隙在初始基础上尽可能的不变小，且减少动锥与定锥之间的磨碎，节省能源，电机使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种危废炉渣等离子焚烧炉的实施例的侧面剖视图。

图2为图1中A的放大示意图。

图3为本发明的一种危废炉渣等离子焚烧炉的实施例的膨胀转动装置的结构示意图。

图4为本发明的一种危废炉渣等离子焚烧炉的实施例的动锥上半部的结构示意图。

图5为本发明的一种危废炉渣等离子焚烧炉的实施例的内锥体的结构示意图。

图6为本发明的一种危废炉渣等离子焚烧炉的实施例的支架的结构示意图。

图7为本发明的一种危废炉渣等离子焚烧炉的另一实施例的局部放大图。

图中：1、锁紧螺钉；2、内锥体；201、水平滑槽；3、齿条；4、从动齿轮架；5、膨胀盘；6、等离子体工艺气体；7、等离子炬；8、熔融玻璃液；9、熔融合金液；10、第二电极；11、安装架；13、进料口；14、动锥；15、支架；1501、支脚；1502、水平台；16、定锥；17、蜗轮；18、中心轴；19、固定套筒；20、传动杆；21、传送带；22、电机；23、第一电极；24、第二从动齿轮；25、熔融玻璃液排出口；26、熔融合金液排出口；28、齿轮；29、第一限位套筒；30、第二锥齿轮；31、第一从动齿轮；32、齿轮轴；33、第二限位套筒；34、第一锥齿轮；35、传动臂；36、第三锥齿轮；37、第四锥齿轮；38、锁紧螺母；39、传动齿轮；40、限位挡板；41、传动套；42、蜗杆。

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。

本发明的一种危废炉渣等离子焚烧炉的实施例，如图1至图6所示，一种危废炉渣等离子焚烧炉，包括等离子熔融炉本体和圆锥破碎装置，圆锥破碎装置的定锥16安装于等离子熔融炉本体的上方，圆锥破碎装置还包括中心轴18、动锥14、蜗轮17、两个齿条3、蜗杆42、驱动装置、膨胀转动装置和差速装置。中心轴18竖直设置，中心轴18的下端转动安装于定锥16内，且与定锥16同轴设置。动锥14位于定锥16内，动锥14的内部设置有安装腔，动锥14的轴线偏离定锥16的轴线，动锥14沿水平方向可滑动地安装于中心轴18的上端，且随中心轴18同步转动，且动锥14配置成超过第一设定温度时开始膨胀。蜗轮17的轴线沿水平方向延伸，蜗轮17转动安装于安装腔内，蜗轮17的两侧安装有齿轮28。两个齿条3均固接于安装腔内且处于蜗轮17的两侧，且每个齿条3沿水平方向延伸，两个齿条3平行设置，每个齿条3与一个齿轮28啮合。蜗杆42竖直设置，蜗杆42可转动地套接于中心轴18，蜗轮17与蜗杆42的螺纹啮合。驱动装置配置成驱动中心轴18转动。膨胀转动装置包括膨胀件、传动机构和输出件，膨胀件在超过第二设定温度时膨胀并通过传动机构使输出件转动。差速装置配置成接收输出件的转动和中心轴18的转动并传递至蜗杆42，使蜗杆42相对于中心轴18转动。

在本实施例中，膨胀件为膨胀盘5，膨胀盘5固定套接于中心轴18；输出件为传动齿轮39，传动齿轮39转动安装于膨胀盘5的中部，传动齿轮39的上侧安装有传动套41，传动齿轮39和传动套41均可转动地套接于中心轴18。传动机构包括多个传动臂35，多个传动臂35沿传动齿轮39的周向设置，每个传动臂35朝向传动齿轮39的一侧设置有齿牙，传动齿轮39与每个传动臂35的齿牙啮合，膨胀盘5膨胀时通过多个传动臂35带动传动齿轮39转动。

在本实施例中，差速装置设包括从动齿轮架4、第一锥齿轮34、第二锥齿轮30、第一从动齿轮31和第二从动齿轮24。从动齿轮架4安装于蜗杆42的下端，以带动蜗杆42转动。第一锥齿轮34套接于传动套41且处于膨胀转动装置的上方，以随传动套41转动。第二锥齿轮30套接于中心轴，以随中心轴转动，且处于第一锥齿轮34的上方。第一从动齿轮31，第一从动齿轮31绕齿轮轴32转动安装于从动齿轮架4，第一从动齿轮31与第一锥齿轮34、第二锥齿轮30均啮合。第二从动齿轮24与第一从动齿轮31同轴，且通过齿轮轴32转动安装于从动齿轮架4，第二从动齿轮24与第一从动齿轮31相对设置，第二从动齿轮24与第一锥齿轮34、第二锥齿轮30均啮合。

在本实施例中，驱动装置包括电机22、第三锥齿轮36和第四锥齿轮37。电机22安装于等离子熔融炉本体的外侧。第三锥齿轮36安装于电机22的输出轴，具体地，第三锥齿轮36安装于传动杆20，传动杆20通过传送带21与电机22的输出轴。第四锥齿轮37套接于中心轴的下端，且第四锥齿轮37与第三锥齿轮36啮合。

在本实施例中，中心轴与第二锥齿轮30之间还设置有固定套筒19，固定套筒19的直径与传动套41的直径相等，第一锥齿轮34和第二锥齿轮30结构相同。第四锥齿轮37的下端还设置有锁紧螺母38，锁紧螺母38套装于中心轴。膨胀盘5的底部设置有限位挡板40，限位挡板40套接于中心轴，防止膨胀后的膨胀盘5向下弯曲。

在本实施例中，动锥14的安装腔的顶部通过锁紧螺钉1安装有内锥体2，内锥体2的下方设置有支架15，支架15包括水平台1502和两个支脚1501，两个支脚1501平行设置于水平台1502的一端下侧，蜗轮17转动安装于两个支脚1501之间，齿轮设置于支脚1501的外侧，齿条3处于齿轮的上侧。内锥体2的底部还设置有水平滑槽201，内锥体2通过水平滑槽201可滑动地安装于中心轴，水平台1502固定套装于中心轴。第二锥齿轮34与从动齿轮架4之间设置有第一限位套筒29，第一锥齿轮34和第二锥齿轮30之间设置有第二限位套筒33，防止第一锥齿轮34和第二锥齿轮30发生位移。

在本实施例中，定锥16的顶端设置有上大下小的扩口型进料口13，中心轴的下端通过安装架11安装于定锥16。中心轴、两个齿条3、蜗轮17、蜗杆42和差速装置均采用耐高温材料。

在本发明的另一实施例中，如图7所示，中心轴与定锥16连接处安装架11延长，增加中心轴的稳定性。

在本实施例中，等离子焚烧炉本体包括反应炉和等离子炬7，等离子炬7产生的高温载气对反应炉内的废弃物加热形成熔融玻璃液8和熔融合金液9，反应炉与熔融玻璃液8的相应位置处的侧壁上设置有熔融玻璃液排出口25，与熔融玻璃液8的相应位置处的侧壁上设置有熔融合金液9。等离子焚烧炉本体还包括第一电极23和第二电极10，第一电极23为负极位于反应炉的顶部，第二电极10为正极位于反应炉底部，等离子体工艺气体6通过第一电极23的中空结构进入反应炉，第一电极23和第二电极10两端施加电压时将等离子体工艺气体6电离产生高温等离子。

一种危废炉渣等离子焚烧炉的焚烧方法为：在处理危废炉渣时，启动电机22，将危废炉渣从进料口13中倒进圆锥破碎装置，电机22工作带动第三锥齿轮36转动，第三锥齿轮36转动带动第四锥齿轮37转动，第四锥齿轮37转动带动中心轴18转动，中心轴18转动带动动锥14转动，对危废炉渣进行破碎。

破碎后的危废炉渣进入等离子熔融炉本体进行焚烧熔融；等离子焚烧炉本体中的等离子体与危废炉渣互相接触，发生包括裂解、气化、熔融和玻璃化的反应过程，以使危废炉渣中的至少部分有机物质裂解，形成混合可燃气，危废炉渣中的至少部分无机成分形成熔浆，冷却后转化为结构致密的熔融玻璃液8，熔融玻璃液8中的高沸点的金属离子成为熔融合金液9，沉淀在熔融玻璃液8的下部。稳定熔融玻璃液8可通过熔融玻璃液排出口25排出，熔融合金液9可通过熔融合金液排出口26排出，排出的熔渣可作为路基等建筑材料，达到有效利用的目的。

当等离子焚烧炉本体内的温度高于第一设定温度时，动锥14和定锥16均会发生膨胀，使动锥14和定锥16之间的间隙变小，膨胀盘5逐渐膨胀，膨胀盘5膨胀时传动臂35带动传动齿轮39转动；中心轴18与传动齿轮39、传动套41、第一锥齿轮34发生相对转动，此时第一从动齿轮31和第二从动齿轮24在第一锥齿轮34和第二锥齿轮30的带动下自身开始转动，以相对于中心轴绕中心轴转动，带动从动轮架和蜗杆42相对于中心轴转动，蜗杆42转动带动蜗轮17转动，蜗轮17转动通过传动齿轮39带动齿条3移动，进而带动内锥体2的轴线、动锥14的轴线向定锥16的轴线移动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。