一种新型等离子体熔融炉温度测量系统

技术领域

本发明涉及一种熔融炉温度测量系统，特别是一种新型等离子体熔融炉温度测量系统，属于等离子体熔融领域。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城市中固体废弃物的管理已成为一个亟待解决的问题。过去在处理城市固体废弃物（如生活垃圾）的主要方式是填埋，现在处理城市生活垃圾的主要处理方式为焚烧。生活垃圾焚烧会产生大量的飞灰，危险废物焚烧会产生底渣和飞灰，固废焚烧残余物（底渣和飞灰）中含有二噁英以及重金属，对环境污染极大。目前固废焚烧残余物处理的主要方式是填埋、水泥窑协同处理、等离子体熔融处理，其中等离子体熔融处理是实现飞灰无害化，资源化，减容化得最有效途径。经等离子体熔融处理的飞灰可以作为土壤改良剂、路基材料、沥青骨料再利用。为了生成不会溶出有害物质的环境安全的熔渣，提高能源利用效率，降低耐火材料的侵蚀，需要测定并控制熔渣的温度。

熔渣侵蚀性很强，消耗型热电偶插入熔渣内会在很短的时间被侵蚀掉，无法连续测量熔渣温度，一般广泛使用红外温度计来检测从液面发出的红外光并测量该温度。在该方法中，利用红外温度计检测两种不同波长的红外光的强度比推定熔渣温度。

在日本专利熔渣温度测量方及装置（JP2005195447A）提供了一种测温计，该红外测温计装在炉顶，接受熔渣发射的红外光（红外波长为7~14μm），检测不同波长的辐射的能量比，计算熔渣温度，利用可见光观察炉内现象。该专利主要存在的技术问题有两点：第一，熔渣温度一般在1400℃左右，根据黑体辐射定律，要测量1000℃以上的物体温度，选用短波长，市面上的红外测温计测量1000℃高温物体，波长一般在1.1μm附近；第二，等离子体熔融炉在运行过程中，炉内气体中含量大量的粉尘，可见光无法透过粉尘，无法观察到炉内现象。

在日本专利等离子体熔融炉熔渣温度测量方法及装置（JP2007171112A）提供了一种测温计，该红外温度计装在炉顶，利用接受熔渣发射的红外光（红外波长为7~14μm），检测不同波长的辐射的能量比，计算熔渣温度，并在红外光透射口设置遮光罩防止等离子体电弧的弧光干扰。该专利主要存在的技术问题有两点：第一，熔渣温度一般在1400℃左右，根据黑体辐射定律，要测量1000℃以上的物体温度，选用短波长，市面上的红外测温计测量1000℃高温物体，波长一般在1.1μm附近；第二，炉内气象温度高达1300℃以上，并且含有大量的灰尘、腐蚀性酸性气体，遮光罩难以在这种气体环境中长时间运行而不损坏。

以上两种熔渣温度测量都难免被炉膛内的等离子体电弧的弧光干扰，并且炉膛内产生的大量的粉尘也对红外测量造成很大的困难，造成结果的不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型等离子体熔融炉温度测量系统，消除等离子体弧光和粉尘对熔渣温度测量的干扰问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种新型等离子体熔融炉温度测量系统，其特征在于：包含炉体、排气口、出渣口和红外测温计，出渣口包含水平通道和竖直通道，水平通道沿水平方向设置并且水平通道的一端与炉体的炉膛的侧面下端连通，竖直通道沿竖直方向设置并且竖直通道的上端与水平通道的另一端连通，水平通道一端的炉体的炉壁上侧沿竖直方向向下延伸至熔渣液面之下，水平通道的另一端炉体底部向上侧凸起至熔渣液面之上，红外测温计设置在水平通道的上端，排气口设置在炉体上侧。

进一步地，还包含进料机、控制装置、石墨电极和升降装置，炉体上端开有与石墨电极匹配的竖直通孔，石墨电极沿竖直方向滑动设置在炉体上端的竖直通孔内，石墨电极设置在升降装置上由升降装置驱动沿竖直方向升降，炉体的一侧开有进料口，进料机设置在进料口内，进料机、升降装置和红外测温计分别与控制装置连接。

进一步地，所述水平通道的上端开有一个与红外测温计匹配的竖直通孔，红外测温计由竖直通孔的上端向下插入设置在竖直通孔内。

进一步地，所述炉体、水平通道和竖直通道一体设置。

进一步地，所述炉体内的炉膛为圆柱形的空腔，炉膛上端设置有上端面小于下端面的圆台型顶部，水平通道的一端与炉膛的一侧侧面的下端连通，水平通道与炉膛连通处的炉体的侧壁继续沿竖直方向向下延伸至熔渣的液面之下形成将熔渣液面之上的空间分隔为独立的炉膛空间和出渣口空间的延伸部。

进一步地，所述水平通道的另一端与竖直通道上端连接部位设置有向上凸起的凸起部，凸起部上端高度大于水平通道一端的延伸部的下端高度。

进一步地，所述凸起部为顶点在上侧的三角形。

进一步地，所述竖直通道的下端竖直向下延伸至炉体下侧端面。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明由于延伸部将炉膛和熔渣通道的空间分隔开，炉膛内粉尘无法进入到熔渣通道内，将红外测温计安装在气氛干净的熔渣渣通道，可以选用近红外测温计从熔渣液体表面辐射的红外光来测量熔渣液体表面温度，成本低并且测量的结果更加准确；红外测温计安装在熔渣通道附近，等离子体弧光对熔渣温度测量结果的干扰将消除，测量结果准确可靠；可通过测量的熔渣温度控制电弧的升降，调整电弧功率；通过测量的熔渣温度，控制进料机的给料频率，调整进料量的大小，保证等离子体熔融炉稳定运行。

附图说明

图1是本发明的一种新型等离子体熔融炉温度测量系统的示意图。

图2是本发明的实施例的控制逻辑图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，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晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明的一种新型等离子体熔融炉温度测量系统，包含炉体1、排气口2、出渣口和红外测温计3，出渣口包含水平通道4和竖直通道5，水平通道4沿水平方向设置并且水平通道4的一端与炉体1的炉膛6的侧面下端连通，竖直通道5沿竖直方向设置并且竖直通道5的上端与水平通道4的另一端连通，水平通道4一端的炉体1的炉壁上侧沿竖直方向向下延伸至熔渣7液面之下，水平通道4的另一端炉体1底部向上侧凸起至熔渣7液面之上，红外测温计3设置在水平通道4的上端，排气口2设置在炉体1上侧。

一种新型等离子体熔融炉温度测量系统还包含进料机8、控制装置9、石墨电极10和升降装置11，炉体1上端开有与石墨电极10匹配的竖直通孔，石墨电极10沿竖直方向滑动设置在炉体1上端的竖直通孔内，石墨电极10设置在升降装置11上由升降装置11驱动沿竖直方向升降，炉体1的一侧开有进料口，进料机8设置在进料口内，进料机8、升降装置11和红外测温计3分别与控制装置9连接。飞灰和添加剂一起被进料机8供入炉膛6内，在石墨电极10上施加直流或交流电源(电源未示出)，石墨电极10末端产生等离子体电弧，飞灰和添加剂在在等离子体电弧的作用下，熔化形成熔渣7，熔渣7通过出渣口排出。如图2所示，利用近红外测温计3测量熔渣7温度，可以利用熔渣7温度控制石墨电极10的升降，调整电弧的功率，可以利用熔渣温度控制进料机8的给料频率，调整进料量的大小，保证等离子体熔融炉的稳定运行。

水平通道4的上端开有一个与红外测温计3匹配的竖直通孔，红外测温计3由竖直通孔的上端向下插入设置在竖直通孔内。

炉体1、水平通道4和竖直通道5一体设置。炉体1内的炉膛6为圆柱形的空腔，炉膛6上端设置有上端面小于下端面的圆台型顶部，水平通道4的一端与炉膛6的一侧侧面的下端连通，水平通道4与炉膛6连通处的炉体1的侧壁继续沿竖直方向向下延伸至熔渣7的液面之下形成将熔渣7液面之上的空间分隔为独立的炉膛空间和出渣口空间的延伸部12。通过这样的结构，熔渣7在等离子体电弧处产生的粉尘和水蒸气等干扰物直接向上进入到炉膛6中，而炉膛6与水平通道4之间由于有延伸部12隔开，产生的粉尘和水蒸气无法进入到熔渣通道内，这样熔渣通道内氛围干净，避免了粉尘和水蒸气对红外测温计对熔渣温度测量的影响。同时隔开设置也避免了电弧的弧光对红外测温计的影响。

水平通道4的另一端与竖直通道5上端连接部位设置有向上凸起的凸起部13，凸起部13上端高度大于水平通道4一端的延伸部12的下端高度。凸起部13为顶点在上侧的三角形。通过凸起部13形成了一个溢流结构，凸起部13的三角形形状能够保证溢流的熔渣能够直接沿着斜面流淌至竖直通道内。竖直通道5的下端竖直向下延伸至炉体1下侧端面。

本发明由于延伸部将炉膛和熔渣通道的空间分隔开，炉膛内粉尘无法进入到熔渣通道内，将红外测温计安装在气氛干净的熔渣渣通道，可以选用近红外测温计从熔渣液体表面辐射的红外光来测量熔渣液体表面温度，成本低并且测量的结果更加准确；红外测温计安装在熔渣通道附近，等离子体弧光对熔渣温度测量结果的干扰将消除，测量结果准确可靠；可通过测量的熔渣温度控制电弧的升降，调整电弧功率；通过测量的熔渣温度，控制进料机的给料频率，调整进料量的大小，保证等离子体熔融炉稳定运行。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。