[发明专利]利用等离子弧处理焚烧灰的设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年5月12日提交的韩国专利申请No.10-2011-0044594的优先权，其全部内容通过整体引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种利用蒸汽等离子炬熔化焚烧炉中产生的焚烧灰的设备和方法。

现有技术的描述

通常，利用诸如煤、石油、天然气等的矿物燃料的熔化装置通常用于熔化诸如金属、非金属、石棉、焚烧灰、放射性废物、模型熔剂、玻璃、铝、电弧焊炬的外壳等的无机材料。然而，利用矿物燃料的方法从表面开始熔化材料，因而热效率很低且熔化需要相当大能量。

在熔炉中产生的焚烧灰能够以两种类型分布：底灰和飞灰。底灰可被埋入地下，因为它包含很少诸如二恶英或重金属的毒性材料。然而，飞灰包含大量二恶英和重金属，从而当它被掩埋时会引起二次污染。为此，日本禁止掩埋焚烧飞灰，韩国也在考虑同样的政策。

飞灰通常包含相当大量的氯化钙。这是因为半干反应器被用于去除焚烧炉中产生的废气中包含的氯化氢。氯化钙引起冷却水的污染，因为它容易在熔炉中熔化且和熔渣一起排出。它还能够腐蚀熔炉且因而缩短熔炉的寿命。然而，如果能够从灰中收集氯化钙，它能够用于包括冬季道路防冻的多种用途。在灰的通常等离子熔化中，氮、氩或空气用于等离子气体，且从熔炉排出的气体在被释放到大气之前必需被净化。对于等离子气体使用蒸汽大大简化了净化处理，因为通过冷凝蒸汽，排出的气体量显著减少。

发明内容

本发明的一个或更多实施例是为了解决上面提到的问题，即提供一种利用等离子弧处理包括飞灰的焚烧灰的设备和方法，其能够最小化二次污染。

本发明的一个或更多实施例还提供一种处理焚烧灰的设备和方法，其能够收集在处理焚烧灰时产生的氯化钙。

本发明的一个或更多实施例还提供一种利用蒸汽作为等离子气体的处理焚烧灰的设备和方法。

本发明的示范性实施例提供一种处理焚烧灰的方法，包括：利用蒸汽等离子炬熔化包括飞灰和底灰的焚烧灰而产生熔融物；利用水冷却所述熔融物以使所述熔融物中包含的熔盐溶解在水中且使所述熔融物中包含的熔渣玻化；和从溶解了所述熔盐的水中收集氯化钙。

该方法可进一步包括通过利用废气中所包含的热量产生蒸汽，所述废气是在熔化所述焚烧灰时产生的。

该方法进一步包括将产生的蒸汽供给到所述蒸汽等离子炬中。

该方法进一步包括供应产生的蒸汽作为用于收集氯化钙的热源。

该方法进一步包括冷凝和燃烧所述废气。

本发明的示范性实施例提供一种处理焚烧灰的设备，包括：熔化单元，所述熔化单元利用蒸汽等离子炬熔化包括飞灰和底灰的焚烧灰而产生熔融物；水箱，所述水箱利用水来冷却所述熔融物以在水中溶解所述熔融物中包含的熔盐，且使所述熔融物中包含的熔渣玻化；和CaCl2回收单元，所述CaCl2回收单元用于从溶解了所述熔盐的水中收集氯化钙。

熔化单元可包括：熔化室，所述熔化室用于熔化由焚烧灰供给装置提供的焚烧灰；供给管，所述供给管被形成在所述熔化室的一个侧面上，用于将焚烧灰供给到所述熔化室中；废气出口，所述废气出口被形成在所述熔化室的另一侧面上，用于将在焚烧灰被熔化时产生的废气排出到所述熔化室外部；隔离壁，所述隔离壁被布置在距所述废气出口一定距离处且从所述熔化室的上部内壁突出；排出器，所述排出器被形成在所述熔化室的所述另一侧面上，用于将所述熔融物排出；和等离子炬模块，所述等离子炬模块被布置成穿过所述熔化室的上侧面中，处于所述供给管和所述隔离壁之间，且可朝所述熔化室的内部移动，用于利用蒸汽等离子炬熔化焚烧灰。

当在所述熔化室底部存在熔融物的被固化的残渣时，所述等离子炬模块可以非转移弧操作模式操作等离子炬，当所述残渣被熔化时，将等离子炬转换成转移弧操作模式。

所述设备可进一步包括蒸发器，所述蒸发器利用经由所述废气出口排出的废气中包含的热量产生蒸汽。

由所述蒸发器产生的蒸汽可被供应到所述等离子炬模块。

由所述蒸发器产生的蒸汽可被供应到所述CaCl2回收单元，作为用于收集氯化钙的热源。

示范性设备可进一步包括冷凝器，所述冷凝器用于使废气冷凝。

示范性设备可进一步包括燃烧器，所述燃烧器用于燃烧冷凝的废气中包含的CO。