一種等離子體熱解生活垃圾制合成氣裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生活垃圾處理技術(shù)，特別是一種等離子體熱解生活垃圾制合成氣裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市化進(jìn)程的迅速加快，城市生產(chǎn)與生活過程中產(chǎn)生的垃圾廢物也隨之迅速 增加，生活垃圾如處理處置不當(dāng)，能通過不同途徑污染環(huán)境和危害人體健康：侵占土地、污 染土壤、污染水體、污染大氣、影響公共環(huán)境衛(wèi)生。城市生活垃圾的大量增加，使垃圾處理壓 力越來越大，生活垃圾處理技術(shù)選擇的往往成為一個(gè)城市生活垃圾處理的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種等離子體熱解生活垃圾制合成氣裝置。與傳統(tǒng) 熱解和氣化相比，等離子體熱解生活垃圾具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢，如升溫速率快，能量密度 大，可在無氧純熱解的情況下將垃圾分解為高品質(zhì)合成氣。
[0004] 本發(fā)明為達(dá)到以上目的，是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：提供一種等離子體熱 解生活垃圾制合成氣裝置，包括等離子體反應(yīng)器及給等離子體反應(yīng)器供電的高壓電源；等 離子體反應(yīng)器包括石英容器、上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭、不銹鋼支架、尖端石 墨電極、平底石墨電極、上銅密封圈、下銅密封圈、陶瓷坩堝、進(jìn)氣通道、出氣通道；尖端石墨 電極和平底石墨電極通過高壓電線與高壓電源相連接，尖端石墨電極和平底石墨電極同軸 置于石英容器內(nèi)，石英容器通過上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭和不銹鋼支架聯(lián)合 固定，平底石墨電極分別通過固定在上聚四氟乙烯法蘭上的上銅密封圈固定，尖端石墨電 極通過固定在下聚四氟乙烯法蘭上的下銅密封圈固定；進(jìn)氣通道與上聚四氟乙烯法蘭連 接，出氣通道與下聚四氟乙烯法蘭相連接；底部開口的陶瓷坩堝放置在尖端石墨電極和平 底石墨電極之間，用于裝載生活垃圾，在裝置工作時(shí)，陶瓷坩堝內(nèi)的生物質(zhì)將完全暴露在非 熱電弧等離子體區(qū)域中。
[0005] 本發(fā)明所述的等離子體熱解生活垃圾制合成氣裝置的工作原理是：將生活垃圾 破碎后裝入等離子體反應(yīng)器的陶瓷坩堝中，通過進(jìn)氣通道通入氮?dú)饣驓鍤廨d氣，啟動(dòng)與尖 端石墨電極和平底石墨電極相連的高壓電源，等離子體反應(yīng)器開始工作；施加的高電壓將 電極之間的載氣擊穿電離，形成非熱電弧等離子體，處于等離子體區(qū)域中的生活垃圾，在高 能電子、自由基等活性物質(zhì)以及電場的作用下，會(huì)發(fā)生熱解反應(yīng)，生成固體碳渣和富氫合成 氣，富氫合成氣由出氣通道排出；經(jīng)數(shù)分鐘的操作之后，陶瓷坩堝內(nèi)的生活垃圾被處理完 全，斷開電源，停止通入載氣，待等離子體反應(yīng)器冷卻后取出陶瓷坩堝，收集固體碳渣。
[0006] 尖端石墨電極和平底石墨電極間隔要合理選擇，過大的電極間隔會(huì)導(dǎo)致電壓不足 以擊穿電極間的載氣，從而無法形成非熱電弧等離子體。另外，由于施加在兩極上的電壓很 高，因此反應(yīng)器在工作時(shí)，要特別注意不要碰觸電極，以免觸電危險(xiǎn)。此外，放入陶瓷坩堝內(nèi) 的生活垃圾材料不應(yīng)壓實(shí)，要保持良好的氣體通路，否則電極無法直接與載氣接觸，通電時(shí) 無法形成非熱電弧等離子體。還需要注意的是，反應(yīng)器停止工作后不要立刻拆卸反應(yīng)器、拿 取陶瓷坩堝，因?yàn)榉磻?yīng)器工作時(shí)放出大量的熱，剛停止工作時(shí)，石墨電極、石英容器、陶瓷坩 堝等部分溫度很高，直接碰觸易造成燙傷。
[0007] 本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際要求完成生活垃圾制合成氣過程，簡單、低成本、高效的生產(chǎn) 高品質(zhì)富氫合成氣。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009] 圖1中：1等離子體反應(yīng)器，2高壓電源，3石英容器，4上聚四氟乙烯法蘭，5下聚 四氟乙烯法蘭，6不銹鋼支架，7尖端石墨電極，8平底石墨電極，9上銅密封圈，10下銅密封 圈，11陶瓷坩堝，12非熱電弧等離子體，13生活垃圾，14進(jìn)氣通道，15出氣通道。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 實(shí)施例
[0011] 如附圖1所示，本發(fā)明包括等離子體反應(yīng)器1及給等離子體反應(yīng)器供電的高壓電 源2 ;等離子體反應(yīng)器包括石英容器3、上聚四氟乙烯法蘭4、下聚四氟乙烯法蘭5、不銹鋼支 架6、尖端石墨電極7、平底石墨電極8、上銅密封圈9、下銅密封圈10、陶瓷坩堝11、非熱電 弧等離子體12、生活垃圾13、進(jìn)氣通道14、出氣通道15 ;尖端石墨電極（巾15_)和平底石 墨電極（巾15_)通過高壓電線與高壓電源（10kV/200mA)相連接，尖端石墨電極和平底石 墨電極同軸置于石英容器（采用石英玻璃管，長400_，內(nèi)徑31_)內(nèi)，電極間隔固定保持在 13mm，石英容器通過上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭和不銹鋼支架聯(lián)合固定，平底石 墨電極分別通過固定在上聚四氟乙烯法蘭上的上銅密封圈固定，尖端石墨電極通過固定在 下聚四氟乙烯法蘭上的下銅密封圈固定；進(jìn)氣通道與上聚四氟乙烯法蘭連接，出氣通道與 下聚四氟乙烯法蘭相連接；底部開口孔徑9_的陶瓷坩堝放置在尖端石墨電極和平底石墨 電極之間。
[0012] 選取廢棄玉米芯作為生活垃圾代表物，將玉米芯木材破碎成2-5mm顆粒后裝入等 離子體反應(yīng)器的陶瓷坩堝中，通過進(jìn)氣通道通入2. 5-7. 5L/min氮?dú)廨d氣，啟動(dòng)與尖端石墨 電極和平底石墨電極相連的高壓電源，等離子體反應(yīng)器開始工作；施加的高電壓將電極之 間的載氣擊穿電離，形成非熱電弧等離子體，處于等離子體區(qū)域中的玉米芯顆粒，在高能電 子、自由基等活性物質(zhì)以及電場的作用下，會(huì)發(fā)生熱解反應(yīng)，生成固體碳渣和富氫合成氣， 富氫合成氣由出氣通道排出；經(jīng)數(shù)分鐘的操作之后，陶瓷坩堝內(nèi)的玉米芯被處理完全，斷開 電源，停止通入載氣，待等離子體反應(yīng)器冷卻后取出陶瓷坩堝，收集固體碳渣。實(shí)驗(yàn)中，玉米 芯為〇. 2g，由于玉米芯中氮和硫含量極少，產(chǎn)氣中幾乎未檢測到氮氧化物和硫氧化物的含 量，因而不考慮N和S的轉(zhuǎn)化。根據(jù)玉米芯進(jìn)量，為保證所有物料參與反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)過程中物 料的停留時(shí)間為6min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。
[0013] 表1不同輸入等離子體功率玉米芯熱解實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0014]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種等離子體熱解生活垃圾制合成氣裝置，其特征是包括：等離子體反應(yīng)器及給等 離子體反應(yīng)器供電的高壓電源；等離子體反應(yīng)器包括石英容器、上聚四氟乙烯法蘭、下聚四 氟乙烯法蘭、不銹鋼支架、尖端石墨電極、平底石墨電極、上銅密封圈、下銅密封圈、陶瓷坩 堝、進(jìn)氣通道、出氣通道；尖端石墨電極和平底石墨電極通過高壓電線與高壓電源相連接， 尖端石墨電極和平底石墨電極同軸置于石英容器內(nèi)，石英容器通過上聚四氟乙烯法蘭、下 聚四氟乙烯法蘭和不銹鋼支架聯(lián)合固定，平底石墨電極分別通過固定在上聚四氟乙烯法蘭 上的上銅密封圈固定，尖端石墨電極通過固定在下聚四氟乙烯法蘭上的下銅密封圈固定； 進(jìn)氣通道與上聚四氟乙烯法蘭連接，出氣通道與下聚四氟乙烯法蘭相連接；底部開口的陶 瓷坩堝放置在尖端石墨電極和平底石墨電極之間，用于裝載生活垃圾，在裝置工作時(shí)，陶瓷 坩堝內(nèi)的生活垃圾將完全暴露在非熱電弧等離子體區(qū)域中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種等離子體熱解生活垃圾制合成氣裝置，包括等離子體反應(yīng)器及給等離子體反應(yīng)器供電的高壓電源；等離子體反應(yīng)器包括石英容器、上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭、不銹鋼支架、尖端石墨電極、平底石墨電極、上銅密封圈、下銅密封圈、陶瓷坩堝、進(jìn)氣通道、出氣通道；將生活垃圾破碎后裝入等離子體反應(yīng)器中，通過進(jìn)氣通道通入載氣，啟動(dòng)高壓電源，等離子體反應(yīng)器開始工作；施加的高電壓將電極之間的載氣擊穿電離，形成非熱電弧等離子體，處于等離子體區(qū)域中的生活垃圾，在高能電子、自由基等活性物質(zhì)以及電場的作用下，會(huì)發(fā)生熱解反應(yīng)，生成固體碳渣和富氫合成氣，富氫合成氣由出氣通道排出。
【IPC分類】C10B57-00, C10B53-00, C10B53-02
【公開號】CN104610987
【申請?zhí)枴緾N201410785257
【發(fā)明人】杜長明
【申請人】中山大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月12日