具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本发明优选实施方式的一种等离子体熔融炉，其用于焚烧类危险废弃物的处理，等离子体熔融炉主要包括物料入口1、等离子体炬2、石墨电极3、熔融金属排出口7、熔融玻璃体排出口8、纯氧吹入口9、烟气出口10、炉盖11、炉体12以及耐腐蚀耐热震耐火材料层13等。炉盖11设置在炉体12上，炉体12和炉盖11内部构成炉膛；物料入口1和烟气出口10都设置在炉盖11上；熔融金属排出口7设置在炉体12的下部；熔融玻璃体排出口8设置在炉体12上，且位置高于熔融金属排出口7；等离子体炬2可伸缩地设置在炉盖11上，等离子体炬2能够深入至炉膛内并向炉膛内喷射等离子高温焰流；石墨电极3可伸缩地设置在炉盖11上，石墨电极3能够深入至炉膛内并在炉膛内产生交流电弧。

在一些实施方式中，等离子体熔融炉还包括纯氧吹入装置，其通过设置在炉体12底部的纯氧吹入口9将外部的氧气吹入炉膛内部。纯氧吹入装置采用特殊氮化硅材料制造。

在一些实施方式中，等离子体熔融炉还包括温度传感器，其设置在烟气出口10处，温度传感器用以监测烟气出口10的排烟温度，温度传感器与设置在物料入口1处的给料装置数据连接，当排烟温度高于设定范围的上限时，给料装置开始向物料口投料，当排烟温度低于设定范围的下限时，给料装置停止向物料口投料。

在一些实施方式中，等离子体熔融炉，还包括内衬在炉膛内壁上的耐腐蚀耐热震耐火材料层13。

如图2所示。为实现上述另一目的，本发明还提供了一种等离子体熔融炉的使用方法，其应用如前述的等离子体熔融炉处理焚烧类危险废弃物，使用方法包括：

a.首先危险废弃物(飞灰和底渣)通过吨袋，进行破碎，磁选，混料等前处理工艺后，通过给料装置从物料入口1投入到等离子体熔融炉的炉膛内。

b.冷态启动初期，等离子体炬2从炉膛顶部深入到炉膛内部，启动后用炬产生的等离子体高温焰流对进料进行高温熔融；使得初期进来的物料被加热溶解，初步形成液态熔池；同时也对整个炉体12内部进行缓慢升温。

c.形成液态熔池后，等离子体炬2从炉膛顶部退出；此时液态熔池已经形成稳定的导电通道，启动石墨电极3对液态熔池进行进一步升温、熔融；石墨电极3采用交流电弧方式，这样液态熔池内部的温度更加均匀稳定，且热效率高。

d.被处理物在熔融过程中，根据物相性质的不同，从上至下会形成浮渣层，熔融玻璃液层及熔融金属层等分层现象。

e.被处理物中的金属成分被高温熔融后，会沉底形成熔融金属层(温度在1300～1400度左右)，这部分需定期从熔融金属排出口7进行排空处理；排出来的金属物质收集后可以做资源化处理；

f.中间是熔融玻璃液层，被处理物中大部分非金属成分会在这里被加热熔融化形成玻璃态液体(温度在1300～1400度条件下稳定形成合格的玻璃体)，然后液体从熔融玻璃体排出口8位置排出，水淬后形成玻璃体；这部分玻璃体经过毒性，浸出性测试合格后，可以作为建材资源化利用。

g.我们采用的是冷顶工艺；即在最上层浮渣层上方通过后续加入的物料高度来控制该层表面温度，控制浮渣层上表面温度在400～500度；浮渣层主要成分是含盐类物质和新加入的物料；被处理物在中下部高温区受热后，其中包含的盐类物质气化上升，与新加入的冷态被处理物接触后被冷凝停留在浮渣层下半部，同时新加入的物料被加热；运行到一定时间后，需停炉收集这部分盐类物质，可以做资源化再利用。

h.通过上述分层模式，被处理物中的盐类物质受热后又被冷却，始终停留在浮渣层，不会大量进入烟气，减轻了盐类物质对烟气系统的压力；同理，大量易挥发重金属(汞铅等物质)，也是受热后又被冷凝，大部分停留在浮渣层和熔融玻璃液层内部，降低了进入烟气的比例，减轻了重金属在对烟气系统的含量，重金属更多的固化到了玻璃体里面；减轻了烟气系统压力和系统成本。

i.采用冷顶结构，我们通过新加入的物料厚度，控制浮渣层上表面温度在400～500度(由设置在烟气出口10处的温度传感器监控)，烟气出口10的温度不超过500度，这就使得大部分热量都集中在液态熔池内部(包括熔融玻璃液层和熔融金属层)，能量损失很小，从而提升了系统热效率。

j.根据工况的需求，控制输入能量(交流电弧等)和物料量，可以随时将烟气出口10的烟气温度控制在400～500度的设定范围内。

k.在炉体12底部设置有纯氧吹入口9，这是因为目前回转窑焚烧过后出来的底渣和飞灰燃烧不完全，含有大量未燃尽碳，这是对我们玻璃体的形成极为不利的；我们在这里采用特殊氮化硅材料制成的纯氧吹入装置，外部氧气从该吹入口从下往上吹入后，可在熔池内部形成剧烈的燃烧反应，把未燃尽碳烧干净；从而提升系统燃尽率，燃烧的炭还能提供热量，降低加热所需的能耗；并且，吹氧过程中形成熔池内部的扰动，可以加强换热，使得熔池内部温度更为均匀，提升出来的玻璃体品质。

l.炉膛的内部内衬有特殊的耐腐蚀耐热震耐火材料层13，其可以大大增强炉壁的耐腐蚀、耐热震及耐高温的性能。

m.烟气从烟气出口10排出后，进入到下一步工艺烟气处理系统，这部分不在本专利叙述范围内；

综上所述，本发明的等离子体熔融炉及使用方法具有以下优点：本方案采用冷顶工艺，将烟气温度控制在400～500度，烟气量只有常规的二分之一到三分之二，这样可以极大的提升设备安全性并降低烟气处理成本。可根据工况的需求，采用冷顶工艺，合理控制输入能量和物料量，保证最上层浮渣层上部温度始终保持较低温度，熔融炉烟气出口温度可调控在500度以下(而传统的熔融炉整个炉体都是1200度以上，能量损耗大，耐火材料寿命低)本等离子体熔融炉的炉体温度大大降低，提升了系统安全性，大大降低了运行和维护成本。采用冷顶工艺，被处理物中的盐类物质和易挥发重金属汞铅等物质更多的停留在熔池内部，固化在玻璃体内，不会更多的进入烟气。降低了烟气系统处理压力，降低系统成本。采用特殊纯氧吹入装置将外部氧气从炉膛的底部吹入后，可在液态熔池内部形成剧烈的燃烧反应，把未燃尽碳烧干净，从而提升系统燃尽率，燃烧的炭还能提供热量，降低加热所需的能耗，并且吹氧过程中形成熔池内部的扰动，可以加剧换热，使得熔池内部温度更为均匀，提升出来的玻璃体品质。采用等离子体炬作为启动初始阶段热源装置，启动快无污染，也无需添加特殊导电物料，十分便捷，简单可靠。稳定工作时，石墨电极采用的交流电弧方式，能耗低，熔池温度更为均匀。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。