阅读说明：本技术 利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统和方法 (Garbage incineration system and method for preventing dioxin from being synthesized at low temperature by using plasma ) 是由 王斌武 李志伟 何秀锦 于 2019-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统和方法,垃圾焚烧系统,包括垃圾焚烧炉、高温换热器、高温除尘器、等离子体装置、低温换热器和烟气净化装置；垃圾焚烧排放的烟气经高温换热器降温后通过高温除尘器,脱除烟气中的灰尘、碳颗粒等大部分固态物质,脱除了作为二恶英低温合成的催化剂；净化后的烟气进入等离子体装置,烟气中的碳颗粒和含碳有机物经过等离子体处理后转变成二氧化碳和水,消除了二恶英低温合成所必须的碳颗粒和含碳有机物,在二恶英的低温合成的200℃至400℃的范围内,烟气中缺少二恶英低温合成所需的催化剂、以及碳颗粒和含碳有机物,有效防止了二恶英的低温合成,减少垃圾焚烧对环境的污染。(The invention discloses a garbage incineration system and a method for preventing dioxin from being synthesized at low temperature by utilizing plasma, wherein the garbage incineration system comprises a garbage incinerator, a high-temperature heat exchanger, a high-temperature dust remover, a plasma device, a low-temperature heat exchanger and a flue gas purification device; the flue gas discharged by the garbage incineration is cooled by a high-temperature heat exchanger and then passes through a high-temperature dust remover to remove most of solid substances such as dust, carbon particles and the like in the flue gas, and the flue gas is removed to be used as a catalyst for low-temperature synthesis of dioxin; the purified flue gas enters a plasma device, carbon particles and carbon-containing organic matters in the flue gas are converted into carbon dioxide and water after plasma treatment, the carbon particles and the carbon-containing organic matters which are necessary for low-temperature synthesis of dioxin are eliminated, and the flue gas is lack of catalysts, the carbon particles and the carbon-containing organic matters which are needed for low-temperature synthesis of the dioxin within the range of 200-400 ℃ of the low-temperature synthesis of the dioxin, so that the low-temperature synthesis of the dioxin is effectively prevented, and the pollution of waste incineration to the environment is reduced.)

利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统和方法

本申请是母案名称为“一种利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统和方法”的发明专利的分案申请；母案申请的申请号为：CN201910444340.6；母案申请的申请日为：2019-05-27。

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧技术领域，特别是涉及一种利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统和方法。

背景技术

垃圾焚烧处理具有减量化、无害化、资源化比较明显等优势，得到迅速推广应用。但是，垃圾焚烧处理过程中产生剧毒物质二恶英(Dioxins)，威胁人类的生存环境。垃圾焚烧过程中，二恶英的生成方式包括：炉内生成和尾部烟道内低温合成。

通过“3T+E”工艺，即控制：焚烧温度、烟气在炉内的停留时间、烟气的气固湍动程度和过量空气量，可以有效控制二恶英在炉内的生成。尾部烟道内二恶英的低温合成原理是尾部烟道烟气温度200℃至400℃的范围内，飞灰中的某些金属化合物作催化剂，将垃圾未充分燃尽的碳颗粒和含碳有机物与氯元素反应生成二恶英。由于垃圾焚烧炉的炉膛温度在800℃以上，而烟囱入口的烟气的一般在200℃以下，垃圾焚烧产生的烟气必然经历二恶英低温合成的温度区域，必然发生二恶英的低温合成反应。为了避免垃圾焚烧所产生的二恶英随烟气进入到大气中，垃圾焚烧厂在烟气净化处理中，在尾部烟道喷入活性碳、吸附烟气中二恶英，并通过除尘装置将活性碳捕集下来进入到除尘器收集的飞灰中，最终随着飞灰排放到环境中，飞灰中的二恶英造成环境风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统和方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，有效防止垃圾焚烧过程中二恶英的低温合成。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统，包括垃圾焚烧炉(1)、高温换热器(2)、高温除尘器(3)、等离子体装置(5)、低温换热器(6)和烟气净化装置(7)；

所述垃圾焚烧炉(1)的排烟口与所述高温换热器(2)相连接，所述高温换热器(2)烟气出口与所述高温除尘器(3)相连接，所述高温除尘器能够用于脱除烟气中的催化剂、灰尘以及碳颗粒，所述高温除尘器(3)烟气出口与所述等离子体装置(5)相连接，所述等离子体装置(5)能够使烟气中的碳颗粒和含碳有机物转化为无毒的二氧化碳和水，所述等离子体装置(5)的烟气出口连接所述低温换热器(6)，所述低温换热器(6)的烟气出口连接所述烟气净化装置(7)，烟气经过所述烟气净化装置的净化后达标排空。

优选地，在所述高温除尘器(3)的烟气出口位置设置温度传感器(4)，所述温度传感器(4)用于监测烟气温度。

优选地，所述高温除尘器(3)的除尘材料采用多孔金属过滤材料、多孔陶瓷过滤材料或者多孔复合过滤材料。

优选地，所述等离子体装置(5)的等离子体为平衡态等离子体，即高温等离子体。

优选地，所述等离子体装置(5)的等离子体为非平衡态等离子体，即低温等离子体。

本发明还公开了一种基于权利要求1所述利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统的方法，包括如下步骤：

步骤一：将垃圾焚烧炉(1)中垃圾焚烧产生的高温烟气通入高温换热器(2)对高温烟气进行降温，将烟气温度降低到450℃±50℃；

步骤二：降温后的烟气通入高温除尘器(3)进行除尘净化处理，高温除尘器(3)脱除烟气中的催化剂、灰尘和碳颗粒；

步骤三：经过高温除尘器(3)净化后的烟气进入等离子体装置(5)，利用等离子体处理烟气中残余的碳颗粒以及含碳有机物，发生氧化反应，生成二氧化碳和水；

步骤四：完成除尘净化和等离子体处理后的烟气通入低温换热器(6)，通过低温换热器(6)将烟气温度降低到200℃以下；

步骤五：低温烟气进入烟气净化装置(7)，完成脱酸、除尘、脱除二恶英净化措施后排空。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统，包括垃圾焚烧炉、高温换热器、高温除尘器、等离子体装置、低温换热器和烟气净化装置；垃圾焚烧炉中垃圾焚烧排放的烟气经高温换热器降温后温度达到450℃±50℃，该温度范围高于二恶英的低温合成温度范围，在该环节不会发生二恶英的合成；随后烟气经过高温除尘器，脱除烟气中的灰尘、碳颗粒等大部分固态物质，不仅脱除了作为二恶英低温合成的催化剂，而且避免烟气中的灰尘、碳颗粒等对后续等离子体装置的磨损，以及避免等离子体装置的堵塞；净化后的烟气进入等离子体装置，烟气中残存的垃圾焚烧未燃尽的碳颗粒和含碳有机物在450℃±50℃的温度范围内，经过等离子体处理后转变成二氧化碳和水，消除了二恶英低温合成所必须的碳颗粒和含碳有机物。经过等离子体后的烟气在低温换热器内放热温度降低到200℃以下，经历400℃至200℃的温度区间，在二恶英的低温合成的200℃至400℃的范围内，烟气中缺少二恶英低温合成的所需的催化剂、以及碳颗粒和含碳有机物，有效防止了二恶英的低温合成，减少垃圾焚烧对环境的污染。

进一步，在高温除尘器烟气出口位置设置温度传感器，通过温度传感器监测烟气温度，然后调节垃圾焚烧炉的燃烧条件，保证高温烟气经高温换热器温度降低到450℃±50℃，在保证烟气温度不低于400℃的前提下，尽量降低烟气温度。

在等离子体装置内，烟气中残余的碳颗粒、以及含碳有机物在等离子体的作用下与氧气发生氧化反应，避免低温生成二恶英的同时，生成产物是二氧化碳和水，对环境无任何污染，安全环保。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的系统结构示意图；

图中：1-垃圾焚烧炉，2-高温换热器，3-高温除尘器，4-温度传感器，5-等离子体装置，6-低温换热器，7-烟气净化装置。

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。

本发明的目的是提供一种利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统和方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，有效防止垃圾焚烧过程中二恶英的低温合成。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧系统，包括垃圾焚烧炉1、高温换热器2、高温除尘器3、温度传感器4、等离子体装置5、低温换热器6、烟气净化装置7。

所述垃圾焚烧炉1的排烟口与所述高温换热器2相连接，通过高温换热器2对垃圾焚烧炉1排出的高温烟气进行降温，所述高温换热器2烟气出口与所述高温除尘器3相连接，高温除尘器脱除烟气中的灰尘、碳颗粒等大部分固态物质，高温除尘器3烟气出口与等离子体装置5相连接，利用等离子体将碳颗粒和含碳有机物转变为无毒的二氧化碳和水，等离子体装置5烟气出口连接低温换热器6，通过低温换热器6将烟气温度降低到200℃以下，低温换热器6烟气出口连接烟气净化装置7，经烟气净化装置进一步完成净化，烟气满足环保排放要求的条件下排放到大气中。

在高温除尘器3烟气出口位置设置温度传感器4，通过温度传感器4监测烟气温度，然后调节垃圾焚烧炉1的燃烧条件，保证高温烟气经高温换热器2温度降低到450℃±50℃，该温度范围高于二恶英的低温合成温度范围，在该环节不会发生二恶英的合成。

所述高温除尘器3的除尘材料可以采用多孔金属过滤材料，也可以采用多孔陶瓷过滤材料，或者其他多孔复合过滤材料。烟气经过高温除尘器，主要是去除脱作为二恶英低温合成的催化剂，并且可以去除烟气中的灰尘、碳颗粒等大部分固态物质，从而避免烟气中的灰尘、碳颗粒等对后续等离子体装置的磨损，以及避免等离子体装置的堵塞。

所述等离子体装置5的等离子体可以是平衡态等离子体、即高温等离子体，也可以是非平衡态等离子体、即低温等离子体。烟气中残存的垃圾焚烧未燃尽的碳颗粒和含碳有机物在450℃±50℃的温度范围内，经过等离子体处理后转变成二氧化碳和水，消除了二恶英低温合成所必须的碳颗粒和含碳有机物。经过等离子体后的烟气在低温换热器内放热温度降低到200℃以下，经历400℃至200℃的温度区间，在二恶英的低温合成的200℃至400℃的范围内，烟气中缺少二恶英低温合成的所需的催化剂、以及碳颗粒和含碳有机物，有效防止了二恶英的低温合成，减少垃圾焚烧对环境的污染。

基于上述垃圾焚烧系统，本发明还提供了一种利用等离子体防止二恶英低温合成的垃圾焚烧方法，包括如下步骤：

步骤一：将垃圾焚烧产生的烟气通入高温换热器对高温烟气进行降温，烟气温度降低到450℃±50℃；

步骤二：降温后的烟气通入高温除尘器进行除尘净化处理，高温除尘器脱除烟气中的灰尘、碳颗粒等大部分固态物质；

步骤三：经过高温除尘器净化后的烟气进入等离子体装置，利用等离子体处理烟气中残余的碳颗粒、以及烟气中的含碳有机物，并与氧气发生反应，生成二氧化碳和水；

步骤四：完成除尘净化和等离子体后的烟气通入低温换热器，通过低温换热器6将烟气温度降低到200℃以下；

步骤五：低温烟气进入烟气净化装置，完成脱酸、除尘、脱除二恶英等净化措施后，满足环保排放要求的条件下排放到大气中。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。