废弃物等离子体高温处理工艺和设备 【技术领域】
本发明涉及一种废弃物处理工艺和设备，特别涉及一种利用等离子技术高温处理废弃物的工艺和设备。
背景技术
废弃物的处理方法有很多种，其中最理想的方法是进行回收利用，使废弃物转化为有用资源。但是并非所有的废弃物都能够很经济地加以回收利用，大量的废弃物(如危险废弃物)其资源化的成本很高，甚至超过其利用价值，这样的废弃物目前通常使用填埋或焚烧的方法进行处理。
填埋后的废弃物(尤其是危险废弃物)会大量浪费土地资源，其逸出的气体及渗出的液体进入大气或土壤中会形成二次污染，仍然是不能接受的污染源。因此填埋只是一种对环境污染的缓解措施，而不是最终的解决方案。这种填埋方法必将使人类在若干年后面对大量填埋废物的污染问题，从而必将导致采取进一步的处理措施。
焚烧处理废物可以在一定程度上解决废弃物的环境污染问题，但焚烧的化学本质是氧化反应，废弃物(尤其是有机废弃物)中的碳被氧化成二氧化碳而排入大气中。二氧化碳是一种公认的温室性气体，它会导致地球的温度升高而对环境产生另外的不利影响。所以焚烧处理实际上是将一种形式的污染转化成了另外一种形式的环境破坏，也不是一种令人满意的方案，尤其是对危险废物进行焚烧处理时，往往不能有效破坏其有害成分，甚至在焚烧及排放过程中可能形成二恶因等危害更大的物质。
近年来，许多国家提出了用等离子体的高温(3000℃以上)进行废物处理(尤其用于危险废物处理)，其处理效果要明显优于焚烧，对有害有毒成分的破坏也更彻底。
例如，卡尔特等美国专利No.5280757披露了在反应器中应用电弧等离子体炬以气化城市固体废物的技术，由此生成地产物包含中等质量的气体和具有较低毒性元素析出性的熔渣。
巴顿等的美国专利No.4644877涉及采用电弧等离子体炬破坏聚氯二苯(PCBs)技术。废料被电弧等离子体炬原子化和电离化，然后在反应腔内被冷却和复合成气体和颗粒物体。贝尔等的美国专利No.4431612讨论了采用中空石墨电极转移电弧等离子体炉对诸如PCBs的危险废物的处理。
在别特勒的美国专利No.5284503中，披露了对铅污染土壤和废电池材料进行改造的过程，由此土壤形成了陶瓷化的熔渣。由废电池壳产生的可燃气体和陶瓷化铅最好运送至常规熔炼炉，作其燃料应用。
在Faldt等人的美国专利No.4479443中，公开了使用一种电弧放电等离子体喷管来加热分解废料技术。呈固体颗粒形状的废料必须引入电弧的下游，以避免由于颗粒的粘附而堵塞喷管。例如氧气和空气之类的氧化剂和废料，或在加热前，或借助喷管气体在加热过程中，或在加热之后进行混合。为了完全氧化分解废料，需要足够多的氧化剂。
Barton等人的美国专利No.4644877公开了一种用于对废料进行高温热解的直流电弧等离子体燃烧器。一种有机液体用于起燃和稳定等离子电弧，一个环形电磁场线圈用于准直等离子体，一个高压空气源用于使电弧旋转。采取措施在电弧的下游供给废料，以防止干扰等离子体电弧的形成或发生。该专利教导不使用惰性气体起燃或维持等离子体，在此基础上，这种燃烧器仅适用于低温的应用场合。在燃烧器后的反应室用于将气体和粒状物质相混合，该粒状物质被骤冷，并用碱性雾状液体予以中和。一个机械净化器用于分离气体，该气体用抽风扇排出。
Chang等人的美国专利No.4886001公开了对Barton等人的上述系统的一种改进方案。该改进是利用水或甲醇取代丁酮和甲醇溶液的易混合的混合物，该混合物用于在引入直流电弧型等离子体喷管以前与包含聚氯联苯的废料相混合，并使用纯氧代替空气作为喷管气体。这些变化的目的是提高废料处理的速率。另外，还介绍使用固体分离器，其利用局部真空来分离运载气体。
现有的等离子体废弃物处理技术有一个共同的缺点，即其处理过程是在非真空状态进行的，这样，处理过程就不可避免的有空气参与，而空气中的氧会将废弃物中碳氧化，生成二氧化碳或一氧化碳(最终进一步氧化成二氧化碳)。如前所述，二氧化碳气体的排放会对环境产生另一种形式的破坏，尤其不可接受的是，在排放气体中由于有碳的存在，为二恶因的形成(二恶因是在氢、碳、氯等元素存在的条件下形成的，)创造了条件，而二恶因已经是一种公认的对人类健康有严重危害的物质。
发明的内容
本发明的目的就是克服现有技术的上述不足，提供一种新的废弃物处理工艺和设备，进一步减少环境污染。
本发明的废弃物等离子体高温处理工艺包括将待处理的废弃物置于一个炉体的腔室中、在腔室中形成惰性环境并用等离子体束对废弃物进行加热分解。
本发明的废弃物等离子体高温处理设备包括炉体和安装在炉体上的等离子体束发生器，所述的炉体具有至少一个腔室，等离子体束发生器的电极和气体输入管道伸入到腔室中，所述的等离子体束发生器的气体输入管道与一个惰性气体源相连接，并且所述的腔室与惰性环境生成装置相连接。
本发明所称的“惰性环境”是指如真空负压环境、惰性气体环境(如氮气、氩气、氦气)等对碳不具有氧化作用的环境。
本发明提供的技术较好的克服了现有技术的缺点，由于其是在惰性条件下用等离子高温处理废物，从而具有如下优点：
1、由于真空条件的无氧或缺氧环境，废弃物在等离子高温作用下，分离出的碳不会被氧化，这样，处理过程中排放的气体的体积会减少，二氧化碳有害气体的排放量被降到了最低。
2、废弃物在等离子高温作用下，分离出的碳将残留在处理腔中，与其它不能气化的成份形成了性质稳定的、对人类的环境无害的、有时是可以利用的残余物。
3、在排放的气体中由于碳的缺乏，破坏了二恶因的形成条件，有利于避免二恶因的二次污染。
下面参照附图和实施例详细描述本发明。
【附图说明】
附图是实施本发明工艺的设备示意图。
附图中各标号表示：1等离子体束发生器，2气体输入管道，3电源线，4冷却器，5抽气泵，6炉体腔室，7等离子体束，8废弃物，9压力传感器。
【具体实施方式】
如图所示，本发明的废弃物等离子体高温处理工艺包括将待处理的废弃物置于一个炉体的腔室6中、在腔室中6形成惰性环境并用等离子体束对废弃物进行加热分解。
所述的惰性环境可以为真空环境、氮气环境、氦气环境或氩气环境。
该工艺还可以包括在加热分解过程中排除所述腔室6中的气体的步骤。
废弃物在真空负压下利用等离子体高温进行分解，其分解效率比非真空状态下分解效率会更高。
本发明的废弃物等离子体高温处理设备包括炉体和安装在炉体上的等离子体束发生器1，所述的炉体具有至少一个腔室6，等离子体束发生器1的电极和气体输入管道2伸入到腔室6中，所述的等离子体束发生器的气体输入管道2与一个惰性气体源相连接，并且所述的腔室6与惰性环境生成装置相连接。
该设备还可以包括与腔室连通的气体排除装置。
所述的惰性环境生成装置和气体排除装置可以是一个抽真空装置。
所述的抽真空装置包括抽气泵5，并且在连接抽气泵的管道上接有冷却器4。
所述的惰性环境生成装置也可以是一个与所述腔室6连通的惰性气体输入装置和一个抽真空装置。
在所述的腔室6上可以设有压力传感器9，该传感器9与气体排除装置相连接。
附图给出了本发明设备的结构示意图，其中等离子发生器1发生的高温等离子气体7对废弃物8进行加热分解，废弃物8置于密封的处理腔6之中，由抽气泵5对处理腔6中的气体经冷却器4冷却后进行强制外排。由压力传感器9对处理腔6内部的真空度进行检测，并将信号反馈到抽气泵5，调节气体排放速度，使处理腔6内始终处于一定的真空度。等离子发生器1的输入气体可使用不含氧的气体。
上述参照附图和实施例对发明的描述只是说明性的，而不构成对它的限定。显然，在本发明的基础上可以进行许多变型，但均不脱离本发明所要求保护的实质。