廢物處理上的改進的製作方法
2023-04-24 11:22:26
廢物處理上的改進的製作方法
【專利摘要】一種用於將具有有機內容物的材料的有機內容物熱解或氣化的設備，所述材料包括帶有機塗層的廢物、生物質、工業廢物、城市固體廢物和淤泥，所述設備包括：烘箱，所述烘箱具有可旋轉部分，所述可旋轉部分包括適合於接收用於處理的材料的處理室；在處理室的至少一個壁(5)中的多個氣體入口，熱氣體通過多個氣體入口被引入到處理室中以加熱其中的材料，從而將其有機組分熱解或氣化；和在可旋轉部分的至少一個壁上的多個袋體(8)，所述多個袋體具有向內朝向處理室內部的開放面，以使得在使用中，被熱解或氣化的材料可以從所述處理室經由所述開放面被接收到多個袋體(8)中，並且在所述烘箱的小於90度的初始旋轉的過程中基本上保持在其中。
【專利說明】廢物處理上的改進
[0001]本發明涉及具有有機組分的材料的處理上的提高。尤其是，該方法涉及旋轉烘箱中的這種材料的處理上的提高。
[0002]在現有技術中已知用於處理廢物的大的旋轉烘箱的使用。用於這種用途的旋轉烘箱的實例可以例如在PCT公開W02004/059229中發現。該文獻公開了一種用於處理廢物的旋轉烘箱，所述旋轉烘箱具有用於將加熱的氣體噴射至其處理室中的多個噴嘴。雖然在該現有技術文獻中僅給出了單行的入口，但是在實踐中，可以設置覆蓋處理室的多個側面或其至少一個側面的入口陣列。如將明白的，與轉鼓型烘箱相反，這些類型的烘箱是基本上矩形形狀。在轉鼓型烘箱中，材料傾向於自己翻轉，大批材料位於鼓的表面上並且偏移中線。隨著烘箱旋轉，材料將在輪轉作用下翻轉，但大批材料將基本上保持在相同的位置。
[0003]隨著烘箱旋轉，其中的廢料材料將落到入口上，從而暫時阻擋它們並且減少通過其的氣體流動。在本文描述的種類的烘箱，即基本上立方體，或具有平的內部側面的其他形狀的烘箱中，當操作這種系統時，因為材料隨著烘箱旋轉在處理室中運動，它傾向於基本上作為單一的整體運動從一側運動至烘箱的另一側，即一旦所要處理的材料與它停留在其上的表面之間的靜摩擦由向上的角度克服並且達到特定角度,材料的整個質量將滑下烘箱的那一側，並且之後基本上停止，直至烘箱再旋轉以使得材料再次克服其靜摩擦。這在廢物材料的快速處理上可能是不利的，因為當材料基本上聚在一起時，僅有材料的頂部和底部表面暴露至熱氣體，並且因此被加熱以反應並釋放氣體。
[0004]如現有技術中描述的，處理室可以是雙壁室，熱氣體通過其內壁與外壁之間以加熱內壁。當所處理的材料與其內壁進行接觸時，那麼熱從在兩個壁之間循環的排放氣體通過其與熱內壁的接觸而傳遞至材料。此外，如上所述，因為烘箱內的材料傾向於作為單一的整體運動，在任意 單一時間僅有一小部分內壁與廢物材料接觸，從而減少至移置的材料的熱傳遞效率。
[0005]本發明的目的是提供一種用於處理廢物的改進的設備和方法，其至少部分地減輕上述問題中的一些。
[0006]根據本發明的第一方面，提供一種用於將具有有機內容物的材料的有機內容物熱解或氣化的設備，所述材料包括帶有機塗層的廢物、生物質、工業廢物、城市固體廢物和淤泥，所述設備包括:烘箱，所述烘箱具有可旋轉部分，所述可旋轉部分包括適合於接收用於處理的材料的處理室；在所述處理室的至少一個壁中的多個氣體入口，熱氣體通過所述多個氣體入口被引入到所述處理室中以加熱其中的材料，從而將其有機組分熱解或氣化；和在所述可旋轉部分的至少一個壁上的多個袋體(pockets)，所述多個袋體具有向內朝向所述處理室內部的開放面，以使得在使用中，被熱解或氣化的材料可以從所述處理室經由所述開放面被接收到所述多個袋體中，並且在所述烘箱的小於90度的初始旋轉的過程中基本上保持在其中。
[0007]處理室可以具有至少一個基本上平的內部側面並且所述多個袋體可以位於所述平的側面上。
[0008]導致處理室內的有機材料的降解的準確反應將依賴於處理室條件。如果在處理室中沒有或基本上沒有氧存在，那麼反應將主要是高溫分解反應。在存在一些氧的情況下，將存在包含一些氧化的氣化。在任一個反應中，將產生氣體，其可以如現有技術中描述地使用。
[0009]袋體減緩廢物材料隨著烘箱旋轉的運動。在沒有本發明的袋體的情況下，烘箱將旋轉直至其中的廢物材料上的重力克服阻止該材料運動的靜摩擦力的點。一旦克服靜摩擦力，則在沒有袋體的情況下，材料將基本上作為一個固體塊從其目前的位置運動至基本上在室的最低點的新的位置。當處理室具有平的側面時，這種效果放大，因為材料可以從處理室的一側滑動至另一側。袋體在其中捕獲一定量的材料，並且在每個袋體中基本上保持材料塊直至該體積通過氣化過程減少的時刻。袋體延長廢物材料與處理室的側壁接觸的時間，並且袋體壁隨著烘箱旋轉並且增加所要處理的材料與加熱室表面的接觸表面積。通過增加所要處理的材料的表面積，在熱氣體與材料之間可以發生更大的熱交換。材料離開袋體的唯一方式是將室充分旋轉至或超過90度以使得袋體垂直或超過垂直以使得材料在重力的作用下從袋體的開放面側面落出。
[0010]優選地，處理室具有沿其側面的至少一個延伸的包括內壁和外壁的雙壁並且其中袋體形成在內壁上以使得內壁形成所述袋體的底部表面。以這種方式，熱氣體可以在內壁與外壁之間流動從而加熱處理室的表面。袋體可以還包括從內壁延伸的側壁。側壁可以是中空的並且與內壁與外壁之間的空隙流體連通以使得熱氣體也穿過側壁從而加熱它們。
[0011]在一個排列中，氣體入口可以設置在袋體的底部表面上。備選地，或此外，氣體入口可以設置在袋體的側壁上。入口熱氣體從所有側面和下方穿透一定量的廢物材料，從而將體積破碎變小。
[0012]優選地，以可以彼此偏移的一系列相鄰的行的形式設置多個袋體。
[0013]在一個實施方案中，袋體的相鄰的行垂直於旋轉軸排列，並且在同一行中的相鄰的袋體之間設置有空隙。這允許材料隨著室旋轉在重力的作用下流出袋體之間的空隙。相鄰的袋體之間的空隙防止大於所述空隙的材料隨著所述烘箱在所述初始旋轉過程中運動而從一個袋體到達下一個袋體。
[0014]優選地,袋體在所述空隙的方向上逐漸變細。這促進材料的橋連(bridging)以限制其通過空隙。錐度的角度優選在45至90度之間，並且可以依賴於所使用的材料變化。在一個實施方案中，袋體是基本上菱形形狀的。
[0015]優選地，相鄰行的袋體具有共同的側壁。所述共同的側壁包括中空壁結構，多個氣體入口位於其任一側面上。
[0016]優選地，袋體設置在可旋轉部分的至少兩個壁上。
[0017]可旋轉部分可以包括至少一個基本上平坦的內部側面並且所述袋體設置在那一側的壁上。
[0018]根據本發明的第二方面，提供一種將具有有機內容物的材料的所述有機內容物熱解或氣化的方法，所述材料包括帶有機塗層的廢物、生物質、工業廢物、城市固體廢物和淤泥，所述方法包括:提供設備，所述設備包括:烘箱，所述烘箱具有可旋轉部分，所述可旋轉部分包括適合於接收用於處理的材料的處理室；在所述處理室的至少一個壁中的多個氣體入口，熱氣體通過所述多個氣體入口被引入到所述處理室中以加熱其中的材料，從而將其有機組分熱解或氣化；和在所述可旋轉部分的至少一個壁上的多個袋體，所述多個袋體具有向內朝向所述處理室內部的開放面，以使得在使用中，被熱解或氣化的材料可以從所述處理室經由所述開放面被接收到所述多個袋體中，並且在所述烘箱的小於90度的初始旋轉的過程中基本上保持在其中；將要處理的材料放置在所述烘箱中；通過將熱氣體經由所述多個孔引入所述處理室中而加熱其中的材料；和旋轉所述烘箱以便使得其中的所述材料運動；其中所述材料的至少一些被接收在所述袋體中，以使得在所述烘箱旋轉時所述袋體延遲所述處理室中所述材料的運動。
[0019]優選地，處理室具有基本上平的內部側面並且所述袋體減緩在烘箱旋轉時廢物材料的運動，以防止其中的材料基本上作為一塊從其位置運動到基本上在室的最低點的新的位置。
[0020]優選地，處理室具有沿其側面的至少一個延伸的包括內壁和外壁的雙壁，並且其中在內壁上形成袋體以使得內壁形成所述袋體的底部表面，氣體入口設置在袋體的底部表面上，並且該方法包括經由袋體的底部表面上的入口引入熱氣體。
[0021]優選地，所述設備的袋體還包括從內壁延伸的側壁，並且氣體入口設置在袋體的底部表面上，並且該方法還包括通過側壁中的多個孔引入熱氣體。
[0022]以一系列相鄰的行的形式設置多個袋體，並且在同一行中的相鄰袋體之間設置有空隙，並且可以將烘箱在與所述行垂直的方向上旋轉。
[0023]以這種方式，熱氣體可以在內壁與外壁之間流動，從而加熱處理室的表面。此外，熱氣體可以通過入口進入至處理室的內部。
[0024]如上所述，通過以這種方式延遲處理室中廢物材料的運動，使得廢物產物的更大的表面積與體積比暴露於熱氣體和廢物處理室的加熱的側面。
[0025]熱氣體通過袋體中的流動路徑，從而直接將熱氣體遞送至所處理的材料中。
[0026]現在將描述僅通過實例的方式參考附圖本發明的具體實施方案，其中:
[0027]圖1顯示本發明的旋轉烘箱；
[0028]圖2和3顯示本發明的上面部分地切開的室；
[0029]圖4顯示圖2中的室的截面的等比例放大的詳細視圖A並且顯示本發明的處理室中的袋體的細節；並且
[0030]圖5顯示與具有安置在其中在的袋體延遲部分的材料的運動比較，以虛線顯示的大塊材料的運動。
[0031]參考圖1，顯示了旋轉烘箱。烘箱包括處理室I和連接至處理室的加料箱2，其允許將廢物加入至烘箱中並且將其移出烘箱。這種烘箱工作的方式的基本原理可以在現有技術文獻WO 2004/059229中找到。將所要處理的廢物材料裝入至加料箱中，之後將其連接至烘箱。將烘箱旋轉，同時將其中的材料加熱，以使得其破碎。在其中的熱解過程中，可以將材料在零或基本上零％氧環境中加熱以產生的氣體。如可以看出的，烘箱在形狀上是基本上立方體的，但是可以是具有至少一個基本上平的側面的其他形狀。
[0032]雖然現有技術描述為具有集成的補燃器以燃燒所產生的氣體，顯然的是可以將該補燃器從烘箱分離，並且通過導管與其連接。本領域技術人員將明白的是，補燃器可以用於燃燒該室中產生的氣體，以產生可以是有用的熱，例如，用於驅動沸騰器。備選地，補燃器可以設置有燃料源和氧源以燃燒燃料，以使得將源於處理室的補燃器附近的氣體加熱至高溫，以便破壞其中的任何揮發性有機化合物(VOC)，但是實際上不燃燒。以這種方式，可以製備清潔的燃料氣體，其可以例如在燃氣渦輪機中燃燒。為獲得稍微不同的結果，依賴於準確的所要處理的材料而對過程參數的多種修改將對於本領域技術人員是顯而易見的。
[0033]現在參考圖2至4，顯示了穿過烘箱的處理室I的部分截面。處理室I具有雙壁構造，其具有外壁3和內壁5。處理室I具有開口端6，通過其材料可以從加料箱(2，參看圖1)進入處理室。在內部室壁5的構造內設置並形成多個袋體8。將明白的是，顯示了袋體8的實例陣列，但是形狀尺寸和數目可以改變。尤其是，袋體的XY陣列可以設置在處理室的多於一個側面上。隨著處理室I旋轉，其中在烘箱內運動的材料進入袋體。隨著烘箱繼續旋轉，防止袋體中的材料從室的一側至另一側大塊滑動。此外，袋體上方的任何材料將不會像它處於平的側面的室中那樣十分快速地在其表面上滑動，依賴於所處理的材料的性質，隨著烘箱旋轉，袋體8中材料和袋體8上方的材料之間的幹涉會延遲不在袋體8中的材料的運動。
[0034]通過隨著烘箱旋轉將材料分離至不同的袋體中，將材料的體積破碎至更小的量。如可以看出的，袋體之間的側壁是基本上中空的以接收通過其中的熱的氣體流動，以便加熱側壁。此外，袋體的側壁和底壁在其中設置有多個熱氣體入口孔9，氣體可以通過其流動至所處理的材料中以使得它被加熱。
[0035]如可以看出的，袋體8是基本上菱形形狀的並且成行排列。開口或空隙7設置在同一行中的相鄰的袋體8之間。烘箱I在與袋體的行對齊的方向上旋轉，以使得隨著烘箱旋轉的材料上的重力與袋體8的行和它們的開口端7對齊。當處理材料時，其體積將減少並且一旦足夠小以能夠穿過空隙7，材料將從袋體移出，並且新材料將佔據其位置。如所描述的，當將材料保持在袋體8中時，入口氣體從空穴4通過並穿過材料周圍袋體的側面和底部中的入口孔9，從而增加其對熱的暴露。在材料離開袋體之後，烘箱的旋轉導致袋體8補充有更大片的材料以重複該功能，直至最終所有材料被破碎為基本上粉塵並且處理之後完成。
[0036]袋體8的形狀使得對於該材料類型建立最優的角度，以促進該過程中每個袋體中空隙7的橋連，直至當烘箱室旋轉時每個`袋體中的材料被充分破碎並且能夠通過空隙7落出。通過使得能夠橋連，袋體可以當烘箱旋轉時保持其中的材料，因為袋體中的材料變得自支撐從而在將其處理減小至特定尺寸之前限制其通過空隙7離開。袋體8的端角在45至90度的範圍內。實際的角度將由所處理的材料確定，並且雖然該角度範圍是優選的，可以存在適合於特定材料的該範圍之外的角度。
[0037]如在圖4中看出的，給出了袋體8的更多細節。每個袋體8含有多個氣體入口孔9和合適的空隙7。在外壁3與內壁5之間的空隙4中通過的熱氣體加熱內壁5以使得與內壁接觸的所要處理的任何材料通過由內壁3傳導的方式加熱。
[0038]在使用中，袋體8的目的是最大化廢物材料對進入的熱氣體和通過在其上通過的氣體被加熱的處理室的側壁的暴露。
[0039]參考圖5，一般地，當具有基本上平的內部側面的現有技術的烘箱旋轉時，其中的材料傾向於作為單一的塊隨著烘箱旋轉而運動，換言之，當烘箱旋轉時，材料歸因於材料與室的側壁之間的靜摩擦而不開始運動。一旦旋轉達到特定水平，靜摩擦被克服並且因為動摩擦小於靜摩擦，材料作為單一的塊從第一位置穿過室的表面運動(如通過箭頭描述的)至通過虛線描述的第二位置。通過以這種方式運動，材料10的塊具有與室壁接觸的低表面積，並且在任一個位置將存在不與該材料接觸的大面積的加熱室壁5。這增加使熱進入到材料中所花費的時間並且從而增加其處理時間。
[0040]通過與本發明的設備和方法比較，當安裝袋體8並且將其用於減緩運動時，材料11更均勻地散布，以使得材料不全部作為一塊運動。這具有兩種效果。首先，材料的表面積/體積比增加，並且其次，其更大量的面積與處理室的加熱壁接觸。尤其是，袋體的加熱側壁增加與材料接觸的加熱表面積。
[0041]與將材料保持在袋體中一起，當在烘箱中運動時，未保持在袋體中的游離材料必須通過保持在袋體中的材料的頂部表面上方。這具有兩個其他的效果以減緩材料的運動。首先，游離材料必須在其上通過的表面的摩擦力極大地增加，並且其次，因為材料在形狀上通常是不規則的，將存在袋體中的材料與游離材料之間的幹擾，以使得在其上通過的材料將可能被抓在袋體中的材料上。
[0042]將明白的是，隨著烘箱繼續旋轉並且袋體到達垂直位置，並且之後高於該位置，其中的材料將在重力下從其中落出。當材料落出時，它在被進一步加熱之前將穿過處理室I內加熱 的氣體。
【權利要求】
1.用於將具有有機內容物的材料的有機內容物熱解或氣化的設備，所述材料包括帶有機塗層的廢物、生物質、工業廢物、城市固體廢物和淤泥，所述設備包括: 烘箱，所述烘箱具有可旋轉部分，所述可旋轉部分包括適合於接收用於處理的材料的處理室； 在所述處理室的至少一個壁中的多個氣體入口，熱氣體通過所述多個氣體入口被引入到所述處理室中以加熱其中的材料，從而將其有機組分熱解或氣化；和 在所述可旋轉部分的至少一個壁上的多個袋體，所述多個袋體具有向內朝向所述處理室內部的開放面，以使得在使用中，被熱解或氣化的材料可以從所述處理室經由所述開放面被接收到所述多個袋體中，並且在所述烘箱的小於90度的初始旋轉的過程中基本上保持在其中。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述處理室具有至少一個基本上平的內部側面並且所述多個袋體位於所述平的側面上。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的設備，其中所述處理室具有沿其側面的至少一個延伸的包括內壁和外壁的雙壁，並且其中所述袋體形成在所述內壁上以使得所述內壁形成所述袋體的底部表面。
4.根據權利要求3所述的設備，其中所述袋體還包括從所述內壁延伸的側壁。
5.根據權利要求3或權利要求4所述的設備，其中所述氣體入口設置在所述袋體的底部表面上。
6.根據權利要求4所述的設備，其中所述氣體入口設置在所述袋體的側壁上。
7.根據任一在前權利要求所述的設備，其中所述多個袋體以一系列相鄰的行的形式設置。
8.根據權利要求7所述的設備，其中相鄰的行彼此偏移。
9.根據權利要求7或權利要求8所述的設備，其中袋體的所述相鄰的行垂直於旋轉軸排列並且在同一行中的相鄰的袋體之間設置有空隙。
10.根據權利要求9所述的設備，其中相鄰的袋體之間的所述空隙防止大於所述空隙的材料隨著所述烘箱在所述初始旋轉過程中運動而從一個袋體到達下一個袋體。
11.根據權利要求10所述的設備，其中所述袋體在所述空隙的方向上逐漸變細。
12.根據權利要求7至10中的任一項所述的設備，其中相鄰行的袋體具有共同的側壁。
13.根據權利要求12所述的設備，其中所述共同的側壁包括中空壁結構，多個氣體入口位於其任一側面上。
14.根據任一在前權利要求所述的設備，其中所述袋體是基本上菱形形狀的。
15.根據任一在`前權利要求所述的設備，其中所述袋體設置在所述可旋轉部分的至少兩個壁上。
16.根據任一在前權利要求所述的設備，其中所述可旋轉部分包括至少一個基本上平坦的內部側面並且所述袋體設置在那一側的壁上。
17.一種將具有有機內容物的材料的所述有機內容物熱解或氣化的方法，所述材料包括帶有機塗層的廢物、生物質、工業廢物、城市固體廢物和淤泥，所述方法包括: 提供設備，所述設備包括:烘箱，所述烘箱具有可旋轉部分，所述可旋轉部分包括適合於接收用於處理的材料的處理室；在所述處理室的至少一個壁中的多個氣體入口，熱氣體通過所述多個氣體入口被引入到所述處理室中以加熱其中的材料，從而將其有機組分熱解或氣化；和在所述可旋轉部分的至少一個壁上的多個袋體，所述多個袋體具有向內朝向所述處理室內部的開放面，以使得在使用中，被熱解或氣化的材料可以從所述處理室經由所述開放面被接收到所述多個袋體中，並且在所述烘箱的小於90度的初始旋轉的過程中基本上保持在其中， 將要處理的材料放置在所述烘箱中； 通過將熱氣體經由所述多個孔引入所述處理室中而加熱其中的材料； 旋轉所述烘箱以便使得其中的所述材料運動；其中所述材料的至少一些被接收在所述袋體中，以使得在所述烘箱旋轉時所述袋體延遲所述處理室中所述材料的運動。
18.權利要求17所述的方法，其中所述處理室具有至少一個基本上平的內部側面並且其中所述袋體減緩在所述烘箱旋轉時廢物材料的運動，以防止其中的材料基本上作為一塊從其位置運動到基本上在所述室的最低點的新的位置。
19.權利要求17或18所述的方法，其中所述處理室具有沿其側面的至少一個延伸的包括內壁和外壁的雙壁，並且其中所述袋體形成在所述內壁上以使得所述內壁形成所述袋體的底部表面，所述氣體入口設置在所述袋體的底部表面上，所述方法包括經由所述袋體的所述底部表面上的所述入口引入所述熱氣體。
20.權利要求17至19中的任一項所述的方法，其中所述設備的袋體還包括從所述內壁延伸的側壁，並且所述氣體入口設置在所述袋體的底部表面上，所述方法還包括通過所述側壁中的多個孔引入熱氣體。
21.權利要求17至20中的任一項所述的方法，其中以一系列相鄰的行的形式設置多個袋體，並且在同一行中的相 鄰袋體之間設置有空隙，並且其中可以將所述烘箱在垂直於所述行的方向上旋轉。
【文檔編號】F27B7/16GK103781884SQ201280035562
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年5月23日 優先權日:2011年6月7日
【發明者】瑞法特·阿爾·沙拉比, 奧菲尼爾·亨利·佩裡, 約翰·特納 申請人:奇努克終極回收有限公司