CN101184968A - 用于热去除涂层和/或杂质的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热去除涂层和/或干燥涂层和/或杂质材料的设备。此设备包括至少一个支撑件、安装到每个支撑件上并适于容纳待处理材料的烤炉(10)；每个烤炉(10)都在第一部分(4)总体上高于第二部分(6)的第一位置和第二部分(6)总体上高于第一部分(4)的第二位置之间可移动，而在使用中，所述或每个烤炉(10)都在第一和第二位置之间往复移动以移动烤炉内的材料。设备包括至少一个用于产生热气体流的后燃烧器(22)、用于将热气体流对准到烤炉的处理区内的导管装置、以及用于将气体返回到所述至少一个后燃烧器的排气装置，藉此所述或每个烤炉不包括形成一体的后燃烧器。

Description

用于热去除涂层和/或杂质的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于从材料、特别是从特别适合于批量处理的材料中热去除涂层和/或杂质的设备或方法。具体地，本发明涉及一种在申请人的国际专利申请WO 01/98092A1中公布说明的烤炉形式的发展，该申请的内容通过引用在此整体并入。

背景技术

随着再生材料如铝、锰和其它金属以及非金属材料需求的增加，必须在再熔化这些材料之前去除涂层在这些材料上的涂料、油、水、漆、塑料或其它挥发性有机化合物(V.O.C)。对于可以在相对高温下处理而不溶化的材料，这些杂质典型利用热加工法去除，热加工法有时也称作去除涂层法。此种热去除涂层法的加工还可以在再熔化之前用于对材料的干燥和/或杀菌。

例如，铝经常用于饮料罐的生产，饮料罐典型用涂料、漆和/或其它V.O.C.涂层。在将使用过的饮料罐(U.B.C.)或在饮料罐的制造期间生产的废料熔化再利用之前，必须去除任何涂层或其它杂质，以便使金属的损失变得最小。

然而，热去除涂层法不局限于应用到铝，而且也可以用于清洗或净化任何金属或非金属材料，这些材料可以承受热去除涂层加工中存在的温度。热去除涂层法可以用于去除涂层或净化例如锰或锰合金、或钛或钛合金。

公知的热去除涂层加工包括将待处理的材料暴露到热气体中，以便将待去除的涂层和/或杂质氧化。此暴露在可以控制热气体的温度和氧含量的封闭环境中进行。去除多数有机化合物需要超过300℃的温度，且通常需要6％到12％范围内的氧气浓度。

如果不仔细地控制热气体的温度和氧气含量，则可能导致对去除涂层的加工很危险的失去控制的操作。

在处理之前，通常要将材料破碎，且破碎材料的所有表面都要暴露到热气体中对于有效地去除涂层是非常重要的。如果不能使这种情况出现，则处理效率将变得很低，具体地，在U.B.C.的情况中，黑色颜料可能遗留在处理材料的表面上。对于在处理期间，对材料进行搅拌对从材料上失落的涂层和杂质进行物理去除特别理想。

目前，用于热去除涂层有三种主要系统：

1.固定烤炉

在固定烤炉中，将材料堆叠在金属丝网上，而热气体再循环通过烤炉，以将材料加热到需要的处理温度。

此种结构效率不高，这是因为热气体不能与金属丝网上封闭在堆叠材料内部的材料接触。如前所述，在去除涂层中重要的是将待处理的所有材料的表面都暴露到热气体中。另外，待处理的材料没有搅拌。

2.输送烤炉

此系统使用网带输送机输送用于处理的材料通过烤炉。当材料穿过烤炉时，热气体穿过网带上的材料。此方法的问题如下：

网带上的材料厚度限制了加工处理。材料堆叠造成了在固定烤炉中出现的类似问题，其中在堆叠中心的材料不能与热气体接触。

材料没有搅拌，所以，不能去除不牢固的涂层。

输送机网带寿命太短。

必须恒定进给材料。

加工处理不适用于低容量或连续变化的产品。

3.旋转干燥炉

大的干燥炉相对于水平面倾斜，使得在其最高端进给或排入到干燥炉中的材料在重力的影响下向排出的最低端运行。该干燥炉旋转使得干燥炉内的材料搅拌，且热气体流设置为当其通过干燥炉时加热材料。具有许多与此方法相关的问题：

必须恒定进给材料。

加工处理不适用于低容量或连续变化的产品。

连续加工处理需要在材料的装入端和材料的排出端的两端封闭住空气。

干燥炉需要产生高维护水平的旋转密封。

WO 01/98092A1说明了克服先前公知的用于热去除涂层的设备和方法的缺点的可枢转地或倾斜的烤炉。对于烤炉的结构和操作的具体说明，读者应该参照WO 01/98092A1。然而，简要地，烤炉具有用于容纳待处理的材料的装料部分和转换部分。组合在转换部分内的是热气体流通过的热处理室。烤炉在转换部分高于装料部分的第一位置和装料部分高于转换部分的第二位置之间可枢转地移动。设置为使得烤炉可以在第一位置和第二位置之间往复移动，使得烤炉内的材料从一部分落入到另一部分，穿过热处理室中的热气体流。WO 01/98092A1还公开了使用设备的方法。

以上公知的烤炉具有的优点在于其可以用于以成批处理的方式处理相对低容量的材料。进一步的优点在于通过控制烤炉的运动，使待处理的材料根据需要进出处理室，使烤炉可以安全操作，而不具有过量释放的VOC，此操作可以自维持加热处理(也称为自供热处理)。此控制的运动保证了VOC以控制的方式释放，并允许处理过程的控制精度。

在WO 01/98092A1中说明的烤炉的优选实施例中，主后燃烧器位于与烤炉体成为一体的后燃室内，当烤炉在可供选择的位置之间可枢转地转动时，后燃室随着烤炉移动。

已经发现WO 01/98092A1中说明的烤炉可以很好地工作，从而提供对相对低容量材料热去除涂层的商业和技术上可接受的装置。然而，已经发现，与移动的烤炉体成为一体的主后燃室的位置对于某些应用不理想。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种改进的烤炉，其中克服或至少减少了公知烤炉的问题。

因此，根据本发明的第一方面，提供了用于热去除涂层和/或干燥涂层和/或杂质材料的设备，所述设备包括：

至少一个支撑件；

烤炉，所述烤炉安装到所述或每个支撑件并适于容纳待处理的材料；

每个烤炉在第一部分总体上高于第二部分的第一位置以及第二部分总体上高于第一部分的第二位置之间可移动，使得在使用中，烤炉可以在第一和第二位置之间往复移动，使得烤炉内的材料从一个部分落到另一个部分；

其特征在于所述或每个烤炉不包括形成一体的后燃室，而设备进一步包括用于产生热气体流的至少一个后燃烧器，和用于将热气体流对准到烤炉的处理区内的导管装置，以及用于将气体返回到所述至少一个后燃烧器的排气装置。

根据待处理的材料和处理区的布局，处理区可以位于烤炉的第一或第二部分中，或局部地在每个部分中。

根据本发明的设备可以包括单个烤炉和单个后燃烧器；单个烤炉和多个后燃烧器；多个烤炉和单个后燃烧器或多个烤炉和多个后燃烧器。

根据本发明的设备的一个优点是不随烤炉枢转的后燃烧器的设置更简单，因此以较低的成本解决了从材料上热去除涂层和/或杂质的问题。

根据本发明的第二方面，提供了一种热去除涂层和/或干燥涂层和/或杂质材料的方法，所述方法包括以下步骤：

提供一种设备，所述设备包括至少一个支撑件、以及安装到所述或每个支撑件上并适于容纳待处理的材料的烤炉；每个烤炉在第一部分总体上高于第二部分的第一位置以及第二部分总体上高于第一部分的第二位置之间可移动；

将材料放置在所述或每个烤炉中；

在所述第一和第二位置之间往复移动所述或每个烤炉，使得材料从一个部分重复落入到另一部分；

其特征在于所述或每个烤炉不包括形成一体的后燃室，且其特征在于设备进一部分包括用于产生热气体流的至少一个后燃烧器，以及用于将热气体流对准到烤炉的处理区内的导管装置；以及用于将气体返回到所述至少一个后燃烧器的排气装置。

附图说明

下面将参照相应的附图，只通过实例的方式说明本发明的优选实施例，其中：

图1是显示根据本发明的设备的烤炉的示意性透视图；

图2是显示组合有单个后燃烧器的图1的烤炉的示意性透视图；

图3是显示图2的设备的示意性俯视图；

图4是显示根据本发明设备的第二实施例的包括两个烤炉和单个后燃烧器的示意性俯视图；以及

图5是显示根据本发明设备的第三实施例的包括单个烤炉和两个后燃烧器的俯视示意性平面视图。

具体实施方式

参照图1到图3，显示了一般用标号10表示的烤炉，烤炉形成了用于热去除涂层和/或干燥涂层和/或杂质材料的设备的部分。

烤炉10包括一般用标号2表示的处理室，并包括第一部分4和具有中心区8的第二部分6。处理区包括第一部分4和中心区8。热气体流12从烤炉10的一侧穿过处理区到达可另一侧。

在烤炉的一侧上的是再循环室14，第一再循环风扇16将气体通过孔7从中心区8抽出到所述再循环室14内。在烤炉的另一侧，热气体12通过喷射风扇17抽进处理室2。

导管18将气体从再循环室14引导到后燃室20，在后燃室20中气体由燃烧器22加热。后燃室20的壁可以为空气冷却的不锈钢壁，或可以为加衬有难熔材料。

加热气体的燃烧器22可以设计为既可以使用气体燃料也可以使用液体燃料或两者都可以使用。在优选的实施例中，燃烧器还设计为可以燃烧在处理区从材料上热剥离的挥发性有机化合物(V.O.C.)。这些V.O.C.通过再循环风扇16用气体12从处理区中抽出，且如果需要，在再循环室14中与空气30混合。

通过燃烧V.O.C.，由于只需要供给较少的燃料就将气体12加热到需要的操作温度，所以增加了烤炉的整个热效率。如果存在充分的V.O.C.，则不需要增加额外的燃料就可以将气体加热到需要的温度，使得可以自供热地进行处理操作。

通过从再循环气体中去除这些污染物并降低了对从后燃室排出的气体的进一步和成本较高的处理的需要(这些将在后面说明)，燃烧V.O.C.还改进了对排放的控制。

热气体通过形成于在烤炉的再循环室14的相对侧上的处理室2的侧壁上的孔24，由后燃室20进入在处理室2的第一部分4和中心区8上延伸的处理区。喷射风扇17将进入烤炉的热气体12通过孔24对准处理室2。热气体12还可以不通过处理室2，而在没有通过处理室2的情况下由再循环风扇16抽取并进一步到达再循环室14。

控制系统监测和控制处理区中的气体的温度和氧气含量，以保证系统在用于热去除待处理的材料的涂层的安全和有效的限制内操作。典型地，氧气的浓度将保持在16％以下，同时需要超过300℃的温度以去除大多数有机化合物。

辅助新鲜空气入口30也设置在再循环室14中。辅助入口30允许空气通过空气供给室32进入再循环室，以与热气体混合，且如果需要则冷却风扇16。控制系统监测风扇的温度并操作阀以控制通过辅助入口的空气流量，以保持风扇的温度在其最高允许操作温度以下。如果需要，控制系统平衡通过辅助入口30的气体流量，以便保持导管18中的气体在需要的氧气含量和温度。

在附图中所示的实施例中，处理室2的第一部分4的外壁包括用于容纳待处理的废材料36的孔34。孔34通过门38封闭。

在可选实施例中(未示出)，第二部分6可以为能与烤炉1 0分离并用于装载待处理的废材料36的装料箱的形式。在此实施例中，在烤炉处理循环中，装料箱形成为烤炉的一体部分，并与烤炉一起旋转。当处理循环完成后，可以通过其它装置如叉式升降机通过去除装料箱6卸载废材料36。

烤炉10可枢转地安装到支撑结构(未示出)上，并可以在第一部分4高于第二部分6的第一位置和第二部分6高于第一部分4的第二位置之间移动。在可供选择的操作模式中，所述移动可以为连续旋转运动，完成360度旋转。

设置了用于在设备的控制系统的控制下，在第一和第二位置之间自动移动烤炉的装置(未示出)。该装置可以为任意适合的形式，并可以例如包括一个或多个电动或液压电动机。如果需要，电动机可以通过齿轮箱作用。可供选择地，装置可以包括一个或多个液压油缸或气动缸。该装置还可以包括电动机和缸体的组合。

在图4所示可供选择的设置中，单个后燃烧器22通过管线(manifolds)40，42连接到两个烤炉10，10′。

在图5所示的第二可供选择的设置中，两个后燃烧器22，22′通过管线44，46连接到单个烤炉10。

下面将说明设备的操作。

待处理的材料36通过孔34装载到处理室2并在重力的作用下下落到第二部分6。然后，在控制系统的控制下开始处理过程。

加热通过处理区的气体，而烤炉从第一位置旋转到达烤炉接近倒置的第二位置。

当烤炉旋转时，处理室2中的材料将在重力的作用下穿过处理区中的热气体流下落到第一部分4。应该注意，材料在横过热气体流通过处理区的方向穿过热气体流12。

烤炉的旋转运动可以连续进行以完成360度旋转或倒转，直到烤炉达到第一位置为止。在此旋转运动期间，材料将从第一部分4落入到第二部分6，并再次穿过热气体流12。烤炉在第一和第二位置之间的旋转运动根据需要通过过程控制重复多次，直到材料完全处理为止。

处理过程经过多个阶段或循环：将热气体和材料加热到需要的处理温度的加热循环、气体和材料温度保持在处理温度的处理循环、以及最后，气体和处理了的材料的温度下降到材料可以安全移出的冷却循环。

一旦处理过程完成，则烤炉将返回到开始的位置，且门38打开，使得处理了的材料可以被输送以便冷却、储存或根据需要进一步处理。

烤炉的旋转运动保证了待处理的材料以受控方式穿过处理室中的气体流。材料的下落作用也保证了材料的所有表面都暴露到气体，这提高了效率并有效地去除涂层和/或脱去杂质。

控制系统随着气体的温度和氧气含量控制烤炉的旋转运动的速度和频率，以便氧化材料36上的涂层和杂质，同时保证在被处理材料的损失最小的情况下，安全和有效地实施处理。

设备的特定特征为系统在任何时刻停止烤炉的旋转运动的能力。当处理较多涂层材料时这特别有用，以保证后燃室中的温度不会由于在气体中存在高度的V.O.C.而以不受控制的方式增加。当设备停止旋转时，在气体中的可燃材料量下降，且燃烧过程减缓，因此，温度回落到可控制的范围。当温度返回到可接受的范围时，设备重新旋转，且继续处理过程。此停止烤炉旋转的能力保证了在整个处理过程期间可以控制挥发物的释放。还可以通过停止烤炉在材料下落到第二部分6的位置进一步减缓燃烧过程。这样就保证了材料离开气体流，并远离处理区的热表面。

除了烤炉的旋转运动外，设备还可以设置有如电/机械振动器(未示出)的装置，用于振动烤炉或至少振动烤炉的一部分。振动装置也可以通过控制系统控制。此额外的振动作用使设备在第一部分4和第二部分6之间以更微细和更可控制的量传递材料，以促进在热气体和材料之间更好地转换。

振动运动还可以用于方便地从材料36机械剥离掉涂层和污染物。例如，设置可以为使得材料以等于或接近于其自然或共振频率的频率振动。可供选择地，烤炉(或至少烤炉的部分，如第一部分4和/或第二部分6)可以以其自然或共振的频率振动。因此，允许材料可以有效地振动，增加摩擦力，并使气体穿透和处理材料36。

根据本发明的设备特别适用于相对少量材料的处理。这样可以使材料以比公知的旋转干燥炉或运输炉设备小得多的规模低成本地处理材料，且没有固定烤炉的缺点。因为材料以批量处理，因此，设备可以通过在批量之间重新设置控制系统用于处理各种材料。

与公知的旋转干燥炉或运输烤炉设备相比，根据本发明的设备可以制作的相对小，以便占用更小的地面空间。根据本发明的设备还相对简单，并比公知的设备需要更少的维护。

根据本发明设备的进一步优点在于其比公知的旋转干燥炉或运输炉设备需要更少的支撑设备，公知的旋转干燥炉或运输炉设备典型需要进给输送带、出料输送带、以及储存料斗以保持连续操作。

如上所述设备可以以多种方式改进。例如，喷射搅拌系统(未示出)可以设置为搅拌和搅动热处理室中的材料。这样就使热处理室中的热气体到达更多的待处理材料，所以提高了处理效率。此系统可以包括一个或多个喷射器，所述喷射器可以喷射气态材料的恒定流或强气流，以搅动热处理室中的材料。气态材料可以为新鲜空气，并可以形成为控制烤炉中的氧气含量和温度水平的控制系统的一部分。可供选择地，气态材料可以为环绕烤炉再循环的气体12的一部分。

可以将一个或多个工具(未示出)装入进设备中，以便对烤炉中的材料执行进一步的处理或控制。装入设备中的工具形式的实例(未示出)包括：

当材料从第一部分4落入到第二部分6时用于破碎材料的破碎装置。此破碎装置可以为旋转剪切破碎机或任何其它在本技术领域中公知的适合的破碎机的形式。

可供选择地或另外，设备可以保持用于将非金属铁与待处理的其余材料分离的非铁类金属电磁分离器。此分离器对穿过第一部分4和第二部分6之间的材料起作用。典型地，此分离将向处理过程的冷却循环的末尾进行，并且非铁类金属将与其余的材料分离地收集在分离箱中。分离器可以为如本技术领域公知的任何适合的形式。

还可以在设备中设置进给装置，以控制第一部分4和第二部分6之间的材料的运动。进给装置可以包括用于控制材料从第二部分6释放的缓冲系统或任何其它适合的系统。此进给装置的使用使材料以基本连续的方式缓慢地从第二部分6释放到第一部分4以便处理。这对于控制V.O.C.的释放非常有用。

Claims (8)

1.一种用于热去除涂层和/或干燥涂层和/或杂质材料的设备，所述设备包括：

至少一个支撑件；

烤炉，所述烤炉安装到所述或每个支撑件上，并适于容纳待处理的材料；

每个烤炉在第一部分总体上高于第二部分的第一位置以及第二部分总体上高于第一部分的第二位置之间可移动，使得在使用中，烤炉能够在第一和第二位置之间往复移动，使得烤炉内的材料从一个部分落到另一个部分；

其特征在于所述或每个烤炉不包括形成一体的后燃室，且其特征在于设备进一部分包括用于产生热气体流的至少一个后燃烧器，和用于将热气体流对准到烤炉的处理区内的导管装置，以及用于将气体返回到所述至少一个后燃烧器的排气装置。

2.根据权利要求1所述的设备，其中第一部分包括形成在它的一个壁内的可选择性关闭的孔，用于容纳待处理的材料。

3.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中烤炉的第二部分能够与第一部分分离，并适于作为装料箱容纳待处理的材料。

4.根据权利要求1到3任一项所述的设备，所述设备包括单个烤炉和单个后燃烧器。

5.根据权利要求1到3任一项所述的设备，所述设备包括单个烤炉和多个后燃烧器。

6.根据权利要求1到3任一项所述的设备，所述设备包括多个烤炉和单个后燃烧器。

7.根据权利要求1到3任一项所述的设备，所述设备包括多个烤炉和多个后燃烧器。

8.一种热去除涂层和/或干燥涂层和/或污染的材料的方法，所述方法包括以下步骤：

提供一种设备，该设备包括至少一个支撑件、以及安装到所述或每个支撑件上并适于容纳待处理的材料的烤炉；所述或每个烤炉在第一部分总体上高于第二部分的第一位置以及第二部分总体上高于第一部分的第二位置之间可移动；

将材料放置在所述或每个烤炉中；

在所述第一和第二位置之间往复移动所述或每个烤炉，使得所述或每个烤炉中的材料从一个部分落入到另一部分；

其特征在于所述或每个烤炉不包括形成一体的后燃室，且其特征在于设备进一部分包括用于产生热气体流的至少一个后燃烧器，和用于将热气体流对准到烤炉的处理区内的导管装置，以及用于将气体返回到所述至少一个后燃烧器的排气装置。

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