CN102239016A - 用于废弃物材料处理的等离子体法及其设备 - Google Patents
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Abstract
基于被设置为具有预定真空度和高温的反应器容器(201)的方法和设备，所述真空度特别是设置在2到6绝对豪巴之间。废弃物材料被持续地送入容器(202)中，特别地，固体废弃物材料(5)以防止从容器(201)损失真空的方式被送入。由于高温，废弃物材料(5)形成经历分子重排的等离子体，这给被收集在反应器(201)的底部(204)中的基本呈液态的残余物和气体(11)提供了来源。气体(11)主要包括一氧化碳、氢气、二氧化碳和蒸汽，即典型的合成气混合物，气体(11)通过管(12)被持续地从容器(201)带走，并被传送到后续的处理程序以获得能够被例如燃气涡轮、马达或锅炉的装置燃烧的气体燃料。由于呈建立在液体顶面(7)之下的两个电极(21、22)之间的放电(20)的形式的电流，反应器(201)中的高温被保持。基本呈液态的残余物被定期地释放以保持液体顶面的高度(7)不超过参考高度值H*，这样防止容器(201)的空气进入而损失真空。
Description
技术领域
本发明涉及用于废弃物材料处理的方法，其将废弃物转化为等离子体。本发明还涉及用于实施该方法的设备。
该方法和设备非常适合于处理可以包含有机和无机部分的固体、液体或气体废弃物材料。特别地，废弃物材料可以是城市废弃物、医院或手术废弃物、有害的或被感染的废弃物、废水污泥、金属车间废弃物、屠宰场废弃物、农场废弃物、磨碎的轮胎等。
背景技术
感受到对废弃物材料处理技术的需求，其克服了传统技术(例如废弃物填埋场和焚烧)的公知缺点，并且可能允许恢复能量。
具体地，将废弃物材料加热到一定温度使其有机部分在该温度下转化成被电离的气体(即，等离子体)的方法是公知的。在这些条件下，最复杂的有机分子被分解成分子重量较低的分子，主要是一氧化碳和氢气。这些形成能够被送到锅炉、燃气涡轮或吸热马达(endothermic motor)以恢复能量的混合物。
废弃物材料还可以包含不能转化成气体的部分。这部分通常包括金属，特别是重金属，其在这一温度下被转化为熔化物(lava)，即转化成液体，其通过冷却硬化，并为像玻璃似的坚硬高熔点且不能滤去的材料提供来源。熔化物提供能被嵌入有害化合物的基质，该有害化合物可能存在于原始废弃物材料中；固化的熔化物还能够用作建筑材料。
WO2004/087840涉及用于废弃物材料处理的两阶段过程，并且涉及实施该过程的设备，其中：
-在第一阶段，废弃物材料被加热到一定温度，在该温度下从废弃物获得等离子体和呈液态的残余物，呈液态的残余物包括熔化的金属、部分被处理的废弃物材料和熔渣。这优选在熔炉中发生，废弃物材料被投入熔炉中，并且在熔炉中通过由在残余物与两个埋入的电极之间流通的电流产生的热量保持等离子体；
-在粗糙的固体分离之后，在第二阶段，通过进一步分解残留的复杂分子精炼气体产物；此外，碳颗粒可能在第一阶段已经形成，它们通过与定量的氧化剂(像空气和/或蒸汽)接触而被去除。
仍然在WO2004/087840中，提供快速冷却和/或净化气体的步骤；这些步骤用传统的方法并通过传统的设备(特别地，一个或更多个过滤器)实施。预定真空度产生于熔炉里面并通过风扇遍及气体回路；真空仅意欲防止气体通过可能的弱连接而从熔炉和回路中泄漏出。真空度高于此目的所需的真空不能用于根据上述应用的设备，如不适于在深真空条件下工作的熔炉的方形截面所证实的。
此外，在WO2004/087840中描述的熔炉不适合被不断地供送固体废弃物材料，没有可估计的真空损失和/或可估计的空气进入。实际上，供送管仅配备“隔离阀”，即通断阀，其不能确保气密密封。类似地，非常难以给这一熔炉供送包含危险废弃物材料的密封硬封装物，如在被感染的或有害的废弃物材料(像医院或手术废弃物材料和类似物)的情况下，其在供送熔炉之前打开是不安全的。
持续或定期去除收集在熔炉底部的熔化残余物被保持液态所需的高温复杂化。即使提及“用于阀的孔”，熔化物在阀里面硬化的问题仍然没有解决。
简单地，仍然要寻找以下问题的解决方案：
-持续地将松散的或压紧的大体固态的废弃物材料供送到转化容器中；没有大量的真空损失和/或进气口；
-定期去除液体块，尤其是没有大量真空损失和/或空气进入。
发明内容
因此，本发明的一个特征是提供用于通过转化成等离子体来处理废弃物材料的方法和设备，其中能量消耗相对于在先技术较低。
本发明还有一个特征是提供此种方法和此种设备，其允许能量恢复。
本发明还有一个特征是提供此种方法和此种设备，用于从转化的废弃物材料获得有用的产物。
此外，本发明的特征是提此种方法和设备，其中废弃物材料被持续地供送到发生转化的容器，而不会有伴随着供送材料的显著真空损失和/或进气口。
本发明的特别的特征是提供允许将松散的废弃物材料或包含废弃物材料的硬封装物送入发生转化的容器中的此种方法和设备。
此外，本发明的特征是提供此种方法和此种设备，其允许从容器抽走一部分残余液体，而不停止处理程序，并且没有显著的真空损失和/或进气口。
本发明的特征是提供此种方法和此种设备，其允许恢复自耗电极(consumable electrode)部分，而不停止处理程序，并且没有显著的真空损失和/或进气口。
这些和其它的目的通过用于转化废弃物材料的方法实现，该方法包括以下步骤：
-预先布置容器，该容器具有底部、与进口通道相关的进口管和出口通道；
-将容器加热到预定的转化温度；
-通过在下游抽吸出口通道，将容器降压到预定真空度，并保持预定真空度；
-通过进口管将废弃物材料送入容器中，废弃物材料由此被加热到转化温度，转化温度使得废弃物材料转化成被电离的气体或等离子体，并转化成基本呈液态的残余物，特别是熔化物，呈液态的残余物相对于底部形成预定的液体顶面(liquid head)，
-通过使放电发生在容器中，特别是在通过基本呈液态的残余物的顶面之下，来保持转化温度，
-通过出口通道从容器抽取气体，
-通过出口通道抽取一部分呈液态的残余物，以使得液体顶面被保持在预定的最小和最大高度之间，其中：
-供送废弃物材料和抽取气体的步骤是持续的；
-通过抽取气体的步骤得到保持预定真空度的步骤，并且
-通过进口管将废弃物材料供送到容器中的步骤在容器内的真空条件下实施。
这样，如果在容器中保持真空状况，就需要较少的能量以这样一种方式来保持由容器中的电拱(electric arch)产生的等离子体炬，即电极之间的断续电流(即，放电)发生在电极之间。
有利地，预定真空度被包括在一到十绝对豪巴之间，优选是在三到六绝对豪巴之间。这样，与用于保持容器中的真空的成本相比，得到惊人的放电效率。
特别地，在真空条件下供送废弃物材料的步骤提供供送松散的并且基本呈固态的废弃物材料，通过挤压废弃物材料在管内形成气密封塞(plug)，封塞通过进口通道进入转化容器中。
可替换地，在真空条件下供送废弃物材料的步骤提供供送被包装到硬封装物内的废弃物材料，封装物与进口管形成气密接合，同时它们被推向进口通道。
可替换但不排其他方式地，在真空条件下供送废弃物材料的步骤提供在呈液态的残余物的顶面之下液体或气体供送或其组合。
优选地，通过超声波分析提供确定顶面高度的步骤。
有利地，抽取一部分呈液态的残余物的步骤通过穿过底部的容器的出口孔实施，提供消除在出口孔处由硬化的大量呈液态的残余物形成的封塞的步骤，特别地，通过将封塞收回到容器中预定程度，以使得它熔化并打开出口孔来消除封塞，当液体顶面减小到预定的最小高度时，封塞被恢复。
优选地，放电发生在顶面之下靠近多个传导元件(特别是两个电极)的放电区域中，预定的电压被建立并保持在一对元件之间，其中放电响应于电压的强度和/或频率而产生。
有利地，响应于进入容器的废弃物材料的进口通过量调节电压。
特别地，传导元件是自耗电极；在这种情况下，该方法提供检测残余电极的长度并以这样一种方式恢复电极被消耗的部分，即电极被消耗的同时放电区域保持它的形状和位置。可替换地，该方法能够持续地恢复电极。
优选地，通过出口通道发生的从容器抽取出气体的步骤之后是进一步的气体处理步骤。
特别地，能够提供等离子体净化步骤，其中气体在相对于彼此保持在预定电压的一对电极之间流动，以使得放电发生并产生或保持等离子体炬，由此有害化合物从气体分离并以液体形式下落。
特别地，能够提供出口气体的快速冷却或淬火步骤，从而防止有害物质的形成，例如二恶英和呋喃类。
特别地，能够提供气体的一个或更多个过滤步骤和/或清洗步骤，以特别是去除硫化氢。气体过滤步骤能够通过如旋风分离器和/或静电过滤器或活性炭过滤器的这一装置来实施。气体清洗步骤能够通过氧化铁或盐的溶液实施。
有利地，在高真空条件下实施等离子体净化、冷却、过滤和清洗步骤。
上面提及的目的还通过用于转化废弃物材料的设备实现，该设备包括：
-容器，其具有底部和与进口通道相关的进口管，
-加热装置，其用于将容器加热到预定的转化温度，并将容器保持在转化温度，
-减压装置，其用于将容器减压到预定真空度，并保持该预定真空度，
-废弃物供送装置，其用于通过进口管将废弃物材料供送入容器中，废弃物材料由此被加热到转化温度，转化温度使得废弃物材料转化成被电离的气体或等离子体，并且转化成基本呈液态的残余物，特别是熔化物，呈液态的残余物相对于底部形成液体顶面。该装置进一步包括
-气体抽取装置，其用于从容器抽取气体，
-液体抽取装置，其用于抽取一部分呈液态的残余物，以使得呈液态的残余物的顶面被保持在预定的最小和最大高度之间。该装置的主要特征在于减压装置在使用中在气体抽取步骤期间适于保持容器内的预定真空度，并且该装置的主要特征在于废弃物材料供送装置在使用中适于持续地将废弃物材料供送到容器中并产生气密密封，以防止与废弃物材料一起的空气泄漏。
废弃物材料供送装置能够是用于供送松散的并且基本呈固态的废弃物材料的装置，通过挤压废弃物材料，材料形成管内的气密封塞，封塞通过进口通道进入转化容器中。
可替换地，用于供送废弃物材料的装置能够提供适于供送包含废弃物材料(特别是固体废弃物材料)的硬封装物的被包装的废弃物材料供送装置，封装物与进口管形成气密接合的同时被推向进口通道。
可替换但不排除其他方式地，用于供送废弃物材料的装置能够是液体/气体废弃物材料供送装置，或用于在呈液态的残余物的顶面之下供送液体和气体废弃物材料的组合的装置。
特别地，松散的固体废弃物材料供送装置包括具有剖面的螺杆，该剖面适于以这样一种方式接合进口管：当松散的固体材料通过进口管被供送到容器中时，它被压缩形成气密封塞，并且液体/气体供送装置包括伸入容器里面并被布置在顶面之下的高度处的管。
优选地，容器由壁限定，壁包括：
-由耐火砖制成的内层，其具有适于与相邻的耐火砖的相应部分接合的各个接合部分；
-由耐火材料制成的中间柔性层，其优选由氧化铝制成；
-被布置在壁的中间层周围的外线圈或壳，壳的内表面和中间层的外表面限定了夹套(jacket)，线圈或夹套适于接收来自容器的用于冷却壁和/或用于恢复热量的冷却流体。
有利地，液体抽取装置包括：
-容器的出口孔；
-封塞破坏装置，其用于破坏在出口孔处由大量硬化的呈液态的残余物形成的封塞。
液体抽取装置能够包括与破坏检测装置相关的钻孔装置。
可替换但不排除其他方式地，液体抽取装置能够包括被布置在抽取管里面的螺杆，出口管被布置为通过容器的壁，螺杆通过由大量固化的残余物形成的封塞被保持在出口管内的第一位置，螺杆适于通过朝向容器内旋转来辅助抽取。
有利地，容器包括：
-多个传导元件，特别是两个电极；
-电压保持装置，其用于将预定的电压保持在多个元件的一对元件之间，以便在使用中在被基本呈液态的残余物浸没的区域中产生放电，放电具有强度和频率，强度和频率响应于电压。
有利地，该设备包括：
-进口通过量检测装置，其用于检测容器中废弃物材料的进口通过量；
-电压调节装置，其用于响应于通过量来安排电压；以使得与这些释放相关的热量输入能够通过调节电压来响应于通过量而被调节。
传导元件能够是自耗电极，每个自耗电极由多个大体线性的元件形成，每个元件具有端部，特别是适于与另一个相邻元件接合的螺纹端，其中提供用于恢复电极的被消耗部分的电极恢复装置，电极恢复装置包括：
-定位座，其用于定位靠近电极端部的电极元件，电极端部从容器伸出，
-电极连接装置，其用于将元件的一个端部连接到电极端部，
-致动器，其用于推动电极通过容器的壁，
-气密密封，以使得在电极前进期间阻止空气泄漏到容器中。
如上所述，气体抽取装置优选连接到高温气体后处理设备。这优选是具有气体进口通道和气体出口通道的管状容器，即所谓的喷射器。在喷射器的进口通道处提供水或蒸汽配量装置，还提供一对电极，被施加在一对电极之间的电压适于将在电极之间流动的气体变成等离子体。喷射器的出口通道被连接到快速冷却装置，例如被连接到适于快速冷却气体的热交换器，以使得防止形成这些有害物质，如二恶英和呋喃类。
优选地，提供净化装置来从抽取的气体去除硫化氢，特别是用于引起气体与氧化铁和/或盐的溶液接触的装置。
在气体回路的末端，提供用于在容器和回路里面产生并保持合适的真空条件的真空装置。
附图说明
通过示意性但不是限制性的实施例的以下描述，参考附图，本发明将更清楚，其中：
图1是流程图，其示出了根据本发明的方法的步骤；
图2示意性地示出了其中发生废弃物材料转化的容器；
图3是用于给图2的容器供送大体松散或被常规包装的废弃物材料的螺杆输送器的横截面视图；
图4是用于被包装在硬封装物里面的废弃物材料的供送装置的横截面视图；
图5’到图5””示出了根据本发明的液体抽取装置和用于从容器抽取预定部分的基本呈液态的残余材料的方法；
图6示意性地示出了用于恢复容器里面的电极的装置；以及
图7示意性地示出了与图2的容器相似的容器和用于后处理并使用从容器获得的燃料气体的装置，其包括气体燃烧和排气净化。
具体实施方式
参考图1的流程图，其描述了根据本发明的用于转化废弃物材料的方法100。方法100包括预先布置容器的步骤110、将容器加热到通常设置在1600℃到2000℃之间的转化温度的步骤111和将容器降压到绝对压力的步骤112，绝对压力优选设置在1豪巴到10豪巴之间，并且最优选是4豪巴左右。降压步骤112之后是将废弃物材料送入容器中的步骤120；步骤120以防止空气随废弃物材料进入容器中的这种方式实施，空气随废弃物材料进入容器中将引起真空损失和一部分废弃物材料燃烧。转化温度足够高以引起并保持步骤130，在该步骤中将废弃物材料转化成两部分，即离子气体11(即，等离子体)和基本呈液态的部分9，基本呈液态的部分9积聚在容器201的底部204中，形成液体顶面高度H(图2)。
废弃物材料可以是基本呈固态且松散的材料5，其以压紧的形式被持续地供送到容器201中，例如通过会聚式螺杆输送器40(图3)以防止空气随废弃物材料5一起泄漏到容器201中，空气随废弃物材料5一起泄漏到容器201中将引起真空损失。该方法还提供将被包装在硬封装物51a-d(图4)中的废弃物材料供送到容器201中；在这种情况下，提供封装物51a-d与封塞运送机300之间的气密接合以防止空气进入容器201中。该方法还提供供送积聚在容器201的底部204中的在液体顶面高度H之下的液体和/或气体废弃物材料6。
在转化步骤130期间，需要热量来保持转化温度。热量通过发生于被收集在容器201的底部204中的基本呈液态的残余物9中的放电20提供。
同步骤130一起，还提供用于从容器201抽取气体11的抽取步骤140，其后是等离子体净化步骤141，其中残余的有害化合物和杂质被从气体11分离中出去，气体11仍然保持在等离子体的状态。
步骤141之后是快速冷却或淬火气体11的步骤142，以便防止形成二恶英、呋喃类和其它部分被氧化的有害物质，并且之后是可以包括一个或更多个过滤步骤143的一个或更多个最后的净化步骤；还可以提供清洗步骤144以从气体11去除如硫化氢的化合物。最后，可以提供将被净化的气体11供送到转化装置(例如锅炉)的步骤145，以便从该过程中恢复热量，或将被净化的气体11供送到燃气涡轮或吸热马达，以获得电能。
现在涉及呈液态的残余物9，提供检测液体顶面高度H(图2)的步骤150；被检测的高度值被发送到操作人员或自动控制单元(未示出)，自动控制单元实施步骤151，在步骤151中比较被检测的顶面高度值H和预定的参考顶面高度值H*。步骤151能够决定步骤152是否必须打开容器，以便允许随后从容器201抽取一部分基本呈液态的残余物9的步骤153，以便保持或恢复被设置在预定的最小顶面高度值与最大顶面高度值之间的参考高度值H*。
优选通过容器201的底部204的壁28中的出口嘴19破坏或去除硬化的呈液态的残余物9的封塞26来实施步骤152(图2，图5’)；在步骤153的最后，堵住容器201的出口嘴或孔19的步骤154通过出口嘴19处大量基本呈液态的残余物9的自然硬化来实施，基本呈液态的残余物9的自然硬化形成新的封塞26(图5””)。
例如，能够通过超声波高度传感器(ultrasonic level sensor)30(图2)实施步骤150。
放电20允许加热并保持转化温度，放电20在两个电极67与68之间发生在基本呈液态的残余物的顶面之下，其间保持有预定电压V。放电20的强度和/或频率取决于电压V。方法进一步提供响应于废弃物材料5或6的供给速度或响应于表示供给速度(例如，使废弃物材料5进入容器201中的螺杆46或柱塞的速度)的参数来调节电压V的步骤。
电极，特别是石墨电极，通常在该过程中受到消耗。出于此原因，检测剩余电极的长度的步骤160随着步骤130一起被实施；例如，浸入液体中的电极部分的长度，或存在于容器201中的部分。残余的长度值被发送给实施步骤161的操作人员或自动控制单元(未示出)，在步骤161中比较残余的长度值E和预定的残余长度参考值E*。步骤161能够决定添加电极元件的步骤162是否必须被执行，步骤162是以参考值E*和放电区域的正常位置一起被恢复的方式被执行的。如果存在两个电极，则它们中的一个通常比另一个更快地被消耗，这在步骤162中被考虑到，同样是为了保持放电区域的形状和位置。
图2示出了实施方法100的设备的容器201。容器201被垂直地布置，并且包括中间的圆柱部分202和两个圆端203和204。端的圆形与合适的壁厚允许在容器201里面产生高真空条件，如方法100所提供的，没有内爆的任何风险。
为了送入固体废弃物材料5，提供防止从废弃物材料5的储存位置(未示出)到容器201中的空气或气体通道的气密送入装置10。气密送入装置10根据固体废弃物材料5的性质选择，如图3和图4所示，分别针对松散的废弃物材料和被包装在硬封装物51a-e中的废弃物材料。
为了送入固体或液体废弃物材料6，提供管13，管13具有优选在被容纳在容器201中的基本呈液态的残余物9的标准顶面之下的出口端。沿管13提供流量计，流量计产生被控制单元23用来调节电极66与67之间的电压V的气体/液体流速信号。
由于暴露于转化温度，并且由于容器201中大量缺氧，废弃物材料5和6经历分子重排，通过分子重排形成气体11和被收集在容器201的底部204中的基本呈液态的残余物9。基本呈液态的残余物9包括熔化物，熔化物主要来源于废弃物材料5和6的无机部分并且具有非常高的比重，通常大约是水的比重的10倍。通过硬化，残余物9形成玻璃质的、硬的、高熔点并且不可滤取的材料，其能够被嵌入可能存在于原始废弃物材料特别是重金属中的有害化合物。
在落到容器201里面的同时，气体11从废弃物材料5和基本呈液态的残余物9中释放出。气体11源自废弃物材料5和6的有机部分，并且主要包含一氧化碳、氢气和少量的二氧化碳和水。因此，气体11适于被用作转化装置中的燃料，以从该过程恢复能量。另一方面，气体11可以包含固体微粒，主要包括像金属的无机材料以及由于废弃物材料5和6的有机部分暴露于高温而形成在容器中的碳。气体11通过管12被持续地抽取并被送到一系列的净化装置(图7)以获得适于在像锅炉、燃气涡轮或吸热马达的能量转化装置中燃烧的气体，例如合成气。
容器201中的转化温度由在放电20期间产生的热量来保证。为了引起该释放，通过电压产生装置23在电极21与22之间施加电压V。电压产生装置23接收来自供给速度测量装置26的供给速度信号24和来自流速测量装置27的流速信号25；信号25和26分别涉及固体废弃物材料5的供给速度和液体/气体废弃物材料6的流速，并且被产生装置23用来调节电压V和并由此调节放电20的频率和/或强度。这样，由放电20产生的热量适于处理当前被送入容器201中的大量废弃物材料5和6。
容器201的壁28包括由砖(未示出)制成的第一层，砖具有适于与多个砖的相应部分接合的各接合部分。砖由耐火材料制成，例如氧化铝。壁28进一步包括耐火的柔性第二层。在第二层外面，提供线圈或夹套，线圈或夹套允许冷却流体围住第二层的外部表面，以便限制壁的温度并可能恢复热量。
提供发出超声波脉冲的超声波高度传感器30以检测顶面的高度H；该传感器被连接到具有显示器33的控制单元32，能够从显示器33读取顶面的高度H的当前值。
图3示出了用于将松散的基本呈固态的废弃物材料5送入容器201中的螺杆输送器300，例如城市废弃物材料或磨碎的轮胎材料。螺杆输送器300包括：
-具有竖直轴线39的加料斗38，
-送入管40，其被布置在加料斗38之下，在送入管40中产生凹道41，凹道41在端42与端44之间延伸，端42通过通道43与加料斗38相通，与端42相对的端44通过进口通道56与容器201相通。凹道41根据预定的圆锥形会聚向端44。
-螺杆46，其被枢转地布置在凹道41和通道43内，具有螺杆外形49，其外部直径根据凹道41的圆锥形状而减小。
这样，由加料斗供送装置(未示出)在加料斗38中定期或持续更新的废弃物材料5被螺杆46持续地输送通过凹道41并进入容器201中。在被输送的同时，废弃物材料5沿凹道41收缩并被压紧，并且同时，它通过接触管40的热壁而被加热，直到提供防止空气通过加料斗38和凹道41泄漏到容器201中的紧密易碎的块，即使端44处于小于大气压力的压力下。一旦已经达到进口通道56，废弃物材料5的块落到容器201里面并碎裂。例如，螺杆46通常由位于管40后面的壁中的滚珠轴承48支撑。
图4示出了用于将封装物51a-d送入到容器201中的封塞输送器400，废弃物材料被密封在封装物51a-d中，特别是有害的废弃物材料，如医院或手术废弃物材料，并且在供送到容器201中之前打开封装物51a-d将不安全。封塞输送器400包括送入管52，送入管52具有优选圆柱形的管53，管53具有进口端54和出口端55，进口端54接收封装物51a-e，与端54相对的出口端55与容器201的进口通道56相通。封装物51a-e优选具有圆柱形的中间部分，其外部尺寸允许在力57的作用下移动封装物通过管53，并提供防止空气与废弃物材料一起进入容器52中的气密密封。一般，当封装物51a-e通过出口端55进入容器201中时，至少有一个封装物在送入管52的进口端54处形成气密密封；在图4的示例中，有形成气密密封的两个后面的封装物51c-d。
图5’到图5””示出了容器201的底部204中的基本呈液态的残余物9的积聚/抽取循环。具体地，螺杆输送器16布置在出口管15内，出口管15进而被布置为穿过容器201的壁28的孔19；螺杆输送器16(图5’)被由大量基本呈液态的残余物9形成的封塞保持在出口管15内的预定位置，由于暴露于容器201外面的室温，基本呈液态的残余物9已经自然硬化。螺杆输送器16由机电致动器(未示出)致动，并适于(图5”)通过根据预定方向17的旋转而破坏封塞26；通过沿着与方向17相反的方向17’旋转螺杆输送器16(图5”’)，可能有助于从容器201抽取基本呈液态的残余物9。一旦顶面已经降到不再足以允许残余物9通过孔19和管15流出的高度值H1(图5””)，封塞26通过留在管15里面的大量基本呈液态的残余物9的硬化而自然恢复。顶面H1是这样的一个顶面：在此顶面处，管15以上的基本呈液态的残余物的流体静压力等于容器201外部的大气压力，容器201的内部绝对压力相对于大气压力可忽略。
电极21和22优选由石墨制成，并且由此在废弃物材料的转化期间被消耗。为了定期地恢复电极20和21的合适长度且没有不期望的空气进口和/或频繁的程序停止，如图6所示，每个电极由具有用于相互接合的螺纹部分68的模块59/60形成，并且容器201包括用于恢复电极21和22的电极恢复装置36。电极恢复装置36包括用于定位螺纹模块60的座63和用于连接模块60与模块59的装置61，模块60能够在座63中旋转；电极恢复装置36进一步包括用于引起电极21或22前进通过壁28进入容器201中的两对相向旋转的轮58和在朝容器201里面移动期间由电极21或22接合的气密密封64。具体地，轮58能够根据位于控制单元35(图2)中的程序装置而被自动地操作，其适合于为电极21和22设置两种不同的前进速度，以保持放电20发生处的电极21和22的区域66和67的相对位置。
参考图7，气体抽取装置202被连接到后处理装置，后处理装置包括被称作喷射器的具有进口通道211和出口通道212的管状容器210。在进口通道212处，提供用于配量气体流中的水和/或蒸汽的装置213和两个电极214，其间施加有电压V1，电压V1适于将气体11的流变成等离子体焰炬，或保持气体11的等离子体状态。喷射器210的出口通道212被连接到热交换器220，热交换器220适于快速冷却或淬火气体11以便防止如二恶英和呋喃类的这些有害化合物的形成。在热交换器220之后的是吸收器230，在吸收器230中气体11与氧化铁和/或亚铁盐的水溶液接触，特别是以便去除硫化氢H2S。
在交换器220之后，提供常规的气体/固体分离装置240，例如旋风分离器、静电过滤器或活性炭过滤器。一旦被净化，气体11被压缩机或真空泵250吸取，压缩机或真空泵250适于在容器201中和气体11涉及的回路中产生预定真空度。之后，气体11被供送到能量转化装置的燃烧室260，例如，被供送到锅炉以恢复热能，或被供送到燃气涡轮或吸热马达以产生电能。流出燃烧室260的排气在进一步的喷射器270中被处理，喷射器270优选配备气体扩散器280以扩散被释放到大气的气体。
对特定实施例的上述描述将完全揭示根据概念性观点的发明，以使得其它人通过应用现有知识，将能够修改和/或改变这些实施例的各种应用，而不用进一步的研究并且不脱离于本发明，并且由此应当理解这些变化和修改将必须被认为是与特定实施例等同的。实现此处描述的不同功能的装置和材料将具有不同的性质，出于此原因，而不脱离于本发明的领域。应当理解理解此处采用的措辞和术语是出于描述而非限制的目的。
Claims (15)
1.一种用于转化废弃物材料的方法，所述方法包括以下步骤：
预先布置容器，所述容器具有底部、进口管和出口通道，所述进口管与进口通道相关；
将所述容器加热到预定的转化温度；
通过在所述出口通道的下游抽吸，将所述容器降压到预定真空度，并保持所述预定真空度；
通过所述进口管将所述废弃物材料供送到所述容器中，所述废弃物材料由此被加热到所述转化温度，所述转化温度使得所述废弃物材料转化成被电离的气体，特别是等离子体，并使得所述废弃物材料转化成基本呈液态的残余物，特别是熔化物，所述呈液态的残余物相对于所述底部形成预定的液体顶面，
通过使放电发生在所述容器中，特别是在发生所述基本呈液态的残余物的所述顶面之下，来保持所述转化温度，
通过所述出口通道从所述容器抽取所述气体，
通过所述出口通道抽取一部分所述呈液态的残余物，以使得所述液体顶面被保持在预定的最小和最大高度之间，
其中：
所述供送所述废弃物材料和抽取所述气体的步骤是持续的，
所述保持所述预定真空度的步骤是通过所述抽取所述气体的步骤获得的，以及
所述通过所述进口管将所述废弃物材料供送到所述容器中的步骤是在所述容器内的真空条件下被实施的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定真空度被包含在一到十绝对豪巴之间，优选在三到六绝对豪巴之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述在真空条件下供送所述废弃物材料的步骤从由以下步骤组成的组中选择：
供送松散并且基本呈固态的废弃物材料，通过挤压所述废弃物材料在所述管内形成气密封塞，所述封塞通过所述进口通道伸入所述转化容器中，
供送被装入硬封装物中的废弃物材料，所述封装物与所述进口管形成气密接合，同时所述封装物被推向所述进口通道，
在呈液态的残余物的所述顶面之下供送液体或气体或其组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述顶面的高度的步骤是通过超声波分析提供的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述抽取一部分所述呈液态的残余物的步骤是通过穿过所述底部的所述容器的出口孔实施的，提供去除封塞的步骤，该封塞由在所述出口孔处的大量硬化的所述呈液态的残余物形成，特别是通过将该封塞撤入所述容器中预定的程度以使其熔化并打开所述出口孔来去除该封塞，当所述液体顶面下降到预定的最小高度时该封塞被恢复。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述放电发生在所述顶面之下靠近多个传导元件的释放区域，该多个传导元件特别地是两个电极，预定电压被建立并被保持在一对所述元件之间，其中所述释放具有响应于所述电压的强度和/或频率。
7.根据权利要求6所述的方法，其中响应于进入所述容器中的所述废弃物材料的进口通过量而调节所述电压。
8.一种用于转化废弃物材料的设备，所述设备包括：
容器，其具有底部和与进口通道相关的进口管，
加热装置，其用于将所述容器加热到预定的转化温度，并且将所述容器保持在所述转化温度；
降压装置，其用于将所述容器降压到预定真空度，并保持所述预定真空度；
废弃物供送装置，其用于通过所述进口管将所述废弃物材料供送到所述容器中，所述废弃物材料由此被加热到所述转化温度，所述转化温度使得所述废弃物材料转换成被电离的气体或等离子体，并转化成基本呈液态的残余物，特别是熔化物，所述呈液态的残余物相对于所述底部形成液体顶面，
气体抽取装置，其用于从所述容器抽取所述气体，
液体抽取装置，其用于抽取一部分所述呈液态的残余物，以使得所述呈液态的残余物的所述顶面被保持在预定的最小和最大高度之间，
其特征在于所述降压装置适于在使用中在所述气体抽取期间保持所述容器内的所述预定真空度，并且在于所述废弃物供送装置适于在使用中将所述废弃物材料持续地供送到所述容器中并且产生气密密封，以防止随同所述废弃物材料一起的空气泄漏。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述废弃物供送装置从由以下装置组成的组选择：
松散的固体废弃物供送装置，其用于供送松散并且基本呈固态的废弃物材料，通过挤压所述废弃物材料，所述材料在所述管内形成气密封塞，所述封塞通过所述进口通道伸入所述转化容器，
被包装的废弃物供送装置，其用于供送包含废弃物材料的硬封装物，该废弃物材料特别是固体废弃物材料，所述封装物与所述进口管形成气密接合，同时被推向所述进口通道，
液体/气体废弃物供送装置，其在呈液态的残余物的所述顶面之下，用于供送液体或气体或其组合。
10.根据权利要求9所述的设备，其中：
所述松散的固体废弃物供送装置包括螺杆，所述螺杆具有适于以这样一种方式接合所述进口管的外形：当所述松散的固体废弃物材料通过所述进口管被供送到所述容器中时所述松散的固体材料被挤压形成所述气密封塞，
所述液体/气体废弃物供送装置包括伸入所述容器内并被布置在低于所述顶面的高度处的管。
11.根据权利要求8所述的设备，其中所述液体抽取装置包括：
所述容器的出口孔，
封塞破坏装置，其用于破坏由在所述出口孔处的大量硬化的所述呈液态的残余物形成的封塞，该装置从包含以下装置的组种选择：
钻孔装置，其与破坏检测装置相关，
螺杆，其被布置在抽取管内，所述出口管被布置为穿过所述容器的壁，所述螺杆被由大量固化的所述残余物形成的封塞保持在所述出口管内的第一位置，所述螺杆适于通过朝向所述容器内旋转而辅助所述抽取。
12.根据权利要求8所述的设备，其中所述容器包括：
多个传导元件，特别是两个电极，
电压保持装置，其用于保持所述多个元件中的一对所述元件之间的预定电压，以便在使用中在被所述基本呈液态的残余物浸没的区域中产生所述放电，所述放电具有强度和频率，所述强度和频率响应于所述电压。
13.根据权利要求12所述的设备，其包括：
进口通过量检测装置，其用于检测所述容器中的所述废弃物材料的进口通过量，
电压调节装置，其用于响应于所述通过量来设置所述电压，
以使得能够通过调节所述电压响应于所述通过量而调节与该放电相关的热量输入。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述传导元件是自耗电极，每个所述自耗电极由多个大体线性的元件形成，每个所述元件具有端部，特别是适于与另一个相邻元件接合的带螺纹端，其中提供用于恢复所述电极的被消耗部分的电极恢复装置，所述电极恢复装置包括：
定位座，其用于定位靠近电极端部的电极元件，所述末端伸出所述容器，
电极连接装置，其用于将所述元件的一个端部连接到所述电极的所述端部，
致动器，其用于推动所述电极通过所述容器的所述壁，
气密密封，其使得在运行期间阻止空气泄漏到所述容器中。
15.根据权利要求8所述的设备，其中提供净化装置以从所述被抽取的气体去除硫化氢，特别是用于使所述气体与氧化铁和/或盐的溶液接触的装置。
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