CN103781884A - 废物处理上的改进 - Google Patents

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Abstract

一种用于将具有有机内容物的材料的有机内容物热解或气化的设备，所述材料包括带有机涂层的废物、生物质、工业废物、城市固体废物和淤泥，所述设备包括：烘箱，所述烘箱具有可旋转部分，所述可旋转部分包括适合于接收用于处理的材料的处理室；在处理室的至少一个壁(5)中的多个气体入口，热气体通过多个气体入口被引入到处理室中以加热其中的材料，从而将其有机组分热解或气化；和在可旋转部分的至少一个壁上的多个袋体(8)，所述多个袋体具有向内朝向处理室内部的开放面，以使得在使用中，被热解或气化的材料可以从所述处理室经由所述开放面被接收到多个袋体(8)中，并且在所述烘箱的小于90度的初始旋转的过程中基本上保持在其中。

Description

废物处理上的改进
本发明涉及具有有机组分的材料的处理上的提高。尤其是，该方法涉及旋转烘箱中的这种材料的处理上的提高。
在现有技术中已知用于处理废物的大的旋转烘箱的使用。用于这种用途的旋转烘箱的实例可以例如在PCT公开WO2004/059229中发现。该文献公开了一种用于处理废物的旋转烘箱，所述旋转烘箱具有用于将加热的气体喷射至其处理室中的多个喷嘴。虽然在该现有技术文献中仅给出了单行的入口，但是在实践中，可以设置覆盖处理室的多个侧面或其至少一个侧面的入口阵列。如将明白的，与转鼓型烘箱相反，这些类型的烘箱是基本上矩形形状。在转鼓型烘箱中，材料倾向于自己翻转，大批材料位于鼓的表面上并且偏移中线。随着烘箱旋转，材料将在轮转作用下翻转，但大批材料将基本上保持在相同的位置。
随着烘箱旋转，其中的废料材料将落到入口上，从而暂时阻挡它们并且减少通过其的气体流动。在本文描述的种类的烘箱，即基本上立方体，或具有平的内部侧面的其他形状的烘箱中，当操作这种系统时，因为材料随着烘箱旋转在处理室中运动，它倾向于基本上作为单一的整体运动从一侧运动至烘箱的另一侧，即一旦所要处理的材料与它停留在其上的表面之间的静摩擦由向上的角度克服并且达到特定角度，材料的整个质量将滑下烘箱的那一侧，并且之后基本上停止，直至烘箱再旋转以使得材料再次克服其静摩擦。这在废物材料的快速处理上可能是不利的，因为当材料基本上聚在一起时，仅有材料的顶部和底部表面暴露至热气体，并且因此被加热以反应并释放气体。
如现有技术中描述的，处理室可以是双壁室，热气体通过其内壁与外壁之间以加热内壁。当所处理的材料与其内壁进行接触时，那么热从在两个壁之间循环的排放气体通过其与热内壁的接触而传递至材料。此外，如上所述，因为烘箱内的材料倾向于作为单一的整体运动，在任意单一时间仅有一小部分内壁与废物材料接触，从而减少至移置的材料的热传递效率。
本发明的目的是提供一种用于处理废物的改进的设备和方法，其至少部分地减轻上述问题中的一些。
根据本发明的第一方面，提供一种用于将具有有机内容物的材料的有机内容物热解或气化的设备，所述材料包括带有机涂层的废物、生物质、工业废物、城市固体废物和淤泥，所述设备包括：烘箱，所述烘箱具有可旋转部分，所述可旋转部分包括适合于接收用于处理的材料的处理室；在所述处理室的至少一个壁中的多个气体入口，热气体通过所述多个气体入口被引入到所述处理室中以加热其中的材料，从而将其有机组分热解或气化；和在所述可旋转部分的至少一个壁上的多个袋体(pockets)，所述多个袋体具有向内朝向所述处理室内部的开放面，以使得在使用中，被热解或气化的材料可以从所述处理室经由所述开放面被接收到所述多个袋体中，并且在所述烘箱的小于90度的初始旋转的过程中基本上保持在其中。
处理室可以具有至少一个基本上平的内部侧面并且所述多个袋体可以位于所述平的侧面上。
导致处理室内的有机材料的降解的准确反应将依赖于处理室条件。如果在处理室中没有或基本上没有氧存在，那么反应将主要是高温分解反应。在存在一些氧的情况下，将存在包含一些氧化的气化。在任一个反应中，将产生气体，其可以如现有技术中描述地使用。
袋体减缓废物材料随着烘箱旋转的运动。在没有本发明的袋体的情况下，烘箱将旋转直至其中的废物材料上的重力克服阻止该材料运动的静摩擦力的点。一旦克服静摩擦力，则在没有袋体的情况下，材料将基本上作为一个固体块从其目前的位置运动至基本上在室的最低点的新的位置。当处理室具有平的侧面时，这种效果放大，因为材料可以从处理室的一侧滑动至另一侧。袋体在其中捕获一定量的材料，并且在每个袋体中基本上保持材料块直至该体积通过气化过程减少的时刻。袋体延长废物材料与处理室的侧壁接触的时间，并且袋体壁随着烘箱旋转并且增加所要处理的材料与加热室表面的接触表面积。通过增加所要处理的材料的表面积，在热气体与材料之间可以发生更大的热交换。材料离开袋体的唯一方式是将室充分旋转至或超过90度以使得袋体垂直或超过垂直以使得材料在重力的作用下从袋体的开放面侧面落出。
优选地，处理室具有沿其侧面的至少一个延伸的包括内壁和外壁的双壁并且其中袋体形成在内壁上以使得内壁形成所述袋体的底部表面。以这种方式，热气体可以在内壁与外壁之间流动从而加热处理室的表面。袋体可以还包括从内壁延伸的侧壁。侧壁可以是中空的并且与内壁与外壁之间的空隙流体连通以使得热气体也穿过侧壁从而加热它们。
在一个排列中，气体入口可以设置在袋体的底部表面上。备选地，或此外，气体入口可以设置在袋体的侧壁上。入口热气体从所有侧面和下方穿透一定量的废物材料，从而将体积破碎变小。
优选地，以可以彼此偏移的一系列相邻的行的形式设置多个袋体。
在一个实施方案中，袋体的相邻的行垂直于旋转轴排列，并且在同一行中的相邻的袋体之间设置有空隙。这允许材料随着室旋转在重力的作用下流出袋体之间的空隙。相邻的袋体之间的空隙防止大于所述空隙的材料随着所述烘箱在所述初始旋转过程中运动而从一个袋体到达下一个袋体。
优选地，袋体在所述空隙的方向上逐渐变细。这促进材料的桥连(bridging)以限制其通过空隙。锥度的角度优选在45至90度之间，并且可以依赖于所使用的材料变化。在一个实施方案中，袋体是基本上菱形形状的。
优选地，相邻行的袋体具有共同的侧壁。所述共同的侧壁包括中空壁结构，多个气体入口位于其任一侧面上。
优选地，袋体设置在可旋转部分的至少两个壁上。
可旋转部分可以包括至少一个基本上平坦的内部侧面并且所述袋体设置在那一侧的壁上。
根据本发明的第二方面，提供一种将具有有机内容物的材料的所述有机内容物热解或气化的方法，所述材料包括带有机涂层的废物、生物质、工业废物、城市固体废物和淤泥，所述方法包括：提供设备，所述设备包括：烘箱，所述烘箱具有可旋转部分，所述可旋转部分包括适合于接收用于处理的材料的处理室；在所述处理室的至少一个壁中的多个气体入口，热气体通过所述多个气体入口被引入到所述处理室中以加热其中的材料，从而将其有机组分热解或气化；和在所述可旋转部分的至少一个壁上的多个袋体，所述多个袋体具有向内朝向所述处理室内部的开放面，以使得在使用中，被热解或气化的材料可以从所述处理室经由所述开放面被接收到所述多个袋体中，并且在所述烘箱的小于90度的初始旋转的过程中基本上保持在其中；将要处理的材料放置在所述烘箱中；通过将热气体经由所述多个孔引入所述处理室中而加热其中的材料；和旋转所述烘箱以便使得其中的所述材料运动；其中所述材料的至少一些被接收在所述袋体中，以使得在所述烘箱旋转时所述袋体延迟所述处理室中所述材料的运动。
优选地，处理室具有基本上平的内部侧面并且所述袋体减缓在烘箱旋转时废物材料的运动，以防止其中的材料基本上作为一块从其位置运动到基本上在室的最低点的新的位置。
优选地，处理室具有沿其侧面的至少一个延伸的包括内壁和外壁的双壁，并且其中在内壁上形成袋体以使得内壁形成所述袋体的底部表面，气体入口设置在袋体的底部表面上，并且该方法包括经由袋体的底部表面上的入口引入热气体。
优选地，所述设备的袋体还包括从内壁延伸的侧壁，并且气体入口设置在袋体的底部表面上，并且该方法还包括通过侧壁中的多个孔引入热气体。
以一系列相邻的行的形式设置多个袋体，并且在同一行中的相邻袋体之间设置有空隙，并且可以将烘箱在与所述行垂直的方向上旋转。
以这种方式，热气体可以在内壁与外壁之间流动，从而加热处理室的表面。此外，热气体可以通过入口进入至处理室的内部。
如上所述，通过以这种方式延迟处理室中废物材料的运动，使得废物产物的更大的表面积与体积比暴露于热气体和废物处理室的加热的侧面。
热气体通过袋体中的流动路径，从而直接将热气体递送至所处理的材料中。
现在将描述仅通过实例的方式参考附图本发明的具体实施方案，其中：
图1显示本发明的旋转烘箱；
图2和3显示本发明的上面部分地切开的室；
图4显示图2中的室的截面的等比例放大的详细视图A并且显示本发明的处理室中的袋体的细节；并且
图5显示与具有安置在其中在的袋体延迟部分的材料的运动比较，以虚线显示的大块材料的运动。
参考图1，显示了旋转烘箱。烘箱包括处理室1和连接至处理室的加料箱2，其允许将废物加入至烘箱中并且将其移出烘箱。这种烘箱工作的方式的基本原理可以在现有技术文献WO 2004/059229中找到。将所要处理的废物材料装入至加料箱中，之后将其连接至烘箱。将烘箱旋转，同时将其中的材料加热，以使得其破碎。在其中的热解过程中，可以将材料在零或基本上零％氧环境中加热以产生的气体。如可以看出的，烘箱在形状上是基本上立方体的，但是可以是具有至少一个基本上平的侧面的其他形状。
虽然现有技术描述为具有集成的补燃器以燃烧所产生的气体，显然的是可以将该补燃器从烘箱分离，并且通过导管与其连接。本领域技术人员将明白的是，补燃器可以用于燃烧该室中产生的气体，以产生可以是有用的热，例如，用于驱动沸腾器。备选地，补燃器可以设置有燃料源和氧源以燃烧燃料，以使得将源于处理室的补燃器附近的气体加热至高温，以便破坏其中的任何挥发性有机化合物(VOC)，但是实际上不燃烧。以这种方式，可以制备清洁的燃料气体，其可以例如在燃气涡轮机中燃烧。为获得稍微不同的结果，依赖于准确的所要处理的材料而对过程参数的多种修改将对于本领域技术人员是显而易见的。
现在参考图2至4，显示了穿过烘箱的处理室1的部分截面。处理室1具有双壁构造，其具有外壁3和内壁5。处理室1具有开口端6，通过其材料可以从加料箱(2，参看图1)进入处理室。在内部室壁5的构造内设置并形成多个袋体8。将明白的是，显示了袋体8的实例阵列，但是形状尺寸和数目可以改变。尤其是，袋体的XY阵列可以设置在处理室的多于一个侧面上。随着处理室1旋转，其中在烘箱内运动的材料进入袋体。随着烘箱继续旋转，防止袋体中的材料从室的一侧至另一侧大块滑动。此外，袋体上方的任何材料将不会像它处于平的侧面的室中那样十分快速地在其表面上滑动，依赖于所处理的材料的性质，随着烘箱旋转，袋体8中材料和袋体8上方的材料之间的干涉会延迟不在袋体8中的材料的运动。
通过随着烘箱旋转将材料分离至不同的袋体中，将材料的体积破碎至更小的量。如可以看出的，袋体之间的侧壁是基本上中空的以接收通过其中的热的气体流动，以便加热侧壁。此外，袋体的侧壁和底壁在其中设置有多个热气体入口孔9，气体可以通过其流动至所处理的材料中以使得它被加热。
如可以看出的，袋体8是基本上菱形形状的并且成行排列。开口或空隙7设置在同一行中的相邻的袋体8之间。烘箱1在与袋体的行对齐的方向上旋转，以使得随着烘箱旋转的材料上的重力与袋体8的行和它们的开口端7对齐。当处理材料时，其体积将减少并且一旦足够小以能够穿过空隙7，材料将从袋体移出，并且新材料将占据其位置。如所描述的，当将材料保持在袋体8中时，入口气体从空穴4通过并穿过材料周围袋体的侧面和底部中的入口孔9，从而增加其对热的暴露。在材料离开袋体之后，烘箱的旋转导致袋体8补充有更大片的材料以重复该功能，直至最终所有材料被破碎为基本上粉尘并且处理之后完成。
袋体8的形状使得对于该材料类型建立最优的角度，以促进该过程中每个袋体中空隙7的桥连，直至当烘箱室旋转时每个袋体中的材料被充分破碎并且能够通过空隙7落出。通过使得能够桥连，袋体可以当烘箱旋转时保持其中的材料，因为袋体中的材料变得自支撑从而在将其处理减小至特定尺寸之前限制其通过空隙7离开。袋体8的端角在45至90度的范围内。实际的角度将由所处理的材料确定，并且虽然该角度范围是优选的，可以存在适合于特定材料的该范围之外的角度。
如在图4中看出的，给出了袋体8的更多细节。每个袋体8含有多个气体入口孔9和合适的空隙7。在外壁3与内壁5之间的空隙4中通过的热气体加热内壁5以使得与内壁接触的所要处理的任何材料通过由内壁3传导的方式加热。
在使用中，袋体8的目的是最大化废物材料对进入的热气体和通过在其上通过的气体被加热的处理室的侧壁的暴露。
参考图5，一般地，当具有基本上平的内部侧面的现有技术的烘箱旋转时，其中的材料倾向于作为单一的块随着烘箱旋转而运动，换言之，当烘箱旋转时，材料归因于材料与室的侧壁之间的静摩擦而不开始运动。一旦旋转达到特定水平，静摩擦被克服并且因为动摩擦小于静摩擦，材料作为单一的块从第一位置穿过室的表面运动(如通过箭头描述的)至通过虚线描述的第二位置。通过以这种方式运动，材料10的块具有与室壁接触的低表面积，并且在任一个位置将存在不与该材料接触的大面积的加热室壁5。这增加使热进入到材料中所花费的时间并且从而增加其处理时间。
通过与本发明的设备和方法比较，当安装袋体8并且将其用于减缓运动时，材料11更均匀地散布，以使得材料不全部作为一块运动。这具有两种效果。首先，材料的表面积/体积比增加，并且其次，其更大量的面积与处理室的加热壁接触。尤其是，袋体的加热侧壁增加与材料接触的加热表面积。
与将材料保持在袋体中一起，当在烘箱中运动时，未保持在袋体中的游离材料必须通过保持在袋体中的材料的顶部表面上方。这具有两个其他的效果以减缓材料的运动。首先，游离材料必须在其上通过的表面的摩擦力极大地增加，并且其次，因为材料在形状上通常是不规则的，将存在袋体中的材料与游离材料之间的干扰，以使得在其上通过的材料将可能被抓在袋体中的材料上。
将明白的是，随着烘箱继续旋转并且袋体到达垂直位置，并且之后高于该位置，其中的材料将在重力下从其中落出。当材料落出时，它在被进一步加热之前将穿过处理室1内加热的气体。

Claims (21)

1.用于将具有有机内容物的材料的有机内容物热解或气化的设备，所述材料包括带有机涂层的废物、生物质、工业废物、城市固体废物和淤泥，所述设备包括：
烘箱，所述烘箱具有可旋转部分，所述可旋转部分包括适合于接收用于处理的材料的处理室；
在所述处理室的至少一个壁中的多个气体入口，热气体通过所述多个气体入口被引入到所述处理室中以加热其中的材料，从而将其有机组分热解或气化；和
在所述可旋转部分的至少一个壁上的多个袋体，所述多个袋体具有向内朝向所述处理室内部的开放面，以使得在使用中，被热解或气化的材料可以从所述处理室经由所述开放面被接收到所述多个袋体中，并且在所述烘箱的小于90度的初始旋转的过程中基本上保持在其中。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理室具有至少一个基本上平的内部侧面并且所述多个袋体位于所述平的侧面上。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述处理室具有沿其侧面的至少一个延伸的包括内壁和外壁的双壁，并且其中所述袋体形成在所述内壁上以使得所述内壁形成所述袋体的底部表面。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述袋体还包括从所述内壁延伸的侧壁。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的设备，其中所述气体入口设置在所述袋体的底部表面上。
6.根据权利要求4所述的设备，其中所述气体入口设置在所述袋体的侧壁上。
7.根据任一在前权利要求所述的设备，其中所述多个袋体以一系列相邻的行的形式设置。
8.根据权利要求7所述的设备，其中相邻的行彼此偏移。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的设备，其中袋体的所述相邻的行垂直于旋转轴排列并且在同一行中的相邻的袋体之间设置有空隙。
10.根据权利要求9所述的设备，其中相邻的袋体之间的所述空隙防止大于所述空隙的材料随着所述烘箱在所述初始旋转过程中运动而从一个袋体到达下一个袋体。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述袋体在所述空隙的方向上逐渐变细。
12.根据权利要求7至10中的任一项所述的设备，其中相邻行的袋体具有共同的侧壁。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述共同的侧壁包括中空壁结构，多个气体入口位于其任一侧面上。
14.根据任一在前权利要求所述的设备，其中所述袋体是基本上菱形形状的。
15.根据任一在前权利要求所述的设备，其中所述袋体设置在所述可旋转部分的至少两个壁上。
16.根据任一在前权利要求所述的设备，其中所述可旋转部分包括至少一个基本上平坦的内部侧面并且所述袋体设置在那一侧的壁上。
17.一种将具有有机内容物的材料的所述有机内容物热解或气化的方法，所述材料包括带有机涂层的废物、生物质、工业废物、城市固体废物和淤泥，所述方法包括：
提供设备，所述设备包括：烘箱，所述烘箱具有可旋转部分，所述可旋转部分包括适合于接收用于处理的材料的处理室；在所述处理室的至少一个壁中的多个气体入口，热气体通过所述多个气体入口被引入到所述处理室中以加热其中的材料，从而将其有机组分热解或气化；和在所述可旋转部分的至少一个壁上的多个袋体，所述多个袋体具有向内朝向所述处理室内部的开放面，以使得在使用中，被热解或气化的材料可以从所述处理室经由所述开放面被接收到所述多个袋体中，并且在所述烘箱的小于90度的初始旋转的过程中基本上保持在其中，
将要处理的材料放置在所述烘箱中；
通过将热气体经由所述多个孔引入所述处理室中而加热其中的材料；
旋转所述烘箱以便使得其中的所述材料运动；其中所述材料的至少一些被接收在所述袋体中，以使得在所述烘箱旋转时所述袋体延迟所述处理室中所述材料的运动。
18.权利要求17所述的方法，其中所述处理室具有至少一个基本上平的内部侧面并且其中所述袋体减缓在所述烘箱旋转时废物材料的运动，以防止其中的材料基本上作为一块从其位置运动到基本上在所述室的最低点的新的位置。
19.权利要求17或18所述的方法，其中所述处理室具有沿其侧面的至少一个延伸的包括内壁和外壁的双壁，并且其中所述袋体形成在所述内壁上以使得所述内壁形成所述袋体的底部表面，所述气体入口设置在所述袋体的底部表面上，所述方法包括经由所述袋体的所述底部表面上的所述入口引入所述热气体。
20.权利要求17至19中的任一项所述的方法，其中所述设备的袋体还包括从所述内壁延伸的侧壁，并且所述气体入口设置在所述袋体的底部表面上，所述方法还包括通过所述侧壁中的多个孔引入热气体。
21.权利要求17至20中的任一项所述的方法，其中以一系列相邻的行的形式设置多个袋体，并且在同一行中的相邻袋体之间设置有空隙，并且其中可以将所述烘箱在垂直于所述行的方向上旋转。
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