CN105392550A - 废物处理 - Google Patents

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Abstract

本文公开的废物处理系统包括操作在高电流和低电压的腔，该腔配置为将烟雾注射于自由基的流上。在一个实现中，该自由基的流从等离子体点火器产生，以及烟雾从废品，例如医院废品产生。

Description

废物处理
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年3月1日提交的、题目为“废物处理”的第13/782,877号美国非临时申请的权益和优先权，该美国非临时申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本文公开的实现总体涉及用于废物处理的信息方法和系统。
背景技术
废物处理成为现代经济中的主要问题。随着人均产品消耗增加，废料的产生也随之增加。用于废物处理的多种系统包括家庭废物处理系统、工业废物处理系统、医院废物处理系统等。通常的家庭废物处理系统包括昂贵的且对环境不友好的卡车运输和填埋操作。通常使用与焚烧废物并产生温室气体，例如二氧化碳、甲烷等有关的方法，来处理来自工厂、提炼厂等的工业废物。这些现有的废物处理系统通常能效低且对环境不友好。此外，由于由这样的现有的废物处理系统产生的废气的组分，导致这样的现有的废物处理系统不能满足环境保护署(EPA)的多个指标和要求。
附图说明
通过参照在本说明书的其余部分描述的附图，可获得对本技术的本质和优点的进一步的理解。在附图中，贯穿多个附图使用相似的参考数字以指示类似的组件。
图1示出了用于废物处理系统的第一示例性框图。
图2示出了用于处理从废物产生的烟雾的副腔的第二示例性实现。
图3是用于副腔的示例性同心管系统的框图。
图4是用于副腔的示例性管系统的替代的框图。
图5示出了由本文使用的废物处理系统所使用的示例性操作。
图6示出了示例性废物处理器的正视图。
图7示出了示例性废物处理器的正视图，其中去除了废物处理器的门。
图8示出了示例性废物处理器的顶部视图或俯视图。
图9示出了示例性废物处理器的侧视图或立面视图。
图10示出了本文公开的示例性废物处理系统的侧视图和正视图。
图11示出了多种物品进入废物处理系统的副腔中的示例性流动。
具体实施方式
在本文中，在物品管理系统的背景下公开本技术的实现。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述多个特定细节以提供对本发明的全面理解。然而，对于本领域技术人员将清楚的是，在这些特定细节中的一些不存在的情况下仍可实施本发明。例如，虽然多个特征认为是具体实现，但是应该认识到的是，针对一个实现描述的特征也可与其他实现结合。然而，同样地，任何描述的实现的单个特征或多个特征都不应该认为是本发明所必需的，其原因是本发明的其他实现可省略这样的特征。
为了清楚起见，并不示出和描述本文描述的实现的所有常规功能。当然，将认识到的是，在任何这样的实际实现的开发过程中，应该作出实现所特有的多个决定以实现开发者的特定目标，例如符合与应用和商业有关的限制，以及从一个实现至另一实现改变和从一个开发者至另一开发者来说这些特定目标将改变。
本文公开的废物处理系统将废品转换成有益的和有用的输出。提供废物处理系统的示例性实现以将废品转换成烟雾并将烟雾注入自由基的流中。自由基例如在低能量或“冷的”等离子体中产生的自由基的流，与烟雾反应，而开起自由基连锁反应，这样分解烟雾的组分。在一个实现中，废品是医院产生的废物，例如包括受污染材料和有害物质的红袋子废弃物。在可选的实现中，废品是从提炼厂、化学工厂、其他工业设施等产生的废物。本文公开的废物处理系统产生对环境友好的且通常符合环境保护署(EPA)的多个法规的输出。
图1示出了用于处理废料的废物处理系统100的第一示例性框图。具体地，废物处理系统100使用从冷的等离子体源产生的流，以与由废料引入其中的主热解系统产生的烟雾反应并处理烟雾。废物处理系统100的一个实现包括主腔110和副腔112。主腔110用于产生冷的等离子体。虽然图1公开了主腔110和副腔112为分开的腔，但是在替代实现中，主腔110和副腔112可实现为公共反应器中不同的区域。在可选的实现中，主腔包括非平衡非热等离子体排放系统反应器，该反应器具有通过微波系统、介质阻挡放电、重复纳秒脉冲放电或其他类似过程建立的等离子体区域。
术语“等离子体”在本文中用于指示由单个化合物或多个化合物构成的气体，其中特定部分的分子被离子化。例如，可通过许多电子与气体分子碰撞而产生等离子体，因此将气体转换成包含带电粒子、正离子、负电子等的等离子体。如果一小部分的气体分子被离子化，则等离子体称为冷的等离子体。通常，冷的等离子体存在于从室温至高达几千摄氏度或更小的温度。在一个示例性实现中，基于等离子体的多种反应物之间的定量关系，化学计量地控制主腔110。
废物处理系统100使用由主腔110产生的冷的等离子体处理废品。在一个实现中，从废品产生的烟雾在副腔112中碰撞到冷的等离子体上，以使烟雾粒子分解成对环境友好的成分。从废品产生的烟雾包括可燃性碳氢化合物废气或大量可燃性含碳物。在一些情况下，烟雾包括由可燃性气体分子构成的气溶胶。在可选的情况下，从废品产生的烟雾包括气体分子、水滴、含碳粒子、灰、金属成分等。在一个示例性实现中，还基于等离子体的多种反应物之间的定量关系以及输入副腔112中的烟雾的成分，化学计量地控制副腔112。
主腔110包括具有阳极124和阴极126的等离子体点火器122。在一个实现中，主腔的输入包括燃料114、空气116、蒸汽118以及惰性气体120。例如，惰性气体包括氮气、氖气、氦气、空气等。极高的电势施加在阳极124和阴极126之间。例如，施加至等离子体点火器的电势可以在1000V的范围内而且具有在1安培的范围内的小电流，导致在1000瓦的范围内的小的平均功率。当输入114-120穿过等离子体点火器时，输入114-120的多种成分被离子化，而产生冷的等离子体128，冷的等离子体128包含自由基例如H-、OH-、H2O2等的流。在一个实现中，从主腔110输出的冷的等离子体128处于极高的温度，在1000度或更高温度的范围内。
冷的等离子体128引入副腔112中。副腔112还接收烟雾130。在废物处理系统100的一个实现中，烟雾130是从工业工厂134(例如化工厂、提炼厂等)接收的废气132。在一个实现中，用于将输入转到副腔112的系统可由位于连接至副腔112的管道的接收端处的热解或其他系统133处理。可选地，烟雾130是通过使用废物处理器140处理废品138产生的输出136。例如，废品138可以是从医院收集的一袋袋废物，例如来自医院的包含生物有害物质的红袋子废弃物。可选地，废品138是来自化学处理工厂的废品、家庭废物等。处理器140将废品138转换成输出136，输出136包括多种气体分子、水滴等。
副腔112还接收蒸汽142、空气144以及惰性气体或含碳和氢的(可燃性)气体，以平衡系统146的化学计量。监控每种成分引入至副腔112的位置和引入至副腔112的这些成分的量，以控制副腔中的反应。在一个实现中，使用同心管的结构用于将冷的等离子体128、烟雾130、蒸汽142、空气144以及惰性气体146引入副腔112中。使用同心管的副腔112的示例性实现在下面的图3中进一步详细地公开。
烟雾130至冷的等离子体128上的碰撞引起多种反应，致使烟雾130的成分分解成成分粒子150。例如，成分粒子150包括氢、氧、多种金属粒子等。成分粒子150的组分取决于用于产生输出136的废品138的组分或者废气132的组分。在一个实现中，使用DC电操作主腔110和副腔112中的一个或两者。另外可选地，这样的DC电是脉冲式的。
图2示出了可用于处理从废物产生的烟雾的副腔200的第二示例性实现。具体地，副腔200从主腔接收冷的等离子体202。这样的冷的等离子体202包括多种自由基、单线态物质、离子态物质、高能和激发态物质以及分子片段。冷的等离子体202可以处于或高于1000摄氏度的温度。副腔200还从来自多个同心管(未公开)的废品、空气、蒸汽以及惰性气体206接收烟雾204。监控空气、蒸汽以及惰性气体206的量，以控制在副腔200中烟雾204的处理。在副腔200的一个实现中，从副腔的一个端部引入空气，该一个端部远离引入冷的等离子体202的那个端部。在这样的实现中，气流四处旋转以使得反向空气漩涡进入副腔200的第一部分212中。例如，第一部分212可操作在1100摄氏度的温度。使用反向漩涡对空气的引入在存在高的内部温度时保持副腔200的外壁冷却。
引入至第一部分212的烟雾204可包括多种可燃性粒子，这些可燃性粒子具有高的BTU值，其通常在1和10BTU/g(每克的BTU)之间，但是高达50至100BTU/g。在第一部分212中烟雾204对等离子体202的碰撞开起反应，以从烟雾产生CH、CH2、CH3等。接下来，当冷的等离子体202、烟雾204、空气以及其他成分沿着副腔200行进时，这些成分开始与空气中的氧气结合以产生CO、CO2等。测量沿着副腔200的各个点处的混合物的各种成分，并基于测量的量改变烟雾、空气、蒸汽等的输入。在过程开始时的组分通常是2％-15％CO(一氧化碳)、1％至10％CxHy(表示处于气态或液滴形式的通常的碳氢化合物)以及0.1％至1％炭黑。组分离开改变器将使CO减少至百万分之一、使碳氢化合物含量减少至百万分之一或甚至十亿分之一、消除所有的固体炭以及生成少量(十亿分之一)氧化的挥发性有机化合物。在一个实现中，还响应于副腔200中测量的温度改变混合物的量。在相对低的温度-也低于操作温度时，离开系统的CO的量仍然相对高(几千分之一)。同时，在较高的温度-也高于通常的操作温度时，由于空气中的氮气的反应导致NOx浓度稳步升高。保持温度受控制且位于系统的通常的操作温度，防止了具有相当可观浓度的任何不需要的物质的形成。在一个实现中，操作温度在800C至2000C的范围内。另外可选地，还基于用于产生烟雾204的废品选择混合物的量。因此，例如，如果使用来自医院的废品产生烟雾204，则根据成分对医院废物的通常的分解用于确定引入副腔中的空气、蒸汽、惰性气体等的混合物。另外可选地，基于用于产生烟雾204的废品中的各种成分的比值确定混合物。含炭和氢的气体用作添加剂以化学计量地平衡反应，减少了组分改变的概率。
在副腔200的替代实现中，提供多种催化剂220以影响冷的等离子体202和烟雾204之间的反应。例如，金属海绵网或其他实施方式用作副腔中的催化剂220。可基于用于产生烟雾204的废品的通常的分解来选择金属类型的催化剂220。例如，使用的金属是铂、铑、镍、铁和铁氧化物的一些形式或者合金。根据多种成分，例如NOx、CO、VOC、HCL、SO2等，评价副腔200的输出210。基于这些成分中的一个或多个的量，改变输入至副腔的烟雾204、空气、流等的输入。
冷的等离子体202的成分与烟雾204的成分反应，以将烟雾粒子转换成有用的和有益的产物。例如，引入副腔200中的烟雾204包括多种分子、化学品、化学物质、来自反应的副产物、废物、溶剂、处理中的未反应的材料、其他含碳材料等。冷的等离子体202与烟雾204的这样的成分反应，以产生包括NOx、CO、挥发性有机化合物(VOC)、HCL、SO2等的输出210。
在副腔200的另外可选的实现中，金属洗涤器222用在副腔200的出口端。这样的金属洗涤器222用于洗涤来自副腔200的输出210的金属成分。可基于用于产生烟雾的废品的类型等确定用于具体副腔200的金属洗涤器222的类型。输出210通常处于极高的温度，在1000摄氏度的范围内。在副腔200的可选的实现中，收集和/或转移来自输出210的热能以供其他使用。热能的这样的收集和转移提高了副腔200的效率。
由于副腔200使用冷的等离子体202与烟雾204反应，所以用于副腔的等离子体焰炬可操作在极低的电流，其中焰炬使等离子体碰撞到烟雾上或烟雾在副腔中碰撞到等离子体上。例如，等离子体焰炬可操作在大约1安培、在极低的平均功率即大约是1000瓦或更小、以及在极高的电势即大约是1000kV。这样的操作参数提供低强度的操作过程，该操作过程不具有通常的燃烧过程的任何火焰。结果，将冷的等离子体用于副腔200的废物处理系统不需要常见于传统的燃烧过程或热解系统的后燃器。在一个实现中，使用DC电操作副腔200。另外可选地，这样的DC电是脉冲式的。
图3示出了使用多个同心管的副腔300的实现。具体地，副腔300的实现公开了三个同心管302，304和306。然而，在可选的实现中，还可使用更多或更少数量的同心部件。副腔300用于使从废品产生的烟雾碰撞到冷的等离子体310上。在一个实现中，冷的等离子体300从主腔(未示出)引入副腔300中。冷的等离子体300可包括自由基的流，该自由基的流包括多个自由基、单线态物质、离子态物质、高能和激发态物质以及分子片段。冷的等离子体300可与烟雾的成分反应变成有用的或有益的产物。引入副腔300中的烟雾可包括来自热解过程的气体，该气体包括所有分子、化学品、化学物质、来自反应的副产物、废物、溶剂、处理中的未反应的材料以及其他含碳材料。
同心管302，304和306用于将空气、流以及惰性气体引入副腔300中。在可选的实现中，或者一个或多个流可以以一定角度引至主流。在一个实现中，内管306用于添加惰性气体312，中间管304用于添加流314，以及外管302用于向副腔300中添加空气316。通过外管302对空气316的引入允许副腔300的外壁冷却。此外，按照本文描述的方式对空气、流以及惰性气体的引入允许在副腔中建立反向漩涡，这样向通过副腔300朝着出口端320的、冷的等离子体310的流动提供动量。当冷的等离子体300行进通过副腔300时，冷的等离子体300与烟雾反应以朝着副腔300的出口端320产生有用的和有益的产物。
在可选的实现中，管302，304，306不是同心的。例如，当内管306设置在中间管304内时，管304不一定与管306同心地设置。因此，例如，内管306可以以如下方式设置：使得内管306不以与中间管304的中心相同的轴为中心等。此外，图3的副腔300公开了使用以直角(或其他角度)流动至管的空气来建立反向漩涡。在一个实现中，气流以多种方式拆分并在流动方向通风管、同心管以及等离子体焰炬之间-组合地或单独地划分。在可选的实现中，可使用压力系统替代同心管，以在副腔300内产生反向漩涡。另外可选地，离子可用于在副管中建立漩涡，其中离子用于产生关于冷的等离子体310的拉力。
图4示出了使用多个管的副腔400的可选的实现，其中一些管是同心的以及一个或多个管相对于同心管处于一定角度。具体地，副腔400的实现公开了两个同心管402和404以及相对于同心管402和404处于一定角度的另一管406。副腔400用于使从废品产生的烟雾碰撞到冷的等离子体410上。在一个实现中，冷的等离子体400从主腔(未示出)引入副腔300中。管402，404和406用于将空气、蒸汽以及惰性气体引入副腔400中。
图5示出了用于使用冷的等离子体系统处理废物的多个操作500。注意的是，虽然以具体顺序公开了操作500，但是在其他实现中，可以以替代顺序而非如本文公开的那样执行操作500。具体地，操作510接收用于废物处理系统的处理材料。这样的处理材料可以是，例如红袋子中的医院废料、化学废料、来自工厂的其他工业废料等。之后，操作512从处理材料产生烟雾。在一个实现中，操作512可使用非热解或非热过程从废品产生流。
之后，操作514产生冷的等离子体或自由基的流。在一个实现中，操作514使用非平衡非热等离子体排放系统反应器产生冷的等离子体，该反应器具有通过微波系统、介质阻挡放电、重复纳秒脉冲放电、基于雅可比天梯(Jacob’sladder)的放电或其他类似过程建立的等离子体区域。
之后，注射操作516将空气、蒸汽以及惰性气体注入副腔中，以进一步引起将烟雾成分转换成有益产物的反应。冷的等离子体的成分与烟雾的成分反应，以将烟雾成分转换成多种有益产物。另一注射操作518将烟雾注入冷的等离子体的流中。在一个实现中，注射操作518使用副腔，在副腔中烟雾注射至冷的等离子体的流上。
之后，测量操作520测量冷的等离子体与烟雾反应所在的副腔内的各个参数。例如，测量操作520测量副腔内的温度和压力，副腔内的各种成分的组分等。改变操作520使用各个参数的测量值确定是否需要对输入混合物、副腔内的温度等进行任何改变。例如，如果测量操作520检测副腔内过量的水滴，则改变操作522减少输入至副腔的蒸汽的量。监控操作524监控来自副腔的输出。这样的输出可以是，例如氢气、氧气、各种金属等。在一个实现中，还可基于通过操作524测量的输出改变输入至副腔的烟雾、空气、蒸汽以及惰性气体的混合物的组分。
图6示出了可用于处理废品例如容纳在红袋子中的医院废物的废物处理器的正视图600。废物处理器用于从废品产生烟雾。
图7示出了废物处理器的正视图700，其中去除了废物处理器的门。
图8示出了废物处理器的顶部视图或俯视图800。
图9示出了废物处理器的侧视图或立面视图900。
图10示出了本文公开的示例性废物处理系统的副腔1000的侧视图和正视图。具体地，图10示出了说明废物处理系统的副腔的侧视图1002和说明废物处理系统的副腔的正视图1004。副腔1000连接至多个同心管1010以接收空气、烟雾等。在可选的实现中，管1010中的一个或多个可相对于其他管处于一定角度。副腔1000包括各个反应发生时所在的反应区1012、1014。副腔1000可通过一个或多个等离子体注射点1016连接至等离子体焰炬。副腔1000的端部包括排放区1020。在一个实现中，传感器设备1022附接至排放区，其中传感器设备1022可被配置为测量排放区1022中的温度、压力以及物品的其他参数。参数的测量值可用于控制空气、烟雾、等离子体等进入副腔1000中的流动。副腔1000的正视图1004示出了连接至管1010中的一个或多个的气流注射点1030、可选蒸汽注射点1032等。
图11示出了多种物品进入废物处理系统的副腔中的示例性流动1100。
本文公开的废物处理系统如下分解废物：使用主分解过程，随后使用排放腔或排放腔的主区域，以产生多个自由基、单线态物质、离子态物质、高能和激发态物质以及分子片段，而使来自热解过程的包括所有分子的气体、化学品、化学物质、来自反应的副产物、废物、溶剂、处理中的未反应的材料以及其他含碳材料进行化学反应并将它们转换成有用的或有益的产物，使该产物存在于副排放腔或公共排放腔的副区域中。
在一个实现中，通过在主排放腔或公共排放腔的主区域中建立的、气体排放系统的输出碰撞到存在于副排放腔或公共排放腔的副区域中的、待转换或反应的材料上，而发生反应。
用于主排放腔、公共排放腔的主区域或反应器的原材料理想地包括极性无机或有机分子(示例：水、氨气、胺、酒精等)，该分子转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质并用于碰撞到待反应的主材料的流上。碰撞的流和待反应的主材料在公共或单独的反应器的副高电场区域中组合，其中引起化学反应并且待处理的材料转换成有益的或其他有用的产物。优化公共或单独的反应器的整体设计以便于能量管理和捕捉。
排放腔的特征在于，排放系统操作在极低的电流(～1A)和低的平均功率(～1000W)，但是在极高的电势(kV)。这个和非燃烧过程和设备处于低的强度、不具有通常的燃烧过程的传统火焰前锋面、以及不需要常见于传统的燃烧过程或热解系统的后燃器。
主排放腔还可用于使来自完全氧化燃烧过程、部分氧化燃烧过程以及所有有关系统的气体化学反应并转换该气体。另外，含碳材料的气体、细喷雾、灰尘、溶液以及汞合金还可用于使来自完全氧化燃烧过程、部分氧化燃烧过程以及所有有关系统的气体化学反应并转换该气体。
一种新颖的非燃烧方法、过程和设备，用于如下使化学物质、来自化学反应的副产物、任何种类的废物、溶剂、处理中的未反应的材料、生物量以及任何含碳材料进行化学反应并将它们转换成有用的或有益的产物：通过使用主分解过程，随后使用排放腔或排放腔的主区域，以产生多个自由基、单线态物质、离子态物质、高能和激发态物质以及分子片段，而使来自热解过程的包括所有分子的气体、化学品、化学物质、来自反应的副产物、废物、溶剂、处理中的未反应的材料以及其他含碳材料进行化学反应并将它们转换成有用的或有益的产物，使该产物存在于副排放腔或公共排放腔的副区域中。
主排放腔是(i)化学计量地控制的主排放系统反应器，以建立单线态物质、活性基和中间体、离子以及激发态物质，(ii)在化学计量地控制的副排放系统反应器中作用于、分解以及与有机或无机分子、化学品、化学物质、来自化学反应的副产物、任何种类的废物、溶剂、处理中的未反应的材料、生物量以及任何含碳材料反应，或(iii)位于公共排放系统反应器的替代区域中。
在可选的实现中，主反应器和副反应器包括非平衡非热等离子体排放系统反应器，该反应器具有通过微波系统、介质阻挡放电、重复纳秒脉冲放电或基于雅可比天梯的放电或其他类似过程建立的等离子体区域。在另外可选的实现中，主反应器和副反应器是公共反应器中不同的区域，以及反应器包括非平衡非热等离子体排放系统反应器，该反应器具有通过微波系统、介质阻挡放电、重复纳秒脉冲放电或基于雅可比天梯的放电建立的等离子体区域。在一个实现中，主排放系统反应器用于建立单线态物质、活性基和中间体、离子以及激发态物质。
在可选的实现中，副排放系统反应器用于允许主排放系统反应器的输出作用于并分解待转换的材料，例如有机或无机分子、化学品、化学物质、来自化学反应的副产物、任何种类的废物、溶剂、处理中的未反应的材料、生物量以及任何含碳材料、废水、烟囱废气、来自热解过程的输出、来自燃烧的输出、来自热处理的渗漏水、填埋废水、填埋气体、任何种类的废物、含碳材料、生物性起源物、处理化学品以及类似废物。
在一个实现中，主反应器是在反应器的底座处具有初始进料口的排放腔。可选地，主反应器是具有位于初始进料口上方并与初始进料口不同的副进料口的排放腔。主反应器的特征可以在于排放腔，其中进入该腔中的初始物料可以是液体、固体气溶胶或溶解碳源，以提供初始的或化学计量的控制。可选地，主反应器包括排放腔，其中进入该腔中的其他初始物料包括空气、惰性气体或活性气体、稀有气体或其他极性有机或无机分子，以提供初始的或化学计量的控制。另外可选地，主反应器包括排放腔，其中进入该腔中的其他初始物料包括在空气、惰性气体或活性气体、稀有气体或其他有机或无机分子之中选择的和组合的多种成分。
在废物处理系统的一个实现中，主反应器包括排放腔，其中进入该腔中的副物料包括极性有机或无机分子，例如水、氨气、硫化氢、酒精或类似物质。可选地，主反应器包括排放腔，其中进入该腔中的第三物料包括极性有机或无机分子，例如水、氨气或类似物质。可选地，主反应器包括排放腔，其中进入该腔中的副物料和第三物料包括极性有机或无机分子，例如蒸汽、饱和蒸汽、过热蒸汽、氨气及它们的混合物。
在一个实现中，废物处理过程如下执行：通过同轴式混合物注射器的使用，使得在公共排放系统反应器的主区域或单独的排放系统反应器中建立的排放系统反应器的输出碰撞到存在于公共排放系统反应器的第二区域或单独的排放系统反应器中的、待转换或反应的材料上。
废物处理系统的实现包括主排放系统反应器，通过引入一个或多个有机或无机分子、极性分子、空气、以及包含氧、氮、磷、硫、碳和卤素的分子、准金属、稀有气体以及非金属，而化学计量地控制主排放系统反应器，该反应器可将这些分子转换成多个活性物质、活性中间体、自由基、带电粒子、单线态基团，它们可用于与待转换的材料的主流反应。在一个实现中，用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质。可选地，用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、磷、硫化氢、二氧化碳、二硫化碳、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质，并用于碰撞到待反应的材料的流上。
废物处理系统的实现包括具有排放腔的副反应器，其中第一物料是主反应器的输出，第一物料碰撞到待转换的材料上。可选地，副反应器包括排放腔，其中副物料包括待转换的材料。另外可选地，副反应器包括排放腔，其中第三物料包括待转换的材料。
两个单独的排放腔可包括在公共腔内分开了有限距离的不同的区域。可选地，两个单独的排放腔包括在公共腔内分开了有限距离的不同的区域，其中有限距离是一个反应器直径至反应器直径的十倍。另外可选地，两个单独的排放腔可包括在公共腔内分开了有限距离的不同的区域，其中有限距离是反应器直径的三倍至反应器直径的五倍。
废物处理系统的实现包括两个反应器或公共反应器中不同的区域，其中反应器包括排放腔。在一个实现中，系统包括两个反应器或公共反应器中不同的区域，以及反应器包括通过脉冲式的DC电操作的排放腔。另外可选地，在副腔或区域中待转换或反应的材料可以是任何有机或无机分子、化学品、化学物质、来自化学反应的副产物、任何种类的废物、溶剂、处理中的未反应的材料、生物量以及任何含碳材料、包含过量原材料的溶剂以及类似化合物。可选地，在副腔或区域中待转换或反应的材料包括任何类型的废品、工业废物、城市废物、来自化学过程的废物、生物废弃物、生物量、医疗废物、药房废物、动物粪便、淤泥和废水、沼气、酸气以及类似化合物。另外可选地，在副腔或区域中待转换或反应的材料包括任何类型的废水、烟囱废气、来自热解过程的输出、来自燃烧的输出、来自热处理的渗漏水、填埋废水、填埋气体、任何种类的废物、含碳材料、生物性起源物、处理化学品以及类似废物。
在一个实现中，废物处理如下执行：通过同轴式混合物注射器的使用，使得在公共排放系统反应器的主区域或单独的排放系统反应器中建立的排放系统反应器的输出碰撞到存在于公共排放系统反应器的副区域或单独的排放系统反应器中的、待转换或反应的材料上。可选地，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过同轴式混合物注射器的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器。另外可选地，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过管的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器。在一个可选的实现中，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过催化剂区域的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器，以加快转换。另外可选地，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过催化剂区域的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器，其中该催化剂区域由贵金属、过渡金属、它们对应的氧化物以及活性物质制成。
本文公开的废物处理系统的实现包括主排放系统反应器，通过引入一个或多个有机或无机分子、极性分子、空气、以及包含氧、氮、磷、硫、碳和卤素的分子、准金属、稀有气体以及非金属，而化学计量地控制主排放系统反应器，该反应器可将这些分子转换成多个活性物质、活性中间体、自由基、带电粒子、单线态基团，它们可用于与待转换的材料的主流反应。在一个实现中，用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质。可选地，用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、磷、硫化氢、二氧化碳、二硫化碳、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质，并用于碰撞到待反应的材料的流上。
在废物处理系统的一个实现中，控制主排放系统反应器的输出的流动、质量流量以及线性流速，以提供充足的活性物质来消耗在副排放系统反应器中待反应的所有材料。可选地，待反应的材料碰撞到在主区域或反应器中建立的排放系统反应器的输出上，其中该主区域或反应器存在于公共或单独的反应器的第二区域中。用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质。另外可选地，在排放系统反应器中，主区域和副区域可包括通过同轴式混合物注射器的使用连接的、两个不同的反应器或公共反应器的两个不同的区域。
可选地，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过管的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器。另外可选地，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过催化剂区域的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器，以加快转换。可选地，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过催化剂区域的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器，其中该催化剂区域由贵金属、过渡金属、它们对应的氧化物以及活性物质制成。
在一个实现中，用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质。可选地，用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、磷、硫化氢、二氧化碳、二硫化碳、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质，并用于碰撞到待反应的材料的流上。另外可选地，使用同轴式混合器执行碰撞的流和待转换的材料的混合，该同轴式混合器最大化湍流、反应动力、扩散速率以及物质运输。可选地，使用同轴式混合器配制碰撞的流和待转换的材料的混合，该同轴式混合器包括加快整个反应的金属催化剂和活性表面、改进的活性表面、电镀活性表面、层压制件以及涂覆表面。
在可选的实现中，使用混合腔配制碰撞的流和待转换的材料的混合，该混合腔包括加快整个反应的金属催化剂和金属氧化物丝网、海绵、浸渍式多孔材料和表面处理材料、活性表面、改进的活性表面、电镀活性表面、层压制件以及涂覆表面。可选地，通过同轴式混合物注射器的使用，在公共排放系统反应器的主区域或单独的排放系统反应器中建立的、排放系统反应器的输出碰撞到存在于公共排放系统反应器的第二区域或单独的排放系统反应器中的、待转换或反应的材料上。另外可选地，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过同轴式混合物注射器的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器。
在另外可选的实现中，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过管的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器。可选地，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过催化剂区域的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器，以加快转换。另外可选地，排放系统反应器的两个区域可以是公共排放系统反应器的一部分，或通过催化剂区域的使用连接的、两个不同的气体排放系统反应器，其中该催化剂区域由贵金属、过渡金属、它们对应的氧化物以及活性物质制成。
在一个实现中，用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质。可选地，用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、磷、硫化氢、二氧化碳、二硫化碳、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质，并用于碰撞到待反应的材料的流上。
在可选的实现中，待反应的材料碰撞到在主区域或反应器中建立的气体排放系统的输出上，即碰撞到待转换或反应的材料上，其中该主区域或反应器存在于公共或单独的反应器的第二区域中。用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质。可选地，用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、磷、硫化氢、二氧化碳、二硫化碳、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质，并用于碰撞到待反应的材料的流上。另外可选地，待反应的材料碰撞到在主区域或反应器中建立的气体排放系统的输出上，即碰撞到待转换或反应的材料上，其中该主区域或反应器存在于公共或单独的反应器的第二区域中。用于第一阶段、区域或反应器的原材料包括极性无机或有机分子，如水、氨气、甲醇、甲醛、甲酸、乙醚或类似化合物，它们转换成单线态物质、活性基和中间体、离子以及原材料的激发态物质。待转换或反应的材料可以是任何化学化合物、来自反应的副产物、溶剂和包含溶剂的副产物、包含未反应的物质的溶剂、包含过量原材料的溶剂、废物、以及类似化合物，其包括细菌、微生物和病毒系统、人和动物的组织。
在一个实现中，使用同轴式混合器执行碰撞的流和待转换的材料的混合，该同轴式混合器最大化湍流、反应动力、扩散速率以及物质运输。可选地，使用同轴式混合器配制碰撞的流和待转换的材料的混合，该同轴式混合器包括加快整个反应的金属催化剂和活性表面、改进的活性表面、电镀活性表面、层压制件以及涂覆表面。另外可选地，使用混合腔配制碰撞的流和待转换的材料的混合，该混合腔包括加快整个反应的金属催化剂和金属氧化物丝网、海绵、浸渍式多孔材料和表面处理材料、活性表面、改进的活性表面、电镀活性表面、层压制件以及涂覆表面。可选地，通过非平衡非热等离子体建立的物质用于通过化学计量地控制的气体排放系统或反应器的使用，来执行非燃烧和反应并将化学品、副产物、任何种类的废物、溶剂、处理中的未反应的材料以及任何含碳材料转换成有用的或有益的产物，以建立预形成的或原位形成的单线态物质、活性基和中间体、离子以及激发态物质，而作用于并分解位于第二化学计量地控制的气体排放系统或反应器中或公共气体排放系统或反应器的替代区域中的、化学品、副产物、任何种类的废物、溶剂、处理中的未反应的材料以及任何含碳材料。
在废物处理系统的一个实现中，主反应腔和副反应腔均包括来自典型电弧等离子管的、同轴电极系统中的非稳态排放物。在这样的实现中，没有电力供应至腔-电力供应至等离子体焰炬，该焰炬击发至副腔中。在一个实现中，供应至任一腔的电力极小，其电流在0.001和10安培之间。可选地，供应至任一腔的电力极小，其电流在0.001和1安培之间。可选地，供应至任一腔的电力极小，其电流在0.001和0.1安培之间。另外可选地，供应至任一腔的电力极小，其电势在0.1和200kV之间。可选地，供应至任一腔的电力极小，其电势在1和30kV之间。可选地，供应至任一腔的电力极小，其电势在5和15kV之间。
在废物处理系统的实现中，主反应器和副反应器安装有热交换器，优化公共或单独的反应器的整体设计以便于能量管理和捕捉。
以上说明、示例和数据提供了对本发明的示例性实现的结构和使用的完整描述。由于在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出本发明的多种实现，所以本发明位于所附的权利要求内。此外，在不背离所引用的权利要求的情况下，在另外的实现中可组合不同的实现的结构特征。

Claims (28)

1.一种方法，包括：
产生自由基的流；以及
将烟雾注入所述自由基的流中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述烟雾从热解腔产生并具有热值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述烟雾从废品产生。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述废品还包括医疗废物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述烟雾从工业操作的废气接收。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述烟雾包括处于分子尺寸的粒子。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述烟雾还包括碳氢化合物成分。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述烟雾在副腔中注入所述自由基的流中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述自由基通过或利用等离子体焰炬产生。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述等离子体焰炬是产生冷的等离子体的低能等离子体焰炬。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：
将烟雾、可燃性气体、空气、蒸汽以及惰性气体中的至少一种添加至所述副腔中；以及
使等离子体碰撞到烟雾、可燃性气体、空气、蒸汽以及惰性气体中的所述至少一种的流上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中使用多个同心管将烟雾、可燃性气体、空气、蒸汽以及惰性气体中的所述至少一种添加至所述副腔中。
13.根据权利要求11所述的方法，其中使用彼此成一定角度的多个管将烟雾、可燃性气体、空气、蒸汽以及惰性气体中的所述至少一种添加至所述副腔中。
14.根据权利要求8所述的方法，还包括：
将等离子体添加至所述副腔中；以及
使所述等离子体与烟雾、可燃性气体、空气、蒸汽以及惰性气体中的至少一种碰撞。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述空气是干空气和湿空气中的一种，所述湿空气处于所述空气的露点以下。
16.根据权利要求9所述的方法，其中所述副腔还包括催化剂以加速所述自由基与所述烟雾的反应。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述自由基的流使用等离子体点火器产生。
18.一种用于处理废物的系统，所述系统包括：
等离子体点火器，配置为建立自由基的流；以及
腔，配置为将烟雾注入所述自由基的流中。
19.根据权利要求18所述的系统，还包括配置为以高电压和低电流操作的等离子体点火器。
20.根据权利要求18所述的系统，还包括用于从废品产生所述烟雾的废物处理器。
21.根据权利要求18所述的系统，其中所述腔还包括多个管以注射空气、蒸汽以及惰性气体中的至少一种。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述管中的至少两个或更多个管是同心管。
23.根据权利要求18所述的系统，其中所述腔还包括催化剂筛以加速所述自由基与所述烟雾的反应。
24.根据权利要求18所述的系统，其中所述腔还包括至少一个监控器以监控来自所述副腔的输出。
25.根据权利要求18所述的系统，其中所述腔还包括至少一个监控器以监控所述副腔的操作参数。
26.根据权利要求18所述的系统，其中所述烟雾从提炼厂接收。
27.根据权利要求18所述的系统，其中所述烟雾从医院废品产生。
28.一种方法，包括：
产生自由基的流；以及
将废弃化学品、液体废物、加工过程副产物、气体、蒸汽以及燃料流中的至少一种注入所述自由基的流中。
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