CN1074525A - 将有害废物变为无害团块的方法和设备 - Google Patents

Abstract

通过将不可燃颗粒材料引入至少一个氧化器内 的熔融不可燃材料堆的表面之下，使有害废料变成无 害的、无浸出的团块。最好是设备一部分的壁由含有 与金属壁、水冷的容器相接触的金属销钉的耐火材料 层组成。

Description

本发明涉及用热处理氧化使有害废物变成无害团块的方法和设备。

许多工业工艺过程产生的副产物和废料，由于没有某种密封或处理而不能合法处理。过去人们用密封容器来处理这种废料的努力业已证明是不够的，这是因为没有对密封容器的制造或它们的质量退化问题给予足够的注意而导致有害废物的泄漏或溢出。还有一种处理有害废物的手段是将这种废料注入井内，然而，这种废料不可能长期留在它们原来的地层内不动，它们很可能流入地下的含水层。

除了与这些处理技术相联系的技术问题以外，对于使用这类方法的任何人仍然有可能存在着潜在的责任问题。这种废料在处理点上存积若干年后，当人们了解到在允许的废料处理点中所放置的有害废料后未能有效地防止废物的散播时、仍能产生责任纠葛问题。这样的问题使人们寻求一种手段来利用工业制造过程中的有害废物，排除它们的有害特性而生产出适合向公众销售和供公众应用的产品。尝试过的手段之一是将废料通过氧化条件下的加热器使其氧化。有一种加热处理方法是应用逆流转窑使有害废物中的可燃组份进行燃烧将不能燃烧的加以集聚物料而形成有商品价值和有用的产品。

应用这种处理方法的努力有的获得了成功，产生出了一种可通过有关废料处理的现行EPA条例的产品。然而，这类处理还存在着很多不足之处。

授予John    M.Kent的美国专利4922841和4986197中所揭示的设备和方法消除了这些先前处理中存在的许多缺点。这些专利所揭示的设备和方法解决了通过热处理方法来利用有害废物的过程中最重要的缺点，即又产生了必须作为有害废物加以处理的不可燃烧的材料。本发明是对上述专利中所揭示的方法和设备的改进。

因此，本发明的一个目的是提供一种将制造过程中的有害废物形成可回收的材料来加以利用的设备，这种设备产生的产物是无害的，该产物可向公众销售供公众使用，不必担心所处理的材料原来是什么样的性质。

本发明的另一目的是将有害固体材料变为无害的、中性的可出售的团块而不受任何限制。

本发明的再一目的是将有害固体材料变为无害、中性团块，同时能减少处理系统气体中的潜在有害材料的数量。

本发明的又一目的是提供一种这样的设备，它在运行中不需频繁中断操作来进行定期维护和修理。

本发明的上述和其它目的是通过本说明书将得到更充分的揭示，或者，通过应用本发明而变得更为显而易见。

为了实现本发明上述和其它目的，提供了一种将有害废物变为无害团块的设备。该设备包含：粒状固态材料源，挥发性气体和气体燃烧副产物。该设备还包含：至少由耐火材料衬砌、水冷却和金属壁容器构成的氧化装置。它还包含：把粒状固态材料、挥发性气体和气体燃烧副产物引入氧化装置的输入装置。该设备还包含：在氧化装置中产生燃烧的燃烧装置。燃烧热产生的（液态）熔渣和来自不可燃烧材料的不可燃细料;用于积聚炉渣的积聚装置;还包含将不可燃细料输入（液态）熔渣以形成基本上熔化的混合物的细料输入装置。所述细料输入装置进一步包含将部分不可燃的细料注入炉渣外表层下面的熔化炉渣的注入装置。还设有将熔化的混合物移出设备并对熔化的混合物冷却以形成无害、无浸出的团块的装置。

本发明的另一较佳实施例是一种将有害废物变为无害、无浸出团块的方法，其中粒状固态材料被氧化以形成不可燃细料。不可燃细料的一部分被熔化以形成一熔化材料层。不可燃细料的另一部分被加到熔化材料层下的熔化材料中以产生不可燃材料聚集物，且将该聚集物表面熔化。熔化材料被移出表面并冷却。

最好，不可燃细料以一批批离散的形式输入聚集物中，而且最好不可燃细料部分形成堆、并用热照射该堆的表面。

构成本说明书一部分的附图描绘了本发明的实施例。

图1是包含本发明的一实施例的系统的简图;

图2为图1实施例的氧化装置一部分的局部剖示图;

图3为图2中描述的水冷容器壁的剖视图;

图4表示对输入图1和图2实施例的氧化装置的粒料进行积聚的积聚装置的实施例的简图;

图5为包含本发明实施例的系统的顶视略图;

图6为本发明把粒状不可燃材料注入氧化装置的一注入装置的剖示简图;

图7为本发明把粒状材料注入氧化装置的第二个注入装置的剖示略图;

图8表示图7实施例中的馈料压头在另一第二位置时的情况。

下面参照将有害废料变为无害团块的设备和运行该设备以完成其功能的方法来描述本发明。本发明是对美国专利4922841和4986197的方法和设备的改进。这些专利援引在本说明书中作为参照。按照本发明，该设备包括一个高温气体、蒸汽、粒状材料或它们的混合物的源。这里作为实施例的这种材料源是一个图1所示的旋转窑10。在该实施例中，转窑10有一入口部12和出口部14。位于该入口部12和出口部14之间的是燃烧部16。图1所示窑是一个处理石灰石或蚝壳以产生石灰的标准逆流转窑。该转窑用传统的轴承支架支撑着（未图示）且用传统的窑驱动装置（未图示）以1至75RPH范围的转速对其驱动。

在该实施例中，固体从废物源28输入转窑10的入口部12。废物源28的废物可以由来自分选机30的废物加以补充。当窑旋转时，大于约50微米的材料通过燃烧区16向出口部14移动，而较小粒度的材料则被逆较大粒度的固态材料而流的逆流气体带走。在所述实施例中，旋转窑10包括窑的出口部的冷却室18。空气燃料混合物在出口部14引入转窑10，窑10中的气体流向进口部12，方向与由于窑的旋转移向出口部14的较大粒度固体流的流动方向相反。较小的粒子被夹带在通过窑10的气体之中。于是与较大的固体分开且从窑中传出。窑中的燃烧和较小、较大粒子材料的分离提供了一个高温气体、蒸气、粒子材料或其混合物的源。

按照本发明，该设备包括至少一个空心容器，该容器具有与高温气体、蒸气、粒子材料或其混合物源构通的内部。在这里的实施例中，设备包括第一氧化器26。按照本发明，容器，即这里的第一氧化器26有这样的壁结构，该壁包含：水冷金属壁、耐火材料内衬和通过所述耐火材料内衬并与金属壁相接的多个金属件。如这里的实施例和图3所示，第一氧化器26有一由外壳106、水套107和内壳110构成的壁46。有多个金属销钉114穿过的耐火材料内衬112衬在内壳110的内表面115上。在一较佳实施例中，耐火材料基本上由矾土（90%矾土耐火材料，Westco    TexCast    T-QF    Westco耐火材料公司，Dallas    Texas）组成且有2至3英寸的厚度。销钉子最好是铁基金属如低碳钢，不锈钢如304、310和330型或其它高温金属合金如铬镍铁合金。销钉最好有0.25到0.375英寸（6.3至10.2毫米）的直径且相互隔开，具体间距取决于它们在装置中的位置。

销钉最好有与周围耐火材料啮合的表面;焊接于容器壁的直螺纹双头螺栓证明是比较有效的。使用电弧焊的传统双头螺栓焊接装置能很方便地将这种螺栓焊接于容器壁。在水套107中流过的冷却水降低了耐火材料内衬的工作温度，金属销钉则减少了耐火材料内表面和内壳的外表面之间的温度梯度。

耐火材料内衬的作用之一是减少了通过容器壁的传导热损耗，但是这样的热损耗不是完全是坏事。设备所消耗的很多燃料是有害的，使用这种燃料时这种设备的所有者将因此而得到报偿。这样，如果装置的热效率不好，则必须耗用更多的这类燃料;那样就会增加适用设备的收入。

如图1所示，第一氧化器26邻接于转窑的入口部12。氧化器26与转窑10的入口部12相联通并接收来自转窑材料的挥发性气体和接收由转窑中燃烧所产生的燃烧副产物。一废料源把材料引入窑10的进口部12，在窑中逆流气体流完成较大粒子和较小粒子的分离。

按照本发明，设有把高温气体、蒸气、粒子材料和其混合物输入容器即这里的氧化器26的输入装置。在这里所示的实施例中，设备包括风扇76，该风扇76产生贯穿整个设备的抽力将高温气体、蒸气、粒子材料和其混合物从转窑抽出。来自转窑的材料，来自氧化器的燃烧副产物和通过系统的所有气体通过风扇76，使设备运行在大气压以下。

按照本发明，设备包括在容器中产生燃烧以便把高温气体、蒸气、粒子材料和其混合物变成不可燃细料、熔渣和废气的燃烧装置。

如这里的实施例所示，在氧化器26中产生燃烧的燃烧装置包含氧化器燃料源36的氧气源38。氧化器26接收来自转窑10的可燃或不可燃烧的粒子材料。在本实施例中，第一氧化器26运行在1800°F至3000°F范围内。在一个氧化环境中，第一氧化器26中的可燃材料被变成废气和不可燃的细料。该不可燃细料可能被熔化也可能不可以熔化，这取决于它们的组份。

如图2所示，不可燃细料的一部分被熔化且以液体渣40的形成聚集在第一氧化器26的底部。设备还可以包括指向第一氧化器26的燃烧器，其目的是为了提高氧化器26内不同部位的温度。如图2所示，第一氧化器26包括燃料氧吹管32和33。类似地，燃料氧吹管41和43指向渣40的表面;且火焰也可以稍为阻止一下渣从第二氧化器56流向第一氧化器26。燃料氧吹管32指向第一氧化器26中间部位的渣40。

如图1和图2所示，第一氧化器26是一个水冷、金属壁、耐火材料内衬的容器，它与转窑10的入口部12相联通。本实施例中的第一氧化器26有一方形横截面并包括由垂直的管状金属冷却剂管道46组成的垂直金属壁。最好管道46的横截面为矩形。在该实施例中，4×8吋0.5吋壁厚的矩形A500B钢管用作该管道。

冷却剂供应系统（未图示）向第一氧化器26的通道46提供冷却剂。冷却剂通过传统的集水箱系统流入氧化器下部的管道46并向上流动通过管道。冷却剂的温度和流速影响到第一氧化器26的壁温;可用作工艺过程中的变量来控制装置中的氧化作用。然而在致冷剂流上存在着制约，这是由于它影响氧化器壁的温度。如冷却剂流和其它工艺过程变量使壁温太低，那未氧化器中的材料会沉积在氧化器的内壁上。但是在较佳实施例中，有耐火材料内衬防止金属氧化器壁受到腐蚀。如果冷却剂流和其它工艺过程变量使氧化剂壁内工作在太高温度上，则耐火材料内衬防止金属壁被氧化或过热而导致壁强度下降。由于在耐火材料内衬中有金属销钉，它们促进通过耐火材料内衬的热传导从而降低了热梯度，延长了耐火材料内衬的使用寿命。在氧化器26中，有销钉通过共同的耐火材料内衬复盖着容器的整个内表面。耐火材料内衬最好是90%的矾土耐火材料，厚度为2至3英寸（5至7.5厘米），带有0.375英寸（10.2毫米）的螺纹不锈钢销钉，在火焰对准耐火材料内衬处中心间距约1英寸（2.5厘米），而在没有火焰直接对准耐火材料内衬处中心间距约2.5至3英寸（5.8至7.5厘米）。这样，每平方米大约要用390至1550个销钉。

在以水作为冷却剂时，冷却剂温度应保持在100°F至175°F范围内。最好，通过第一氧化器26的冷却剂流使内壁表面保持在低于约600°F的温度上最好约300°F。

第一氧化器26可进一步包括设在底部的耐火砖53，这是由于在氧化器那部分上的工作温度较高，高温是由于液态渣40流过氧化器26的内部52时炽热气体所带来的热量造成的。和/或渣被允许累积和固化以形成支持液态熔渣的固体外壳53′.，就像渣壳熔法中的固态“渣壳”那样。

在图2所示的实施例中，热气转过90度朝向连接第一氧化器26和第二氧化器56的管道54。第二氧化器56在某些方面类同于第一氧化器26。然而在所示实施例中，第二氧化器56为圆筒形，其内部58也是圆筒形的。

热气和颗粒状的不可燃细料从第一氧化器26通过管道54传递到第二氧化器56。管道54和第二氧化器56的结构与所述的第一氧化器实施例的结构相类似，它们都是水冷却、金属壁耐火材料内衬的容器。

与第一氧化器26相似，如先前关于氧化器26中所述那样，第二氧化器56也包括设在其底部的耐火材料;或者渣允许固化以形成固态层53′。该层的功能上面已经讨论过。同样，第二氧化器56的壁由来自源（未图示）的冷却剂流入氧化器56的下部进行冷却。氧化器56接收在冷却跨接结构72的已预热过的冷却剂。冷却剂在管道46中向上流动且第二氧化器的壁最好保持在300°F至600°F范围内。

在所述实施例中，并不是所有的废料的燃烧都发生在第一氧化器26中。相当一部分的燃烧也发生在第二氧化器56中。在图1实施例的运行中，不可燃废物细料从第一氧化器26的内部52通过管道54进入第二氧化器56的内部58。在较佳实施例中，管道54基本上呈矩形;它由水冷的上壁和耐火材料或有炉渣衬着的下部分组成。在本实施例中该上壁用从第一氧化器26输出的冷却剂进行冷却。管道54的上壁最好在300°F至600°F之间，理由在讨论第一和第二氧化器时已叙述过。

在较佳实施例中，液体通过液体入口60注入第二氧化器56，本实施例中供给液体入口60的液体源包含一个围绕整个装置的储槽系统（未图示）。任何液体，如雨水或受污染的雨水被收集在该储槽系统中且通过液体入口60注入到第二氧化器56中。另外，来自燃料的废物也可通过液体入口60注入。

还设有冷却不可燃细料和废气的冷却装置。如图1所示，那里设有一个第三氧化器62。第三氧化器可以由通过构成容器壁的多个管道的冷却水进行冷却。

第三氧化器62包括将水引入容器内部的水入口64。一水源66与该水入口相连。在本实施例中，馈入水源66的水是不包含废料的。水源66的水的作用是使废气和不可燃细料的温度降至约350°F至400°F之间。使气体和细料能用后面将要描述的传统分离装置将它们分开。另一种方法是，冷却装置也可以设在氧化器62下游的另一容器中（在图中是65）。在这一实施例中，材料进入氧化器62时温度为约1600°F，离开时温度约为1400°F。在此实施例中，进入过滤装置的温度，即进入歧管71和过滤器74的温度约400°F或400°F以下。

在较佳实施例中，还包括使来自窑的气体燃烧副产物和废气通过氧化装置的装置。在这里的实施例中，包括一个与第二氧化器56和第三氧化器62联通的跨接（过桥）部分72。在第二和第三氧化器是垂直圆筒形容器的较佳实施例中，跨接部分72是连接第二和第三氧化器顶部开口的U形容器。在这种结构中，通过喷咀（图未示）的空气流一般平行于来自喷咀的喷流;粒子被有效地冷却而使凝结达到最少的程度。

在美国专利4986197图4中所示的跨接部分72是由管子和分隔器构成的一个金属壁、水冷容器。然而，在本实施例中，跨接部分72还包括如这里图3中所示的耐火材料内衬。跨接部分72接收通过氧化器26和通道54时被预热过的冷却水，如前所述，它流向第二氧化器56。

较佳实施例的运行表明对第三氧化器62进行水冷是不必要的。所述实施例包括一个可以供选用的第四氧化器65。这增加了材料在氧化装置中的驻留时间且有助于排除废气中的酸。

在该实施例中，氧化器62和65由连接器73在它们的最低部连接起来。最好，本设备包括从各氧化器底部排出固体粒子材料的排出装置。如图1实施例所示，其中设有链板输送机75用来抽出固体粒子材料，它们本来是会积累在氧化器62和65的底部和这两氧化器之间的连接器73之中的。所收集的固体粒子材料被引入通向积存器84的管道77以便再输入第二氧化器56中。

如图1实施例所示，其中有一与第四氧化器65相联通的碱（苛）性材料源67。该碱性材料用于中和废气中的酸。该碱性材料可通过pH控制入口70以液体或干粒子形式、如熟石灰等注入。苛（碱）性材料也可以引入第三氧化器62之中。

在本发明各构件之间进行连接时，必须考虑不同的热膨胀效应，这是由于第一和第二氧化器26和56、管道54和跨接部分72中的材料都是高温的。另外，在设备不同部分中存在较大的温度差，所以在这些部分之间的接口处必须考虑它们的膨胀和收缩。

系统最好在低于大气压下运行。这样，只要泄漏量不太大以致影响到氧化器中材料的燃烧，那么设备各部分之间接口处的泄漏就不会损害设备的性能。这一要求对工作在较低温度的其他部分并不是关键的。

该较佳实施例包括分离不可燃细料和废气的分离装置。如图1实施例所示，该设备包括由两台风扇76并行驱动工作的三个过滤器74。输入这些过滤器的废气和细粒的温度最好大于350°F而低于400°F、以便可应用传统的集尘室过滤器。本实施例的运行表明传统的聚四氟乙烯过滤器构件能用于装置的工作。废气先与不可燃细粒分离然后通过监测装置78监测废气的组份和温度。然后废气通过烟囱80进入大气。过滤器74中累积的细粒用一泵装置82通过通道77送入积存器84，类似地，来自窑的颗粒可以通过通道85用泵86送入积存器84。

按照本发明，设有将不可燃颗粒输入设备以基本上形成熔融混合物的装置，如图1和图2实施例所示，设备包括把不可燃颗粒输入第二氧化器56的装置。如图1和图4所示，积存器84包括一个入口88用于接收来自通道77和85的颗粒。该实施例包括一个通向过滤器的出口89（未图示）。

图4所示较佳实施例中，积存器84有一个由阀控制装置100控制的出口阀98。在设备运行期间，入口88将颗粒输入积存器84让颗粒积存其中。颗粒能以多种方式加入设备。最好用控制装置100打开阀98，从而允许颗粒通过通道102进入通道103和105，两通道都把颗粒送入如图2所示的第二氧化器56中。

在该实施例中，固体颗粒被输入第二氧化器56中，然而，固体颗粒也可输入第一氧化器26中或同时输入第一和第二氧化器两者之中。

如图2所示，固体颗粒通过颗粒分批注入器117输入第二氧化器中的料堆104表面层的下面。颗粒分批注入器117最好将分批的颗粒料通过通道103压入容器56。一类似的颗粒分批注入器（未图示）可与通道105相连，或者，通过105可以以先前援引过的John    M.Kent（即美国专利4922841和4986197）专利所揭示的方式将颗粒输入料堆104的表面。但是，最好两通道103和105都将颗粒注入料堆104表面层的下面。

如图7所示，颗粒分批注入器117包含注入缸148，该注入缸包含一机械地联于液压缸152的馈料压头150。馈料压头包括一中空的倾斜端帽154。该压头能沿其纵轴使馈料压头150往复运动到图8所示位置。图7和图8的注入机构还有一馈料机构154、用以控制颗粒料进入圆筒103′的膛内。馈料机构由通道103连至积存器84。该实施例运行时，来自积存器（储料器）84的颗粒料馈入注入缸148的膛内直至其中达到足够的量为止。然后液压缸152被驱动，压头从图7所示位置移到图8所示位置。由此驱使粒料通过通道103′进入氧化装置的内部。如图7和图8所示，馈料压头150特地与氧化器的壁分离开，通道103′的一部分始终填满粒料，在馈料压头150的压力作用下，后加的粒料在压头的影响下迫使此料通过通道。整个装置悬装在框架158上的装置外部。

图6显示了将粒料注入设备的另一个较佳实施例117′。该实施例有一个螺旋推进器160，它与连至粒料源的通道103″相连通。该螺旋推进器接收通过通道103的粒料，受电动机（未图示）的驱动旋转迫使粒料通过通道103″而进入设备。在实践上，螺旋推进器160和设备之间的通道103″必须成锥形且有一个不小于9英寸（23公分）的直径。对于这样的管子，管子103″每英尺的锥度不应低于3/4英寸。美国俄亥俄州科马Groveport（Komar）工业公司有这种装置的供应。来自通过第二氧化器56的气体的热照射到粒料堆的表面，熔点低于射在其表面上的气体的温度的粒料部分将会熔化。在注入的粒子料上面的熔化材料层形成一密封壳以防止所注入材料中的挥发性重金属或其它挥发性材料带进气流通过设备从烟囱80出去。这样，不希望的挥发性材料如重金属留在熔化了的材料40之中，之后被固化成无害固体而不是随气体向下游流动从系统流入烟囱气体。

熔化了的材料从堆104流动时带着没有熔化的粒料且在氧化器56的底部与液态熔渣相汇合。如图2所示，液态熔渣40累积在氧化器26、通道54和氧化器56的底部。虽然液态熔渣可从通道54抽出，但最好用另外的如图1和图5中所示的熔渣箱108将液态熔渣从设备中除去。这种熔渣箱的结构美国专利4986197有所揭示。然而，在这里，熔渣箱的内表面用耐火材料内衬112复盖，如图3所示。

按照本发明，该设备包括基本上冷却熔融混合物而形成无害团块的冷却装置。如这里的实施例所示，装置包括如图1所示的冷却装置106。在较佳实施例中，冷却装置简单地采用水，基本上熔融的混合物就倾倒入水中。冷却装置从熔化混合物中抽出热量而产生无害团块。

下面将描述前面叙述过的设备的运行情况，即按照在生产工艺过程中将有害废物变成无害团块的过程进行描述。过程的较佳参数在授予John    M.Kent的美国专利4986197中给出。

过程包括在一个氧化装置中产生燃烧的步骤，以便将废物细料变为不可燃细料、液态溶渣和废气。按照这里的实施例，氧化装置包含3个氧化器，即第一氧化器26、第二氧化器56和第三氧化器62。在第一氧化器26中，可燃材料的主要部分被氧化以形成气体燃烧的副产物。这些产物通过第一氧化器26的内部52并通过通道54抽入第二氧化器56的内部58。工作温度最好在1800°F至3000°F，部分固体材料被熔化。这种材料如图2所示，作为液态熔渣集聚在第一氧化器的底部，然后移向图1和图5所示的熔渣箱108。未熔化的固体粒料随气体燃烧副产物通过通道54传进入第二氧化器56的内部，在那里一部分可在第二氧化器中熔化，或者保持不变作为固体粒子细料通过装置。

固体粒子材料输入氧化装置。如图2实施例所示，通道103′将固体粒子材料输入第二氧化器56的内部。最好，固体粒子材料以一批批离散的方式输入。因为连续地将这些材料输入氧化器会冷却氧化器中的粒子材料堆，妨碍其表面的熔化。这将使输入到氧化器中的粒子材料无法熔化;且由此无法产生液态溶渣构成无害团块。

如图2所示，最好让粒子材料离散地分批地输入到第二氧化器中并在该氧化器中形成材料堆。来自氧化器的热照射到材料堆的表面由此使熔点较低的材料熔化后移动到氧化器的底部、再通过54流向第一氧化器26并从熔渣箱108排出。在这过程中可产生具有比第二氧化器的温度更高的熔点的粒子材料，这样的粒子材料不会熔化。然而，这样的材料被带入形成在第二氧化器中的熔融材料内且进入熔渣内而形成一种基本上熔融的混合物。通过将材料堆表面熔化并让熔融材料和带入其中的固体粒子材料向通道54移动，一个新的表面暴露在粒子材料上，然后再被熔化、通过熔渣箱排出设备。虽然，在这里的实施例中，粒子材料被输入第二氧化器，但如果部分材料输入第一氧化器，上述过程也是可以进行的。

本发明的过程实施例是对将粒子材料加到氧化装置中的材料堆的步骤的改进。在本发明和上面援引的美国专利4922841和4986197中，不可燃材料添加到氧化装置中以在氧化器中形成材料堆。这是通过将这种材料以分批注入的形式从外部粒子材料源注入氧化器来实现的，注入之处是气体燃烧副产物的热量将注入材料熔化得最多的部分。

本发明的改进在于在材料堆的被熔化的表面层的下面分批注入粒子材料。如上所述，这样就防止了新输入的一批材料中的挥发性材料、如重金属进入气流;相反，这些材料被带入熔融材料中变成固体、无害、无浸出的团块的一部分。

该过程包括将液态熔渣和固体粒子的混合物冷却形成无害团块的步骤。在较佳实施例中，这种液态熔渣和固体粒子的混合物被引入充水的输送机、水的淬火效应将混合物冷却形成固态的无害、无浸出的团块。而后，用于冷却熔化材料的水再输入处理过程，废水输入第二氧化器56或第三氧化器62。

本发明运行后产生四种流出物：铁类金属，它通过转窑，因此无有害材料;熔渣，它通过转窑，如果它包含有害材料，则要么约束在熔渣结构中要么再返入处理过程直至该熔渣组份无害为止。第三种流出物是来自烟囱的气体，它主要由二氧化碳和水组成。第四种流出物是固体、无害、无浸出的团块。

根据资源保护和回收条例（RCRA）批准公布的EPA的锅炉和工业用炉的条例，本发明较佳实施例现在归类于工业用炉，并且至少要符合与用于“B”部分的有害废料焚化炉同样严格的空气排放和过程控制的要求。本发明很容易满足这样的标准。除了满足严格的空气质量要求外，由本发明处理过程所产生的团块，虽然包含一旦脱离团块就会造成危害的重金属，但本发明所产生的团块已将该重金属变换成约束到玻璃状的团块内的形式。特别是，砷、钡、镉、铬、汞、硒、铅和银等的含量也低于规定的标准。另外，农药除莠剂组份、石炭酸组份、盐基中性组份、和其它挥发性组份也在规定的限度以下。因此，虽然输入材料可能包含有害材料，但材料要么被氧化要么锁入团块结构中，这样处理过程就产生了无害废料。

本发明已根据较佳实施例进行了描述，但本发明不限于此。本发明的保护范围仅由所附权利要求书和它们的等同物加以确定。

Claims (23)

1、一种将有害废料变换为无害、无浸出团块的设备，所述设备包含：

粒子固体材料、挥发性气体和气体燃烧副产物的源；

包含至少一个耐火材料内衬、水冷、金属壁的容器的氧化装置；

将所述粒子固体材料、挥发性气体和气体燃烧副产物输入所述氧化装置的输入装置；

在所述氧化装置中产生燃烧的装置，燃烧热产生液态熔渣和来自不可燃材料的不可燃细料；

积聚所述熔渣的装置；

将所述不可燃细料输入所述液态熔渣以形成基本上为熔融混合物的输入装置，所述输入装置包括将所述不可燃细料部分注入所述熔渣外表层下面的所述液态熔渣内的注入装置；

将所述混合物移出所述设备的装置；和

对所述混合物进行冷却形成所述无害、无浸出团块的冷却装置。

2、如权利要求1所述设备，其特征在于，还包括将所述不可燃细料以离散分批形式输入所述熔渣的装置。

3、如权利要求1所述设备，其特征在于，所述输入装置将所述不可燃细料以放入所述熔渣内。

4、如权利要求3所述设备，其特征在于，所述堆有一倾斜的外表面，来自所述氧化装置的热照射在所述表面上。

5、如权利要求4所述设备，其特征在于，所述倾斜外表面被熔化。

6、如权利要求5所述设备，其特征在于，所述注入装置把不可燃细料注入所述堆的熔化了的表面下面中的所述堆中。

7、如权利要求1所述设备，其特征在于，所述熔渣堆积在所述氧化装置中。

8、如权利要求1所述设备，其特征在于，所述氧化装置包含多个容器。

9、如权利要求8所述设备，其特征在于，所述氧化装置至少包含三个氧化器。

10、如权利要求1所述设备，其特征在于，所述粒子固体材料、挥发性气体和气体燃烧副产物的源是一个转窑。

11、一种将有害废料变为无害，无浸出团块的方法，这里粒子固体材料被氧化形成不可燃细料，所述方法包含如下步骤：

将部分所述不可燃细料熔化以形成一个熔化材料层;

将另一部分所述不可燃细料加到所述层下面的所述熔化材料中以形成不可燃材料堆;

熔化所述堆的表面以形成熔化混合物;和

将所述混合物冷却以形成无害、无浸出的团块。

12、如权利要求11所述方法，其特征在于，包含将所述不可燃细料以离散分批形式加到所述层的步骤。

13、如权利要求11所述方法，其特征在于，还包括从所述不可燃细料部分形成堆的步骤。

14、如权利要求13所述方法，其特征在于，还包括将热照射到所述堆表面的步骤。

15、如权利要求14所述方法，其特征在于，所述堆有一倾斜外表面，还包括将热照射到所述面上的步骤。

16、如权利要求15所述方法，其特征在于，还包括熔化所述倾斜外表面的步骤，以便使所述表面上的熔化材料从所述表面移动，在所述堆上暴露出一个新的表面。

17、一种将有害废料变为无害的、无浸出的团块的设备，所述设备包含：

一个高温气体、蒸气、粒子材料或它们的混合的源;

至少一个具有内部空心的容器，所述容器与所述源相连通，所述容器的壁结构为：水冷金属壁和耐火材料内衬，其中，所述容器包括多个通过所述耐火材料内衬并与所述金属壁相接触的金属构件，所述金属构件有效地减少所述耐火材料内衬的工作温度;

将所述高温气体、蒸气、粒子材料或它们的混合物输入所述容器的输送装置;

在所述容器中产生燃烧的装置，它将所述高温气体、蒸气、粒子材料或它们的混合物变换为不可燃细料、液态熔渣和废气;

将部分所述不可燃细料输入所述液态熔渣以形成主要为熔化混合物的输入装置、所述输入装置将所述不可燃细料部分置于所述熔渣外表面下面;

将所述混合物移出所述设备的装置;和

对所述基本上熔化的混合物冷却以形成所述无害、无浸出的团块的冷却装置。

18、如权利要求17所述设备，其特征在于，所述耐火材料内衬基本上是整体式的。

19、如权利要求17所述设备，其特征在于，所述耐火材料内衬基本上由矾土构成的层组成。

20、如权利要求17所述设备，其特征在于，所述耐火材料内衬包括多个与所述金属壁接触的金属销钉，多个所述销钉通过所述耐火材料内衬。

21、如权利要求19所述设备，其特征在于，所述耐火材料内衬包括多个较直的销钉，它们与所述容器内部成直角。

22、如权利要求20所述设备，其特征在于，所述耐火材料内衬在每平方米耐火材料内衬上包括约390至1550销钉。

23、如权利要求22所述设备，其特征在于，所述销钉的直径在约6.3至10.2毫米范围内。

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