CN109843342B - 用于处理城市废物的热压器 - Google Patents
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Abstract
具有上部舱口和底部舱口的柱体形式的热压器，该热压器在两侧终止于椭圆形端盖，并具有放置在其内部的搅拌器，该热压器的特征在于，热压器(1)相对于地平面朝向其出口倾斜3至8度的角度，形成外部压力空间的膜形式的外部套罩(3)安装在该热压器(1)的内部压力室(2)的柱形部段上，该套罩被划分为至少两个压力分隔的部分(4)。在该热压器(1)的内部压力室(2)内安装有桨叶搅拌器轴(7)，该桨叶搅拌器轴能够执行顺时针旋转和逆时针旋转，其中，搅拌器安装布置通过将该搅拌器的轴(7)的几何轴线的安装沿着平面几何系统中的y轴线移位而关于该热压器柱形部段(1)的对称轴线不对准，并且该移位的大小不超过热压器(1)的内部压力室(2)的柱形部段的横截面的径向长度的2/3。此外，该搅拌器的桨叶(8)中的每一个桨叶具有两个护板(9)，每一个护板用于该桨叶(8)的相反侧中的一侧，并且每一个护板(9)在该搅拌器的对称轴线上相对于搅拌器的桨叶(8)移位等于90°的相位角，并且此外，护板高度(9)不超过搅拌器的桨叶(8)的高度的1/3。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于处理城市废物或处理城市废物馏分特别是混合城市废物中含有的可生物降解的有机馏分的热压器(autoclave，蒸压器)。本发明主要应用于废物灭菌、混合城市废物的管理并获得具有高功能特性的生物质、以及二次原材料的回收。
背景技术
在经济蓬勃发展的时代，世界各地社区产生的混合城市废物促使工程师寻找各种用于废物管理的解决方案和方法。
目前，存在几种从混合城市废物中回收原材料的方法。它们中的一些直接指向回收在各种行业中的可循环材料，而另一些则利用用于回收能量的热方法，以及在废物填埋场的沼气装置。
用于回收可循环材料的方法中的一种方法包括通过使用混合城市废物的机械和气动分类，在环境温度和大气压力下运转的装置中实施处理。然而，使用该方法时的一些异议是已知的，其包括将温度升高至约50℃-60℃，同时保持大气压力。尽管如此，该方法的两种变体都旨在回收二次原材料，诸如各种塑料(不可生物降解的有机馏分)、金属、玻璃和纸。这些原材料在混合家用城市废物的平均组成中的重量百分比合计约为34％，结合水的总含量为77％，每100公斤的混合城市废物产出34公斤原材料。在通过前面提及的方法完成机械处理并且由自然干燥处理引起的结合水水平稳定之后，回收水平以重量计合计为14％，其中结合水的总含量为大约20％，每100公斤的混合城市废物产出10公斤原材料。
其余的废物，即以重量计为约66％，被处置于城市废物的废物填埋场。这个量包括堆肥馏分(可生物降解馏分)，该馏分被矿物和塑料及箔元素高度污染，以及处于所谓的稳定堆肥的形式。
在另一种方法中，使用将废物转化为电能或热能的程序。它们允许从混合城市废物中获得具有能量形式的产品。通常，它们与用于废物分离的机械和气动方法结合实施。所使用的热方法包括直接方法和间接方法，直接方法包括在废物焚化机组或气化机组中在高温下焚化废物，间接方法包括旨在生产可燃气体以及从城市废物形成替代燃料的有氧或厌氧发酵。
又另一种方法利用城市废物填埋场中的沼气产生机组，其基于释放具有高含量甲烷和其他可燃气体的气态混合物的自然现象。
致使各种原材料和产品的产生的所有上述方法只能实现部分废物管理。尽管应用了各种现代技术解决方案，但是这些方法中的大多数仍产生了其他浪费和边界效应。
与城市废物处理相关的一个重要问题是它们令人讨厌的气味。在废物回收和分类的所有阶段，这种气味都很明显。
由于废物分类是对直接源自于废物填埋场的材料实施的，因此这种因发生的消解处理产生的气味对人员和当地居民造成了严重的妨害。
废物净化的方法是已知的。它们包括用热蒸汽处理废物。无可否认，废物的气味被消除了，但所获得的具有强烈令人讨厌的气味的废水仍然是一种突出的边际效应。而且，废物需要进一步复杂的干燥。
目前，旋转轴轴线的兼容安装用于具有柱形形式的混合器和静止热压器的室中，该旋转轴轴线的兼容安装即与热压器内室的中心轴线的几何形状同轴。这种安装在其上设置有各种搅拌器的轴的方式限制了下述可能性：在各种尺寸和物理化学性质的材料的情况下在一个室中同时混合非同质的混合物。不考虑搅拌器设计，在搅拌器结构和内部包层的表面之间会出现很多接触点。这种解决方案造成搅拌器-包层接触区中材料卡滞，导致混合器堵塞。
另外，在目前用于生物质处理的混合器和热压器中，使用了具有暴露的搅拌器轴或缠绕至轴上的线圈的混合器。这种构造导致围绕轴的纺织品和箔的缠绕，造成频繁的轴清洁的需求，或者对轴或搅拌器的损坏。
美国专利说明书No.US 6 752 956公开了一种用于废物处理的水平热压器。该热压器配备有设置在对称反应器轴线上的搅拌器。搅拌器在它的叶片末端有切削刃，该切削刃将废物分散成小元件。切削刃用于防止废物缠绕在搅拌器轴周围。然而，在可以切割废物之前，一部分废物缠绕在搅拌器轴上。此外，废物的这种高度分散阻止了它的进一步分类，因此在热压器中对其进行处理之前废物应当分离。热压器具有用热水或蒸汽供应的加热套罩(jacket，套壳、套)。这个套罩是单区套罩，因此不可能调节在热压器内部的各个区域的温度。另一个缺点在于热压器的水平定位。搅拌器仅向上和向下移动废物，而不沿热压器轴线运输废物。这是由于没有调节热压器内部的各个区域的温度和沿热压器轴线运输废物这种需要，因为在整个热压器中普遍存在使用单区套罩和使热压器水平定位这样的类似情况。而且，搅拌器总是沿相同方向旋转，阻止了堵塞在搅拌器叶片和热压器壁之间的废物的释放。
发明内容
本发明的本质在于一种周期运转的柱体形式的压力热压器，具有用于废物装载的上部舱口和用于接收经处理的废物的底部舱口，在两侧终止于椭圆形端盖。热压器相对于地平面朝向其出口倾斜3-8度的角度。形成外部压力空间的膜形式的外部套罩安装在室的柱形部段上。外部套罩构成热压器内部压力室的加热空间。穿过外部套罩的蒸汽流加热位于内部的装料，所述蒸汽流在其流动期间将热能散发到热压器的内部压力室的内部。外部套罩划分为至少两个压力分隔的部分，优选地三个部分，优选地沿热压器的柱形部段对称地放置。在外部套罩中的外部压力子空间的分隔使得能够精确地调节热压器的整个表面上的加热蒸汽流，其中精确度取决于外部套罩的划分。这致使精确控制外部空间和热压器的内部之间的热交换。
外部压力空间中的热交换参数、温度和压力由位于仅与外部空间机械连接的测量短管中的测量设备监测，针对每个空间单独地测量。
使用位于仅与热压器的内部压力室机械连接的测量短管中的测量设备来实施监测热压器中的热交换参数、温度和压力。
另外，有可能通过仅与热压器的内部压力室机械连接并与大气接触的短管将蒸汽供给到热压器的内部，并通过仅与热压器的内部压力室机械连接的同一短管或另一根短管来实施从该室的内部的蒸汽排出。桨叶搅拌器轴安装在热压器的压力室内。搅拌器可以执行顺时针旋转和逆时针旋转。搅拌器安装布置关于热压器的柱形部段的对称轴线不对准。对搅拌器轴的几何轴线和热压器的柱形部段的几何轴线的分隔是通过使搅拌器轴的几何轴线的安装沿着平面几何系统中的y轴线移位来完成的。平面几何系统限定在热压器的内部压力室和搅拌器的截面上。移位的大小不超过热压器室的柱形部段的横截面的径向长度的2/3。
搅拌器轴的几何形状使得能够沿着轴设置横向轴护板，优选地薄板材形式的护板。每个搅拌器桨叶具有两个护板，每个护板用于桨叶的相反侧中的一侧。每个护板在搅拌器的对称轴线上相对于搅拌器的桨叶移位等于90°的相位角。护板高度不超过搅拌器桨叶高度的1/3。
在如此构造的机械系统中，根据描述实施机械热加工和灭菌。在热压器压力室中保持1至5巴的压力和在100℃至154℃范围内的温度，并且废物在热压器中的停留时间为45分钟至240分钟。在该处理期间监测上述参数。
由于该处理在这种条件下的应用，在混合城市废物的形态组分中包含的所有物质都经受了灭菌。这个问题从细菌学和病毒学观点变得无菌，致使其消解处理和发酵处理的卫生化以及消除。在这种条件下，可生物降解的有机物质经受纤维分离。水和蒸汽的使用为蛋白质的变性创造了条件，引起纤维的分离。水和蒸汽加速并促进可生物降解的有机物质水解分解成更简单的馏分的处理。同时，所应用的处理条件防止或阻碍在这样的温度下与释放的气态物质或其他挥发性物质的反应的发生。另外，搅拌器旋转方向的周期性变化促进装料的混合并防止其在轴周围的堵塞或缠绕。城市废物中含有的水是灭菌药剂，从可生物降解的有机馏分蒸发的结合水改变其结构并引起其纤维化。此外，由于热压器朝向其出口倾斜并且由于加热套罩分成隔离的段，废物大块在热压器中移动并且可能经受可变温度条件。
在该处理完成之后，在大气压力和环境温度的条件下发生压力和温度稳定。系统被减压，直到内部压力与大气压力相等。将系统降压，并将经处理的废物从热压器的压力室卸载。
如此处理的废物(混合城市废物和/或废物馏分)准备好在机械、气动和光电分类机上分类成馏分。
获得的生物质具有松散的形式，并且没有混合城市废物的气味。通过根据本发明的方法获得的生物质适合于用作能量载体或/和土壤改进剂。其余的二级原材料适合于离解，而不会将混合城市废物的令人讨厌的气味释放到环境中，也无需干燥。
附图说明
本发明的主题示出在附图中，其中，图1是热压器的纵截面，其中示出了搅拌器的桨叶并且未示出护板(为了促进图的明晰)，图2是热压器的纵截面，其中示出了护板并且未示出搅拌器的桨叶(为了促进图的明晰)，图3示出了热压器沿A-A线的横截面，其中示出了搅拌器桨叶和护板两者。
具体实施方式
用于处理城市废物或城市废物馏分的热压器的实施方式包括柱体形式的热压器1，其具有上部舱口5和底部舱口6并且在两侧终止于椭圆形端盖。热压器相对于地平面朝向其出口倾斜7°的角度。搅拌器安装在热压器1的内部压力室2内。搅拌器能够在顺时针旋转和逆时针旋转之间循环地改变它的旋转方向。搅拌器安装在从两个椭圆形端盖伸出的颈部中。通过将搅拌器轴7的几何轴线的安装沿着y轴线移位热压器1的柱形部段压力室2的横截面的径向长度的2/3，使搅拌器轴7的几何轴线与热压器1的内部压力室2的柱形部段的几何轴线分离。三个桨叶8设置在轴7上，并且每个桨叶配备有两个护板9。每个护板在搅拌器的对称轴线上相对于它的桨叶移位等于90°的相位角。护板9高度相当于搅拌器的桨叶8的高度的1/3。
形成外部压力空间的膜形式的外部套罩3安装在热压器1的内部压力室2的柱形部段上。外部压力空间被划分为两个压力分隔部分4，沿着该热压器1的内部压力室2的柱形部段对称放置。每个分隔开的压力空间4包含放置在测量短管中的测量设备，该测量短管也用于分别地为每个空间4供给蒸汽。热压器1的内部压力室2具有其自身的具有测量设备T和P的测量短管，该测量设备T和P用于监测热交换参数、温度和压力。通过与压力空间4机械地连接并与大气接触的短管将蒸汽供给到压力空间4的每个部段的内部。通过仅与压力空间4机械连接的同一或另一短管执行从压力空间内部的蒸汽排出。
具有以下形态组分的混合城市废物(装料)在预粉碎机上经受均化作用，直到获得小于800mm的颗粒大小：
<10mm的馏分8％
10-20mm的馏分18％
木材1％
纸和硬纸板17％
塑料5％
纺织品4％
金属2％
多组分废物，包括卫生废物6％
大件废物4％
然后将它装载进入热压器1的内部压力室2中，直到热压器1的压力室2的容积的55％被填满。使用上部舱口5实施装载。当达到55％的装料容积(对应于3200kg的装料)时，密封上舱门5。使用传输机磅秤在装料供给器上实施装载质量的测量。
在装载和机械加热处理期间，将外部套罩3加热至165℃的温度，并使用饱和蒸汽将压力增加至6.2巴。外部套罩3的温度由设置在其上的温度计监测，压力由设置在其上的压力计监测。在热压器1的内部压力室2内，搅拌器运转，执行交替的顺时针/逆时针旋转，实施装料混合处理。流过外部套罩3的蒸汽将它的热能散发到位于热压器1的内部压力室2中的装料，将装料加热到130℃的温度并将压力增加到3巴。热压器1的内部压力室2中的温度由设置在其上的温度计T监测，并且压力通过设置在其上的压力计P来监测。达到130℃的温度和3巴的压力持续60分钟。将装料保持在该温度并在此压力下保持接下来的80分钟。在通过时钟测量该时间之后，通过打开蒸汽排出短管的出口，使在内部与大气压力的压力均衡处理得以发生。在设置在内部室空间中的压力计P上观察热压器1的内部压力室2中的与大气压力的压力均衡处理。在热压器1的内部压力室2中达到大气压力之后，打开上部舱盖5，然后打开底部舱口6，并且通过底部舱口6将装料卸载到供给器上，该供给器将装料运输到分类线。
获得的生物质具有松散的形式，并且没有混合城市废物的气味。通过根据本发明的方法获得的生物质适合于用作能量载体或/和土壤改进剂。其余的二级原材料适合于离解，而不会将混合城市废物的令人讨厌的气味释放到环境中，也无需干燥。
Claims (3)
1.一种热压器，所述热压器用于处理城市废物或处理城市废物的馏分，特别是混合城市废物中含有的可生物降解的有机馏分；所述热压器为柱体形式，具有上部舱口和底部舱口，在两侧终止于椭圆形端盖，并且所述热压器具有置于其内部的搅拌器，所述搅拌器安装在从所述椭圆形端盖突出的颈部中，并且所述热压器具有加热套罩，其特征在于，所述热压器(1)相对于地平面朝向其出口倾斜3至8度的角度，并且，安装在所述热压器(1)的内部压力室(2)的柱形部段上的、形成外部压力空间的膜形式的外部套罩(3)被划分为至少两个压力分隔的部分(4)，其中，在所述热压器(1)的内部压力室(2)内安装有桨叶搅拌器轴(7)，所述桨叶搅拌器轴能够执行顺时针旋转和逆时针旋转，搅拌器安装布置通过将所述搅拌器的轴(7)的几何轴线的安装沿着平面几何系统中的y轴线移位而关于所述热压器柱形部段(1)的对称轴线不对准，并且所述移位的大小不超过所述热压器(1)的所述内部压力室(2)的所述柱形部段的横截面的径向长度的2/3，并且此外，所述搅拌器的桨叶(8)中的每一个桨叶具有两个护板(9)，每一个所述护板用于所述桨叶(8)的相反侧中的一侧，并且每一个护板(9)在所述搅拌器的对称轴线上相对于所述搅拌器的桨叶(8)移位等于90°的相位角，并且此外，所述护板高度(9)不超过所述搅拌器的桨叶(8)的高度的1/3。
2.根据权利要求1所述的热压器，其特征在于，形成外部压力空间的膜形式的所述外部套罩(3)被划分为沿着所述热压器(1)的所述柱形部段对称地放置的三个压力分隔的部分(4)。
3.根据权利要求1所述的热压器，其特征在于，所述桨叶(8)由片材板制成。
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