CN113168927A - 用于热解有机废物的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于热解有机废物的系统。该系统包括：锥形的壳体(4)，该壳体被构造成临时地、基本上密封地包围废物；以及混合设备，该混合设备设置有：驱动轴，该驱动轴相对于壳体可旋转地安装；以及锥形的混合体(25)，该混合体被构造成在壳体的内部使废物流化，该混合体以基本上不接触壳体的方式固定地附接到壳体。该系统进一步包括加热装置(24)，用于加热壳体的侧壁。该系统使得能够在间歇过程中进行有机废物的处理。混合体通过使废物流化并保持使废物流化来防止一部分废物粘结在一起，从而由加热装置产生的热量可以逐渐扩散至壳体内部的废物。

Description

用于热解有机废物的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于将有机废物热解成热解材料和气化材料的系统。本发明还涉及一种用于将有机废物热解成热解材料和气化材料的方法系统。

背景技术

核工业每年产生大量废物，这些废物被归类为受放射性污染的离子交换介质(即树脂)、污泥和溶剂。树脂是一种有机材料。碱通常是接枝有磺酸和/或胺基团的苯乙烯聚合物。因此，树脂是易燃的，但是当在燃烧过程中供应氧气时，会形成硫和氮氧化物，进而必须以某种方式将硫和氮氧化物分离。另外，在燃烧过程中温度升高得足够高，以使得放射性铯能够部分蒸发。因此，所产生的气体和飞灰会因待处理的树脂的放射性而受到严重污染，这就需要高效的过滤系统。因此，技术和经济问题都与离子交换介质的燃烧有关。

燃烧的替代处理方法是如GB-B-1577383和US-B-6084147中所描述的热解。热解是在400℃至850℃之间的温度下的惰性气氛中进行的，从而发生分子的分解(即矿化)。由于与燃烧相比温度明显较低，并且不存在氧气，因此树脂的残留产物留在热解反应器中。各种放射性同位素(例如铯)向废气的转移也显著降低至不存在。

使用热解将介质加工成高放射性树脂的已知方法包括如GB-B-1577383中所描述的三个顺序步骤。在第一阶段，对树脂进行干燥。即，通常以在水中呈悬浮液的形式输送树脂，通常树脂与水的体积比为70/30。干燥后，树脂进行热解，其中，树脂通常在反应堆容器中经受过热蒸汽的逆流，这是作为连续过程进行的。这种热解产生了含有绝大多数放射性核素和热解气体的少量固体残留物。然后，如下所述，该热解气体在800℃至1100℃之间的温度下进行热力后燃烧。

JP-A-2017/142210公开了一种可用于处理放射性树脂的热解反应器。具体地，JP-A-2017/142210公开了一种圆柱形反应堆容器，其中多个陶瓷球或金属球与混合体组合存在。球由混合体流化，球沿着反应堆容器的壁向上移动，并在反应堆容器的中心向下移动。圆柱形反应堆容器的壁被电加热。按照这种方式，陶瓷球具有介于400℃至700℃之间的基本均匀的温度。将过热蒸汽引入反应堆容器的底侧，而将干燥的树脂添加到反应器的顶部。树脂与过热蒸汽和经加热的陶瓷球的接触提供了形成粒状残留物的热解反应。圆柱形反应堆容器在其下侧上具有用于收集该残留物的圆锥形部段。

JP-A-2017/142210中公开的反应器具有多个缺点。首先，混合体必须具有足够鲁棒的设计，以使陶瓷球能够被流化，这由于与陶瓷球相关联的高摩擦力而显得特别困难。这种混合体意味着必须在反应器的顶部和底部都为混合体提供支撑，使得混合体能够对陶瓷球施加足够的力。具体地，混合体的下侧支撑在被固定地安装在圆柱形反应堆容器中的格栅上，该格栅包括部分地引导混合体的多个同心环形凹部。由于使陶瓷球流化所需的力相对较高，因此这种在下侧上的多重引导是至关重要的。然而，因为反应器中的温度可能很高(即高达700℃)，因此混合体与下部格栅之间的对准并不明显，其结果是，均由金属制成的格栅和混合体都膨胀，这种膨胀对于格栅和混合体不一定相同。因此，对准必须考虑格栅和混合体两者的特定膨胀。

JP-A-2017/142210中公开的反应器的另一个缺点在于陶瓷球会导致混合体的堵塞。在这种情况下，必须停止废物处理，以便消除堵塞。由于反应堆容器通常含有放射性物质，这会带来严重的污染风险，因此必须人工消除这种阻塞，因此这种消除并不明显。陶瓷球或金属球也会随着时间的推移而磨损，因此需要对其进行更换。另外，磨损的球本身也构成必须进行处理的放射性废物。

此外，JP-A-2017/142210中公开的反应器在树脂的停留时间方面存在问题。特别地，树脂会由于重力而落入反应器。尽管过热蒸汽的逆流部分地补偿了重力，但在反应器中的停留时间将始终受到限制。

发明内容

本发明的一个目的在于通过热解对有机废物进行处理，其中可以更精确地控制废物在热解室中的停留时间。

该目的通过一种用于将有机废物热解成热解材料和气化材料的系统来实现，所述系统包括：框架；锥形的壳体，所述壳体被安装在框架上并且被构造成临时地、基本上密封地包围所述废物，所述壳体具有纵向方向、侧壁、上侧和下侧，并且所述壳体设置有：入口，所述入口被构造成与供应设备连通以将所述废物引入所述壳体中；出口，所述出口被构造成与用于从所述壳体中排出所述热解材料的排放设备连通，所述出口被设置在所述壳体的下侧上；以及出气口，所述出气口被构造成与用于从所述壳体中排出所述气化材料的排气装置连通，穿过所述锥形的壳体的横截面具有基本上垂直于所述纵向方向向下减小的表面；混合设备，所述混合设备被安装在所述框架上并且设置有：能够相对于所述壳体旋转地安装的驱动轴，所述驱动轴沿着所述纵向方向延伸穿过所述壳体的上侧，所述驱动轴具有位于所述壳体内部的第一部分以及位于所述壳体外部的第二部分；以及锥形的混合体，所述混合体位于所述壳体的内部并且被构造成使所述废物流化，所述混合体被固定地附接到所述驱动轴的第一部分并且基本上不接触所述壳体；以及加热装置，所述加热装置用于加热所述壳体的侧壁。

通过提供一种具有可以与锥形混合体组合而实现基本上气密密封的锥形壳体的系统，能够在间歇过程中进行有机废物的处理。具体地，一定量的废物被引入壳体中，在此之后，壳体被基本上气密地密封，直至全部废物被热解为止。混合体通过使废物流化并保持使废物流化来防止一部分废物粘结在一起，从而由加热装置产生的热量可以逐渐扩散至壳体内的废物。

另外，在壳体中不再需要陶瓷球或金属球，在已知的处理装置中，陶瓷球或金属球是必需的，以在短的停留时间内向废物释放足够的热量。因此，不需要将混合体支撑在壳体的内部，这也简化了系统的设计。这种简化也使得系统的维护和清洁变得更加容易。此外，相对于必须足够长以获得足够长的停留时间的已知壳体，该壳体还可以具有相对小的设计。

所供应的有机废物也不需要是已经经过干燥。具体地，如果所供应的废物是湿的，则壳体可以保持关闭更长的时间。这一更长的时间使得能够首先对同一壳体内部的废物进行蒸发，然后对其进行干燥，然后对其进行热解。

此外，气密密封的壳体使得能够对放射性废物(特别是放射性树脂或放射性污泥)或其他典型废物进行处理。

在本发明的实施例中，驱动轴的第二部分借助于至少两个轴承能够旋转地安装在所述框架上。

这样的安装使得能够将混合设备整体地安装并支撑在框架上。换句话说，在锥形壳体上不需要任何支撑，使得该锥形壳体可以被制成尽可能地轻。此外，在该实施例中，也不需要在驱动轴与壳体的上侧之间提供可旋转的密封件。

在本发明的实施例中，混合体具有自由底侧，该自由底侧与壳体的下侧处于基本上相同的高度处。

在该实施例中，防止待处理的有机废物的一部分积聚在壳体的下侧上的混合体下方。这种积聚的废物通常会产生部分未经处理的废物，应当避免特别是具有放射性废物的这些废物。

在本发明的实施例中，在穿过锥形壳体的横截面(基本上垂直于所述纵向方向)中测量的壳体的侧壁与混合体之间的最短距离至多为壳体的最大内径的5％，特别是至多为壳体的最大内径的3％。优选地，所述最短距离基本上与所截取的横截面处的高度无关。

已经发现，混合体与壳体之间的距离理想地应尽可能地小，以防止废物能够将自身附着到锥形壳体上。这种固定的材料降低了废物处理的效率，并且还可能产生部分未经处理的废物，这是应当避免的，特别是在放射性废物的情况下。

在本发明的实施例中，混合体通过一个或多个交叉连接件附接到所述轴，使得在使用中，混合体被构造成沿着壳体的侧壁向上输送所述废物。

沿着侧壁进行向上输送是有利的，因为侧壁由加热装置加热，从而优化了加热装置与壳体内部的废物之间的热传递。

在本发明的实施例中，加热装置包括电加热元件，该电加热元件被安装在壳体的侧壁的外侧上，优选地被集成到壳体的侧壁的外侧，电加热元件被构造成在壳体内产生至少200℃、特别地至少300℃、更特别地至少400℃、最特别地至少500℃的温度。

电加热装置提供直接的热量，并且不需要热传递介质(诸如热油)或通过额外燃料进行燃烧，因此污染较少且安全得多。所需温度通常取决于系统所处的处理阶段(即蒸发、干燥或热解)，并且优选地尽可能地低。

在本发明的实施例中，所述系统进一步包括惰化装置，该惰化装置具有其中储存有氮气的至少一个储气罐，惰化装置包括多个管道，该多个管道被构造成用于将氮气供应到壳体中的每个孔口附近。

氮气的使用形成了一种廉价且易于实现的系统以基本上气密地密封壳体，使得锥形壳体内的气氛保持基本上没有氧气(即保持惰性)。

在本发明的实施例中，混合设备进一步包括驱动器(特别是电动机)，该驱动器被构造成用于使驱动轴旋转，该驱动器位于所述壳体的外部。

相对于将驱动器设置在壳体的内部，将混合设备的驱动器设置在壳体的外部是有利的。特别是，污染的机会低得多，从而也可以最佳地利用壳体内部的体积来处理废物。

在本发明的实施例中，壳体的入口由第一闸阀设备关闭，并且其中，壳体的出口由第二闸阀设备关闭。

使用闸阀来关闭壳体的入口和出口是一种在使用期间保证入口和出口基本上气密密封的简单方式。

在本发明的实施例中，在壳体内不存在陶瓷球和/或金属球。

缺少陶瓷球和/或金属球使得壳体内部的混合体完全自由，这简化了系统的设计。

该目的还通过一种用于对有机废物进行干燥并且将有机废物热解成热解材料和气化材料的方法来实现，所述方法包括以下步骤：a)将所述废物引入壳体中；b)在步骤a)之后，基本上气密地密封壳体；c)通过使混合体旋转而在壳体内流化所述废物；d)加热壳体以对所述废物进行加热，以依次对所述废物进行蒸发、干燥和热解；e)从壳体中提取所述气化材料；f)在壳体的底部处收集所述热解材料，直至所述废物被完全热解为止；以及g)解锁壳体以去除所收集的热解材料。

通过提供一种使废物基本上气密地密封在壳体中并结合在壳体内使废物流化的方法，能够在间歇过程中进行有机废物的处理。具体地，将一定量的废物引入壳体中，然后对该壳体进行气密地密封并保持使该壳体密封，直至将全部废物干燥和热解为止。混合体通过使废物流化并保持使该废物流化来防止一部分废物粘结在一起，从而使得热量能够稳定地散布到壳体内部的废物，以对废物进行干燥和热解。因此，无需在单独的废物处理设施中进行干燥和热解。

在本发明的实施例中，步骤d)包括将壳体的温度从环境温度逐渐升高到至少200℃、特别地至少300℃、更特别地至少400℃、最特别地至少500℃。

受控的升温导致更可控的过程。特别地，与基本上瞬时加热相反，废气的量更可控，从而在短时间内产生更多的废气。

优选地，步骤d)进一步包括基于废物处理过程来调节温度。

这使得能够根据废物处理过程中已经达到的阶段(即蒸发、干燥或热解)来调节温度。

在本发明的实施例中，步骤c)包括沿着壳体的侧壁向上输送所述废物。

沿着侧壁进行向上输送是有利的，因为最容易通过加热装置来对侧壁进行加热，从而优化了加热装置与壳体内部的废物之间的热传递。

在本发明的实施例中，步骤d)包括对壳体进行加热以加热所述废物，以依次对废物进行蒸发、干燥和热解。

在该实施例中，有机废物可以与其输送水一起被引入壳体中，由此，在第一阶段中，输送水被蒸发。

在本发明的优选实施例中，排气装置连接到氧化器，所述氧化器用于将含有烃类化合物的废气热氧化成氧化气体，所述氧化器包括：外部腔室，所述外部腔室具有前壁、后壁、左壁、右壁、上壁和下壁，所述前壁、后壁、左壁、右壁、上壁和下壁在其内侧上设置有电加热装置，外部腔室设置有第一开口和第二开口，其中，外部腔室的深度被定义为其前壁与其后壁之间的最短距离，其中，外部腔室的宽度被定义为其左壁与其右壁之间的最短距离，并且其中，外部腔室的高度被定义为其下壁与其上壁之间的最短距离；以及内部腔室，所述内部腔室被外部腔室完全包围，并且所述内部腔室的深度、宽度和高度分别比外部腔室的相应的深度、宽度和高度小至多15％，特别地小至多10％，内部腔室设置有：入口，所述入口被构造成经由外部腔室中的第一开口与供应设备连通，所述供应设备被设置成将过热氧气和所述废气的混合物供应到内部腔室；以及出口，所述出口被构造成经由外部腔室中的第二开口与排放设备连通，所述排放设备被设置成从内部腔室中排出所述氧化气体；以及一个或多个隔板，使得所述混合物流过内部腔室内的一个或多个基本上呈U形的回路。

通过将氧化器构建为用于在经加热的外部腔室中对废气进行氧化的内部腔室，使整个内部腔室达到所需的温度。因此，例如在氧化的开始期间，不存在使一定量的废气暴露在足够高的温度下的风险。另外，电加热元件不需要燃烧额外的燃料(例如石油或天然气)，因此污染较少。另外，由于不需要额外的燃烧空气以用于额外的燃料，因此蒸汽的体积更加有限。天然气(特别是石油)的燃烧也会产生必须进一步进行处理的气体。因此，与使用点火器的现有氧化器相比，电氧化器实现了更小的氧化器，并且必须具有足够的体积以容纳额外的燃烧空气。避免燃烧空气也意味着可以使用更简单的废气处理系统。另外，与使用点火器的氧化器相比，与电加热元件相关联的安全风险也较小。

与不具有隔板的具有相同流入速率的相同尺寸的腔室相比，一个或多个隔板增加了混合物在内部腔室中的停留时间。换句话说，通过使用一个或多个隔板，可以使内部腔室、并因此使外部腔室变得更小，以在相同的流入速度下仍能获得相同的停留时间。另外，作为使用隔板的直接结果的一个或多个U形回路有助于废气与过热氧气的混合。

内部腔室也可以整体更换，而不会损害通常不会直接与废气接触的外部腔室的结构完整性。换句话说，在内部腔室受到污染和/或损坏的情况下，可以容易地进行更换或维护。

此外，与外部腔室相比，以下述方式对内部腔室的尺寸进行选择，所述方式即考虑到腔室所暴露的高温，使腔室之间的体积尽可能地小，使得这些腔室不能彼此接触。

另外，该氧化器适于处理由于对有机废物(特别是放射性废气、更特别是放射性树脂或放射性污泥或其他废物有机废物)进行热解而产生的废气。

在本发明的优选实施例中，内部腔室的内壁之一和所述隔板之一的一侧分别设置有耐热隔热板，这些耐热隔热板用于隔开U形回路的最靠近入口的第一部段。

与在内部腔室内的每个壁上设置耐热隔热板相反，在内部腔室的最靠近入口的部分设置耐热隔热板对内部腔室的暴露于最高温度的部分提供了额外保护，而不必大幅增加氧化器的设计。

在本发明的优选实施例中，外部腔室进一步设置有第三开口，并且内部腔室设置有气体入口，所述气体入口被构造成经由外部腔室中的第三开口与被设置成用于向内部腔室供应尿素的尿素供应设备连通。优选地，所述气体入口被设置在最靠近入口的U形回路之后。

在废气处理期间将尿素引入内部腔室中防止了氮氧化物的形成。将尿素加入到氧化器的起始处确保了基本上在整个内部腔室中避免氮氧化物的形成。以这种方式，氧化器也可用作脱硝(DeNOx)装置。

在本发明的优选实施例中，外部腔室的壁的内侧设置有陶瓷元件，电加热装置被结合到该陶瓷元件中，所述元件在其面向外部腔室的一侧上设置有耐热隔热部。

陶瓷隔热板使得能够更有效地利用由加热装置产生的热量，即隔热板限制了损失到环境中的热量。将加热装置结合到隔热板中还限制了外部腔室的内侧上所需的空间，使得内部腔室可以具有最大的设计。

在本发明的优选实施例中，所述内部腔室完全由耐热金属制成。

在本发明的优选实施例中，提供奇数个隔板，其中，所述入口和所述出口被设置在内部腔室的同一个壁中，并且其中，优选地，所述第一开口和所述第二开口被设置在外部腔室的同一个壁中。

提供奇数个隔板使得能够将入口和出口设置在同一个壁中，由此也可以将外壁中的第一开口和第二开口设置在同一个壁中，从而可以将开口周围的附加隔热部限制在一个壁中。

在本发明的优选实施例中，设置有紧固装置，内部腔室通过所述紧固装置附接到外部腔室，紧固装置被构造成使得内部腔室基本上不与外部腔室的内侧接触。优选地，所述紧固装置包括一个或多个支撑元件，所述一个或多个支撑元件被定位在外部腔室的下壁与内部腔室的下壁之间。

在外部腔室的下壁与内部腔室的下壁之间设置支撑元件形成非常简单的连接，使得内部腔室不与外部腔室直接接触，并且由此还可以提供足够的游隙，使得内部腔室即使在高温下也不与外部腔室接触。

在本发明的优选实施例中，氧化器进一步包括所述供应设备，所述供应设备被构造成以至少1米/秒和至多5米/秒的速度将所述混合物供应到内部腔室中。优选地，所述U形回路具有连接处总长度，使得所述废气在内部腔室中的停留时间为至少2秒。优选地，所述供应设备包括过热器，所述过热器被构造成将氧气(特别是空气、更特别是环境空气)过热到至少850℃、优选地至少900℃、特别地几乎1000℃的温度。

对所供应的空气(特别是其中的氧气)进行过热限制了所需的停留时间，因为基本上不需要进一步对混合物进行加热。

在本发明的另一优选实施例中，所述供应设备包括控制机构，所述控制机构被构造成控制所述混合物中的氧气的量，所述氧气的量为至少6体积％。优选地，所述控制机构包括在所述排放设备中的控制设备，控制设备被构造成确定所述氧化气体中的氧气的量，控制机构进一步被构造成基于所确定的所述氧化气体中的氧气的量来控制所述混合物中的氧气的量。

控制设备允许在内部腔室的整个长度上，在待处理的废气混合物中始终存在至少6体积％的氧气。

在本发明的优选实施例中，所述隔板交替地附接到内部腔室的相对的壁，其中，优选地，每个隔板的长度至多为所述相对的壁之间最短距离的95％。

这种交替附接使得能够以简单的方式获得使所述混合物流动所需的U形回路。

附图说明

下文将通过以下描述和附图更详细地解释本发明。

图1示出了根据本发明的用于处理有机树脂的系统的透视图。

图2示出了图1系统的热解部分的透视图。

图3示出了图2的正视图。

图4示出了图1的系统的示意图。

图5示出了混合设备的透视图。

图6示出了图1的系统的废气处理部分的透视图。

图7示出了图1的系统的氧化部分的截面。

具体实施方式

尽管下文中将参照特定实施例并参照某些附图描述本发明，但本发明不限于此，并且仅由权利要求书限定。在此示出的附图仅为示意性表示并且为非限制性的。在附图中，一些元件的尺寸可被放大，并因此出于说明的目的而不以比例绘出。尺寸和相对尺寸不一定对应于本发明实施的实际减少量。

另外，在说明书和权利要求书中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等术语是为了在类似元件之间进行区分，而不一定是为了指示相继次序或时间次序。所讨论的术语在适当的情况下可互换，并且本发明的实施例能够在除了本文中描述的或示出的顺序以外的其它顺序下操作。

此外，说明书和权利要求书中的术语如“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等用于描述性目的。如此使用的术语在适当的情况下可互换，并且本发明的实施例能够在除了本文中描述的或示出的取向以外的其它取向下操作。

权利要求书中使用的术语“包括”或其衍生词不应被解释为限制于此后列出的装置；该术语并不排除其他原件或步骤。该术语应被解释为陈述的特征、整数、步骤或提及的部件，但是不排除存在或附加一个或多个其它的特征、整数、步骤或部件或它们的组。因此，诸如“包括装置A和B的设备”的表达的范围不仅限于仅由部件A和B组成的设备。相反，对于本发明而言，这意味着设备的相关部件仅为A和B。

如本文中所使用的，术语“惰性气氛”是指其中存在少于2％的氧气的气氛。

本发明包括一种用于分解有机废物的方法和系统，使得相对于初始体积和原始质量显著地减小了待去除的废物的体积和质量。本发明还涉及使在其最终进入环境之前释放的经处理的废物(例如废气)的那些组分无害化。

将特别地关于放射性废物、特别是关于放射性离子交换树脂对本方法进行描述，但是可以根据以下过程和系统的组件来处理其它类型的有机废物。因此，可以根据本发明进行处理的有机废物不仅包括离子交换树脂，而且还包括蒸汽发生器的清洁溶液、溶剂、油、去污溶液、防冻剂、污物、污泥、硝酸盐、磷酸盐和被污染的水。

离子交换树脂由有机材料制成，该有机材料通常是苯乙烯，氨基团被接枝到苯乙烯上以形成阴离子树脂，或者砜基团被接枝到苯乙烯上以形成阳离子树脂。由于这些树脂用于净化核反应堆中的冷却水，因此这些树脂会积聚高达约7％的铁、钙、二氧化硅和少量的其他金属和阳离子。

该方法基于在密闭反应器中的热解。对来自废物处理的固体残留物(即具有高的金属氧化物含量的无机颗粒)进行包装以用于后续储存200年至300年。该方法可以进一步利用常规的废气处理(例如后燃烧)，但是也可以利用如进一步描述的对废气进行氧化。热解是在没有化学计量量的氧的情况下(即在惰性气氛中)借助热量对有机物进行破坏。因此，用于本发明的反应器应该是基本上可气密密封的。

在本方法中，通过加热对树脂的有机组分进行破坏性地蒸馏。在加热时，聚合物树脂的弱化合物分解成碳数较低的化合物，包括碳、金属氧化物、金属硫化物和热解气体，该热解气体进而包括二氧化碳、一氧化碳、水、氮气和碳氢化合物气体。热解后残留的少量固体残留物含有绝大多数的放射性核素。

虽然热解可以在很宽的温度范围内进行，但是本方法是在低温(一般约为300℃至600℃)下进行热解，以防止放射性金属在离子交换树脂中挥发。因此，这些金属残留在反应器的残留物中。因此，可以在较高的温度下将低活性的合成热解气体转化为二氧化碳和水，而不需要考虑诸如铯的挥发性放射性金属。

废气(例如包含碳氢化合物的热解气体)的氧化是在高温下对有机气体进行破坏，其中必须存在最少量的氧气。通常，碳氢化合物蒸气在至少850℃的温度下被转化为二氧化碳和水，气体的停留时间至少为2秒，氧含量至少为6体积％。这不构成废气的燃烧。

用于处理离子交换树脂的系统包括框架1，在该框架上安装有收集室2，在该收集室中通过输送水、特别是经由供应管线(未示出)和入口3来输送树脂，该入口可以经由关闭阀9关闭。可选地，输送水可以从收集箱1中过滤出来并且经由排放管线(未示出)进行排放。输送水的分离形成了干燥树脂，这缩短了在热解室中的停留时间。

树脂(包括或不包括输送水)从收集室2经由管线5(如图2中所示)输送到锥形热解室4并且经由入口6进入壳体4。如下所述，在热解室4中，输送水被蒸发(如果需要的话)，并且树脂被干燥和热解。通过蒸发、干燥和热解产生的废气经由与管线8连接的出气口7排出。由于重力作用，热解材料落入壳体4的内部并且经由出口12离开壳体，该出口通向收集盘10。在所示的实施例中，在出口12与收集盘10之间还设置有闸阀设备11(如图3中所示)。然后，在使用期间关闭这种闸阀，使得未经热解的材料无法最终进入收集盘10中。在收集盘2与热解室4的入口6之间设置有类似的闸阀设备13(也如图3中所示)。

为了使热解室4是气密密封的(即确保在热解室4的内部基本上不存在氧气)，将氮气从储气罐19引导到热解室4的每个开口。该氮气防止氧气通过热解室4中的开口之一从而破坏惰性气氛的状态，导致氧化或燃烧反应，该氧化或燃烧反应可能导致使壳体4可能被损坏和/或出现不安全状况的高温。可以理解，储气罐19也可以由另一个氮气供应装置(例如氮气供应网络)代替。

如图4中所示，侧壁上的锥形壳体4设置有用于加热侧壁的加热装置24(特别是电加热装置)。在一个有利的实施例中，这些加热装置24被结合在陶瓷元件中，该陶瓷元件直接附接到锥形壳体4，这些加热装置适于在壳体4内产生至少200℃、特别地至少300℃、更特别地至少400℃、最特别地至少500℃的温度。需要产生的温度取决于需要处理的废物的类型，还取决于处理所处的阶段。例如，在蒸发输送水期间，120℃的温度可能足够，而在热解期间需要大约300℃的温度(取决于树脂的类型)。

在壳体4的内部设置有锥形混合体25，该锥形混合体经由交叉连接装置41附接到驱动轴26，该驱动轴沿着所述纵向方向延伸穿过壳体的上侧，该驱动轴具有位于壳体4内部的第一部分以及位于壳体4外部的第二部分。锥形混合体25被构造成通过使混合体25旋转而沿着壳体4的侧壁向上输送废物，从而使壳体4内部的废物流化。

如图4中示意性地示出的，混合体25不接触壳体4，并且混合体25在壳体24的下侧处具有自由底侧，如上所述，以避免废物在壳体4的底部积聚。这样的构造是可能的，因为驱动轴26的第二部分被支承安装在框架1上，因此不需要在壳体24的内部进行安装。特别地，当将驱动轴26附接到框架1时，使用双轴承。如图4中所示，驱动轴26沿壳体4的纵向方向27延伸。驱动轴26由图1中所示的电动机28驱动。

在实施例中，如上所述，混合体25与壳体4的侧壁之间的最短距离为至多5％、特别是至多3％，以避免残留物在侧壁上积聚。

来自蒸发、干燥和热解的废气经由管线8供应到供应管线14，该废气排放到氧化设备15(也称为氧化器)的入口33中。供应管线14被设置成用于供应过热的氧气、特别是过热的空气(诸如环境空气)，该空气通过过热器20(在图4中示意性地示出)被加热。如图4中所示，可以将氧气装在罐21中并且经由泵22供应氧气。罐21优选地为氧化器15所在的腔室，因此所供应的空气是环境空气。泵22还确定了氧气的供应量，并且还可以用于控制氧气和废气的混合物的供应速度(例如介于1米/秒至5米/秒之间)。

如图4和图6中所示，氧化设备15包括外部腔室16和内部腔室17。电加热装置23(如图7中所示)被设置在外部腔室16中并对内部腔室17进行加热，废气和过热空气的混合物流经该内部腔室。该混合物在该温度下被氧化，使得经氧化的气体经由出口32和排放管线18从氧化设备15中排出。过热空气的温度(特别是至少850℃，优选地至少900℃，更优选地几乎达1000℃)已经确保了对废气进行初始加热，使得氧化反应已经在内部腔室17的起始位置处开始。

外部腔室16设置有前壁、后壁、左壁、右壁、上壁和下壁，这些壁中的每个壁在其内侧处设置有电加热装置23，如图7中示意性地示出的，外部腔室16的深度被定义为其前壁与其后壁之间的最短距离，外部腔室16的宽度被定义为其左壁与其右壁之间的最短距离，外部腔室16的高度被定义为其下壁与其上壁之间的最短距离。外部腔室16进一步设置有第一开口29和第二开口30，供应管线14和排放管线18分别穿过该第一开口和第二开口延伸。

如图6中所示，内部腔室17被外部腔室16完全包围，并且内部腔室的尺寸尽可能地接近于外部腔室16的尺寸。特别地，高度、深度和宽度分别比外部腔室16的相应的深度、宽度和高度小至多15％，特别地小至多10％。已经发现，这样的尺寸允许内部腔室16由于高温而膨胀，而且使得外部腔室的总体积能够尽可能地小以形成紧凑的氧化器15。如图7中所示，内部腔室17通过紧固装置31支撑在外部腔室16上，从而避免了两个腔室16、17之间的直接接触。这避免了损坏加热装置23。

显然，内部腔室17内的气氛相对于外部腔室16中的在内部腔室17周围的气氛基本上完全密封。以这种方式防止待氧化的气体与外部腔室17发生接触，特别是与加热装置23发生接触。

在实施例中，加热装置23被设计为陶瓷元件，这些陶瓷元件在其面向外部腔室16的一侧上设置有耐热隔热部。

为了限制氧化器15的尺寸，内部腔室17设置有基本上彼此平行的隔板35，相对于没有隔板的具有相同尺寸的腔室，该隔板增加了内部腔室17内的停留时间。由于这些隔板35，混合物必须流过一系列的基本呈U形的回路36，该回路促进气体的混合。

优选地，U形的回路的拐角被圆化，以避免涡流，该涡流可能暂时保留一部分废气从而降低氧化器15的效率。

在所示的实施例中，每个隔板35的长度约为内部腔室17的高度的85％，但其它长度也是可能的。通常，该长度优选地介于高度的60％至95％之间(或者，如果根据宽度或长度方向对隔板进行定向，则该长度介于宽度或长度的60％至95％之间)。已经发现，这使得能够进行充分的流动，并且还基于理想的尽可能小的内部腔室17的尺寸使混合物必须行进的总距离最大化。

基于所需的混合物的停留时间来选择隔板35的数量和内部腔室17的尺寸。该停留时间优选地为至少2秒。泵22还可以用于调节流量，使得在给定一定的总距离的情况下停留时间是充足的。

为了防止损坏隔板35，这些隔板也可以设置有隔热部(未示出)。这对于第一隔板尤其有利，因为由于过热空气的供应，该第一隔板是最热的区域。另外，内部腔室17的该壁也是隔热的。

在所示的实施例中，使用奇数个隔板35，使得可以将开口29、30设置在外部腔室16的同一个壁中，可选地，在该外部腔室上未设置有加热装置23，但优选地设置有隔热部。

在所示的实施例中，第三开口38也设置在外部腔室16中，尿素供应设备37经由设置在开口38内的气体入口40连接到该外部腔室。如上所述，尿素的供应避免了在氧化期间形成氮氧化物。如图所示，尿素供应设备37连接到最近的U形回路36，使得被供给的尿素具有充足的停留时间。

在实施例中，外部腔室16设置有门34，该门形成该外部腔室的壁。这是有利的，因为该门使得能够对整个内部腔室17进行更换或清洁。这也使得能够对加热装置23进行维护。

在所示的实施例中，还提供了控制设备39，该控制设备检查存在于经氧化气体中的氧气的体积百分比。如果该体积百分比太低，则启动控制机构，该控制机构调节泵22，从而供应更多的氧气。以这种方式，可以在整个内部腔室17中获得并维持所需的氧气百分比(例如6体积％)。

尽管已经参考特定实施例描述了本发明的某些方面，但是显然，这些方面可以在权利要求书所限定的保护范围内以其他形式实现。

Claims (17)

1.用于将有机废物热解成热解材料和气化材料的系统，所述系统包括：

-框架(1)；

-锥形的壳体(4)，所述壳体被安装在所述框架上并且被构造成临时地、基本上密封地包围所述废物，所述壳体具有纵向方向(27)、侧壁、上侧和下侧，并且所述壳体设置有：

-入口(6)，所述入口被构造成与供应设备连通以将所述废物引入所述壳体中；

-出口(12)，所述出口被构造成与用于从所述壳体中排出所述热解材料的排放设备连通，所述出口被设置在所述壳体的下侧上；以及

-出气口(7)，所述出气口被构造成与用于从所述壳体中排出所述气化材料的排气装置连通，穿过所述锥形的壳体的横截面具有基本上垂直于所述纵向方向向下减小的表面；

-混合设备，所述混合设备被安装在所述框架上并且设置有：

-相对于所述壳体能够旋转地安装的驱动轴(26)，所述驱动轴沿着所述纵向方向延伸穿过所述壳体的上侧，所述驱动轴具有位于所述壳体内部的第一部分以及位于所述壳体外部的第二部分；以及

-锥形的混合体(25)，所述混合体位于所述壳体的内部并且被构造成使所述废物流化，所述混合体被固定地附接到所述驱动轴的第一部分并且基本上不接触所述壳体；以及

-加热装置(24)，所述加热装置用于加热所述壳体的侧壁。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述驱动轴的第二部分借助于至少两个轴承能够旋转地安装在所述框架上。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述混合体具有自由底侧，所述自由底侧与所述壳体的下侧处于基本上相同的高度处。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，在穿过所述锥形的壳体的基本上垂直于所述纵向方向的横截面中测量的所述壳体的侧壁与所述混合体之间的最短距离至多为所述壳体的最大内径的5％，特别是至多为所述壳体的最大内径的3％。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述最短距离基本上与所截取的横截面处的高度无关。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述混合体通过一个或多个交叉连接件(27)附接到所述轴，使得在使用中，所述混合体被构造成沿着所述壳体的侧壁向上输送所述废物。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述加热装置包括电加热元件，所述电加热元件被安装在所述壳体的侧壁的外侧上，优选地被集成到所述壳体的侧壁的外侧，所述电加热元件被构造成在所述壳体内产生至少200℃、特别地至少300℃、更特别地至少400℃、最特别地至少500℃的温度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统进一步包括惰化装置，所述惰化装置具有其中储存有氮气的至少一个储气罐(19)，所述惰化装置包括多个管道，所述多个管道被构造成用于将氮气供应到所述壳体中的每个孔口的附近。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述混合设备进一步包括特别为电动机的驱动器(28)，所述驱动器被构造成用于使所述驱动轴旋转，所述驱动器位于所述壳体的外部。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述壳体的入口由第一闸阀设备(13)关闭，并且其中，所述壳体的出口由第二闸阀设备(11)关闭。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述壳体中不存在陶瓷球和/或金属球。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述废物是放射性的，并且所述废物特别地包括放射性树脂或放射性污泥。

13.用于对有机废物进行干燥并且将有机废物热解成热解材料和气化材料的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将所述废物引入壳体中；

b)在所述步骤a)之后，基本上气密地密封所述壳体；

c)通过使混合体旋转而在所述壳体内流化所述废物；

d)加热所述壳体以对所述废物进行加热，以依次对所述废物进行干燥和热解；

e)从所述壳体中提取所述气化材料；

f)在所述壳体的底部处收集所述热解材料，直至所述废物被完全热解为止；以及

g)解锁所述壳体以去除所收集的热解材料。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述步骤d)包括将所述壳体的温度从环境温度逐渐升高到至少200℃、特别地至少300℃、更特别地至少400℃、最特别地至少500℃。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述步骤d)包括基于废物处理过程来调节所述温度。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述步骤c)包括沿着所述壳体的侧壁向上输送所述废物。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，所述步骤d)进一步包括对所述壳体进行加热以加热所述废物，以依次对所述废物进行蒸发、干燥和热解。

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