CN1227128A - 处理含有有毒成分的物料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种处理含有毒成分的废料或可处理物料的方法，包括下列步骤：(1)对于可处理物料进行第一步骤，该步骤包括：(a)把处理剂与可处理物料混合形成混合物，处理剂含有碱金属化合物，(b)在前级炉中，在初温下在低氧气氛中加热混合物，使可处理物料热分解产生含有有毒成分的物质，该物质与处理剂接触并反应，形成无害的盐；(2)对可处理物料进行第二步骤，所述第二步骤包括在独立于前级炉的次级炉中，在高于初温的二次温度下加热可处理物料，以减小其体积。

Description

处理含有有毒成分的物料的方法和设备
本发明涉及在热处理条件下对可处理物料进行处理的方法和设备的改进，可处理物料是例如含有大量有毒成分如卤素物质和硫的废料，其目的是防止产生剧毒的二噁英并使废气和可处理的物料无害。
普通废料，如城市废料(垃圾)、工业废料、撕碎机的粉尘、和聚氯乙烯等塑料废料含有大量的卤素物质(氯、溴、碘、氟和砹)，特别是氯。因此，在这样的废料等经过焚烧等热处理时，产生大量的有毒的含氯气体，如氯化氢气体和氯气，成为在焚烧后所得的残渣和废气中含有的飞灰中产生剧毒二噁英的一个原因。由于对含硫的废料(如废轮胎)也进行这样的焚烧处理，其中产生大量的硫的氧化物气体(SOx)。所以，已经进行了对这样的硫的氧化物气体的处理。
为了除去上述有毒气体，已经提出了向充入了废料(可处理物料)的焚烧炉内喷洒碱性物料(如石灰粉)，如特开昭54-93864所公开的。在该专利中，所喷洒的碱性物料与废料焚烧产生的含氯气体反应，形成无害的氯化物(如氯化钙)，从而使废气无害。
还已经提出了在加入含钙碱性物料，如石灰(CaCO3)或消石灰(Ca(OH)2)时煅烧废料，或者把碱性物料填充在废气通过的过滤器中，从而从废气中除去有毒的氯化物气体和硫的氧化物气体。在特公平2-10341、特开平1-296007、和特开昭59-12733中公开了这样的方法。
应理解到，上述传统技术用于先使有毒气体产生，然后除去有毒气体。
此外，已知使可处理物料热分解或经过干馏，然后在碳化、灰化等条件下减小热分解时形成的残渣体积。这样的处理方法之一按如下过程进行：在一个可旋转的单一窑炉内(回转窑)使可处理物料热分解。然后在加煤机中焚烧从回转窑炉中排出的残渣。在一个重烧室内燃烧从可旋转窑炉内排出的热分解气体，产生高温气体。高温气体(废气)通过一个锅炉或类似的设备，然后引入一个反应塔，向反应塔中喷洒消石灰浆使其与废气反应。在特开平5-33916中公开了该方法。
另一种处理方法进行如下：在一个回转处理炉内，在低温干馏条件下热处理废料(可处理物料)，使可处理物料转变成低温干馏气体和热分解残渣。在高温燃烧炉内燃烧残渣，从而形成熔融态的熔渣。然后把这种熔渣冷却固化成玻璃态。把从回转处理炉内排出的干馏气体送到锅炉内，或者通过过滤器或气体净化装置处理后排出。在特公平(Tokuhyohei)No.8-510789中公开了这样的方法。
根据上述焚烧条件下的热处理方法，向焚烧炉中喷洒碱性物料，因此在产生有毒气体的位置附近进行有毒气体的处理；但是，有毒气体已经产生后才进行处理。因此，虽然可以预期含氯气体的去除效果达到某种程度，但是，不能获得足够的去除效果来满足防止空气污染的最近的严格法规。此外，这样的处理过程在焚烧条件下进行，所以反应温度高。因此，难以维持稳定的反应。在喷洒大量碱性物料的情况下，碱性物料影响燃烧本身，使得形成未燃烧的部分。因此不可能满足防止空气污染的最近的严格法规。
根据上述在干馏条件下的其它处理方法，可处理物料热分解而不燃烧，可以容易地去除焚烧炉等的不稳定因素。但是，向炉内喷洒碱性物料的处理方法将获得与焚烧条件下的处理方法相同的效果。
在废气中含有大量有害气体(尤其是含氯气体和硫的氧化物气体)的情况下，窑炉和气体导管的腐蚀是显著的，因此存在降低废物处理设备的寿命和产生气体泄漏的担忧，并因此使设备维修困难。
此外，在废料中含有硫成分的情况下，在加入与硫的氧化物气体反应的CaO等含钙碱性物料焚烧废料时，形成称为石膏的CaSO4(硫酸钙)。石膏在吸收水分时固化，因此使石膏的后处理难以进行。
从上述内容可以理解，根据上面讨论的处理方法中的任一种，在前一个步骤中先从可处理物料中产生有毒气体，然后通过袋式过滤器或燃烧处理在后一个步骤中除去含氯气体、硫的氧化物气体和二噁英。因此，难以充分除去有毒气体和二噁英。
为了解决上面讨论的问题，还提出了下面的处理方法：在一个处理炉内热处理可处理物料时，把适量的易于与氯成分反应的碱性物料(处理剂)与可处理物料混合使得氯成分固定在残渣灰分中，从而获得无害的废气。用水等漂洗残渣灰分等，从而除去氯成分。在特开平9-155326公开了这种方法。
在该方法中，在单一处理炉中进行可处理物料的热分解以产生分解气体的处理。换言之，在单一处理炉内，完成了通过供料口向单一处理炉充入可处理物料，并通过卸料口从单一处理炉中排出碳化物料的一系列步骤。在这一系列步骤中，搅拌可处理物料并使其经过热处理(例如，在300～600℃的温度范围内进行1小时)，从而依次进行干燥、热分解以及减小可处理物料体积(碳化)的各个步骤。
在可处理物料的热分解时，在200～350℃的温度范围产生含有卤素物质的有毒气体，其中，可处理物料和处理剂相互反应形成无害的盐类。但是，存在一部分有毒气体以其未反应态残留的可能性。此外，可处理物料被搅拌，所以，存在在可处理物料中可以包含未反应的有毒气体的可能性。在350℃以上的温度加热可处理物料以形成碳化物料的情况下，有毒气体将会吸附在碳化物料中。
在所产生的碳化物料、有毒气体和所产生的二噁英同时存在时，碳化物料不可避免地会吸附这些有毒气体和二噁英。将会理解的是，除去已经被吸附的有毒气体和二噁英是非常困难的。因此，难以再利用碳化物料，所以，需要在最终的处理场把碳化物料埋起来，或者使碳化物料经过另一种处理，如在非常高的温度下的熔融处理。
由于上述原因，本发明打算在可处理物料在热处理炉中热分解时，使从可处理物料中产生的有害气体与处理剂(碱性物料)接触并反应形成无害的盐(类)，从而使废气和残渣无害。例如在另一个热处理炉中，在碳化条件下减小已经无害的残渣的体积，从而使得有可能再利用残渣。
作为本发明人的实验研究结果，发现了下列事实：作为前一个步骤和后一个步骤，通过分别在各自独立的热处理炉内进行热分解和反应步骤(用于使可处理物料热分解产生有害气体并使该有害气体与处理剂反应)和减小体积的步骤(用于减小可处理物料的体积)，可以有效地防止有毒气体(尤其是氯化物气体和硫的氧化物气体)转入可处理物料(残渣)中，使得有毒成分不能残留在可处理物料(残渣)中。
此外，根据本发明人的实验，已经认识到下列事实：在加入碳酸钙等钙的化合物作为处理剂的情况下，与不加入处理剂的情况相比，可以预期有毒成分的去除效果可以达到某种程度。但是，在加入碱金属(如钠或钾)化合物作为处理剂的情况下，可以有效地除去多种有害成分。
换言之，已知在卤素物质(特别是含氯气体)和碱性物料相互接触时，二者之间发生反应形成无害的卤素盐类，如氯化物；但是，卤素的去除效果不充分。在这方面，通过热处理含有氯和/或硫的可处理物料时，加入碱金属化合物作为处理剂，可以预期达到充分的有害成分的去除效果，其中，从可处理物料中产生的分解气体中除去有毒成分，从而形成无害的盐(类)，如氯化物和/或亚硫酸盐并排出无害的废气。这种废气可以用作燃料。在例如进行去除灰尘的处理之后，废气当然可以排放到大气中。此外，使可处理物料在热处理时形成的残渣无害，其中，通过用水等溶液漂洗可以溶出在残渣中残留的盐(类)。而且，已经发现，在可处理物料中含有金属成分的情况下，可以回收构成部分残渣的金属和碳化物料，重新利用。
基于上述讨论的知识，已经预测并完成了本发明。
所以，本发明的一个目的是提供处理含有有毒成分的可处理物料的改进的方法和设备，它可以有效地克服在类似的传统方法中遇到的缺点。
本发明的另一个目的是提供处理含有有毒成分的可处理物料的改进的方法和设备，其中，使得残渣和废气无害，从而使得有可能再利用残渣。
本发明的再一个目的是提供处理含有有毒成分的可处理物料的改进的方法和设备，其中，可以有效地防止在热分解条件下可处理物料中产生的有毒物质(气体)转入并保留在可处理物料中，因此使残渣无害。
本发明的再一个目的是提供一种处理含有有毒成分的可处理物料的改进的方法和设备，其中，热分解可处理物料产生有毒物质(气体)并使有毒物质与处理剂(碱性物料)反应的步骤，和减小可处理物料的体积的另一个步骤分别在各自独立的热处理炉内进行，从而防止了有毒物质转入并保留在可处理物料中。
本发明的一个方面在于处理含有有毒成分的可处理物料的方法，包括下列步骤：(1)对可处理物料进行第一(分解与反应)步骤，第一步骤包括(a)把处理剂与可处理物料混合形成混合物，处理剂含有碱性物料，和(b)在前级炉内加热上述混合物，使可处理物料热分解产生含有有害成分的物质，此物质与处理剂接触并反应形成无害的盐；以及(2)对可处理物料进行第二(减小体积)步骤，第二步骤包括在独立于前级炉的次级炉中加热可处理物料，以减小可处理物料的体积。
本发明的另一个方面在于处理含有有毒成分的可处理物料的方法，包括下列步骤：(1)对可处理物料进行第一步骤，第一步骤包括(a)把处理剂与可处理物料混合形成混合物，处理剂含有碱金属化合物，和(b)在前级炉内在低氧气氛下，在初温下加热此混合物，使可处理物料热分解，产生含有有毒成分的物质，该物质与处理剂接触并反应形成无害的盐；以及(2)对可处理物料进行第二步骤，第二步骤包括在独立于前级炉的次级炉中，在高于初温的二次温度下，加热可处理物料，以减小其体积。
本发明的再一个方面在于处理含有有毒成分的可处理物料的设备。该设备包括至少一个前级热处理炉，它包括具有第一和第二端部的第一筒体。第一和第二端部分别具有供料口和出料口。前级热处理炉还包括一个第一混合和传送装置，用于混合和传送通过供料口向卸料口供给的可处理物料。以及位于筒体之外以加热筒体的第一加热装置。第一筒体有一个一般为水平延伸的轴。提供与前级热处理炉分开布置的至少一个次级热处理炉，次级热处理炉包括一个有第一和第二端部的第二筒体。第一和第二端部分别具有供料口和卸料口。次级热处理炉包括一个第二混合和传送装置，用于混合和传送通过供料口向卸料口供给的可处理物料，和位于筒体之外的第二加热装置以加热筒体。第二筒体有一个一般为水平延伸的轴。此外，提供一个连接第一筒体的卸料口和第二筒体的供料口的导管。在该处理设备中，在前级热处理炉中的第一筒体中进行一次处理，其处理方式使得含有碱性物料的处理剂与可处理物料混合形成混合物，并加热此混合物来热分解可处理混合物，产生含有有毒成分的物质，该物质与处理剂接触并反应形成无害的盐。在前级热处理炉的第一筒体中的可处理物料通过导管输送到次级热处理炉的筒体中。此外，在次级热处理炉的第二筒体中进行二次处理，其处理方式使得对所输送的可处理物料进行加热，以减小可处理物料的体积。
在附图中，在所有的图中相同的参考数字表示相同的部件和元件，其中：
图1是根据本发明的废物(可处理物料)处理设备或装置的一个实施方案的示意图；
图2A是构成图1的废物处理设备一部分的前级(次级)热处理炉的筒体的截面图；
图2B是基本沿图2中2B-2B线方向所取的截面图；
图3是构成废料处理设备一部分的前级和次级热处理炉的第一种布置方式的示意正视图；
图4是构成废料处理设备一部分的前级和次级热处理炉的第二种布置方式的示意正视图；
图5A是构成废料处理设备的前级和次级热处理炉的第三种布置方式的示意侧视图；
图5B是图5A的第三种布置方式的示意正视图；
图6是构成废料处理设备的前级和次级热处理炉的第四种布置方式的示意正视图；
根据本发明，一种处理含有有毒成分的可处理物料(如城市废料或垃圾，或工业废料)的方法，包括下列步骤：(1)对可处理物料进行第一(分解与反应)步骤，第一步骤包括(a)把处理剂与可处理物料混合形成混合物，处理剂含有碱性物料，和(b)在前级炉内加热此混合物，使可处理物料热分解产生含有有害成分的物质，该物质与处理剂接触并反应形成无害的盐；以及(2)对可处理物料进行第二(减小体积)步骤，该第二步骤包括在独立于前级炉的次级炉中加热可处理物料以减小可处理物料的体积。
在分解与反应步骤中，向(前级)热处理炉中提供可处理物料和碱性物料(例如，碱金属化合物)并在200～350℃范围内的温度下加热。把可处理物料和碱性物料在供给到热处理炉中之前和之后相互混合形成混合物。在热处理炉中加热该混合物时，可处理物料热分解，从而产生含有氯和/或硫等有毒成分的有毒物质或气体。有毒气体含有氯化氢(HCl)和/或硫的氧化物(SOx)等有毒气体。使所述气体立即与在可处理物料中存在的碱性物料接触并立即与碱性物料反应，从而形成无害的盐(类)。因此，可以使所放出的气体或废气无害，而同时可处理物料处理成为不含有毒成分的残渣。在这种分解与反应步骤中，在低氧浓度气氛中加热可处理物料和碱性物料的混合物，低氧浓度气氛是指其中氧浓度低的气氛，通过在把混合物倒入窑炉中时关闭热处理炉的供料口和卸料口或者关闭所用的罐可以进行该过程。将会理解的是，低氧浓度气氛对应于已经关闭了供料口和卸料口的窑炉中残留空气的条件。换言之，低氧浓度气氛对应于下面的一种条件，其中，把混合物放在基本密封的炉内，以防止新鲜空气进入窑炉，其中，炉内的压力漏出窑炉。因此，低氧浓度气氛不需要窑炉的完全关闭或密封状态，并且还包括用可处理物料本身密封窑炉的供料口一侧的条件，其中，在加热条件下升高炉内的气体压力，使得几乎不可能从炉外供给空气。低氧浓度气氛可以是一种热分解气氛，其中，在该条件下可处理物料热分解产生所谓的可处理物料的热分解气体。因此，低氧浓度气氛完成了可处理物料的干馏。
在上述分解与反应步骤中用作处理剂的碱性物料的实例是：
(1)碱金属碳酸氢盐、碱金属碳酸盐等，如碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸钠(NaCO3)、倍半碳酸钠(Na2CO3·NaHCO3·2H2O)、和天然苏打(含有Na2CO3·NaHCO3·2H2O)；
(2)碱金属氢氧化物，如氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)；以及
(3)碱金属碳酸盐和碱金属碳酸氢盐，如碳酸钾(K2CO3)、碳酸氢钾(KHCO3)、碳酸钠钾(KNaCO3·6H2O)。
(4)碱土金属氧化物，如氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化钡(BaO)；
(5)碱土金属碳酸盐，如碳酸钙CaCO3，碳酸镁MgCO3，碳酸钡(BaCO3)，碳酸锶(SrCO3)，和白云石(CaMg(CO3)2)；
(6)碱土金属氢氧化物，如氢氧化钙(Ca(OH)2)，氢氧化镁Mg(OH)2，氢氧化钡(Ba(OH)2)水合物，氢氧化锶(Sr(OH)2)。
将会理解的时，上面列出的化合物单独或与其它物质结合作为处理(有毒成分去除)剂。换言之，处理剂含有碳酸氢钠、碳酸钠、倍半碳酸钠、天然苏打、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾和碳酸钠钾，氧化钙、氧化镁、氧化钡、碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锶和白云石，氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡水合物、氢氧化锶中的至少一种。
碱性物料优选的实例是碱金属(钠或钾)的碳酸氢盐、碱金属(钠或钾)的碳酸盐、和碱金属(钠或钾)的氢氧化物。更具体地，所述碱性物质优选的实例是碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸钠(Na2CO3)、倍半碳酸钠(Na2CO3·NaHCO3·2H2O)、天然苏打(含有Na2CO3·NaHCO3·2H2O)、碳酸钾(K2CO3)、碳酸氢钾(KHCO3)、碳酸钠钾(KNaCO3·6H2O)、氢氧化钠(NaOH)、和氢氧化钾(KOH)。上述碳酸钠通常称为碳酸盐苏打、苏打、苏打灰、晶碱或结晶苏打。上述倍半碳酸盐通常称为二碳酸一氢三钠。上述天然苏打通常称为天然碱。将会理解的是，上面列出的优选的化合物单独或与其它物质结合用作所述处理剂。换言之，所述处理剂优选的是含有碳酸氢钠、碳酸钠、倍半碳酸钠、天然苏打、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
在分解与反应步骤中，通过下列化学方程式表示的反应，把有毒气体，如氯化氢(HCl)和硫的氧化物(SOx)转变为无害的盐类，从而使所放出的气体或废气无害，并留下可处理物料作为不含有有毒成分的残渣：
(1)关于氯化氢(HCl)：
在用碳酸氢钠作为处理剂的情况下，
在用碳酸氢钾作为处理剂的情况下，
在氢氧化钠情况下，
在用氢氧化钾作为处理剂的情况下，
(2)关于硫的氧化物(SOx)，
在用碳酸氢钠作为处理剂的情况下，
在用碳酸氢钾作为处理剂的情况下，
在用氢氧化钠作为处理剂的情况下，
在用氢氧化钾作为处理剂的情况下，
在用碳酸钠钾作为有毒成分去除剂的情况下，
根据上述反应，有毒的HCl被转变为无害的NaCl或KCl；有毒的SOx被转变为无害的亚硫酸盐(Na2SO3、K2SO3)，从而获得了有毒气体向无害的盐类的转变。
在分解与反应步骤中，形成盐类的步骤可以在干燥可处理物料的干燥步骤之后进行。盐类形成步骤和干燥步骤可以在同一热处理炉或各自独立的热处理炉内进行。
在(前级)热处理炉内完成分解与反应步骤以后，将可处理物料(残渣和盐类)通过导管送入另一个(次级)热处理炉中进行可处理物料的体积减小的步骤。在体积减小的步骤中，在(次级)热处理炉内加热所移动的物料使其经过，例如碳化或灰化来减小体积。将会理解的是，在体积减小步骤中，可以把可处理物料加热获得其可燃部分(如碳氢化合物等)已经气化并从可处理物料中排出的状态。在体积减小步骤中的加热过程中，在可处理物料达到其碳化之前的一个步骤中可以获得可处理物料的这种状态。
通过使用一种如下布置的废物处理装置或处理设备进行上述可处理物料的处理过程：提供至少一个前级热处理炉，包括含第一和第二端部的第一筒体。分别形成带有供料口和卸料口的第一和第二端部。前级热处理炉还包括一个第一混合和传送装置，用于混合和传送通过供料口向卸料口供给的可处理物料，以及位于所述筒体之外的加热所述筒体的第一加热装置。第一筒体有一个一般为水平延伸的轴。提供与前级热处理炉分开布置的至少一个次级热处理炉，次级热处理炉包括一个含第一和第二端部的第二筒体。第一和第二端部分别具有一个供料口和卸料口。次级热处理炉包括一个第二混合和传送装置，用于混合和传送通过供料口向卸料口供给的可处理物料，和位于所述筒体之外的第二加热装置以加热所述筒体。第二筒体有一个一般为水平延伸的轴。此外，设置一个连接第一筒体的卸料口和第二筒体的供料口的导管。在该处理设备中，在前级热处理炉中的第一筒体中完成一次处理，其处理方式使得一种含有碱性物料的处理剂与可处理物料混合形成混合物，并加热所述混合物来热分解可处理物料，产生含有有毒成分的物质，该物质与所述处理剂接触并反应形成无害的盐。在前级热处理炉的第一筒体中的可处理物料通过所述导管输送到次级热处理炉的筒体中。此外，在次级热处理炉的第二筒体中进行二次处理，其处理方式使得加热所输送的可处理物料以减小可处理物料的体积。
优选的是，前级和次级加热炉的筒体平行并且为上下布置，其布置方式使得它们的轴一般为水平延伸，其中，前级加热炉的筒体(进行分解与反应步骤)位于次级加热炉的筒体之上，在次级加热炉中进行体积减小的步骤。通过这种上下配置，可处理物料可以顺利地从分解与反应步骤中输送到体积减小步骤中。
在前级和次级加热炉的筒体平行并且并排布置时，其布置方式使得它们的轴一般为水平延伸，在前级加热炉的筒体的卸料口与次级加热炉的筒体的供料口之间设置输送装置，如螺旋输送器或另一种输送器。
将会理解的是，前级和次级热处理炉的一个或两个可以包括多个类似的加热炉。例如，前级热处理炉可以包括两个类似的相互连接的热处理炉，其中，在一个热处理炉中进行可处理物料的干燥，而在另一个热处理炉中进行分解与反应步骤。此外，所述次级热处理炉包括两个相互连接的类似的热处理炉，其中，在一个热处理炉中进行可处理物料的碳化，而在另一个热处理炉中进行可处理物料的灰化。在这种情况下，所述碳化和灰化连续进行，使得灰化在碳化之后进行，或者不连续地进行，以使所述碳化和灰化同时进行。
将会理解的是，在前级(一个)和次级(一个)加热炉的筒体水平布置的情况下，前级(上部的)和次级(下部的)加热炉可以位于所述导管的一侧，使得前级和次级加热炉的筒体的轴相互平行；前级和次级加热炉的筒体可以位于所述导管的相对的两侧；另外，前级和次级加热炉的的筒体可以位于所述导管周围，使得一个筒体的轴与另一个筒体的轴成一定的角度。
上述加热装置包括一种感应加热设备或电阻加热设备的线圈，和/或一个加热圆筒(或气体导管)。每个加热线圈和加热圆筒布置在前级和次级加热炉的筒体的外侧周边周围。所述加热线圈在提供电流时产生热量，从而加热所述筒体。向所述加热圆筒提供加热的气体，从而加热所述筒体。
设置每个筒体使其可以绕其轴旋转，其中，每个筒体在其外圆周表面设置环形从动齿轮，该从动齿轮与电动机驱动的主动齿轮啮合。在前级和次级热处理炉分别上下布置的情况下，前级和次级加热炉的筒体分别在其外圆周表面提供环形从动齿轮，通过一个共同的电动机驱动的主动齿轮驱动。将会理解的是，每个筒体可以不是可转动的，即是固定的，其中，在所述筒体的内部安装一个螺旋输送机等输送机构，在所述筒体的轴向使可处理物料移动。
由上可见，根据本发明，在相互分开的前级和次级热处理炉中分别进行分解与反应步骤和体积减小的步骤。
通过其一个实施方案示意地表示于图1的废料处理装置或处理设备实施了本发明的这样的设想。
现在参见图1，所述废料处理装置或处理设备包括一个前级热处理炉10，和一个次级热处理炉20。前级热处理炉10包括一个可旋转的筒体11。一个加热圆筒12在动力密封P的作用下密封地安装在筒体11的周围，并与筒体11同轴布置，从而形成一个气体导管，为了加热筒体11，向所述导管中引入高温气体。圆筒形的部件11在其一端具有供料口13，通过供料口13向筒体11中提供可处理物料，在其另一端有卸料口14。在旋转驱动装置15的作用下，驱动筒体11绕其轴旋转，驱动装置15包括一个驱动电机15a，可驱动地连接一个主动齿轮15b。在筒体11的外圆周表面上与筒体11同轴安装一个从动齿轮15c。从动齿轮15c与主动齿轮15b啮合。
向筒体11的一端提供供料导管16，使其在动力密封P的作用下在筒体的一端(有供料口13)周围密封。向筒体11的另一端(有卸料口14)提供一个卸料导管17。在筒体11的外圆周周围安装感应加热装置或电阻加热装置的加热线圈18，加热线圈18靠近筒体11的外圆周表面并与其分开。该加热线圈18与上述加热圆筒12构成筒体11的加热装置。沿筒体11的轴安装一个温度传感器安装管19使得其中可以安装温度传感器(未表示出)。
次级热处理炉20一般与前级热处理炉10平行布置，并与前级热处理炉10类似地安装。具体地，次级热处理炉20包括一个可旋转的筒体21，一个加热圆筒22在动力密封P的作用下密封地安装在筒体21周围，并与筒体21同轴安装以形成一个气体导管，为了加热筒体21，向所述导管内引入高温气体。筒体21在其一端具有一个供料口23，通过供料口23向筒体21提供可处理物料，在另一端提供卸料口24。圆筒部件21在旋转驱动装置25的作用下绕其轴旋转，驱动装置25包括一个驱动电机25a，它与主动齿轮25b连接。在筒体21的圆周表面上与筒体21同轴安装一个从动齿轮25c。从动齿轮25c与主动齿轮25b啮合。
向筒体21的一端提供一个供料导管26，其安装方式为在动力密封P的作用下在筒体的一端(有一个供料口23)周围密封。向筒体21的另一端(有卸料口24)提供一个卸料导管27。在筒体21的外圆周周围安装感应加热装置或电阻加热装置的加热线圈28，加热线圈28靠近筒体21的外圆周表面并与其分开。该加热线圈28与上述加热圆筒22构成加热筒体21的装置。沿筒体21的轴安装一个温度传感器安装管29使得其中可以安装温度传感器(未表示出)。
在前级热处理炉10的上方提供并安装一个加料斗30，使得可以通过加料斗注入可处理物料和碱金属化合物等处理剂的混合物。通过阀门31和供料口13向筒体11提供所述混合物。可处理物料可以是固体、灰或废料如普通废料或工业废料的废渣。该加料斗30可以对所述混合物具有破碎功能和混合功能，使得所述固体可以被破碎并与处理剂混合。将会理解的是，可处理物料可以在把所述混合物注入加料斗30之前预先进行破碎并与所述处理剂混合形成混合物。
前级和次级热处理炉10、20的筒体11、21上下布置，其中，筒体11的卸料导管17通过阀门(开-关门)32连接到筒体21的供料口23上。次级热处理炉20的筒体21的卸料导管27通过阀门(开-关阀)33连接到溶解容器34上，使得在对反应后的可处理物料和处理剂的热处理过程中形成的残渣排出到溶解容器34中。
提供LNG燃烧装置35，例如通过燃烧从LNG罐36提供的LNG来产生高温或加热的气体。这种高温气体供给到布置于筒体21周围的加热圆筒22中以加热筒体21，然后通过连接管37送入加热圆筒12中以加热筒体11。此后，把所述高温气体通过排出管38送到干燥装置39，在干燥装置39中，在所述气体的热量作用下进行干燥。最后，把所述气体通过管41送到燃烧装置42中。布置该燃烧装置42来燃烧从前级热处理炉10的卸料导管17排出的气体、从次级热处理炉20的供料导管26中排出的气体以及从燃烧装置35送出的气体，并用于加热需要加热的多个区段。因此，燃烧装置42产生送到袋式过滤器40的燃烧后的气体。布置燃烧装置42来燃烧气体，除去所含焦油，并冷却燃烧过的气体到低于影响所述袋式过滤器的寿命的温度。
在袋式过滤器40中，用处理剂处理从燃烧装置42排出的气体，然后把未反应的部分处理剂送入加料斗30进行再利用。从袋式过滤器40排出的废气送入废气燃烧区段43，其中，在LNG等的作用下燃烧所述废气。这样燃烧后的废气从烟囱44排出。
提供脱水装置45进行溶解容器34内的物质的固液分离，把所含的固体物质和液体分离。通过干燥装置39干燥所分离出的固体，然后，排出到碳化物质料斗46中。在水处理装置47中用中和剂等中和所含的液体，然后送回到溶解容器34中重新使用。
在该实施方案中，如图2A和2B所示布置筒体11和筒体21的每一个，图2A和2B是截面图。如图所示，筒体11在其内表面上设置多个叶片S，用于搅拌已经提供到筒体11中的可处理物料本身和可处理物料和处理剂的混合物，并使该混合物从供料口一侧向卸料口一侧移动。为了使混合物的这种移动顺利进行，可以布置筒体11、21，使得供料口一侧高于卸料口一侧。
下面将讨论用图1所示的处理装置进行的废料处理过程。
首先，在燃烧装置35中燃烧LNG以产生供给到加热圆筒22、12的高温气体。另外，如果有必要，向加热线圈18、28提供交流电来加热筒体21、11。通过随后或者同时向加热圆筒22、12提供高温气体，通过加料斗30向前级热处理炉10的筒体11中提供可处理物料(含有硫等的物质)与碱金属化合物等碱性物料的混合物。将会理解的是，可以分别向筒体11提供可处理物料和碱性物料并在筒体11内混合。
因此，所述混合物在前级热处理炉10的筒体11中经过热处理，所述热处理在某一温度(如200～350℃)进行一定的加热时间。这样的加热温度和时间已经根据获得可处理物料特性的研究结果预先确定。在这种研究中，例如，已经预先获得了从可处理物料产生HCl和SOx气体所需的温度和时间。所述加热温度和加热时间取决于热处理炉10的条件(所述加热装置的尺寸和种类)，和待处理的可处理物料量等，使得优选的是对可处理物料的特性和所述废料处理装置的性能进行充分的研究，并储存在进行实验时的所述特性和所述性能的实验数据。
将会注意到，在前级热处理炉10的筒体11内的可处理物料经过干馏(在盖住的容器中烘烤)或热分解，所以不经过燃烧。通过干馏，从可处理物料中产生的HCl气体和SOx气体可以有效地与所述处理剂(碱金属化合物)接触并有效地与其反应。
在前级热处理炉10的筒体11中，产生含有HCl和SOx的分解气体(有毒物质或气体)；但是，HCl和SOx立即与碳酸氢钠等碱金属化合物反应，形成无害的氯化钠(NaCl)和亚硫酸钠(Na2SO3)，从而从所述分解气体中除去了有毒的HCl和SOx。因此，可以同时使所述分解气体和残渣中的HCl和SOx无害。
随后，把经历了有毒物质的产生而已经变得无害的可处理物料通过阀门32和供料口23送入次级热处理炉20的筒体21。在筒体21中，可处理物料在350～700℃的温度范围内(纸张的碳化在350℃开始)加热时进行碳化，或在不低于800℃的温度加热时进行灰化，从而减小可处理物料的体积。将会注意到，在进行可处理物料的体积减小的次级热处理炉20的筒体21内不存在含有HCl和SOx的分解气体，所以，碳化后或灰化后的可处理物料不能吸收HCl和SOx。
所减小了体积的可处理物料、所形成的氯化钠和硫化物等通过阀门33排出到溶解容器34中。在溶解容器34中，减小了体积的可处理物料、在反应后剩余的处理剂等与水混合，使得可溶于水的成分溶解在水中。溶解容器34内的物质通过脱水装置45进行脱水，使所含的固体与含有水溶性成分的水溶液分离。所含的固体通过干燥装置39干燥，然后从碳化物质料斗46中取出。所述水溶液送入水处理装置47中，在其中回收溶解在水溶液中的处理剂，然后向所述水溶液中倒入中和剂等进行中和。中和的水溶液返回到溶解容器34中重新使用。
下面将讨论前级和次级热处理炉10、20的温度控制。
通过下列措施中至少一种进行前级热处理炉10的温度控制：(a)在次级热处理炉20的加热圆筒22和前级热处理炉10的加热圆筒12之间提供的连接管37的每一个中安装阀门(开-关阀门或三通阀门)，其中，所述阀门可以控制开和关。(b)在次级热处理炉20的加热圆筒22与前级热处理炉10的加热圆筒12之间提供多个连接管37(仅表示了两个)，其中，通过控制开启阀门37来选择运行的连接管37的个数。(c)控制向加热线圈18提供的交流电电流；或者在感应加热装置的情况下控制所施加的电流的频率。根据通过气体浓度检测器G1检测的HCl和/或类似的气体(在前级热处理炉10中)的气体浓度，和/或根据安装在温度传感器安装管19中的温度传感器检测的温度(在前级热处理炉10内)，可以使这样的温度控制自动或手动完成。
对于次级热处理炉20的温度控制主要根据气体浓度检测器G2、G3检测的HCl的气体浓度(在供料导管和排料导管26、27中)和/或根据安装在温度传感器安装管29中的温度传感器检测的温度(在次级热处理炉20中)，通过控制LNG燃烧器35来进行。此外，对于次级热处理炉20的温度控制类似于对于前级热处理炉10的温度控制，通过下列措施的至少一种来进行：(a’)在位于次级热处理炉20的加热圆筒22与前级热处理炉10的加热圆筒12之间的连接管37的每一个中，安装阀门控制开和关。(b’)选择位于次级热处理炉20的加热圆筒22与前级热处理炉10的加热圆筒12之间的可运行连接管37(仅表示了两个)的个数。(c’)控制向加热线圈28提供的交流电电流；或者在感应加热装置具有加热线圈28的情况下控制所施加的电流的频率。根据通过气体浓度检测器G2、G3检测的HCl和/或类似的气体(在次级热处理炉20中)的气体浓度，或根据通过安装在温度传感器安装管29中的温度传感器检测的温度(在次级热处理炉20内)，可以使这样的温度控制自动或手动完成。
虽然前级和次级热处理炉10、20的筒体11、21已经说明并描述为可旋转的并且在其内部提供了叶片，从而搅拌在每个筒体11、21内的可处理物料并使其从供料口向卸料口运动，将会理解的是，每个筒体11、21可以是不可旋转的，从而是固定的，其中沿所述筒体的轴向安装一个长的螺旋部件并从外部驱动。
虽然每个筒体11、21的加热装置已经说明并描述为包括加热线圈18、28和加热圆筒12、22，将会理解的是可以使用所述加热线圈和所述加热圆筒之一。
由上可见，将会理解的是，当可处理物料和碱金属化合物的混合物在热处理炉内进行热处理时，在可处理物料的分解时产生的含氯气体和硫的氧化物气体有效地与碱金属化合物等碱性物料反应，从而同时达到使分解的气体和残渣无害。这通过下面提出的实验证实。
下文中，将讨论进行根据本发明的处理过程的实验(更具体地，分解与反应步骤)，其中，在实施例和对比实施例之间进行了实验结果的对比。
通过用含有大量氯化物成分的聚氯乙烯和聚偏二氯乙烯作为可处理物料进行该实验的处理过程。如表1所示，在实施例1-1中，向4g可处理物料(聚偏二氯乙烯)中加入20g氯去除剂(碳酸氢钠)形成待加热的混合物。在实施例1-2中，向4g可处理物料(聚氯乙烯)中加入20g氯去除剂(碳酸氢钠)形成待加热的混合物。在实施例1-3中，向4g可处理物料(聚偏二氯乙烯)中加入20g氯去除剂(碳酸氢钾)形成待加热的混合物。在实施例1-4中，向4g可处理物料(聚偏二氯乙烯)中加入20g氯去除剂(氢氧化钠)形成待加热的混合物。在实施例1-5中，向4g可处理物料(聚偏二氯乙烯)中加入20g氯去除剂(氢氧化钾)形成待加热的混合物。在对比实施例1-1中，未向4g可处理物料(聚偏二氯乙烯)中加入氯去除剂。在对比实施例1-2中，向4g可处理物料(聚偏二氯乙烯)中加入20g不在本发明范围之内的氯去除剂(消石灰)形成待加热的混合物。在对比实施例1-3中，向4g可处理物料(聚偏二氯乙烯)中加入20g不在本发明的范围之内的氯去除剂(碳酸钙)形成待加热的混合物。在所有实施例和对比实施例中，氯去除剂都是平均颗粒尺寸为100μm的粉末形式的。
在每个实施例或对比实施例的实验中，除了对比实施例1-1之外，把4g可处理物料放入一个带有可开关的门或盖子的罐或炉子内，然后加入20g氯去除剂并在所述罐中与可处理物料混合，形成混合物。然后，为了使混合物在加热时进行干馏，把所述罐紧紧密封使罐内部与外部的空气或大气隔绝。因此，在所述罐内形成低氧浓度气氛。然后通过电炉或加热线圈逐段加热密封的罐，其中，在八个温度段进行加热，即250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、以及600～1000℃。在该加热过程中，在所述八个温度段的每个温度下保温5分钟，其中，在每个温度升高时间(温度从一个温度段向下一个温度段升温的时间)和每个保温时间(在每个温度段保温的时间)测定罐内的氯化氢气体的浓度。在表5中，所述温度升高时间表示为“升温时间”，而所述温度保持时间表示为“保温时间”。所述罐带有一个排气管，加热时在罐内产生的气体和压力通过排气管排出罐外。用根据JIS(日本工业标准)-K0804的检测管进行氯化氢气体浓度的测量，其中，把检测管插入排气管中测量氯化氢气体浓度。氯化氢气体浓度的测量结果表示于表1。应该注意，对于每个实施例和对比实施例，上述实验重复10次以获得氯化氢浓度的10个实测值，其中，对于每个实施例所测得的值(表示于表1)表示所测值中的最高值，而对于每个对比实施例的所测得的值(表示于表1)表示所测值中的最低值。此外，在表1中的“ND”表示在10次的氯化氢气体浓度测量获得10个实测值的任何一次测量中没有检测到氯化氢气体。此外，检查了对氯去除剂的后处理方法并在表1内表示为“氯去除剂的后处理”。
由上可见，已经发现，碱金属化合物作为氯去除剂，在碱金属与氯反应形成碱金属氯化物的反应条件下，可以把有毒的含氯气体转变为无害的氯化物。在含有大量氯成分的聚偏二氯乙烯作为可处理物料的情况下，进行了初步实验(对比实施例1-1)。作为该实验的结果，如表1的对比实施例1-1的栏中所示，证实了产生大量的氯化氢。
随后，分别使用消石灰和碳酸钙作为传统的氯去除剂，进行了对比实验(对比实施例1-2和1-3)。结果，可以把氯化氢的产生抑制到某种程度；但是，证实了由于传统的氯去除剂产生的这种抑制效果不充分并且需要进一步改进。
从实验结果(实施例1-1～1-5)来看，已经发现在任何温度区域一般都可以完全抑制氯化氢的的产生，并且碳酸氢钠作为氯去除剂是非常优异的。
因此，上面的讨论表明，如果向可处理物料中加入碱金属化合物(能与氯化物反应)形成待进行热处理的混合物，从可处理物料中产生的含氯气体可以有效地脱氯并变成无害的。
这里，将根据表1所示的上述实验结果进行讨论。
首先，在用聚偏二氯乙烯作为含有大量氯成分的可处理物料并且如对比实施例1-1所示的不用氯处理剂的情况下，在热处理或加热过程中在较宽的温度范围内产生大量的氯化氢气体。与对比实施例1-1相比，对比实施例1-2和1-3中，向可处理物料中分别加入作为氯去除剂的消石灰或碳酸钙，可以在某种程度上抑制氯化氢的产生。但是，证实了对于氯化氢气体的这种抑制是不充分的。
相比之下，在实施例1-4和1-5中，分别向相同的可处理物料中加入20g作为氯去除剂的氢氧化钠和20g氢氧化钾，在实施例1-4和1-5中，在450℃的升温时间或保温时间时发现产生极微量的(1ppm和2ppm)的氯化氢。但是，在其它实施例中，发现在热处理或在加热过程中的整个温度范围内没有发现氯化氢气体产生，从而与对比实施例1-1～1-3的那些结果相比，表现出良好的实验结果。总之，已经证实了在所述热处理或加热过程中，向可处理物料中加入碱金属化合物(能与氯化物反应)可以有效地进行由可处理物料产生的含氯气体的脱氯，从而使所述含氯气体变成无害的。
将会注意的是，在超过600℃的更高的温度条件下加热可处理物料进行与上述实验类似的实验，表现出与上述类似的实验结果。如果加热可处理物料和氯去除剂的混合物的温度超过1000℃，要求进行本发明的处理过程的装置为大型的装置，因此，所述温度优选的是在不超过1000℃的范围内。
总之，已经证实了在热处理或加热过程中，向含氯的可处理物料中加入碱金属化合物等碱性物质(能与氯化物反应)，有效地进行了可处理物料中产生的含氯气体的脱氯，从而使所述含氯气体变得无害并同时形成无害的氯化物。
在上述实验中，在完成所述加热过程后，在所述罐内留下了残渣。对残渣进行检查，在检查时检测到该残渣不含有有毒的含氯气体成分并含有无害的氯化物或氯化钠。把残渣放入水中并搅拌10分钟，其中，氯化钠溶解在水中，而留下碳化物料。还检测到所述碳化物料不含有含氯气体成分。
因此，在可处理物料中的含氯化合物和氯成分可以转变为氯化钠(NaCl)、水(H2O)和二氧化碳气体(CO2)，所以，不能形成构成部分二噁英源的氯化氢，从而实现了使排出的气体和残渣都无害的意想不到的结果。
除了上面讨论的实验以外，还使用垃圾衍生燃料(下文称为“RDF”)作为可处理物料，进行了实验。RDF从废料或垃圾形成并含有下列成分：
包括肉、鱼、骨头、蛋壳、蔬菜、水果等废物的垃圾；
包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯等的塑料废物；
包括薄纸、广告单、纸袋、纸盒和饮料纸包装等的纸类；以及
包括织物、木屑、橡胶、皮革等纤维物质的可燃物。
作为分析结果，已经证实了在试验中所用的RDF含有60.173wt％的碳(C)、16.277wt％的氧(O)、10.745wt％的硅(Si)、7.045wt％的钙(Ca)、3.314wt％的铝(Al)、0.888wt％的镁(Mg)、0.505wt％的磷(P)、0.466wt％的氯(Cl)、0.331wt％的硫(S)、0.155wt％的钾(K)、0.101wt％的钠(Na)。
与本发明(实施例)有关的实验用RDF(不经过热处理或焚烧)作为可处理物料，而为了对比而进行的实验(对比实施例)使用处理过的RDF(经过热处理或焚烧)。为了参考，一般来说，其主要成分是塑料的RDF含有0.29～0.89wt％的氯成分，主要成分为纸的RDF含有0.2wt％的氯成分。此外，一般来说，处理过的RDF含有约1.0wt％的硫成分。
如表2所示，关于实施例，在实施例2-1中，向40g可处理物料(破碎的RDF)中加入10g氯去除剂(碳酸氢钠)形成待加热的混合物。在实施例2-2中，向40g可处理物料(破碎的RDF)中加入4g氯去除剂(碳酸氢钠)形成待加热的混合物。在实施例2-3中，向40g可处理物料(破碎的RDF)中加入3g氯去除剂(碳酸氢钾)形成待加热的混合物。在实施例2-4中，向20g可处理物料(破碎的RDF)中加入3g氯去除剂(碳酸钠和碳酸钾)形成待加热的混合物。在实施例2-5中，向20g可处理物料(破碎的RDF)中加入3g氯去除剂(氢氧化钠)形成待加热的混合物。在实施例2-6中，向20g可处理物料(破碎的RDF)中加入3g氯去除剂(氢氧化钾)形成待加热的混合物。在实施例2-7中，向40g可处理物料(未破碎的团块形式的RDF)中加入10g氯去除剂(碳酸氢钠)形成待加热的混合物。在所有的实施例中，氯去除剂是平均颗粒尺寸为100μm的粉末形式的。
如表3所示，关于其中不用有毒成分去除剂的对比实施例，在对比实施例2-1中用40g已经破碎的处理后的RDF作为可处理物料。在对比实施例2-2中用20g已经破碎的处理后的RDF作为可处理物料。在对比实施例2-3中用20g未破碎的团块形式的处理的RDF作为可处理物料。
每个实施例的实验进行如下：把预定量的可处理物料放入一个罐或炉子中，然后向可处理物料中加入20g有毒成分去除剂并在所述罐中混合，形成上述混合物。在每个对比实施例的实验中，把预定量的可处理物料放入一个罐或炉子中。然后，为了对混合物或仅可处理物料进行加热干馏，把所述罐紧密密封使得罐内部与外部的空气或大气隔离。用加热线圈逐段加热这样密封的罐，其中在八个温度段进行加热，即250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃。在该加热步骤中，在所述八个温度段的每一个温度下保温5分钟，其中，在每个温度升高时间(温度从一个温度段升高到下一个温度段的时间)和每个温度保持时间(在每个温度段保温的时间)测量在罐中HCl的浓度和SO2的浓度。在表2和3中，所述温度升高时间表示为“升温时间”，而温度保持时间表示为“保温时间”。所述罐安装一个排气管，加热时在罐中产生的气体和压力通过排气管排出罐外。用根据JIS(日本工业标准)-K0804的检测管进行氯化氢气体浓度的测量，其中，把检测管插入排气管中测量HCl和SO2气体浓度。HCl和SO2气体浓度的测量结果表示于表2和3。应该注意，对于每个实施例和对比实施例，上述实验重复10次以获得氯化氢浓度的10个实测值，其中，对于每个实施例所测得的值(表示于表2)表示所测值中的最高值，而对于每个对比实施例的所测得的值(表示于表3)表示所测值中的最低值。此外，在表2和3中的“ND”表示在10次的HCl和SO2气体浓度测量获得10个实测值的任何一次测量中没有检测到氯化氢气体。此外，检查了有毒成分去除剂的后处理结果并在表2和3内表示为“氯去除剂的后处理”。
下文将参考表2和3讨论实验结果。
关于氯化氢气体(HCl)：
(a)在破碎可处理物料的情况下，在实施例2-4中检测到微量的HCl气体；但是，在其它实施例中没有检测到HCl气体，因此所述有毒气体去除剂对抑制HCl气体的产生是非常有效的。与对比实施例2-1和2-2相比，这种抑制HCl气体产生的效果非常高。
(b)在可处理物料不破碎并以团块形式使用的情况下，与破碎可处理物料的情况相比，在实施例2-7中在350～450℃的温度段检测到微量的HCl气体；但是，证实了与对比实施例相比，实施例2-7中的结果相当好。
关于氧化硫气体(SO2)：
(a)在实施例2-1～2-6中，在破碎可处理物料的情况下，在400～450℃的温度段检测到了微量的SO2气体；但是，实施例的结果总体上非常好，因此有毒成分去除剂对于抑制SO2的产生是非常有效的。与对比实施例2-1和2-2相比，这种抑制SO2气体产生的效果非常高。
(b)在可处理物料不破碎并以团块形式使用的情况下，与破碎可处理物料的情况相比，在实施例2-7中在350～450℃的温度段检测到微量的SO2气体；但是，证实了与对比实施例2-3中的结果相比，实施例2-7中的结果非常好。
由于上述实验结果和研究，已经证实，通过使用含有有效地与HCl和SOx反应形成无害的氯化物和亚硫酸盐的碱金属化合物的有毒成分去除剂，一般可以完全使HCl和SOx无害。因此，上述结果表明，如果向可处理物料中加入有毒成分去除剂，形成将经过热处理的混合物，从可处理物料中产生的含氯和含硫气体可以有效地变成无害的。
将会注意的是，在超过600℃的更高温度条件下，加热可处理物料进行与上述实验类似的实验，表现出与上述类似的实验结果。可以根据进行所述热处理的装置的形式、热处理的时间、可处理物料量等，选择可处理物料和氯去除剂的混合物的加热温度。
随后，将讨论在有毒成分去除剂与有毒气体(含氯气体和含硫气体)之间的反应机理，实现使排出的气体和残渣都无害的意想不到的结果。
(1)关于氯化氢气体(HCl)：
在用碳酸氢钠作为有毒成分去除剂的情况下，
在用碳酸氢钾作为有毒成分去除剂的情况下，
在用氢氧化钠作为有毒成分去除剂的情况下，
在用氢氧化钾作为有毒成分去除剂的情况下，
证实了碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸钠(Na2CO3)、倍半碳酸钠(Na2CO3·NaHCO3·2H2O)、天然苏打(含有Na2CO3·NaHCO3·2H2O)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钾(K2CO3)和碳酸氢钾(KHCO3)可以根据前面讨论的反应式与有毒的HCl反应，从而把HCl转变为无害的氯化物(NaCl和KCl)。将会理解的是，碳酸钠钾和碳酸钠水合物也可以类似于上述反应与有毒的HCl反应。
特别是在用碱金属碳酸氢盐作为有毒成分去除剂时，下列趋势是主要的：首先，在低于可处理物料分解产生氯化氢(HCl)的温度(不低于250℃)分解出CO2，形成NaOH或KOH。已设想这形成了一种可以使在NaOH或KOH与HCl之间的反应顺利进行的气氛。这里，进行下列反应：
在碳酸氢钠的情况下，
在碳酸氢钾的情况下，
因此，NaOH或KOH顺利地与HCl反应从而形成无害的氯化氢(NaCl,KCl)。
在用碳酸钙(CaCO3)或消石灰(Ca(OH)2)作为有毒成分去除剂的情况下，形成无害的氯化钙(CaCl2)，但是，似乎不能进行在有毒成分去除剂和HCl之间的顺利反应。
在所述热处理之后，在完成热处理过程之后在所述罐中留下所述残渣。对残渣进行检查，在检查时检测到所述残渣不含有有毒的含氯气体成分并含有无害的氯化物(氯化钠或氯化钾)。把残渣放在水中并搅拌10分钟，其中，氯化物溶解在水中而留下碳化物料。还检测到碳化物料不含有含氯气体成分。
因此，在可处理物料中的含氯化合物和氯成分可以转变成氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、水(H2O)和二氧化碳(CO2)，因此，不能形成构成部分二噁英源的氯化氢，从而实现使排出的气体和残渣都无害的意想不到的结果。
(2)关于硫的氧化物气体(SOx)，
证实了有毒成分去除剂与有毒的SOx反应，从而把SOx转变为无害的亚硫酸盐如下：
在用碳酸氢钠作为有毒成分去除剂的情况下，
在用碳酸氢钾作为有毒成分去除剂的情况下，
在用氢氧化钠作为有毒成分去除剂的情况下，
在用氢氧化钾作为有毒成分去除剂的情况下，
在用碳酸钠钾作为有毒成分去除剂的情况下，
特别是在用碱金属碳酸氢盐作为有毒成分去除剂的情况下，下列趋势是主要的：首先，在低于可处理物料分解产生硫的氧化物(SO2)的温度(不低于300℃)分解出CO2，形成NaOH或KOH。已设想这形成了一种可以使NaOH或KOH与SO2之间的反应顺利进行的气氛。这里，进行下列反应：
在碳酸氢钠的情况下，
在碳酸氢钾的情况下，
因此，NaOH或KOH顺利地与SO2反应，从而形成无害的亚硫酸盐(Na2SO3、K2SO3)。
证实了碳酸钠(Na2CO3)、倍半碳酸钠(Na2CO3·NaHCO3·2H2O)、天然苏打(含有Na2CO3·NaHCO3·2H2O)、碳酸钾(K2CO3)和碳酸钠水合物可以根据前面讨论的反应式与有毒的SO2反应，从而把SO2转变为无害的亚硫酸盐(Na2SO3、K2SO3)。
在残渣进行上述检查时，检测到残渣不含有毒的含硫气体(SOx气)成分并含有无害的亚硫酸盐(Na2SO3、K2SO3)。把残渣放入水中并搅拌10分钟，其中，碱金属亚硫酸盐溶解在水中，从而在下列反应中形成碱：
碳化物料保留在水中，其中，还检测到碳化物料不含有含硫(SOx)气体成分。
因此，在可处理物料中的含硫化合物和硫成分可以转变为粉末形式的亚硫酸钠(Na2SO3)，和粉末形式的亚硫酸钾(K2SO3)，水(H2O)和二氧化碳气体(CO2)，从而可以防止产生SOx气体，因此实现了使排出的气体和残渣都无害的意想不到的结果。
将会理解的是，优选的是所述处理剂含有碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐、碱金属氢氧化物中的至少一种，即碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸钠(Na2CO3)、倍半碳酸钠(Na2CO3·NaHCO3·2H2O)、天然苏打(含有Na2CO3·NaHCO3·2H2O)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钾(K2CO3)、碳酸氢钾(KHCO3)、碳酸钠钾(KNaCO3·6H2O)中的至少一种。正如将会理解的那样，在前级热处理炉10中，进行根据上述化学反应的反应，把有毒的氯化氢气体和/或硫的氧化物气体转变为无害的氯化物(NaCl、KCl)和/或亚硫酸盐(Na2SO3、K2SO3)，从而使得有可能将在加热时从可处理物料产生的分解气体中除去有毒成分(氯化氢和/或硫的氧化物)。因此，可以有效地使来自炉中的分解气体或排出气体无害，并且还可以使所述残渣无害。
把这种已经无害的残渣输送到次级热处理炉20中并在其中加热，其中，例如，在碳化作用下，使所述残渣的体积减小。把含有无害的氯化物和亚硫酸盐的这种碳化的残渣取出放入溶解容器34中。用水等进行漂洗或溶解处理可以有效地去除氯化物和亚硫酸盐。在漂洗处理后，固体残渣物料或碳化物料保留在罐中可以重新使用。因此，残渣物料可以通过任意的分离设备分离成特性不同的各种物料。干燥分离后的各种物料并收集起来用作燃料等。此外，由于上述漂洗处理所用的液体(如水)几乎不含有有毒物质，所以可以排放到河流和海洋中。
如上所讨论的，根据本发明，提供了至少两个(前级和次级)热处理炉。在所述热处理炉之一(前级热处理炉)10中，把可处理物料热分解，产生含有有毒成分的物质，同时，所述物质与所述处理剂接触并反应，因此，使可处理物料无害。在另一个(次级)热处理炉20中，在可处理物料从前级热处理炉10输送进来以后，减小其体积。因此，将会理解的是，可以根据各种条件，如处理设备的安装位置条件，适当地选择所述热处理炉的数量和布置。下面参考图3～6讨论热处理炉的数量和布置。
图3示意地表示了前级和次级热处理炉10、20以及导管17的布置的第一种方式，其中，前级和次级热处理炉10、20上下布置，其布置方式使得它们的轴一般是平行的并且在一个通常垂直平面上。已经在前级热处理炉10中处理过的可处理物料通过导管3送到次级热处理炉20中，使其体积减小。体积减小后的可处理物料排出次级热处理炉20。在导管3内安装阀门或门32，以控制从前级热处理炉10向次级热处理炉20输送可处理物料。
图4示意地表示前级和次级热处理炉10、20以及导管17的布置的第二种方式，其中，前级和次级热处理炉10、20位于导管17相对的两侧，其布置方式使得前级和次级热处理炉10、20的轴一般是平行的但相互不在一条直线上。将会理解的是，可以这样布置前级和次级热处理炉10、20，使它们的轴不平行且不垂直于导管3，从而使它们的轴完全从导管3延伸出来。
图5A和5B示意地表示前级和次级热处理炉10、20以及导管17的布置的第三种方式，类似于图3的布置，但不同的是，前级和可次级热处理炉10、20不在垂直平面内并且在平面上相互分开。
虽然在图3～5A和5B中的第一种～第三种方式中，已经表示了导管3一般是垂直延伸的，但是应理解，导管3可以不是垂直地延伸，所以，可以相对于所述垂直平面倾斜。
图6示意地表示前级和次级热处理炉10、20以及导管17的布置的第四种方式，其中，布置前级和次级热处理炉10、20，使得它们的轴一般在一个水平面上。在这种方式中，在导管17中安装一个螺旋输送器或其他类型的输送器，以便把可处理物料从前级热处理炉10输送到次级热处理炉20中。
如上所讨论的，根据本发明，分解与反应步骤和体积减小步骤分别在各自的热处理炉中进行。在分解与反应步骤中，可处理物料热分解，产生含有所述有毒成分的物质，同时，所述物质与所述处理剂接触并反应。在体积减小步骤中，在分解与反应步骤之后减小可处理物料的体积。所以，本发明可以提供下列有利的效果：
(1)从实验结果明显看出，在含氯和/或硫的可处理物料(如废料)经过热处理时，在可处理物料的分解时产生含氯和/或硫的有毒气体。但是，根据本发明，所产生的有毒气体与碱性物料(如碱金属化合物)反应，从而形成无害的盐(类)。因此，可以实现使有毒气体和残渣都无害。此外，在残渣中的盐(类)可以用水或水溶液漂洗除去，使得在水中或水溶液中没有溶解有毒成分，从而安全地处理废料。因此，可以有效地去除产生二噁英的氯化物气体和导致大气污染的硫的氧化物气体。
(2)在分解与反应步骤中，在可处理物料分解时，从可处理物料中产生含有有毒成分的分解气体，同时加热可处理物料和所述处理剂，使得在所述分解气体和所述处理剂之间的接触和反应顺利并安全地进行，从而形成无害的盐(类)，而同时排出气体或废气不含有所述有毒成分。此外，在通过烟气的气体导管中不发生腐蚀。而且，排出气体可以安全地用作燃料，或者在高温时或在低温情况下被加热时作为热源。排出气体是无害的并且可以再利用作为涡轮机、锅炉等的燃料。
(3)在体积减小步骤中，在用于上述分解与反应步骤的独立于前级热处理炉的次级热处理炉中，把已经从中去除所述分解气体的可处理物料加热减小其体积。所以，在体积减小步骤中，在所述残渣中不可能存在由于所述有毒成分产生的二噁英，使得在作为残渣的碳化物料或灰分中没有混入二噁英。这实现了使残渣无害，其中，金属和碳化物料可以从所述残渣中取出并且可以再利用。
   表1
    项目 实施例1-1 实施例1-2 实施例1-3 实施例1-4 实施例1-5 对比实施例1-1 对比实施例1-2 对比实施例1-3
项目 可处理物料 聚偏二氯乙烯(4g) 聚氯乙烯(4g) 聚偏二氯乙烯(4g) 聚偏二氯乙烯(4g) 聚偏二氯乙烯(4g) 聚偏二氯乙烯(4g) 聚偏二氯乙烯(4g) 聚偏二氯乙烯(4g)
氯去除剂 碳酸氢钠(20g) 碳酸氢钠(20g) 碳酸氢钾(20g) 氢氧化钠(20g) 氢氧化钾(20g)     - 消石灰(20g) 碳酸钙(20g)
温度℃ 测量时间     HCl浓度(不高于)     HCl浓度(不高于)     HCl浓度(不高于)     HCl浓度(不高于)     HCl浓度(不高于)     HCl浓度(不低于)     HCl浓度(不低于)     HCl浓度(不低于)
 250 升温时间     ND     ND     ND     ND     ND     ND     ND     ND
保温时间     ND     ND     ND     ND     ND     ND     ND     ND
 300 升温时间     ND     ND     ND     ND     ND  450ppm     1ppm  15ppm
保温时间     ND     ND     ND     ND     ND  1000ppm     4ppm  35ppm
 350 升温时间     ND     ND     ND     ND     ND  1000ppm     280ppm  350ppm
保温时间     ND     ND     ND     ND     ND  1000ppm     15ppm  50ppm
 400 升温时间     ND     ND     ND     ND     ND  1000ppm     8ppm  20ppm
保温时间     ND     ND     ND     ND     ND  1000ppm     ND  15ppm
 450 升温时间     ND     ND     ND     1ppm     ND  650ppm     5ppm  10ppm
保温时间     ND     ND     ND     ND     2ppm  400ppm     ND  7ppm
 500 升温时间     ND     ND     ND     ND     ND  1000ppm     ND  3ppm
保温时间     ND     ND     ND     ND     ND  580ppm     ND     ND
 550 升温时间     ND     ND     ND     ND     ND  1000ppm     ND     ND
保温时间     ND     ND     ND     ND     ND  500ppm     ND     ND
 600 升温时间     ND     ND     ND     ND     ND  600ppm     ND     ND
保温时间     ND     ND     ND     ND     ND  50ppm     ND     ND
 600～1000 升温时间     ND     ND     ND     ND     ND     ND     ND     ND
保温时间     ND     ND     ND     ND     ND     ND     ND     ND
氯去除剂的后处理 可溶于水 可溶于水 可溶于水 可溶于水 可溶于水     - 微溶于水 微溶于水
注：ND为未检测出
     表2
实施例2-1 实施例2-2 实施例2-3 实施例2-4 实施例2-5 实施例2-6     实施例2-7
可处理物料 破碎的RDF40g 破碎的RDF40g 破碎的RDF20g 破碎的RDF20g 破碎的RDF20g 破碎的RDF20g 团块RDF40g
有毒成分去除物料 NaHCO310g NaHCO34g KHCO33g Na2CO3K2CO33g     NaOH3g     KOH3g     NaHCO310g
温度℃ 测量时间 HCl浓度(不高于) SO2浓度(不高于)  HCl浓度(不高于) SO2浓度(不高于) HCl浓度(不高于) SO2浓度(不高于) HCl浓度(不高于) SO2浓度(不高于) HCl浓度(不高于) SO2浓度(不高于) HCl浓度(不高于) SO2浓度(不高于) HCl浓度(不高于) SO2浓度(不高于)
 250 升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
 300 升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
 350 升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  2ppm  5ppm
 400 升温时间 ND  ND  ND  3ppm  ND  5ppm  2ppm  5ppm  ND  1ppm  ND  1ppm  16ppm  15ppm
保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  4ppm  ND  3ppm  ND  ND  ND  ND  8ppm  5ppm
 450 升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  1ppm  Nd  ND  ND  ND  ND  ND  2ppm  2ppm
保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
 500 升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
 550 升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
 600 升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND  ND
有毒成分去除剂的后处理     可溶于水 可溶于水 可溶于水 可溶于水     可溶于水     可溶于水 可溶于水 可溶于水
 注：ND为未检测出
  表3
对比实施例2-1 对比实施例2-2 对比实施例2-3
可处理物料 处理的破碎RDF40g 处理的破碎RDF20g 处理的团块RDF40g
有毒成分去除剂         -         -           -
温度℃     测量时间 HCl浓度(不低于) SO2浓度(不低于) HCl浓度(不低于) SO2浓度(不低于) HCl浓度(不低于) SO2浓度(不低于)
    250     升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND
    保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND
 300     升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND
    保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND
 350     升温时间 ND  7ppm  ND  20ppm  2ppm  6ppm
    保温时间 16ppm  40ppm  13ppm  17ppm  35ppm  60ppm
 400     升温时间 70ppm  35ppm  30ppm  13ppm  1000ppm  60ppm
    保温时间 60ppm  30ppm  3ppm  7ppm  130ppm  20ppm
 450     升温时间 10ppm  7ppm  1ppm  4ppm  10ppm  10ppm
    保温时间 2ppm  3ppm  ND  ND  ND  5ppm
 500     升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND
    保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND
 550     升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND
    保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND
 600     升温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND
    保温时间 ND  ND  ND  ND  ND  ND
有毒成分去除剂的后处理         -         -           -
 注：ND为未检测出

Claims (29)

1、一种处理含有有毒成分的可处理物料的方法，包括下列步骤：
对于可处理物料进行第一步骤，所述第一步骤包括：
把一种处理剂与可处理物料混合形成混合物，所述处理剂含有碱性物料，
在前级炉中加热所述混合物，使可处理物料热分解产生一种含有有毒成分的物质，该物质与处理剂接触并反应，形成一种无害的盐；
对可处理物料进行第二(体积减小)步骤，所述第二步骤包括：
在与所述前级炉分开的次级炉中加热可处理物料，以减小其体积。
2、根据权利要求1的方法，其中，所述碱性物料选自碱金属化合物和碱土金属化合物中的至少一种。
3、根据权利要求2的方法，其中，所述碱金属化合物是选自碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐和碱金属氢氧化物中的至少一种化合物。
4、根据权利要求2的方法，其中，所述碱金属化合物含有钠和钾中至少一种。
5、根据权利要求2的方法，其中，所述碱金属化合物是选自碳酸氢钠、碳酸钠、倍半碳酸钠、天然苏打、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾和碳酸钠钾中的至少一种化合物。
6、根据权利要求2的方法，其中，所述碱土金属化合物是选自碱土金属氧化物、碱土金属碳酸盐和碱土金属氢氧化物中的至少一种化合物。
7、根据权利要求2的方法，其中，所述碱土金属化合物是选自氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、氢氧化钡水合物、氧化钡、碳酸钡、氢氧化锶、碳酸锶和白云石中的至少一种化合物。
8、根据权利要求1的方法，其中，在可处理物料分解产生含有所述有毒成分的物质的温度，进行所述第一步骤的加热。
9、根据权利要求1的方法，其中，在200～350℃范围的温度下进行所述第一步骤的加热。
10、根据权利要求1的方法，其中，在进行可处理物料的碳化和灰化的至少一个过程的温度下进行所述第二步骤的加热。
11、根据权利要求1的方法，其中，在进行可处理物料的碳化过程的温度下进行所述第二步骤的加热。
12、根据权利要求1的方法，其中，在进行可处理物料的灰化过程的温度下进行所述第二步骤的加热。
13、根据权利要求11的方法，其中，所述温度在350～700℃的范围内。
14、根据权利要求12的方法，其中，所述温度不低于800℃。
15、根据权利要求1的方法，其中，在低氧气氛中进行所述第一步骤的加热。
16、根据权利要求1的方法，其中，在基本密封以防止新鲜空气进入的前级炉中进行第一步骤的加热，其中，所述窑炉中的压力漏出所述窑炉。
17、根据权利要求1的方法，其中，进行在所述第一步骤中的加热来进行可处理物料的干馏。
18、一种处理含有有毒成分的可处理物料的方法，包括下列步骤：
对于可处理物料进行第一步骤，所述第一步骤包括：
把处理剂与可处理物料混合形成混合物，所述处理剂含有碱金属化合物，
在前级炉中在低氧气氛下在初温加热所述混合物，使可处理物料热分解以产生含有有毒成分的物质，该物质与处理剂接触并反应，形成一种无害的盐；
对可处理物料进行第二步骤，所述第二步骤包括：
在独立于前级炉的次级炉中，在高于初温的二次温度下加热可处理物料，以减小可处理物料的体积。
19、一种用于处理含有有毒成分的可处理物料的设备，包括：
至少一个前级热处理炉，包括一个有第一和第二端部的第一筒体，所述第一和第二端部分别具有供料口和卸料口，一个用于混合并通过供料口向卸料口输送可处理物料的第一混合与传送装置，一个位于所述筒体之外加热所述筒体的第一加热装置，该第一筒体有一个一般水平延伸的轴；
至少一个独立于前级热处理炉而布置的次级热处理炉，包括一个具有第一和第二端部的第二筒体，所述第一和第二端部分别带有供料口和卸料口，一个用于混合并通过供料口向卸料口输送可处理物料的第二混合与输送装置，一个位于所述筒体之外加热所述筒体的第二加热装置，所述第二筒体有一个一般水平延伸的轴；
一个用于连接第一筒体的卸料口和第二筒体的供料口的导管；
其中，在所述前级热处理炉的第一筒体中进行一次处理，其处理方式使得把含有碱性物料的处理剂与可处理物料混合形成混合物，并加热该混合物以便使可处理物料热分解产生含有所述有毒成分的物质，该物质与处理剂接触并反应形成无害的盐；
其中，在所述前级热处理炉的第一筒体中的可处理物料通过所述导管输送到所述次级热处理炉的第二筒体中，
其中，在所述次级热处理炉的第二筒体中进行二次处理，其处理方式使输送进来的可处理物料得到加热以减小其体积。
20、根据权利要求19的设备，其中，所述前级和次级热处理炉的第一和第二筒体上下布置。
21、根据权利要求19的设备，其中，所述前级和次级热处理炉的第一和第二筒体分别并排布置。
22、根据权利要求19的设备，其中，所述前级和次级热处理炉的第一和第二筒体相互平行布置并且在所述导管的一侧。
23、根据权利要求19的设备，其中，所述前级和次级热处理炉的第一和第二筒体相互平行布置，并且布置在所述导管的相对的两侧。
24、根据权利要求19的设备，其中，所述第一加热装置包括安装在第一筒体周围的加热线圈和安装在第一筒体周围的加热圆筒中的至少一个，布置所述加热线圈以产生在提供电流时加热所述第一筒体的热量，布置所述加热圆筒，以在向其提供加热气体时加热第一筒体。
25、根据权利要求19的设备，其中，第二加热装置包括安装在第二筒体周围的加热线圈和安装在第二筒体周围的加热圆筒中的至少一个，布置所述加热线圈以产生在提供电流时加热第二筒体的热量，布置所述加热圆筒，以在向其提供加热气体时加热第一筒体。
26、根据权利要求19的设备，其中，所述前级热处理炉的所述第一筒体是可以绕其轴旋转的，其中，所述前级热处理炉包括用于驱动第一筒体旋转的第一驱动装置。
27、根据权利要求26的设备，其中，所述次级热处理炉的所述第二筒体是可以绕其轴旋转的，其中，所述次级热处理炉包括用于驱动第二筒体旋转的第二驱动装置。
28、根据权利要求27的设备，其中所述第一驱动装置包括一个固定安装在所述前级热处理炉的第一筒体的圆周上的第一环形从动齿轮，和一个与第一从动齿轮啮合的第一主动齿轮，所述第二驱动装置包括一个固定安装在所述次级热处理炉的第二筒体圆周上的第二环形从动齿轮，和一个与第二从动齿轮啮合的第二主动齿轮。
29、根据权利要求28的设备，其中，所述第一和第二驱动装置包括一个共用的电机，用于同时驱动第一和第二主动齿轮。
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