CN1646858A - 用于废物处理设备的再循环系统 - Google Patents

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Abstract

废物转化设备的再循环系统，其从后处理装置中收集残余物，并将所述残余物再引入到所述设备中以使得残余物被暴露于其高温区。

Description

用于废物处理设备的再循环系统
技术领域
本发明涉及用于包括废物的加工、处理或处置的废物转化的设备或装置。具体地，本发明涉及用于处理由所述设备产生的包括飞尘等残余物以及用于降低排出物的危险等级和最终由设备输出的残余物体积的改进布置。
背景技术
通过基于等离子体喷枪的废物处理设备进行包括城市垃圾、医疗废物、有毒物以及放射性废物的废物的加工是公知的。参照图1，典型的现有技术基于等离子体的设备(1)包括通常为竖井形式的处理室(10)，通常固体以及混合物(即，通常为固体加液体和/或半流体)的废物(20)在其上端通过包括气锁装置(30)的废物入口装置被引入其中。处理室(10)下端处的一个或多个等离子体喷枪(40)加热处理室(10)中的废物柱(35)，将废物转换成可经由出口(50)引出的气体和可经由容器(60)被周期性地或连续地收集在处理室(10)下端处的液体材料(38)(通常为熔融金属和/或熔渣)。在处理室(10)下端处可提供诸如空气、氧气或蒸汽(70)等氧化气体或流体以便于例如将有机废物加工中所产生的包括碳的炭化残余物转换成诸如CO和H2等有用的产品气体。在US 5,143,000中描述了用于处理固体废物的相似设备，这里合并参考其内容。
在所述设备(1)的操作期间，产生了包括气体、液滴和固体颗粒的废物气化产品，所述废物气化产品经由出口(50)通过产品气体的流出而从处理室(10)中排出。
所述产品气体包括诸如具有通式CnHm及CO、H2、CO2、HCl、H2S、NH3、HF的烃类以及其他气体等气体。
液滴可包含多种化合物，并且液体的实物形态可在焦油状物质到轻的水可溶馏出物的范围内。
固体产品可包括废物小颗粒(所述小废物颗粒由气体经由出口(50)带出)以及以蒸汽形式形成在反应器或处理室(10)的下部(较热部分)中然后在处理室(10)的上部中冷凝的固体组分小颗粒。这些产品还可包括从废物中的原材料中产生的二恶英。从处理室(10)中带出的这些固体颗粒通常被称作“飞尘”。产品气体离开处理室(10)的速度越大，从处理室(10)中排出的飞尘的量就越大。所述飞尘通常包括有机化合物和无机化合物。所述有机化合物可包括，例如，纸成分、纺织物和其他材料，这些材料又可包括一定比例的无机材料。例如，无机物可构成某些纸制品中所使用的20％以上的纸、来自于矿物填料和涂覆颜料中的无机物包括例如用于在印刷工艺中提供彩墨的碳酸钙、陶土以及金属氧化物。所述无机化合物除其氧化物外可包括不同的盐类和金属，并且可形成原废料和/或可在处理室(10)的下部的反应期间形成。
通常，包括夹带于其中的液体和固体产品的产品气体被引导到合适的后处理装置(2)，如图2(a)、2(b)、3(a)和3(b)中所示的，所述后处理装置(2)被包含在设备(1)中并且经由出口(50)可操作地连接于处理室(10)。后处理装置(2)的实际形式通常取决于设备(1)的具体应用和其尺寸/容量。
例如，如图2(a)中所示的，在某些大规模设备(1)中，后处理装置(2)可包括后燃器(3)和能量产生系统(4)，后面是气体净化系统(5)和烟囱(6)。能量产生系统(4)适合于产生(通常为电)能量，所述能量可用于使设备(1)运转和/或被输出。如图2(b)中所示的，在诸如用于医疗或其他危险废物的处理的小规模设备(1)中，可不提供用以调整能量产生系统的充足的产品气体，因此能量产生系统可由燃烧产品冷却系统(9)代替。
在图2(a)和图2(b)中所示的设备中，气化产品从中产生并从中引出的处理室(10)直接通向后燃器(3)，在所述后燃器(3)中所有的有机材料(气态、液态或固态形式的)都被燃烧，形成CO2、H2O、N2、SOx、HCl、HF、P4O10、以及NOx以及其他燃烧产物，并且在所述后燃器(3)中无机材料形成氧化物和盐类。取决于原始废物的成分，并且如果后燃器(3)中的温度不够高和/或气体在其中的停留时间过少的话，可形成二恶英。为了消除二恶英，燃烧温度必须高于850℃(或者如果废物中的氯含量大于1质量百分比的话，燃烧温度必须高于1200℃)，并且在后燃器(3)中的停留时间也必须超过2秒钟。在这些最小条件下，二恶英(可能存在于被引入到后燃器(3)中的气体产品中)将被氧化，从而被破坏。
在二恶英可能存在于处理前的废料中的情况下，在现有技术设备中，大部分的二恶英是在材料(包括含氯的有机材料)燃烧期间形成的，特别是如果燃烧温度较低并且在后燃器中的停留时间较少的话。此外，飞尘还易于包含某些金属化合物，尤其是含铜化合物，所述含铜化合物作为有助于形成被吸收在飞尘中的二恶英的催化剂，从而导致现有技术设备中形成的飞尘中的高毒性水平。无论如何，即使在后燃器中燃烧温度和停留时间足够高得可防止形成二恶英，在锅炉中燃烧产物的冷却期间仍会形成相当多的二恶英。如果在后燃器中废物中的某些有机材料未完全燃烧的话尤其会导致这种情况。为了防止二恶英的产生，必须具有高燃烧温度以及对燃烧产物进行淬火。
或者，如图3(a)和图3(b)中所示的，后处理装置(2)可包括气体净化系统(5′)，用于从离开处理室(10)的产品气体中去除携带于产品气体中的有毒的和腐蚀性的成分，诸如HCl、HF、H2S等，并且还包括Cl、S、F等，以及油、焦油、灰尘。气体净化系统(5′)与废水处理系统(7)相连接，所述废水处理系统(7)还在再循环之前冷却并清洁水。离开气体净化系统(5′)的通常包括CO、H2、N2、CO2、CH4的清洁燃气被引导到以可操作的方式与烟囱(6)相连接的能量产生系统(4)，如图3(a)中所示的。在能量产生系统(4)中，燃气在燃气轮机装置中燃烧，所述燃气轮机装置以可操作的方式与发电机相连接，并且通常还与空气压缩机相连接。来自于燃气轮机中的热燃烧产物(在约450℃到550℃的温度下)被引入到锅炉，在所述锅炉中产生用于蒸汽轮机的蒸汽，当与发电机相连接时所述蒸汽轮机也产生电力。所述电力产生模式被称作“联合循环”并且是很高效的。或者，如图3(b)中所示的，可将清洁燃气出售给例如水泥厂的客户(8)或其他用户。对于图3(a)和图3(b)中所示的系统类型，通常在被引导到燃烧系统或出售之前就将氯从净化系统中的产品中除去。因此，在所述系统中通常不会形成二恶英。
取决于设备(1)中所使用的后处理装置(2)的类型，不同的残余物被沉淀在后处理装置(2)中，这些残余物为非气态的，并且通常为固态和/或液态和/或其混合物。尽管这些残余物的精确成分和实物形态取决于后处理装置(2)的类型以及取决于处理室(10)所处理的废物的成分，但是也可通过包括例如它们的物理状态(例如，粉状、淤泥状或液体)等任何适当的分类、通过它们的化学成分、通过颗粒尺寸等区分这些残余物。这里，这些残余物传统上被分类为两种类型的残余物，在下文中称作残余物1(R1)和残余物2(R2)，如以下所限定的。
残余物1(R1)可被定义为仅从处理室(10)中通过出气口(50)排出的材料中形成的残余物，并且可包括它们随后在后处理装置(2)(诸如设在图2(a)和图2(b)中所示的设备中的)中燃烧的产物，并且还可包括在诸如洗涤器的气体清洁装置中产生的产物，其中在洗涤器((诸如设在图3(a)和图3(b)中所示的设备中的))中只使用水(无添加剂)。
因此，残余物1(R1)可通常包括已处理过的废物组分和沉淀在图3(a)和图3(b)中所示的设备中的废水处理系统(7)中的冷凝的蒸汽，即，当只是不含添加剂的水用在废水处理系统(7)的第一部分(7′)中时。所述残余物1(R1)可包括固体颗粒和焦油(所述焦油存在于排出处理室的产物中)、一些水以及从离开处理室的一些材料与水之间的反应中形成的一些产物。例如，产品气体可包括氯化氢气体，所述氯化氢气体在洗涤器中可被稀释并形成盐酸，所述盐酸而后与一些固体颗粒反应并形成盐类，其中一些盐类可溶解，诸如NaCl。洗涤水可与固体颗粒中的一些组分反应并可形成氢氧化物，因此这些盐类中的一些和氢氧化物可与焦油及其他固体一起再循环。在所述情况中，残余物1(R1)可为淤泥形式的，与来自于废水处理系统(7)中的水混合。或者，残余物1(R1)可包括原材料在后燃器(3)(诸如图2(a)和图2(b)中所示的设备中所使用)中氧化作用之后形成的材料和从处理室中携带的冷凝蒸汽。在所述设备中，一些氧化物和盐类可存在于原材料(即，供给到处理室中的废物和添加剂)，然后从处理室中被带出；一些所述材料可能不会在后燃器中化学地改变。另一方面，取决于废物的成分以及处理室和后燃器中的条件，一些所述材料可能会在后燃器中化学地改变，例如从金属变为金属氧化物、金属氯化物等。
因此，当经由出气口(50)排出处理室的材料在后处理装置(2)中只通过空气(和/或氧气)和/或通过水而包含任何添加剂被处理时形成了残余物1(R1)。
因此，如果在后处理装置(2)中使用添加剂或特种试剂的话，那么就改为形成了下文中所示的残余物2(R2)。
另一方面，可能还包括残余物1(R1)的残余物2(R2)的特征在于，也包括源自于输入到后处理装置(2)(具体为输入到气体净化系统)中的辅助物质中的材料，因此可包括用在后处理装置(2)中的实际的添加剂和/或试剂，以及它们在其中与从处理室(10)中带出的材料之间反应的产物，并且通常可为淤泥形式的。对于图2(a)和图2(b)中所示的设备来说，所述残余物2(R2)可包括诸如Ca(OH)2、Na2CO3、NaOH、活性炭等试剂，所述试剂用于约束酸性气(例如包括SOx、HCl、HF、P4O10)，以及用于俘获或吸收二恶英和重金属化合物。反应产物可包括CaCl2、CaSO4、Ca3(PO4)2、CaF和/或NaCl、Na2SO4、Na3PO4等。因此，残余物2(R2)可包括一些氧化物和盐类(它们未预先沉淀)、试剂(由于它们通常在提供的量方面高于所需的量)、以及反应产物。在图3(a)和图3(b)中所示的设备中，一部分废水从系统(7)的第一部分(7′)中排出，并且被引入到系统(7)的第二部分(7″)中，以便于通过加入添加剂以及通过过滤作用和溶液的蒸发作用进行特殊处理。在第二部分(7″)中，形成了残余物2(R2)，并且重金属可转化为固体氢氧化物(例如，Cu(OH)2、Mn(OH)2等)、以及包括PbS、HgS等的硫化物。氯可转化为干燥NaCl。
因此，在图2(a)的后燃器(3)中，一些灰尘(燃烧产物)被沉淀为残余物1(R1)。包括气体和灰尘的燃烧产物被引入到包含在能量产生系统(4)中的锅炉中。通常，在锅炉中产生了蒸汽，尽管不时可为客户提供热水，并且蒸汽可出售或可用于蒸汽轮机(具有发电机)以产生电力。在锅炉也沉淀了一些灰尘(即，作为残余物1(R1))。同样地，在图2(b)的冷却系统(9)中，也沉淀了作为燃烧产物的一些灰尘(即，作为残余物1(R1))。在图2(a)和图2(b)中所示的设备中，残余物1(R1)通常是粉末形式的。
参照图2(a)，在能量产生系统(4)中的锅炉之后，燃烧产物(包括气体和灰尘)被引入到气体净化系统(5)中。包括例如Ca(OH)2、Na2CO3、NaOH、活性炭和/或其他试剂等试剂在这里用于约束可包括SO2、HCl、HF、P4O10的酸性气。在试剂和酸性气之间形成了包括CaCl2、CaSO4、Ca3(PO4)2、CaF和/或NaCl、Na2SO4、Na3PO4等反应产物。因此，残余物2(R2)包括一些氧化物和盐类(未预先沉淀在设备(1)中)，一些试剂(由于通常被供给到后处理装置(2)中的试剂量大于所需的额定量)，以及反应产物。取决于所使用的气体净化系统(5)的类型，残余物2(R2)可为粉末或淤泥形式的。
例如，适合于图2(a)中所示的设备(1)的“干燥”气体净化系统(5)可包括半干式洗涤器，用于约束酸性气的Ca(OH)2的水悬浮液被供给到所述半干式洗涤器中。随后水被完全蒸发，因此只有气体、粉末状的产物Ca(OH)2、CaCl2、CaSO4、Ca3(PO4)2以及其他灰尘(不沉淀在锅炉中)从洗涤器中排出。在洗涤器之后有反应-吸附器装置，Ca(OH)2粉末和粉状活性碳(PAC)的混合物被供给到其中。这些粉状吸附剂具有非常大的比表面值(通常炭＞750m2/g；Ca(OH)2＞30m2/g)，并且Ca(OH)2可吸附剩余的酸性气，而PAC吸附二恶英和包含重金属的组分。在反应-吸附器之后具有织物过滤器装置，包括Ca(OH)2、活性炭、二恶英、一些氧化物和盐类(之前未沉淀)以及反应产物(CaCl2、CaSO4、Ca3(PO4)2以及其他物质)的残余物2(R2)可被沉淀在织物过滤器装置处。基本上，携带灰尘(包括诸如二恶英、重金属及其氧化物和盐类的有毒成分)的气体通过沉积在袋上并包括诸如Ca(OH)2和PAC的防尘层被过滤，并且有毒成分被吸附因此从载气中沉淀出来。过滤之后所获得的清洁气体被引入到排气机然后被引入到烟囱以便于被排到大气中。从所述净化系统中获得的残余物2(R2)(具体来自于袋滤器装置)不包括液体、因此所述系统被称作“干燥”净化系统。残余物2(R2)极毒并且可能包含二恶英、重金属化合物和如Ca(OH)2、活性炭、一些氧化物和盐类(先前未沉淀)、反应产物(例如，CaCl2、CaSO4、Ca3(PO4)2以及其他物质)。然而，由于该残余物2(R2)为吸湿性(尤其是其CaCl2部分)的，因此可从随其他燃烧产物一起产生的水蒸汽中吸收水，因此可具有淤泥类型的稠度。因此，在许多情况中，用于在气体净化系统(5)中输送该残余物2(R2)的管被加热以使得该残余物2(R2)干燥。
另一方面，并且参照图2(b)中所示的后处理装置(2)，雾化水、或具有Ca(OH)2的水悬浮液，或Na2CO3或NaOH的水溶液可用在冷却系统(9)中。当使用水时，冷却系统(9)仅用作冷却器，并且残余物1(R1)被沉淀在其中。当使用具有试剂的水(用于约束酸性气-SOx、HCl、HF、P4O10)时冷却系统(9)还用作冷却器，但是另外还同步形成了一部分净化系统。在后一种情况中，残余物2(R2)被沉淀，并且可提供反应吸附器和袋滤器装置，如参照图2(a)的装置所述，已作必要的修正。
参照图3(a)和图3(b)中所示的设备的后处理装置(2)，气体净化系统(5′)可包括例如洗涤器和其他装置，其中以下材料从产品气体中去除出来：H2O、HCl、H2S、NH3、HF、油、焦油、灰尘等。先前用在洗涤器中的废水或废水溶液被输送到废水处理系统(7)中以便于在再循环到气体净化系统(5′)中之前冷却和清洁。包括油、焦油以及包括飞尘的灰尘、甚至还有一些试剂和反应产物的残余物1(R1)被沉淀在废水处理系统(7)的第一部分(7′)中，并且再循环的废水被再引入到气体净化系统(5′)中。一部分废水从废水处理系统(7)的第一部分(7′)中取出来并引导到其第二部分(7″)中。该水包含包括重金属成分的堆积物、氯化物等，并且在废水处理系统(7)的第二部分(7″)中重金属通常被转化为固体氢氧化物(如Cu(OH)2，Mn(OH)2等)以及固体硫化物(诸如，PbS、HgS等)，同时，氯可被转化为例如干燥NaCl。这些固体残余物为残余物2(R2)。
这样，本质上，与后处理装置(2)的具体细节无关，本领域的所述基于等离子体的设备产生残余物1(R1)和残余物2(R2)，并且通常遭遇的与所述基于等离子体的设备(诸如以上所述的四种现有技术情况的每一种)的操作有关的一个问题是，现有技术后处理装置所获得的残余物1(R1)和残余物2(R2)的安全和经济处置问题。
通常在废物具有大比例的具有低沸点并且因此在处理室(10)中蒸发的重金属、二恶英以及许多其他挥发性物质(包括一些金属、金属氧化物、氯化物、氟化物等，例如Cd、Hg、As、Zn、CdO、K2O、Na2O、CuO、CuCl、CdCl2、HgCl2、PbCl2、AsCl3、NiCl2、ZnCl2、MnCl2等)的情况下，这些材料被夹带在产品气体中，而不是被包含于炉渣中。这些易挥发组分最终将积聚在后处理装置(2)中，具体地积聚在气体净化系统中，并且在现有技术设备中不能被进一步处理。由于这可导致不可接受的高水平的有毒成分输送到烟囱(6)中，必须通常由现有技术中的填土将这些残余物去除以备处置。
在一些现有技术设备中，通过将残余物1(R1)与水混合、干燥该混合物并且使之粒化而解决残余物1(R1)的处置问题。然后所述颗粒被供给到独立特化且专用的基于等离子体的设备中。然而，由于其组成和结构，在供给期间许多颗粒被碾碎并可由产品气体再次带出，或可在达到设备热区之前蒸发，从而导致需要进一步的(并且可能是无休止的)再循环，因此这对于解决所述问题收效不大。
在另一种系统中(Tetronics有限公司的D.M.Iddles，C.D.C.Chapman，A.J.Forde，C.P.Heanly的“焚化装置粉尘的等离子体处理”)，从往复式炉篦焚化装置和流化床中所获得的飞尘经由设备上端被供给到所述设备中。所述设备被描述为具有双层DC的等离子弧加热系统，诸如用于熔化供料。所述设备生产出可为有用玻璃化产品炉渣，要求破坏有机物质，并且需要气体处理以处置所产生的气体，虽然所述设备可具有超越其他现有技术系统的改进，但是飞尘必须被独立地输送和供给到设备中，因此增加了用于原始城市固体废物(MSW)或污水污泥(SSW)的转化的成本和复杂性。这并非建议所述设备应被包含在规则的废物处理设备中。然而，即使形成了这样的组合，但是由于等离子体喷枪等所述设备还是会增加显著的操作成本。而且，在所披露的设备中，飞尘仍可被夹带在产品气体中并且从处理室中被移除，并且同样地由于飞尘被引入到设备的冷却器端处，飞尘中的挥发性组分在到达热区之前被蒸发。无论如何，所述现有技术系统还不适用于处理残余物2(R2)。所述设备的高温又破坏了诸如CaSO4和Na2SO4到SOx的硫酸盐。因此所述SOx必须在专用气体净化系统中被再次约束，从而将形成其他残余物。
因此本发明的一个目的是提供一种用于处置废物转化设备中所产生的非气态残余物的系统和方法，所述设备具体为基于等离子体喷枪设备，所述系统和方法克服了现有技术设备的局限性。
本发明的另一个目的是提供这样一种系统和方法，所述系统和方法可被结合在城市固体废物处理设备中。
本发明的另一个目的是提供这样一种系统，所述系统机械较为简单因此较为经济，以便于将其结合于处理设备设计中。
本发明的另一个目的是提供这样一种系统，所述系统结合作为基于等离子体喷枪类型的废物转化器的整体部分。
本发明的另一个目的是提供这样一种系统，所述系统相对于至少一些现有基于等离子体喷枪类型的废物转化器来说更易改型。
本发明通过提供用于使得非气态残余物(具体为残余物1(R1)和/或残余物2(R2))直接改方向到处理室的更热部分的系统和方法而实现了这些和其他目的。在一个实施例中，这是通过提供用于收集后处理装置所沉淀的残余物的容器以及通过直接连接管道提供所述容器与所述更热部分之间的连通而实现的。然后提供用于将残余物输送到处理室中的装置。在另一个实施例中，将残余物与适合的添加剂(包括处理室所产生的炉渣以及胶结粘合剂等)相混合以便于形成复合球粒或颗粒，所述复合球粒或颗粒在处理室的上部较冷部分中较为稳定。然后在具有或不具有其他常规废物的情况下经由其顶部将这些球粒供给到处理室中。然而，颗粒中的大部分残余物不能由气体从处理室中带出或在所述颗粒到达处理室的高温区之前被破坏。因此，复合球粒中的残余物被熔化和/或可与炉渣和/或与颗粒中的添加剂相互反应。因此，残余物中的一部分有毒成分将被破坏，并且一部分将包含在经由适合的容器收集的熔渣中。在其他实施例中，可包含、并且独立或联合操纵的所有类型的系统。
将残余物引入到处理室的高温区的作用在于，防止一些有毒成分仅是较为无损地排出处理室。而是，具有低沸点的一些金属氧化物可在处理室的下端与炉渣和/或与颗粒中的添加剂相互反应，形成具有比其成分的沸点更高沸点的固溶体。以这种方式，至少一些重金属(例如包括Cd、Zn和Pb)可被包含于玻璃化炉渣中，因此防止其作为离开烟囱(6)的一部分气体或以残余物的垃圾掩埋方式污染环境。同样地，当被引入到处理室(10)的高温区时包含在残余物中的二恶英被还原为HCl、CO和碳氢化合物，这些HCl、CO和碳氢化合物随后在处理室(10)的气化区中被热解并被氧化以产生CO。
重要的是应该注意到，本发明包括适合于容纳废物柱并且适合于使得所述废物沿向下游的方向移过所述处理室的废物处理室。热区(由等离子体喷枪提供的)与出气口之间的所述废物柱提供了用于气化工艺中产生的气体的曲折基质结构，因此基本阻止了气体从所述处理室中逸出。这给了炉渣和其他物质如上所述的向下流过所述处理室以便于与气体携带到出气口的残余物相互反应的机会。在本发明的内容中，出气口相对于熔化区的位置也是重要的。在没有废物柱的情况中，或在出气口不在热区上游的情况中，携带残余物的气体基本自由地从处理室中排出，并且不能有效地与输入到处理室中的炉渣或其他材料相互反应。而且，废物柱有助于保持设备中的似稳状态，并且还可在其中保持包括较冷上部区(即，有机材料在这里被气化的气化区)和靠近于处理室的等离子体喷枪所产生的烟柱的较热下部区(即，其中基本所有无机材料被转化为熔融金属和非金属性无机炉渣的熔化区)的稳定的温度曲线。当所述柱下游部分中的无机废物熔化时，并且当剩余部分中的有机废物气化时，所述柱中的废物逐渐朝向下游端移动，并且更多的废物可被输入到处理室中。然而，这基本不会影响以上所述的准稳定状态。熔化区中所提供的条件包括充足的温度和停留时间，以使得炉渣充分地熔化，从而当将其从处理室中移除并随后冷却时它形成固体化的熔渣。然而，熔化区还可适用为玻璃化区，其中其条件为，即，温度和/或停留时间充分地增加以使得至少一部分炉渣玻璃化，从而使之在处理室之外固化之后具有玻璃状的、非晶质的结构。
GH691507涉及用于在炉篦燃烧单元中燃烧固态或粘性材料的一种方法和装置。所述方法包括将材料输送到炉篦(2)中并燃烧。热气体通过单元(9、12、15、20)被进一步传导，其中气体中的污染物质至少被部分地分离出来。夹生料作为炉渣被引导到除渣机(3)。从最好穿过蒸汽锅炉(9)和混合器(12)的所述气体中收集污染物质残余物以便于去除污染物质，并使得污染物质返回到炉篦(2)中。据推测，这种装置具有高燃烧效率同时减少残余废物和污染物质水平的优点。
首先，参考结合使用炉篦燃烧单元的材料燃烧。这与其中条件包括诸如用于熔化其中的金属的较高工作温度和停留时间的高温(通常基于为等离子体的)废物处理设备极为不同。此外，所述参考文献中的污染物质被引入到炉篦的两个部分之间，并且不清楚是否事实上通过燃烧工艺在其中提供了高温区。此外，如果取代燃烧系统与等离子体喷枪结合使用炉篦装置的话，将导致熔渣被沉积在炉篦上，从而将变得堵塞并且不可操作，和/或导致炉篦装置本身熔化。具体地，该参考文献所披露的装置不适于容纳废物柱，相反，废物被供给到炉篦上并在其上燃烧。另外，气体从炉篦的下游被彻底地去除，因此无论如何都不会与废物或输入到处理室中的任何其他材料相互反应。因此，通过该参考文献的装置和方法不易实现本发明的优点。最后，完全没有披露通过焚化装置的废物入口提供的球粒形式的污染物质。
WO89/08253涉及用于垃圾焚化的方法和装置。设备(和任意的其他源)中的焚化所产生的飞尘被引入到焚化的垃圾中。尽管，与本发明相比较，飞尘被引入到其温度大约为202℃的位置处的斜道的冷却上部部分处，而不是被引入到热窑中。而且，飞尘是逸粉末状或与液体混合的淤泥状被引入的，而不是以本发明的球粒状引入的。因此，该参考文献既未披露也未建议本发明。而且，参考文献的焚化装置不包括窑上游处的出气口，并且如果它装有等离子体喷枪和废物处理室中的出气口的话，那么飞尘将经由出气口从中被连续地喷射出。在参考文献中，气体从窑的下游端穿过经由挡板和锅炉到静电过滤器处。因此该参考文献既未披露也未建议本发明。
EP324 454涉及用于从大燃烧单元中清除烟气的方法，其中由烟气(烟道灰)携带的最大部分的固体物质被干粉尘滤器(9)分离，剩余的固体物质沉淀在随后的酸性烟气洗涤器(10)中，并且其中干粉尘滤器(9)中的固体物质可与废物和/或熔化为玻璃的混合物一起被熔化，并且烟气洗涤中净化的固体物质被析出并过滤。所述方法涉及到燃烧单元而不是涉及到高温(基于等离子体喷枪)设备。而且，与本发明相比较，不存在有关于适合于容纳废物柱的燃烧单元、或飞尘被输入到燃烧单元高温区中、或将所述飞尘形成为球粒以便于与废物一起供给到燃烧单元顶部的披露和建议。更不用说存在有关于炉渣被再循环到燃烧单元中的任何建议了。
US2002/006372尤其涉及这样一种废物处理设备和方法，其中废物从低温水平类型的转鼓炉穿过到高温燃烧熔化炉，并且水不溶性的成分k返回到低温炉中，而其中的固体残余物(未由气体携带)被供给到高温燃烧熔化炉中。因此，该参考文献没有披露如本发明中所述的那种处理室-实际上根据定义回转炉不能容纳废物柱-并且气体燃烧残余物最终被输入到低温转炉，而不是被输入到热熔化炉中。该参考文献也没有关于集尘器所收集的灰尘被直接输入到熔化炉的高温区的披露或建议，最后，该参考文献也没有关于残余物被形成为球粒的披露或建议，或关于这些和/或炉渣以本发明的方式被供给到炉的冷却器端的披露或建议。
WO 99/23419涉及用于处置包含爆炸材料的物品的防爆的、封闭的反应室。所述反应室具有真空孔，在反应完成之后气体和容易移动的反应产物可通过所述真空孔被抽出。内表面具有带有防裂保护的耐热衬。供给装置包括可移动底板孔。所述底板被液压地驱动。包括气体火焰的点火装置激活期望的快速反应。它可包括电光弧。由大金属主体和用于推动载荷的第二吸收器装置构成的震动和推动吸收器被包含在所述反应室的上侧。因此反应室本身既不适合于容纳废物柱，也没有被输入到反应室中的任何残余物。而且，气体从反应室经由上部开口被输送到等离子室，并且最终，源自于等离子室以及源自于反应室中的残余物被再引入到管道。因此，与本发明相比较，等离子室不是用于处理废物的，它也不适合于容纳废物柱，而是仅从反应室中接收气态产物。而且，本参考文献没有关于残余物被提供到等离子室的热区的建议，而是被提供到管道。与本发明相比较，也完全没有关于将残余物形成为高温球粒的提示，或者关于将这些或炉渣通过其设备冷却器端部再引入到等离子室的提示。
FR 2691524涉及在不污染环境的情况下通过粉碎、与水混合以及燃烧，随后净化燃烧气并回收未燃固体而进行反射性石墨的处置。石墨块在两个阶段中被碾碎并使之碎裂成为不足200微米颗粒尺寸的粉末，然后与水以及乳化湿润剂混合以形成悬浮液。这里，悬浮液通过加热器(E)被泵送到二级燃烧器并且所得到的燃烧气在释放到大气之前通过使之穿过cylone(s)、洗气系统和绝对过滤器被净化。从阶段中回收的固体被再循环到混合器。在洗涤阶段之前可在热交换器中冷却气体以回收一些燃烧热。或者，可通过细雾状水而冷却气体。在任一种情况中在最终过滤之前气体都被再加热到80℃。因此，该参考文献仅涉及与“废物”一起再引入到燃烧器中的残余物，换句话说，完全没有关于将残余物直接引入在燃烧器热区的技术，或有关于高温球粒形式的废物的技术。
DE4333510涉及用于从热气中去除灰尘和有毒物质的工艺。所述工艺包括将气体引入到气体冷却器中、通过热气过滤器去除灰尘以及在释放到大气中之前使之穿过锅炉和气体洗涤器。在回转炉和后燃烧器腔室中从液体糊和固体残余物的燃烧中产生热含尘毒气，然后所述热含尘毒气被排出到它们将被处理的组件中。热气首先在1200℃下被引入到气体冷却器，在气体冷却器中在通过热气过滤器去除灰尘之前热气被冷却到800℃。热无尘气体随后穿过锅炉，在所述锅炉中它们释放热量并产生蒸汽。然后热气在释放到大气中之前穿过气体清洗器。所述工艺从气体中去除了会在它们所穿过的系统部件上产生严重有害作用的物质。因此，该参考文献仅涉及与原始废物一起被再引入到回转炉中的灰尘残余物，换句话说，完全没有关于将残余物引入在锅炉热区的技术。
发明内容
本发明涉及用于再循环废物处理设备中形成的至少部分残余物的残余物再循环系统，所述废物处理设备具有：
至少一个废物处理室，所述废物处理室适合于容纳废物柱并且适合于使得所述废物沿向下方向移过所述处理室，所述处理室具有至少一个上游气体出口装置，并且还具有适合于在所述处理室的下游部分提供高温熔化区以及较冷的上游气化区的高温产生装置，其中所述熔化区处于至少足以使得其中的基本全部无机废物熔化成熔融金属和炉渣中至少一种的状态下，并且所述上游气化区处于足以使得所述废物柱中的有机废物气化的状态下；
至少一个后处理装置，用于与所述至少一个废物处理室可操作地相连接，其中，所述后处理装置适合于在所述至少一个废物处理室的操作期间使得所述残余物从中被收集；
其中，所述残余物再循环系统的特征在于，适合于从所述后处理装置中收集所述至少部分残余物，以及适合于将所述至少部分残余物中的至少一部分引入到所述处理室中，以使得在所述系统的操作期间所述至少部分残余物的所述部分被暴露于由所述高温产生装置提供的所述高温熔化区。
所述再循环系统最好包括至少一个收集容器，用于与所述后处理装置可操作地相连接并且适合于从中收集至少部分残余物。
所述残余物通常包括两种类型的残余物，其包括从所述后处理装置中可独立收集的残余物1和残余物2，所述残余物1和残余物2至少在其化学特性上互不相同，并且所述系统包括至少一个所述收集容器，用于独立地使用所述残余物1和残余物2中的一种或另一种。
在第一和第三实施例中，所述再循环系统通常包括用于提供所述至少一个收集容器与所述至少一个处理室的所述下部之间连通的适合的管道装置，所述管道装置适合于将所述残余物从所述至少一个收集容器输送到所述至少一个处理室的所述下部，以便于在所述系统的操作期间使得所述残余物直接暴露于所述热区。所述系统还可包括适合的输送装置，用于与所述至少一个收集容器相连接，以助于所述残余物通过所述管道装置的输送。所述输送装置可包括用于输送所述残余物的适合的流体介质。
所述系统还可包括适合的机械输送装置，用于与所述至少一个收集容器可操作地相连接，以助于所述残余物通过所述管道装置的输送，并且所述输送装置可包括用于输送所述残余物的适合的泵。所述管道装置可包括至少一个适合的出口，用于与所述至少一个处理室的所述下部相连接。所述管道装置可包括至少一个适合的阀，可操作用于选择性地阻止或允许所述残余物的至少一部分通过所述管道装置的流动。所述阀可与适合的控制系统可操作地连接。所述控制系统可进一步与包含在所述后处理装置中的至少一个适合的传感器可操作地连接，并且适合于根据所述传感器所感测的预定条件控制所述阀的操作。
在第二和第三实施例中，所述残余物再循环系统包括：适合的添加剂源和用于使得所述残余物的至少一部分与所述添加剂相混合的适合的混合器，所述添加剂适合于至少部分地将残余物的所述部分密封在这样一种基质中，所述基质在基本低于所述熔化区温度的温度下是热稳定和机械稳定的；用于将所述基质粒化成残余物颗粒的第一粒化装置；以及用于将所述残余物颗粒输送到包含在所述至少一个处理室的较冷部分中的适合入口的装置。所述添加剂可从水泥、硅酸钠、包含热塑性塑料的有机化合物以及包括氧化物粉末、氧化物溶液、盐类粉末以及盐溶液的无机化合物和/或合成物中的任意一个或组合中选择。所述入口通常是能够将废物输入到所述至少一个处理室中的废物入口。所述添加剂可包括至少一部分所述炉渣，并且所述系统还可包括用于将至少一部分所述炉渣引入到所述混合器中的装置。所述系统还可包括用于将所述至少一个处理室所产生的炉渣输送到所述混合器的适合的输送装置。所述系统还可包括用于与有助于所述残余物输送的所述至少一个收集容器相连接的适合的输送装置。随意地，所述输送装置包括用于将所述残余物至少输送到所述混合器的适合的流体介质。
所述再循环系统还可包括用于与有助于所述残余物至少输送到所述混合器的所述至少一个收集容器可操作地相连接的适合的机械输送装置。随意地，所述输送装置包括用于输送所述残余物的适合的泵。
所述再循环系统还可包括至少一个适合的阀，用于选择性地阻止或允许所述残余物的至少一部分流入到所述混合器中。最好，所述阀与适合的控制系统可操作地相连接。最好，所述控制系统可进一步与包含在所述后处理装置中的至少一个适合的传感器可操作地连接并且适合于根据所述传感器所感测的预定条件控制所述阀的操作。
可如此选择至少一部分所述残余物颗粒的体积(Vg)和外表面面积(Fg)，以使得：
Vg/Fg≥0.00002×H
其中H是与残余物颗粒从处理室上部到其下部的行进距离有关的预定直线距离。
H可包括从所述气体出口的中心到包含在所述下部中并适合于使得熔渣从所述处理室中排出的炉渣出口孔的中心所得的所述处理室的高度。或者，H包括从所述气体出口的中心到所述处理室的所述下部处的熔渣表面的额定水平面所得的竖直距离。或者，H包括从所述气体出口的中心到所述处理室的所述下部的所述高温区所得的竖直距离。或者，所述处理室包括至少一个等离子体喷枪装置并且H包括从所述气体出口的中心到所述至少一个等离子体喷枪装置的输出中心所得的竖直距离。
所述炉渣的至少一部分可从所述处理室中被去除并且随后被冷却以提供固化熔渣。最好，由所述高温产生装置所提供的所述熔化区中的所述条件足以使得所述熔化区还为玻璃化区，并且至少一部分所述炉渣可从所述处理室中被去除并随后被冷却以提供固化玻璃态炉渣。
随意地，所有实施例所涉及的残余物再循环系统还包括用于形成在废物处理设备中并且随后在从中提取之后冷却并固化的至少部分炉渣的炉渣再循环系统，其中所述炉渣再循环系统包括用于将所述固化炉渣的至少一部分转化成炉渣颗粒的适合的转化装置，以及用于将所述炉渣颗粒的至少一部分输送到包含在所述至少一个处理室的较冷部分中的适合的入口的装置。最好，所述入口为能够使得所述废物被输入到所述至少一个处理室中的废物入口。最好，所述系统还包括用于将适合的添加剂引入到所述转化装置中的装置。
可如此选择至少一部分所述炉渣颗粒的体积(Vr)和表面面积(Fr)，以使得：
Vr/Fr＜Vg/Fg
其中(Vg)是所述再循环系统所提供的残余物颗粒的体积，而(Fg)为残余物颗粒的外表面面积。
在本发明的一个应用中，所述高温产生装置包括至少一个等离子体喷枪装置，所述等离子体喷枪装置包括延伸到所述废物处理室下部的输出端，所述至少一个等离子体喷枪装置适合于在所述处理室的下部中提供至少足以使得容纳在其中的基本所有无机废物熔化的高温熔化区。
本发明还涉及废物处理设备，所述废物处理设备包括：
至少一个废物处理室，所述废物处理室适合于容纳废物柱，并且适合于使得所述废物沿下游方向移过所述处理室，所述处理室具有至少一个上游气体出口装置，并且还具有适合于在所述处理室的下游部分提供高温熔化区以及较冷的上游气化区的高温产生装置，其中所述熔化区处于至少足以使得其中的基本全部无机废物熔化成熔融金属和炉渣中至少一种的状态下，并且所述上游气化区处于足以使得所述废物柱中的有机废物气化的状态下；
至少一个后处理装置，用于与所述至少一个废物处理室可操作地相连接，其中，所述后处理装置适合于在所述至少一个废物处理室的操作期间使得所述残余物从中被收集，并且其特征还在于包括文中所限定的残余物再循环系统。
所述后处理装置可包括适合的再燃烧器、适合的能量利用装置、适合的气体净化系统以及与所述处理室可操作地串联连接的适合的烟囱。
或者，所述后处理装置包括适合的再燃烧器、燃烧产物冷却系统、适合的气体净化系统以及与所述处理室可操作地串联连接的适合的烟囱。
或者，所述后处理装置包括适合的气体净化系统、适合的能量利用装置以及与所述处理室可操作地串联连接的适合的烟囱，并且还包括可操作地与所述气体净化系统相连接的废水处理系统。
或者，所述后处理装置包括适合的气体净化系统和可操作地与所述气体净化系统相连接的废水处理系统，并且其特征在于，所述气体净化系统适合于将清洁的燃气从中引入到外部用户那里。
在本发明的一个应用中，所述废物处理设备为等离子体喷枪设备，并且所述高温产生装置包括至少一个等离子体喷枪装置，所述等离子体喷枪装置包括延伸到所述废物处理室下部的输出端，所述至少一个等离子体喷枪装置适合于在所述处理室的下部中提供至少足以使得容纳在其中的基本所有无机废物被转化成熔融金属和炉渣中的至少一种的高温熔化区。
本发明还涉及用于再循环废物处理设备中所形成的至少一部分残余物的方法，所述废物处理设备具有：
至少一个废物处理室，所述废物处理室适合于容纳废物柱，并且适合于使得所述废物沿下游方向移过所述处理室，所述处理室具有至少一个上游气体出口装置，并且还具有适合于在所述处理室的下游部分提供高温熔化区以及较冷的上游气化区的高温产生装置，其中所述熔化区处于至少足以使得其中的基本全部无机废物熔化成熔融金属和炉渣中至少一种的状态下，并且所述上游气化区处于足以使得所述废物柱中的有机废物气化的状态下；
至少一个后处理装置，用于与所述至少一个废物处理室可操作地相连接，其中，所述后处理装置适合于在所述至少一个废物处理室的操作期间使得所述残余物从中被收集；
其中所述方法包括以下步骤：
从所述后处理装置中收集至少部分所述残余物；以及
将至少部分所述残余物引入到所述处理室中以使得在所述系统的操作期间，所述残余物被暴露于由所述高温产生装置提供的所述高温熔化区。
随意地，在步骤(a)中，所述残余物被收集在可操作地与所述后处理装置相连接的至少一个适合的收集容器中。
所述残余物包括两种类型的残余物，其包括从所述后处理装置中可独立收集的残余物1和残余物2，所述残余物1和残余物2至少在其化学特性上互不相同，并且在步骤(a)中，所述残余物1和残余物2被独立地收集在不同的所述收集容器中。
随意地，在步骤(b)中，所述残余物从所述至少一个收集容器被输送到所述至少一个处理室的所述下部，以便于在所述系统的操作期间使得所述残余物直接暴露于所述热区。
随意地，在步骤(b)中，适合的添加剂与所述残余物的至少一部分相混合，所述添加剂适合于至少部分地将残余物的所述部分密封在这样一种基质中，所述基质在基本低于所述热区温度的温度下是热稳定和机械稳定的，所述基质被粒化成适合的残余物颗粒，并且所述残余物颗粒输送到包含在所述至少一个处理室的较冷部分中的适合入口中，以便于引入到所述至少一个处理室中。最好，可如此选择至少一部分所述残余物颗粒的体积(Vg)和外表面面积(Fg)，以使得：
Vg/Fg≥0.00002×H
其中H是与残余物颗粒从处理室上部到其下部的行进距离有关的预定直线距离。
最好，H可包括从所述气体出口的中心到包含在所述下部中并适合于使得熔渣从所述处理室中排出的炉渣出口孔的中心所得的所述处理室的高度。
或者，H包括从所述气体出口的中心到所述处理室的所述下部处的熔渣表面的额定水平面所得的竖直距离。
或者，H包括从所述气体出口的中心到所述处理室的所述下部的所述高温区所得的竖直距离。
或者，所述处理室包括至少一个等离子体喷枪装置并且H包括从所述气体出口的中心到所述至少一个等离子体喷枪装置的输出中心所得的竖直距离。
随意地，所述方法还包括将所述炉渣颗粒的至少一部分输送到包含在所述至少一个处理室的较冷部分中的适合入口以便于引入到所述至少一个处理室中的步骤(c)，所述炉渣颗粒是通过由所述处理室在其操作期间粒化至少一部分所述炉渣而产生的。最好，如此选择至少一部分所述炉渣颗粒的体积(Vr)和表面面积(Fr)，以使得：
Vr/Fr＜Vg/Fg
其中(Vg)是步骤(b)中所提供的残余物颗粒的体积，而(Fg)为其外表面面积。
在所述方法中，所述残余物成分可被引入到炉渣(尤其是再循环炉渣)中，所述炉渣随后从所述设备中被去除并且随后被冷却和固化以俘获其中的所述成分。这些成分可包括元素形式或化合物形式的Cd、Zn、Pb、Cu、Tl、Hg、Sb、As、Cr、Mn、Ni、V、Cl、S、P、F中的任意一种或多种。所述热熔化区中的条件最好为可使得所述炉渣在其中玻璃化。
在所述方法中，所述残余物的成分可与所述炉渣形成固溶体，所述炉渣随后从所述设备中被去除并且随后被冷却和固化以形成玻璃态炉渣。这些成分可包括Hg、S、Cl、As、Se和Cr、Ni、Mn、Co、Mo(3-5％)的金属氧化物；Ti、Cu、F、La、Ce、Cd、Th、Bi、Zr(5-15％)；Li、B、Na、Mg、K、Ca、Fe、Zn、Rb、Cs、Sr、Ba、U；Al、Si、P、Pb中的一种或多种。
附图的简要说明
图1示意性地示出了现有技术的典型废物等离子加工设备的总体布置和主要元件。
图2(a)和2(b)示意性地示出了包括图1设备和后处理元件的现有技术的一种类型的典型废物处理设备的两种改型的总体布置和主要元件。
图3(a)和3(b)示意性地示出了包括图1设备和后处理元件的现有技术的另一种类型的典型废物处理设备的两种改型的总体布置和主要元件。
图4示意性地示出了本发明第一实施例的主要元件之间的总体关系。
图5示意性地示出了本发明第二实施例的主要元件之间的总体关系。
图6示意性地示出了本发明第三实施例的主要元件之间的总体关系。
图7示意性地示出了本发明第一实施例的总体布置和主要元件。
图8示意性地示出了本发明第二实施例的总体布置和主要元件。
图9示意性地示出了本发明第三实施例的总体布置和主要元件。
图10(a)和图10(b)以分段的横截面图示出了两个不同的处理室结构所涉及的直接进料系统的出口与图3和图5实施例的等离子体喷枪的相对位置。
具体实施方式
本发明受限于权利要求书，其内容将包含在说明书中，并将通过参照附图的示例对其进行描述。
本发明涉及用于再循环由废气处理设备所产生的非气态残余物的系统，以便于减少残余物的最终体积并且涉及通过围住熔融炉渣(即，所述炉渣仍然熔化时)中的金属化合物和合成物而对于由所述废物转化设备所产生的至少一部分重金属进行的处置。所述再循环系统的特征在于，残余物以这种方式被改变到所述设备，即，在基本不受其低温气化区影响的情况下，使其到达所述废物转化设备的处理室的较热部分以便于在所述设备的较高温度区(即，熔化区)对其进行处理。本发明还涉及具有前述系统的所述废物转化设备，并且涉及操纵所述系统和设备的方法。
术语“下游”是指这样一个方向，处理室中的废物沿该方向从废物入口流向熔化区，而“上游”是指基本与之相反的方向。参照所述设备的其他部分，术语“下游”是指这样一个方向，设备部分中的材料沿该方向流动，而“上游”是指基本与之相反的方向。
这里，术语“废物转化设备”包括适合于具体通过等离子体处理而处理、加工或处置包括城市固体废物(MSW)、家庭废物、工业废物医疗废物、污水污泥(SSW)、放射性废物和其他类型的废物的任何废料的任何设备。
这里，术语“炉渣”主要是指在已被热产生装置(特别是等离子体喷枪形式的)处理之后以充分熔融的状态收集在所述废物处理设备底端处的无机的、非金属性材料。然而，这里，术语“炉渣”还可包括所述炉渣与金属的混合物，以及所述炉渣中的金属颗粒悬浮物。这里，术语“熔渣”是指在所述设备中形成、并且随后在冷却之后固化的炉渣。
术语“玻璃化”是指炉渣以玻璃质或非晶质的形式形成，其中温度和/或停留时间足以使得无机废物完全熔化。
这里，术语“残余物”是指沉淀或提取在处理室的气体出口下游(即，沿气体压力处理室流动的方向)的非气态材料，尤其是在可操作地与之相连的后处理装置中。这里，所述残余物被子分类为残余物1(R1)和残余物2(R2)。这里，残余物1(R1)被定义为从设备的废物处理室中产生并且由气体夹带的残余物，和/或由于在后处理装置中随后燃烧处理所产生的残余物。换句话说，当经由气体出口排出处理室的材料在后处理装置中仅由空气(和/或氧气)和/或水但没有任何添加剂的情况下被处理时形成残余物1(R1)。残余物2(R2)的特征在于也包括从输入到后处理装置(特别是气体净化系统)中的其他物质(例如附加的试剂和其反应产物)中产生的材料，但是也可包括混合在其中的残余物1(R1)。换句话说，如果在后处理装置的一部分中使用添加剂或特种试剂的话，那么在后处理装置的该部分中(和/或其下游)形成残余物2(R2)。
术语“后处理装置”是指可操作地连接于所述设备的废物处理室(尤其是其气体出口)的任何设备或系统，适合于进一步处理由所述废物处理室产生的产品气体。
参照附图，图4、图5和图6示意性地示出了本发明的第一、第二和第三实施例。后处理装置(200)通过设备(10)气体出口(50)处的气体出口管线(101)可操作地与至少一个废物转化设备(10)相连接，并且实际上，以与文中参照单个后处理装置与单个处理室之间的工作连接(已作必要的修正)所描述的相似的方式，一个(或多个)后处理装置可操作地与一个或多个所述设备(10)以期望的排列或组合相互连接。后处理装置(200)可为任何类型的后处理装置，所述后处理装置可与所述设备连接以便于后处理所述产品气体，并且在其中产生残余物1(R1)和/或残余物2(R2)，因此可包括例如图2(a)、2(b)、3(a)和3(b)中所示的任何一个后处理装置(2)。
参照图4，在本发明的第一实施例中，本发明所涉及的残余物再循环系统(900)是被构成得直接将沉淀在后处理装置(200)中的残余物引入到腔室(10)中的直接进料系统(700)。
参照图5，在本发明的第二实施例中，残余物再循环系统(900)是被构成得将所述残余物密封在炉渣和其他添加剂的热和机械保护基质中而后将所密封的残余物引入到腔室(10)中的间接进料系统(800)。
参照图6，在本发明的第三实施例中，残余物再循环系统(900)包括分别关于第一和第二实施例所描述的直接进料系统(700)和间接进料系统(800)两者，已作必要的修正。
在下文中，将根据图2(a)中示意性地示出的后处理装置的类型更详细地描述本发明的第一、第二和第三实施例。然而，无疑，这些实施例中任意一个所涉及的残余物再循环系统(900)同样适合于可操作地与出口(50)相连接并产生非气态残余物的任何其他类型的后处理装置(200)，包括例如图2(b)、3(a)、3(c)中所示的后处理装置，已作必要的修正。
因此，参照图7、图8和图9，在每个相关第一、第二和第三实施例中，由附图标记(100)表示的等离子体废物处理转化设备或设备包括处理室(10)，其上游的上部部分(14)虽然通常为圆柱形或截头圆锥体的竖直轴，但是也可为任何期望形状的。
重要的是，应该注意，在本发明中，废物处理室(10)适合于容纳废物柱。热区(即，由等离子体喷枪提供的)与上游气体出口之间的废物柱为气化处理中产生的气体提供了曲折的基质结构，从而充分阻止气体从所述腔室中的逸出。这给了炉渣和/或其他物质向下流过本发明所涉及的处理室便于与气体携带到出气口的残余物相互反应的机会，如上所述的。在本发明的内容中，出气口相对于熔化区的上游位置也是重要的。在没有废物柱的情况中，或在出气口不在热区上游的情况中，携带残余物的气体基本自由地从处理室中排出，并且不能有效地与输入到处理室中的炉渣或其他材料相互反应。而且，废物柱有助于保持设备中的准稳定状态，并且还可在其中保持包括较冷上部区(在文中，即气化区)和靠近于处理室的等离子体喷枪所产生的烟柱的较热下部区(在文中，即，熔化区)的稳定的温度曲线。在上部气化区中，有机材料被气化。在下部熔化区中，无机材料被转化为可被独立或一起去除的熔融金属和熔融炉渣。当无机材料在熔化区中的停留时间足够大时，至少部分炉渣(包括氧化物和其他化学元素)将被玻璃化。另一方面，当停留时间不够长来产生玻璃化作用时，当冷却时，熔渣将形成固化熔渣。在本发明中，熔化区提供了使得所有无机材料都可最终熔化的条件，给予充足的停留时间，并且当废物中包含非金属性无机材料时通常使得至少一部分无机材料将转化成熔渣。最好，所有无机材料都被转化成玻璃化炉渣，因此熔化区也可被称作玻璃化区域。
废物柱的下游部分中的无机废物被熔化，并且当剩余部分中的有机废物气化时，废物柱中的废物逐渐朝向下游端移动，并且更多的废物可被输入到腔室中。然而，这基本不影响前述腔室中的似稳状态。
如下文中更详细地描述的，虽然高温区最好由至少一个等离子体喷枪装置提供，但是其他装置也可用于提供该高温区，只要在熔化区中提供诸如用于基本熔化包含在其中容纳的废物中的所有无机材料的状态。例如，与适合的燃料(诸如焦炭)相混合的预热氧化气体(诸如空气或氧气)可用于提供熔化区。在任一种情况中，如本文中所述的，使用与后处理装置(200)相连接的再生热交换器，可使用具有燃料的氧化流体或由其本身可被预热的空气将熔化区中的温度进一步增大到高温度，诸如1000℃或更高。
通常，固体或混合废物供给系统(20)在腔室(10)的上端处通过包括气锁装置(30)的废气入口装置引入固体废物。混合废物还可被供给到腔室(10)中，尽管气态或液态废物在未真正处理的情况下从腔室(10)中被去除。固体/混合废物供给系统(20)可包括任何适合的输送装置等，并且还可包括用于将所述废物破碎为更小块的破碎机。气锁装置(30)可包括其中限定了加料室(36)的上部阀(32)和下部阀(34)。阀(32)、(34)最好是通过电力、靠压缩空气或液压式地操作的闸式阀，以便于依需要独立地打开和关闭。当上部阀(32)被打开并且下部阀(34)处于关闭位置中时，可闭合的跳跃(hop)装置(39)通常将固体和/或混合废物从供给系统(20)引入到加料室(36)中。通常连续地将废物供给到加料室(36)中直到加料室(36)中的废物水平达到全容量下面的预定点，从而使得任何废物与上部阀(32)的关闭相抵触的可能性最小化。然后关闭上部阀(32)。在关闭位置中，每个阀(32)、(34)都提供了气封。当需要时，下部阀(34)被打开以使得在较少或没有空气被吸入到其中的情况下可将废物供给到处理室(10)中。可由任何适合的控制器(150)控制阀(32)、(34)的打开和关闭以及废物从供给器(20)中的供给，所述控制器(150)可包括可操作地与之相连以及与设备(100)的其他部件相连的人工控制器和/或适合的电脑控制系统。最好，废物流传感系统(130)被提供并与控制器(150)可操作地连接。传感系统(130)通常包括腔室(10)的上部或水平线(F)处一个或多个适合的传感器(33)，用于感测何时废物水平面达到了该水平线。同样地，传感系统(130)通常还包括相对于腔室(10)的水平线(F)竖直位于下游的水平线(E)处一个或多个适合的传感器(33′)，用于感测何时废物水平面达到了该水平线。水平线(F)可代表腔室(10)中废物的最大安全界限，而水平线(E)可代表腔室(10)中废物的这样一种水平面，在该水平面下可向腔室(10)中提供更多的废物。因此，水平线(E)和水平线(F)之间的腔室(10)中的容积可近似等于可容纳在加料室(36)中的废物体积。或者，另外，可将水平线(F)和(E)处的传感器(33)和(33′)的位置选择得可提供适合的数据以便于例如通过测量废物水平达到水平线(F)时与当其达到水平线(E)之间的时间间隔而确定所述废物通过腔室(10)的实际流速。控制器(150)还可可操作地与阀(32)、(34)相连接以便于调整从供给系统(20)到加料室(36)中的填料，以及废物从到加料室(36)中到处理室(10)中的卸载。
随意地，跳跃装置(39)可包括当需要时(特别是当设备(100)处理医疗废物时)用消毒剂周期性地或连续地喷射消毒剂的消毒剂喷淋系统(31)。
处理室(10)包括下部部分(17)，这里被限定为包括腔室的热熔化区，在其中发生无机材料高温分解并玻璃化为熔融(并最好是玻璃化的)无机炉渣以及玻璃化为熔融金属。下部部分(17)包括通常为坩锅形式的液体产品收集区(41)，具有与一个或多个收集容器(60)相连接的至少一个出口(65)。处理室(10)在其上端处还包括至少一个气体出口(50)，主要用于将废物处理中产生的产品气体引导得远离处理室(10)。处理室(10)的上端包括所述气锁装置(30)，并且处理室(10)通常经由气锁装置(30)被充以废料直到第一气体出口(50)的水平面处。传感系统(130)感测何时废物水平面充分地下降(由于腔室(10)中的处理所导致的)并且建议控制器(150)使得另一批废物经由加料室(36)被供给到处理室(10)中。然后控制器(150)关闭下部阀(34)并打开上部阀(32)以便于经由供给系统(20)重新装填加料室(36)，然后关闭上部阀(32)，为下一个循环作准备。
处理室(10)下部(17)处的一个或多个等离子体喷枪(40)与适合的电力、气体和水冷却剂源(45)相连接，并且等离子体喷枪(40)可为转移或非转移类型的。通过适合的汽封套筒将喷枪(40)安装在腔室(10)中，这有助于喷枪(40)的更换和维修。喷枪(40)产生通常以一定角度向下指向废物柱底端中的热气。喷枪(40)被分布在腔室(10)的底端处，以使得在操作中，来自于喷枪(40)的烟柱尽可能地均匀地将废物柱的底部加热到较高温度，通常为约1600℃或更多。喷枪(40)在其下游输出端处产生具有约2000℃到7000℃的平均温度的热气火焰，或等离子体烟柱。来自于喷枪(40)的热量通过废物柱上升，因此在处理室(10)中建立温度梯度。等离子体喷枪(40)所产生的热气支持腔室(10)中的温度水平。该温度水平至少在腔室(10)的下部部分处是充分的，以便于将废物通过出口(50)转化为产品气体，并且转化为可包括熔融金属和/或炉渣的液体材料(38)，所述液体材料(38)可经由一个或多个炉渣出口(61)被周期性地或连续地收集在腔室(10)的下端处并被收集在一个或多个容器(60)中。通常，熔融金属和/或炉渣被分别收集在指定容器中。在下文中，除非特别指明，附图标记(60)表示炉渣容器。
可从适合源(70)中提供氧化流体以便于将有机废物的高温分解过程中所产生的炭转化为有用气体(例如CO和H2)。氧化流体经由一个或多个适合的入口孔(75)被引入到腔室(10)的下部。在下文中“氧化流体”包括能够氧化在废物处理设备的较热、下部中所发现或产生的至少部分炭的任何气体或其他流体，并且包括氧气、蒸汽、空气、CO2、和任何其适合的混合物。
处理室(10)的内部衬面，至少是其下部部分通常是由一种或多种适合的耐火材料(诸如氧化铝、硅铝矾土硅石、菱镁矿、铬镁矿、耐火粘土或耐火砖)制成的。通常，处理室(10)以及通常总体上设备(100)由金属层或罩覆盖，以便于提高其机械整体性和以便于使得处理室可相对于外部环境被气密地密封。
如在下文中更详细地描述的，设备(100)还包括经由气体管线(101)可操作地与所述气体出口(50)相连接的后处理装置(200)，其中腔室(10)中产生的气体产品被处理并清洁，在处理非气态残余物中产生。通常，非气态残余物由后处理装置(200)产生，并且这些残余物包括如前面所述的子分类的残余物1(R1)和残余物2(R2)。
或者，设备(100)，具体为后处理装置(200)还可包括通过(101)可操作地与所述出口(50)相连接的再燃烧器(300)，用于在不包含洗涤器装置的情况下燃烧产品气体中的有机或其他可燃成分。后处理装置(200)通常还包括可操作地与其下游的再燃烧器(300)相连接的适合的能量单元或者再燃烧器能量利用或产生系统(400)。本发明所涉及的所述能量利用系统(400)可包括例如与发电机相连接的锅炉或蒸汽轮机装置等。再燃烧器能量利用系统(400)所产生的能量可用于例如为设备(100)提供电力和/或被输出。如前面所述的，残余物1(R1)通常从所述再燃烧器装置(300)处以及从能量利用系统(400)处沉淀。
后处理装置(200)还包括能量利用系统(400)下游的气体净化系统(500)，所述气体净化系统(500)可产生包括残余物2(R2)的固体废料，和/或包括废料的液体溶液，所述废料需要进一步处理。
例如，气体净化系统(500)可包括“干燥的”气体净化系统，因此可包括半干式洗涤器，用于约束酸性气的Ca(OH)2的水悬浮液被供给到所述半干式洗涤器中。随后水被完全蒸发，因此只有气体、粉末状的产物Ca(OH)2、CaCl2、CaSO4、Ca3(PO4)2以及其他灰尘(不沉淀在锅炉中)从洗涤器中排出。在洗涤器之后有反应-吸附器装置，Ca(OH)2粉末和粉状活性碳(PAC)的混合物被供给到其中。这些粉状吸附剂具有非常大的比表面值(通常炭＞750m2/g；Ca(OH)2＞30m2/g)，并且Ca(OH)2可吸附剩余的酸性气，而PAC吸附二恶英和包含重金属的组分。在反应-吸附器之后具有织物过滤器装置，包括Ca(OH)2、活性炭、二恶英、一些氧化物和盐类(之前未沉淀)以及反应产物(CaCl2、CaSO4、Ca3(PO4)2以及其他物质)的残余物2(R2)可被沉淀在织物过滤器装置处。基本上，携带灰尘(包括诸如二恶英、重金属及其氧化物和盐类的有毒成分)的气体通过沉积在袋上并包括诸如Ca(OH)2和PAC的防尘层被过滤，并且有毒成分被吸附因此从载气中沉淀出来。过滤之后所获得的清洁气体被引入到排气机然后被引入到烟囱以便于被排到大气中。从所述净化系统中获得的残余物2(R2)(具体来自于袋滤器装置)不包括液体、因此所述系统被称作“干燥”净化系统。残余物2(R2)极毒并且可能包含二恶英、重金属化合物和如Ca(OH)2、活性炭、一些氧化物和盐类(先前未沉淀)、反应产物(例如，CaCl2、CaSO4、Ca3(PO4)2以及其他物质)。然而，由于该残余物2(R2)为吸湿性(尤其是其CaCl2部分)的，因此可从随其他燃烧产物一起产生的水蒸汽中吸收水，因此可具有淤泥类型的稠度。因此，在许多情况中，用于在气体净化系统(500)中输送该残余物2(R2)的管被加热以使得该残余物2(R2)干燥。
这些图中所示的后处理装置(200)还包括用于从气体净化系统(500)中将气体引入到大气中的适合的烟囱装置(600)。烟囱装置(600)包括适合的监控装置，以便于监控从中排出到大气中的污染物质在法律容许极限内。
因此，如前面所述的，后处理装置(200)产生残余物1(R1)和残余物2(R2)。
如图4、图5和图6中以及图7、图8和图9中示意性地示出的，在第一、第二和第三实施例的每一个中，残余物再循环系统(900)通常都包括用于暂时储存和积聚后处理装置(200)所沉淀的残余物1(R1)和残余物2(R2)的一个或多个容器。
残余物1(R1)和残余物2(R2)通常在重力下沉淀到独立容器(950)中，在图7、图8和图9中分别被表示为容器(250)和(550)。残余物通常分别通过斜槽(251)和(551)被连续地排出到分别包含在容器(250)和(550)中的输送槽(未示出)中。在每个容器中，残余物输送机从输送槽的底部拉动沉降的残余物并将其输送到灰斗、储仓、辗轧载体、或自动倾卸车(未示出)中。输送槽是用铁或混凝土制成的，并且残余物排出系统通常具有两个输送槽以使得可具有充分的备用。具有充分备用允许均匀磨损和定期检修时系统之间的切换。最好，适合的螺丝钻系统或泵送系统可用于将残余物从容器中输送出来，其中液体介质用于输送，例如废油或燃料。或者蒸汽或压缩空气可用作用于灰尘形式的残余物输送的输送介质。
本发明的特征在于，提供了用于再循环非气态残余物的残余物再循环系统(900)，诸如用于确保其在处理室(10)的较热部分处的直接处理。参照图6，在本发明的第三和优选实施例中，残余物再循环系统(900)包括基本分别关于第一和第二实施例所描述的直接进料系统(700)和间接进料系统(800)两者，已作必要的修正。
在本发明的第一实施例中，并且参照图7，残余物再循环系统(900)是被构成得直接将沉淀在后处理装置(200)中的至少一部分残余物引入到腔室(10)的较热下部部分(17)中的直接进料系统(700)形式的。同样地，并且参照图9，第三实施例的残余物再循环系统(900)还包括直接进料系统(700)。通常，残余物1(R1)首先被积聚在容器(250)中，所述容器(250)通过包含在直接进料系统(700)中的适合的管道装置(710)与腔室(10)的较热下部部分(17)流体相通。适合的流体输送装置(720)可用于帮助将残余物1(R1)从容器(250)中输送到腔室(10)中，并且可利用适合的流体介质，如前面所述的，所述流体介质可为诸如蒸汽、氧气或空气等气态形式的或诸如燃料、废油、液体废物等液态形式的。通过与容器(250)流体相通的流体输送装置(720)在适合的高压下提供的所述流体介质与流体中的残余物相混合并且将残余物混合物向下直接输送到腔室(10)中。
另外，或可选择地，直接进料系统(700)包括用于将残余物输送到腔室(10)中的机械输送装置(730)。机械输送装置(730)可包括例如适合的泵(诸如螺旋钻)，以将残余物从容器(250)移动到腔室(10)的下端。适合的流体还可通过流体容器(740)被提供到通常仍处于容器(250)中的残余物中，以助于机械输送装置(730)的操作，所述流体容器(740)在战略上可操作地与管道装置(710)相连接。
管道装置(710)包括位于腔室(10)的较热下部部分(17)处的一个或多个出口(760)。具体地，出口(760)最好位于等离子体喷枪(40)所产生的等离子体射流上方的一小段距离处，或足够靠近所述射流以使得所述残余物被引入到腔室(10)尽可能热的部分。例如，图10(a)示出了腔室(10)的片段图，其中等离子体喷枪(40)在相对于其竖直壁(15)的一定角度下被安装，所述竖直壁(15)上用耐火材料制成的。管道装置(710)的出口(760)被布置在等离子体喷枪(40)的上方但非常靠近于等离子体喷枪(40)的平面中。考虑到腔室(10)下部部分中的高温，出口(760)可包括冷却套管装置(770)。或者，如图10(b)中所示的，在设备(100)的一些结构中，等离子体喷枪(40)可被竖直地安装在包含于腔室(10)中的侧腔室(18)中，并且出口(760)也可被布置在所述侧腔室(18)中靠近于等离子体喷枪(40)的烟柱端。如图10(a)的实施例中所示的，出口(760)可包括冷却套管装置(770)。
残余物再循环系统(900)还可以更受限制的方式被使用，以便于再循环通常在气体净化系统(500)中产生的残余物2(R2)。在所有实施例中，残余物再循环系统(900)最好都包括适合的容器(550)，用于暂时储存和积聚气体净化系统(500)所沉淀的残余物2(R2)，或通常从后处理装置(200)中产生的残余物2(R2)。容器(550)通常与上文中结合残余物1(R1)所述的容器(250)相似，已作必要的修正。
因此，参照图7和图9，在本发明的第一和第三实施例中，直接进料系统(700)还包括提供容器(550)与管道(710)之间的流体相通的适合的管道装置(520)，并且最好还包括适合的泵送装置。以这种方式，并且通过管道(710)，残余物2(R2)可与残余物1(R1)一起从容器(250)中被引入到腔室(10)下部较热部分中。或者，管道装置(520)可改为通向容器(250)，以便于在进入到管道装置(710)之前与残余物1(R1)相混合。或者，直接进料系统(700)可被构成得使得残余物2(R2)独立于残余物1(R1)被直接引入到腔室(10)中，并且为此管道(520)可与相对于管道装置(710)相似的方式与腔室(10)的下部部分直接连接，已作必要的修正。因此，直接进料系统(700)最好包括用于将残余物2(R2)输送到腔室(10)中的适合的机械输送装置(未示出)，并且所述机械输送装置可包括例如，适合的泵(诸如螺旋钻)，以将残余物从容器(550)移动到腔室(10)的下部部分(17)。适合的阀装置(560)被设在管道装置(520)中以便于当需要时控制和中断残余物2(R2)向腔室(10)中的流动。残余物2(R2)可与液体有机废物(诸如废机油、或液体燃料)相混合，并且经由所述直接进料系统(700)被供给到腔室(10)的下部部分。
在本发明的第二实施例中，并且参照图8，残余物再循环系统(900)是被构成得将所述残余物密封在炉渣和其他添加剂的热和机械保护基质中而后将所密封的残余物引入到腔室(10)中的间接进料系统(800)。同样地，并且参照图9，第三实施例的残余物再循环系统(900)还包括间接进料系统(800)。通常，在从后处理装置(200)中沉淀之后，残余物1(R1)首先被积聚在容器(250)中。间接进料系统(800)包括混合腔室(820)，所述混合腔室(820)经由管道(825)与容器(250)流体相通。积聚在容器(250)中的至少部分残余物通过重力或任何其他适合的泵送装置(未示出)被供给到混合腔室(820)，并且残余物1(R1)在混合腔室(820)中与密封材料(通常为炉渣和其他试剂)相混合。因此残余物通常与试剂和炉渣相混合，并且以防止其由气体从腔室(10)的上部被带出的方式被密封或胶合以形成球粒或颗粒。所述颗粒使得所述残余物不仅在热力方面而且在机械方面稳定，因此给予它们更多的时间以到达腔室(10)下部部分(17)中的热区。另外，当它们朝向熔化区向下移动时，颗粒还可与腔室(10)中的不同成分相互作用，并且一些挥发性物质可与颗粒中的不同成分起反应或可形成固体溶液。或者，一些成分可从表面散开到颗粒(甚至是固体形式的)中。术语“颗粒”和“球粒”在文中可互换使用，并且是指包含所述残余物和密封材料的材料块，所述密封材料通常为炉渣和/或适合的试剂，在下文中称之为“添加剂”，随意地包括一种或多种粘合剂类型的材料，诸如水泥或胶质物。因此，这些添加剂的特征在于具有粘合特性，即，它们将残余物颗粒粘接成基质，并且，如此形成的基质在处理室上部部分中所建立的状态下不会分裂；而且，所述基质在处理室下部较热部分中所建立的高温下被破坏。所述粘合添加剂可包括例如水泥、硅酸钠、包含热塑性塑料的有机化合物以及包括氧化物粉末、氧化物溶液、盐类粉末以及盐溶液的无机化合物和/或合成物中的任意一个或组合中。
然后密封材料具有能够使得残余物至少部分地被嵌入其中或由其密封的功能，诸如用于热力或机械地稳定残余物足够的时间以使其从上端移动到腔室(10)下部、较热端，如下文中将清楚的。所述密封材料(在下文中，称之为添加剂)可包括例如，随意与水相混合的水泥、石英玻璃(也称作液体玻璃或mNa2O.nK2O.fSiO2，其中m、n、f是包括整数和分数的数字因数)，或液体有机废物(例如包括机械油)、或炉渣，或这些添加剂的混合物。这些成分可通过管道(835)和自流输送或适合的泵(未示出)经由适合的贮槽或容器(830)被提供到混合腔室(820)。所述炉渣可在炉渣已被冷却并破碎为适合的颗粒尺寸之后通过输送装置(840)从腔室(10)中经由容器(60)被直接提供，所述输送装置(840)可包括管道、输送装置或车用传送器等。
通常，炉渣可被冷却为颗粒(例如，通过使其从腔室(10)中流入水中)并且可将其与试剂和残余物相混合。当将炉渣流入水中时，所形成的颗粒直径取决于熔融射流体量流和射流的直径(取决于腔室的生产率)并且可小于3cm。所述系统还可包括转鼓。当混有水的炉渣被流入到鼓上时，所述炉渣颗粒根据它们的直径被喷射到不同的距离。如果需要的话，在被引入到混合器(820)中之前所述炉渣颗粒还可被碾碎。或者所述炉渣颗粒可通过首先使得熔融炉渣流入到金属铸模中被形成。所述铸模可为适合尺寸的以使得每个铸模提供一个颗粒。或者，所述铸模可大于期望的颗粒尺寸，并且一旦所述炉渣被冷却并固化之后，通过机械地碾碎和分离固化的炉渣锭以形成颗粒或炉渣颗粒。
残余物通常通过适合的添加剂被密封或被粘接于炉渣。例如螺旋钻系统可从混合器(820)中取出淤泥形式的残余物和添加剂的混合物放入到球粒形成机器或粒化装置(850)中，随后球粒或颗粒在其中通过例如空气喷射被干燥。一些残余物颗粒将被密封，而其他的残余物颗粒将处于球粒表面处。在任一种情况中，它们都被机械地约束在球粒中以便于防止球粒中的残余物颗粒被产品气体从腔室(10)中去除。如此形成的球粒或颗粒可包括简单的混合物，由于在形成基质期间所使用的粘合剂导致所述混合物不能分解。或者，存在于混合器(820)中的一些试剂可在颗粒的混合和形成期间与炉渣和残余物起反应。例如，可使用水泥(包括以下成分：CaO.mSiO2；KCaO.nAl2O3；fCaO.nAl2O3.Fe2fO3等)，因此可与水起反应并可形成一些经由残余物成分的化合物和/或合成物，可包括同样的氧化物，从而形成了基质，金属氧化物被粘接于其上并且因此在基质结构通过暴露于处理室下部部分的高温区中而被破坏之前不能挥发。
可依照以下标准有利地控制和最优化粒化装置(850)所提供残余物颗粒的体积(Vg)和外表面面积(Fg)，其中，最好如此选择残余物颗粒的体积(Vg)和外表面面积(Fg)，以使其满足以下关系：
Vg/Fg≥0.00002×H
其中H是与残余物颗粒从处理室(10)上部到其下部较热部分的行进距离最好(但非必须)有关的预定直线距离。因此，在这些实施例中，H最好被限定为从所述气体出口(50)的中心到炉渣出口孔(61)的中心所得的所述处理室(10)的高度，如图7中所示的。或者，可将H限定为从所述气体出口(50)的中心到所述处理室(10)的所述下部处的炉渣的额定或最大水平面所得的竖直距离(例如，图7中取作(H′))。或者，到等离子体喷枪(40)所提供的下部部分(17)的热区所得的竖直距离(例如，图7中取作(H″″))。或者，到一个等离子体喷枪(最好是最上面的等离子体喷枪)的输出端中心所得的竖直距离(例如，图7中取作(H))。或者到处理室(10)的底端所得的竖直距离(例如，图7中取作(H″))。依照残余物颗粒的多孔性程度，这些可包含相应的内表面面积。
因此，残余物和添加剂的混合物从混合器(820)中被供给到粒化装置(850)中，以形成适合尺寸的颗粒和球粒。之后，适合的输送系统(855)经由包括气锁装置(30)的废物入口装置或经由废物供给系统(20)或直接将颗粒输送到处理室(10)的上端。(当然，在这一点上，颗粒可另外被储存在适合的位置以备将来使用，和/或被输送到另一个设备(100)以便于在其中再循环。)然后颗粒与来自于供给系统(20)的其他废物一起(或在没有所述废物的情况下)被引入到腔室(10)中，然后向下移动到腔室(10)的下部较热部分(17)中，如文中所述的。因此通过添加剂密封残余物可充分地防止残余物通过出口(50)过早地完整地被带出腔室(10)。而且，一些密封残余物在向下移动期间与试剂相互反应，而其他残余物能够到达腔室(10)的下部较热部分。
该实施例具有这样的附加优点，即，炉渣，也作为助熔剂，可被连续地进入到废物柱中，使得其中堵塞的危险再循环。另外，颗粒为废物柱提供了一定程度的多孔性，这有助于保持腔室(10)中的良好热量分布和温度梯度。
因此，通过使得再循环的残余物暴露于腔室(10)的下部较热部分(17)中的高温下，残余物中所包含的经由底熔点的一些氧化物可被其中的其他熔融材料“吸收”。不同的氧化物可形成溶液和经由高于其原始成分的熔点的新化合物。例如，可形成诸如辉石矿物的材料，所述材料可包括不同比例的Na、Ca、Mg、Fe、Al、Cr、Ti和Si的氧化物。而且，试剂(添加到被再循环的残余物和/或炉渣中(见以下所述的))可形成具有残余物和/或再循环的炉渣的所述成分，从而允许俘获挥发性成分。所述挥发性成分可从残余物的再循环或从废物中被形成，并且趋向于在处理室中以蒸汽形式通过废物柱上升。在矿物白云母(KAl2(OH)2[AlSi3O10])中，其中可用不同的元素代替，例如，可用Na、Cs、Ca、或Ba代替K；可用Fe、Li、Cr、Mn或V代替Al；可用F代替OH。所述成分可俘获不同的有毒物质。以这种方式，可在炉渣中包含一些重金属，例如Cd、Zn、Pb，所述重金属最初处于残余物中，并且实施相同的安全处置。
参照图8和图9，在本发明的第二和第三实施例中，管道装置(570)和适合的泵装置(未示出)使得残余物2(R2)从容器(550)中被引入到混合腔室(820)。在混合腔室(820)中，除了来自于容器(250)的残余物1(R1)以外，残余物2(R2)还可以与关于残余物1(R1)所述的相似的方式与添加剂相混合，已作必要的修正。管道装置(570)和管道(825)可分别包括适合的阀(828)、(528)，用于分别控制残余物1(R1)和残余物2(R2)到混合腔室(820)中的流动，从而可控制引入到其中的残余物1(R1)和残余物2(R2)的相对量。或者，管道装置(570)可改为通向容器(250)，以便于在进入到混合腔室(820)或粒化装置(850)之前与残余物1(R1)相混合，并且，阀装置(528)可用于控制引入到其中的残余物2(R2)的量或比例。或者，间接进料系统(800)可被构成得使得残余物2(R2)粘接于添加剂相混合并且独立于残余物1(R1)被引入到腔室(10)中。并且为此管道(570)可与经由与之相通的添加剂容器的独立混合腔室、以及与关于残余物1(R1)所述相似但不同的粒化装置和适合的输送装置直接连接，已作必要的修正。
在任何情况中，间接进料系统(800)都提供了可与规则废物相同的方式并通常与规则废物一起经由上端直接被供给到腔室(10)中的颗粒。由于颗粒通过腔室(10)的增加的温度区上升，因此它们被加热。然而，每个合力内部的温度不同于其表面处的温度。颗粒越大，颗粒的中心与其表面之间的温度差就越大。同样地，颗粒材料的热传导性越低，颗粒的中心与其表面之间的温度差就越大。另外，对于给定材料来说，其多孔性程度越大，其有效的热传导性越低。
例如，已知对于具有木质热特性(具有已知湿度)的材料来说，球状(半径(r)以英寸为单位)的中心温度达到表面温度所需的时间(t)(以小时为单位)可通过以下用于球具体外部温度和球粒物理特性的适当的公式给出(“有害废物和固体废物”，由David H.F.Liu，Bela G.Liptak.2000.Lewis出版社编辑)：
t≈0.5×r2
因此，等式表示，对于木质材料来说3英寸直径的球粒的中心达到表面温度需要约一小时的时间。也可在理论上和/或通过实验为其他材料推导出(t)和(r)之间的同样关系。
因此，如果间接进料系统(800)提供的颗粒足够大并且还具有较低热传导性的话(在这方面如果颗粒也是多孔性的话)，在残余物上升到腔室(10)的较热部分时，残余物中的一些有毒物质可相对完整地存在于颗粒中。同时，无机材料的较小颗粒(可存在于废物中，或为了有助于残余物的再循环可被进入到废物中)可在与前述颗粒相同的腔室(10)水平面处熔化。因此，当挥发性物质从大颗粒的内部中被释放出来时，它们会与颗粒的热表面相接触或与熔融状态下的无机颗粒相接触，或甚至在其表面处与同样大颗粒的热或熔融材料相接触，因此挥发性物质可被吸收和/或吸附并且可与与之接触的材料起反应。因此，实际颗粒尺寸和成分可能是残余物有效再循环的重要参数，并且通常根据颗粒在腔室(10)中的停留时间可使得这些参数相对于每种类型的腔室(10)最优化。因此，最好产生多孔颗粒，并且最好控制颗粒的成分和结构以便于在颗粒的表面提供这样的成分，即，其本身可俘获挥发性有毒物质。
在这三个实施例的每个中，一定量的残余物2(R2)可被积聚在气体净化系统中并且不能被处理或无限地再循环。这可导致烟囱(600)中的有毒物质超过了法律容许极限，并且这些残余物2(R2)可被放置在专用储存器中直到该废物成分被输入到作为“清洁器”的腔室(10)中，即，经由较少重金属、氯和硫磺等。
残余物2(R2)通常包含Ca(OH)2、CaCl2、CaSO4、CaCO3、NaOH、NaCl、Na2SO4、来自于包括重金属等许多金属的金属氧化物、氢氧化物和/或硫化物、二恶英以及其他材料，这些材料通常不适于以埋入土壤的方式处置。使用本发明的系统通过如上所述的将残余物2再循环回到腔室(10)的较热部分可明显减小这些材料的残余物的体积。通常，这些材料在诸如在腔室(10)的上部部分中所建立的较低温度下(约200℃)起反应，以产生HCl和其他不合需要的产物。
然而，当像在本发明中那样被引入到腔室(10)的较热部分时，这些材料与组成元素分离，并且许多金属可被嵌入到通常作为固体溶液的玻璃态炉渣中，因此导致处置的安全性。不同材料可以各种比例包含在玻璃(诸如玻璃态炉渣)中。例如，所述玻璃可包括：Hg(＜0.1％)S、Cl、As、Se(＜1％或对于专用玻璃可更高)以及Cr、Ni、Mn、Co、Mo(3-5％)的金属氧化物；Ti、Cu、F、La、Ce、Cd、Th、Bi、Zr(5-15％)；Li、B、Na、Mg、K、Ca、Fe、Zn、Rb、Cs、Sr、Ba、U(15-25％)；Al、Si、P、Pb(＞25％)。
因此，包含在残余物2中的诸如Cd、Zn、Cl、S、Hg、Pb等挥发性物质可至少部分地包含在炉渣中，并且通过将残余物2直接提供到腔室(10)的较热部分(17)而从设备(100)所产生的最终残余物中被去除。可通过炉渣从残余物2中被有效地去除的这些金属的量将取决于相应的化学元素可被包含在炉渣成分中的可能性以及设备(100)所产生的炉渣的相对量。因此，在可从残余物2中去除的金属的量上存在限制，因此，残余物2到腔室(10)中的引入有时会减慢或完全停止，以防止这些金属在设备(100)中无休止地再循环。
而且，不同的残余物1(R1)、残余物2(R2)在正常环境中不能完全再循环。主要原因在于诸如CaSO4和Na2SO4等化合物在腔室(10)的高温区中再形成氧化硫，在气体净化系统(500)中这些氧化物被简单地转化成CaSO4和Na2SO4。因此，残余物2(R2)的这些成分不能通过再循环程序被有效地去除，并且必须通过不同的装置处置，例如通过输送装置(590)处置。因此，残余物2(R2)到腔室(10)中的引入有时会减慢或完全停止，以防止这些材料在设备(100)中无休止地再循环。
如前文中所述的，残余物2(R2)还可包含二恶英，尤其是如果腔室(10)处理的原始废物包含PVC时。二恶英是通常需要以特殊方式被处置的有害物质，但是这样作需要较高的成本。
在本发明中，一种处理包括二恶英残余物的产品是HCl，HCl主要被气体清洁系统拦截，但通常会使部分HCl通过烟囱(600)排放到大气中。但是，对于这样和其他的排放存在法律和安全限制，必须对它们进行连续的监测。例如，根据许多国际标准，诸如由EU和德国制定的标准，对于HCl排放的限制(在干燥和11％氧的情况下，24小时的平均最大值)为每立方米10毫克，对于二氧化硫的限制是每立方米50毫克。可利用适合的传感器(650)在烟囱(600)处测量HCl(和其他污染物)的水平，并且这些参数可作为用以确定残余物2(R2)到室(10)的适合供给速度的控制参数。例如，传感器(650)所测量的HCl水平超过某一预定阈值，这可表明在室(10)中被处理的残余物2(R2)太多，因此可减少残余物2(R2)的再循环流速或者完全停止残余物2(R2)的再循环流动，直至HCl和/或二氧化硫(或者其他有毒成分)的水平再次处于可接受的范围内。当然，如果氯和/硫(或者形成有毒化合物的其他元素)的水平仍然没有降低，这可能意味着，通过供给系统(20)引入的废物包含高的HCl水平，并且需要不同的调整。
为了控制残余物2(R2)的流速，阀装置(560)(在第一和第三实施例中)和阀装置(528)(在第二和第三实施例中)最好可操作地与适合的控制器(诸如所述控制器(150))相连。所述控制器(150)还最好以可操作的方式与传感器(650)以及上述的室(10)的其他部件相连。
本发明的一个主要优点-以及实际目的-是，利用残余物的再循环将包含下列重金属(Cd、Zn、Pb、Cu、Tl、Hg、Sb、As、Cr、Mn、Ni、V等)、非金属Cl、S、P、F(在不同化合物中)引入到玻璃态炉渣中。根据设备(1)的特定技术布置，例如在图2(a)、2(b)、3(a)或者3(b)中所示的，这些化学元素可在残余物内的不同成分中被发现。这些成分中的一些具有低的沸点或者在低温下被化学破坏(例如，Hg 356.7℃、HgCl2 301.8℃、AsCl3 130℃；HgO 400℃被破坏、Cd(OH)2 300℃被破坏)。其他成分具有较高的沸点或者在较高温下被化学破坏(例如，As，615℃、AS4S4，534℃、Pb，1745℃、PbCl2，953℃、PbS，1114℃、PbO，1516℃、NiCl2，970℃、CuO，1026℃(破坏温度)、ZnCl2，732℃、Zn，906℃、Cd，766.5℃、CdCl2，964℃、CdO，900℃)。在第二和第三实施例中，利用被引入到室(10)中的球粒提供炉渣。
但是，或者可选择地，本发明的第一、第二或者第三实施例中任何一个所涉及的系统(900)还可包括用于使由设备(100)形成的至少部分炉渣以及可能存在的添加剂直接在室(10)中再循环的炉渣再循环系统(990)。炉渣再循环系统包括用于将所述炉渣的至少一部分转化成炉渣颗粒的适合的粒化或者其他转化装置，以及用于将所述炉渣颗粒的至少一部分输送到包含在所述至少一个处理室的较冷部分中的适合入口的装置。
炉渣的再循环有助于在室(10)内提供更好的加热分布，以及还用于俘获废物本身和/或再循环后的残余物中的挥发性成分。当大量的炉渣由室(10)产生时，部分熔渣可被再循环，同时残余的炉渣可被卖给客户(63)。这样，并且参见图4和图7，图5和图8，以及图6和图9，分别用于第一、第二或者第三实施例的炉渣再循环系统(990)包括可操作地与容器(60)相连并且适于以与上述的第二和第三实施例的间接供给系统(800)产生和输送的颗粒的类似方式加以必要的变更从容器(60)将至少部分颗粒化的或者被转化为具有适合尺寸的颗粒的炉渣输送到室(10)的顶部的适合导管(995)。或者，炉渣再循环系统(990)还可包括可操作地与导管(995)和容器(60)相连的混合室(996)，其中添加剂可从外部源(997)添加以与上述的炉渣和后续的粒状混合物混合。或者，可通过控制(150)控制炉渣再循环系统。
可依照以下标准有利地控制由炉渣再循环系统(990)再循环的炉渣颗粒的体积(Vr)和表面面积(Fr)，其中，最好如此选择炉渣颗粒的体积(Vr)和表面面积(Fr)，以使其满足以下关系：
Vr/Fr＜Vg/Fg
其中(Vg)是间接进料系统(800)所提供的残余物颗粒的体积，而(Fg)为残余物颗粒的外表面面积。所述炉渣颗粒可随意地从其他废物处理设备中提供。
虽然本发明所涉及的残余物再循环系统最好作为等离子体类型的废物转化或处理设备的整体部分被包含，但是依照各种情况，本发明所涉及的残余物再循环系统也可被从后面装配在许多现有基于等离子体废物处理设备上。
虽然已结合等离子体喷枪描述了本发明所涉及的残余物再循环系统，并且所述残余物再循环系统适合于等离子体喷枪，但是所述残余物再循环系统还适合于任何其他类型的废物处理设备，所述废物处理设备包括至少一个气体出口装置以及适合于在所述处理室的下游部分提供至少足以使得容纳在其中的无机废物转化为熔渣的高温区的高温产生装置。因此，本发明还适合于非基于等离子体喷枪的废物处理设备。所述设备可包括例如其中诸如加上焦炭或煤的城市固体废物的废物经由其顶端被供应到处理室中、并且氧气通过所述腔室的下端被提供，从而提供足以使得无机废物转化为熔渣的高温的处理设备。另一种示例包括这种类型的处理设备，其中MSW经由其顶端被供应到处理室中并且热气、预热氧气和燃气通过所述腔室的下端被提供，从而提供足以使得无机废物转化为熔渣的高温。在这些设备中，包括残余物的产物和废气经由一个或多个气体出口从所述处理室中排出。
虽然在前述描述中只是详细地描述了本发明的几个具体实施例，但是本领域普通技术人员应该理解的是，本发明不局限于此，并且在不脱离文中所披露的本发明废物和精神的前提下，也可进行形式上和细节上的其他改变。

Claims (60)

1.一种用于再循环废物处理设备中形成的至少部分残余物的残余物再循环系统，所述废物处理设备具有：
至少一个废物处理室，所述废物处理室适合于容纳废物柱并且适合于使得所述废物沿向下方向移过所述处理室，所述处理室具有至少一个上游气体出口装置，并且还具有适合于在所述处理室的下游部分提供高温熔化区以及较冷的上游气化区的高温产生装置，其中所述熔化区处于至少足以使得其中的基本全部无机废物熔化成熔融金属和炉渣中至少一种的状态下，并且所述上游气化区处于足以使得所述废物柱中的有机废物气化的状态下；
至少一个后处理装置，用于与所述至少一个废物处理室可操作地相连接，其中，所述后处理装置适合于在所述至少一个废物处理室的操作期间使得所述残余物从中被收集；
其中，所述残余物再循环系统的特征在于，适合于从所述后处理装置中收集所述至少部分残余物，以及适合于将所述至少部分残余物中的至少一部分引入到所述处理室中，以使得在所述系统的操作期间所述至少部分残余物的所述部分被暴露于由所述高温产生装置提供的所述高温熔化区。
2.如权利要求1中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述再循环系统包括至少一个收集容器，用于与所述后处理装置可操作地相连接，并且适合于从中收集至少部分残余物。
3.如权利要求2中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述残余物包括两种类型的残余物，其包括从所述后处理装置中可独立收集的残余物1和残余物2，所述残余物1和残余物2至少在其化学特性上互不相同，并且所述系统包括至少一个所述收集容器，用于独立地使用所述残余物1和残余物2中的一种或另一种。
4.如权利要求2中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述再循环系统通常包括用于提供所述至少一个收集容器与所述至少一个处理室的所述下部之间连通的适合的管道装置，所述管道装置适合于将所述残余物从所述至少一个收集容器输送到所述至少一个处理室的所述下部，以便于在所述系统的操作期间使得所述残余物直接暴露于所述热区。
5.如权利要求4中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述系统还包括适合的输送装置，用于与所述至少一个收集容器可操作地相连接，以助于所述残余物通过所述管道装置的输送。
6.如权利要求5中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述输送装置包括用于输送所述残余物的适合的流体介质。
7.如权利要求3中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述系统还包括适合的机械输送装置，用于与所述至少一个收集容器可操作地相连接，以助于所述残余物通过所述管道装置的输送。
8.如权利要求7中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述输送装置包括用于输送所述残余物的适合的泵。
9.如权利要求3中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述管道装置包括至少一个适合的出口，用于与所述处理室的所述下部可操作地相连接。
10.如权利要求3中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述管道装置包括至少一个适合的阀，可操作地用于选择性地阻止或允许所述残余物的至少一部分通过所述管道装置的流动。
11.如权利要求10中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述阀与适合的控制系统可操作地连接。
12.如权利要求11中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述控制系统可进一步与包含在所述后处理装置中的至少一个适合的传感器可操作地连接，并且适合于根据所述传感器所感测的预定条件控制所述阀的操作。
13.如权利要求1中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述再循环系统包括：适合的添加剂源和用于使得所述残余物的至少一部分与所述添加剂相混合的适合的混合器，所述添加剂适合于至少部分地将残余物的所述部分密封在这样一种基质中，所述基质在基本低于所述熔化区温度的温度下是热稳定和机械稳定的；用于将所述基质粒化成残余物颗粒的第一粒化装置；以及用于将所述残余物颗粒输送到包含在所述至少一个处理室的较冷部分中的适合入口的装置。
14.如权利要求13中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述添加剂可从水泥、硅酸钠、包含热塑性塑料的有机化合物以及包括氧化物粉末、氧化物溶液、盐类粉末以及盐溶液的无机化合物和/或合成物中的任意一个或组合中选择。
15.如权利要求13中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述入口是能够将废物输入到所述至少一个处理室中的废物入口。
16.如权利要求13中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述添加剂可包括至少一部分所述炉渣，并且所述系统还可包括用于将至少一部分所述炉渣引入到所述混合器中的装置。
17.如权利要求16中所述的残余物再循环系统，还包括用于将所述至少一个处理室所产生的炉渣输送到所述混合器的适合的输送装置。
18.如权利要求13中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述系统还包括用于与有助于所述残余物输送的所述至少一个收集容器可操作地相连接的适合的输送装置。
19.如权利要求18中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述输送装置包括用于将所述残余物至少输送到所述混合器的适合的流体介质。
20.如权利要求13中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述系统还包括用于与有助于所述残余物至少输送到所述混合器的所述至少一个收集容器可操作地相连接的适合的机械输送装置。
21.如权利要求20中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述输送装置包括用于输送所述残余物的适合的泵。
22.如权利要求13中所述的残余物再循环系统，还包括至少一个适合的阀，可操作用于选择性地阻止或允许所述残余物的至少一部分流入到所述混合器中。
23.如权利要求22中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述阀与适合的控制系统可操作地相连接。
24.如权利要求23中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述控制系统可进一步与包含在所述后处理装置中的至少一个适合的传感器可操作地连接，并且适合于根据所述传感器所感测的预定条件控制所述阀的操作。
25.如权利要求13中所述的残余物再循环系统，其特征在于，可如此选择至少一部分所述残余物颗粒的体积(Vg)和外表面面积(Fg)，以使得：
Vg/Fg≥0.00002×H
其中H是与残余物颗粒从处理室上部到其下部的行进距离有关的预定直线距离。
26.如权利要求25中所述的残余物再循环系统，其特征在于，H包括从所述气体出口的中心到包含在所述下部中并适合于使得熔渣从所述处理室中排出的炉渣出口孔的中心所得的所述处理室的高度。
27.如权利要求25中所述的残余物再循环系统，其特征在于，H包括从所述气体出口的中心到所述处理室的所述下部处的熔渣表面的额定水平面所得的竖直距离。
28.如权利要求25中所述的残余物再循环系统，其特征在于，H包括从所述气体出口的中心到所述处理室的所述下部的所述高温区所得的竖直距离。
29.如权利要求25中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述处理室包括至少一个等离子体喷枪装置，并且H包括从所述气体出口的中心到所述至少一个等离子体喷枪装置的输出中心的竖直距离。
30.如权利要求1中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述高温产生装置包括至少一个等离子体喷枪装置，所述等离子体喷枪装置包括延伸到所述废物处理室下游部的输出端，所述至少一个等离子体喷枪装置适合于在所述处理室的下游部中提供至少足以使得容纳在其中的基本所有无机废物熔化的高温熔化区。
31.如权利要求1中所述的残余物再循环系统，还包括用于形成在废物处理设备中并且随后在从中提取之后冷却并固化的至少部分炉渣的炉渣再循环系统，其中所述炉渣再循环系统包括用于将所述固化炉渣的至少一部分转化成炉渣颗粒的适合的转化装置，以及用于将所述炉渣颗粒的至少一部分输送到包含在所述至少一个处理室的较冷部分中的适合的入口的装置。
32.如权利要求31中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述入口为能够使得所述废物被输入到所述至少一个处理室中的废物入口。
33.如权利要求31中所述的残余物再循环系统，还包括用于将适合的添加剂引入到所述转化装置中的装置。
34.如权利要求31中所述的残余物再循环系统，如此选择至少一部分所述炉渣颗粒的体积(Vr)和表面面积(Fr)，以使得：
Vr/Fr＜Vg/Fg
其中(Vg)是所述再循环系统所提供的残余物颗粒的体积，而(Fg)为残余物颗粒的外表面面积。
35.如权利要求1中所述的残余物再循环系统，其特征在于，所述炉渣的至少一部分可从所述处理室中被去除并且随后被冷却以提供固化熔渣。
36.如权利要求1中所述的残余物再循环系统，其特征在于，由所述高温产生装置所提供的所述熔化区中的所述条件足以使得所述熔化区还是玻璃化区。
37.如权利要求36中所述的残余物再循环系统，其特征在于，至少一部分所述炉渣可从所述处理室中被去除并随后被冷却以提供固化玻璃态炉渣。
38.一种废物处理设备，所述废物处理设备包括：
至少一个废物处理室，所述废物处理室适合于容纳废物柱，并且适合于使得所述废物沿下游方向移过所述处理室，所述处理室具有至少一个上游气体出口装置，并且还具有适合于在所述处理室的下游部分提供高温熔化区以及较冷的上游气化区的高温产生装置，其中所述熔化区处于至少足以使得其中的基本全部无机废物熔化成熔融金属和炉渣中至少一种的状态下，并且所述上游气化区处于足以使得所述废物柱中的有机废物气化的状态下；
至少一个后处理装置，用于与所述至少一个废物处理室相连接，其中，所述后处理装置适合于在所述至少一个废物处理室的操作期间使得所述残余物从中被收集；并且其特征在于，还包括权利要求1到37中任意一项所限定的残余物再循环系统。
39.如权利要求38所述的废物处理设备，其特征在于，所述后处理装置可包括适合的再燃烧器、适合的能量利用装置、适合的气体净化系统以及与所述处理室可操作地串联连接的适合的烟囱。
40.如权利要求38所述的废物处理设备，其特征在于，所述后处理装置包括适合的再燃烧器、燃烧产物冷却系统、适合的气体净化系统以及与所述处理室可操作地串联连接的适合的烟囱。
41.如权利要求38所述的废物处理设备，其特征在于，所述后处理装置包括适合的气体净化系统、适合的能量利用装置以及与所述处理室可操作地串联连接的适合的烟囱，并且还包括可操作地与所述气体净化系统相连接的废水处理系统。
42.如权利要求38所述的废物处理设备，其特征在于，所述后处理装置包括适合的气体净化系统和与所述气体净化系统可操作地相连接的废水处理系统，并且所述气体净化系统适合于将清洁的燃气从中引入到外部用户。
43.如权利要求38所述的废物处理设备，其特征在于，所述高温产生装置包括至少一个等离子体喷枪装置，所述等离子体喷枪装置包括延伸到所述废物处理室下部的输出端，所述至少一个等离子体喷枪装置适合于在所述处理室的下部中提供至少足以使得容纳在其中的基本所有无机废物被转化成熔融金属和炉渣中的至少一种的高温熔化区。
44.一种用于再循环废物处理设备中所形成的至少一部分残余物的方法，所述废物处理设备具有：
至少一个废物处理室，所述废物处理室适合于容纳废物柱，并且适合于使得所述废物沿下游方向移过所述处理室，所述处理室具有至少一个上游气体出口装置，并且还具有适合于在所述处理室的下游部分提供高温熔化区以及较冷的上游气化区的高温产生装置，其中所述熔化区处于至少足以使得其中的基本全部无机废物熔化成熔融金属和炉渣中至少一种的状态下，并且所述上游气化区处于足以使得所述废物柱中的有机废物气化的状态下；
至少一个后处理装置，用于与所述至少一个废物处理室可操作地相连接，其中，所述后处理装置适合于在所述至少一个废物处理室的操作期间使得所述残余物从中被收集；
其中所述方法包括以下步骤：
(a)从所述后处理装置中收集至少部分所述残余物；以及
(b)将至少部分所述残余物引入到所述处理室中，以使得在所述系统的操作期间，所述残余物被暴露于由所述高温产生装置提供的所述高温熔化区。
45.如权利要求44中所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述残余物被收集在可操作地与所述后处理装置相连接的至少一个适合的收集容器中。
46.如权利要求45中所述的方法，其特征在于，所述残余物包括两种类型的残余物，其包括从所述后处理装置中可独立收集的残余物1和残余物2，所述残余物1和残余物2至少在其化学特性上互不相同，并且在步骤(a)中，所述残余物1和残余物2被独立地收集在不同的所述收集容器中。
47.如权利要求45中所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述残余物从所述至少一个收集容器被输送到所述至少一个处理室的所述下部，以便于在所述系统的操作期间使得所述残余物直接暴露于所述热熔化区。
48.如权利要求45中所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，适合的添加剂与所述残余物的至少一部分相混合，所述添加剂适合于至少部分地将残余物的所述部分密封在这样一种基质中，所述基质在基本低于所述热熔化区温度的温度下是热稳定和机械稳定的，所述基质被粒化成适合的残余物颗粒，并且所述残余物颗粒输送到包含在所述至少一个处理室的较冷部分中的适合的入口中，以便于引入到所述至少一个处理室中。
49.如权利要求48中所述的方法，其特征在于，如此选择至少一部分所述残余物颗粒的体积(Vg)和外表面面积(Fg)，以使得：
Vg/Fg≥0.00002×H
其中H是与残余物颗粒从处理室上部到其下部的行进距离有关的预定直线距离。
50.如权利要求49中所述的方法，其特征在于，H包括从所述气体出口的中心到包含在所述下部中并适合于使得熔渣从所述处理室中排出的炉渣出口孔的中心所得的所述处理室的高度。
51.如权利要求49中所述的方法，其特征在于，H包括从所述气体出口的中心到所述处理室的所述下部处的熔渣表面的额定水平面所得的竖直距离。
52.如权利要求49中所述的方法，其特征在于，H包括从所述气体出口的中心到所述处理室的所述下部的所述高温区所得的竖直距离。
53.如权利要求49中所述的方法，其特征在于，所述处理室包括至少一个等离子体喷枪装置，并且H包括从所述气体出口的中心到所述至少一个等离子体喷枪装置的输出中心所得的竖直距离。
54.如权利要求44到53中任意一项所述的方法，还包括将所述炉渣颗粒的至少一部分输送到包含在所述至少一个处理室的较冷部分中的适合入口中，以便于引入到所述至少一个处理室中的步骤(c)，所述炉渣颗粒是通过由所述处理室在其操作期间粒化至少一部分所述炉渣而产生的。
55.如权利要求54中所述的方法，其特征在于，如此选择至少一部分所述炉渣颗粒的体积(Vr)和表面面积(Fr)，以使得：
Vr/Fr＜Vg/Fg
其中(Vg)是步骤(b)中所提供的残余物颗粒的体积，而(Fg)为其外表面面积。
56.如权利要求54中所述的方法，其特征在于，所述残余物成分可被引入到炉渣中，所述炉渣随后从所述设备中被去除并且随后被冷却和固化以俘获其中的所述成分。
57.如权利要求5 6中所述的方法，其特征在于，所述成分可包括元素形式或化合物形式的Cd、Zn、Pb、Cu、Tl、Hg、Sb、As、Cr、Mn、Ni、V、Cl、S、P、F中的任意一种或多种。
58.如权利要求56中所述的方法，其特征在于，所述热熔化区中的条件最好为可使得所述炉渣在其中玻璃化。
59.如权利要求54中所述的方法，其特征在于，所述残余物的成分可与所述炉渣形成固溶体，所述炉渣随后从所述设备中被去除并且随后被冷却和固化以形成玻璃态炉渣。
60.如权利要求5 9中所述的方法，其特征在于，所述成分可包括Hg、S、Cl、As、Se和Cr、Ni、Mn、Co、Mo(3-5％)的金属氧化物；Ti、Cu、F、La、Ce、Cd、Th、Bi、Zr(5-15％)；Li、B、Na、Mg、K、Ca、Fe、Zn、Rb、Cs、Sr、Ba、U；Al、Si、P、Pb中的一种或多种。
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