EA016681B1 - Печь - Google Patents

Abstract

Способ и аппарат для периодической обработки по удалению органического покрытия с металлолома и/или газификации органических веществ определенных типов отходов, включающих биомассу, городские твердые отходы, промышленные отходы и шлам. Аппарат может применяться для наклоняемой вращающейся печи периодического действия с одной точкой загрузки, относящейся к типу, применяемому для плавки металлолома в алюминиевой промышленности. В аппарате применяется горелка в наклоняемой вращающейся печи, но в нем не обязательно происходит расплавление металлолома. Он предпочтительно работает при температуре ниже температуры плавления металлолома (< 1400° по Фаренгейту) и ниже стехиометрического уровня содержания кислорода (более конкретно < 12%) и частично сжигает органические вещества в наклоняемой вращающейся печи. Газифицированные органические вещества покидают печь через полностью замкнутый контур, не допускающий проникновения воздуха в газы дымохода. Эти содержащие органические вещества газы (синтез-газы) полностью сжигаются в отдельном термическом окислителе, в котором стехиометрическая горелка работает либо на природном газе, либо на жидком топливе и вызывает возгорание синтез-газа. Система способна определять момент полной газификации органических веществ и полной очистки металлолома.

Description

Данное изобретение относится к аппарату и способу обработки отходов с органическим покрытием и органических веществ, включающих биомассу, промышленные отходы, твердые городские отходы и шлам.

Уровень техники

Для переплавки загрязненного металла, например лома алюминия, который содержит примеси, включающие органические материалы, применяют открытую с одного торца наклоняемую вращающуюся печь (см., например, патенты США 6572675 на имя Иерушалми (Усг5На1т1). 6676888 на имя Мэнсел (Маи8е11)). Более конкретно, эти печи используют для переработки алюминиевой окалины. Обычно эти печи работают при высокой температуре, например, находящейся в диапазоне 1400-2000° по Фаренгейту, обычно после переработки металлолом находится в расплавленном состоянии (в жидком состоянии). В этих печах для нагрева и расплавления металлолома внутри печи применяют либо воздушнотопливные горелки, либо кислородно-топливные горелки. Обычно в этих печах применяют горелки, в которых отношение количества кислорода к количеству топлива лежит в диапазоне 1.8-1.21, как изложено в патенте США 6572675 на имя Иерушалми (УегкНаПш). Такой диапазон гарантирует практически полное окисление топлива, подаваемого во внутренний объем печи. Высокая величина отношения количества кислорода к количеству топлива обеспечивает высокую топливную эффективность (величину британской тепловой единицы топлива, затрачиваемую на один фунт расплавленного алюминия) данных наклонных вращающихся печей.

Кроме того, в печах всех данных типов выхлопной газ собирается системой с открытым кожухом, как это представлено в патентах США 6572675 на имя Иерушалми (¥ег8Йа1т1), 6676888 на имя Мэнсела (Маи8е11). Система с открытым кожухом предназначена для улавливания и сбора выхлопных газов, выбрасываемых из вращающейся печи. Система с открытым кожухом собирает вместе с выхлопными газами широкий спектр примесей (не сгоревшие органические соединения, твердые частицы и прочие примеси). Эти примеси подхватываются и переносятся горячими газами. Система с открытым кожухом, кроме выхлопных газов, захватывает существенное количество внешнего воздуха (снаружи печи) в кожух, что приводит к полному перемешиванию воздуха и содержащих примеси выхлопных газов.

В заявке на патент США № 2005/0077658 на имя Здолшека (ΖάοΜκΚ) рассматривается система с открытым кожухом, которая принимает содержащие примеси газы вместе с захваченным воздухом и пропускает их через систему обработки дыма, в которой производится практически полное удаление твердых частиц при помощи центрифуги, а углероды сжигаются в отдельной автономной мусоросжигательной печи. Газы, выходящие из мусоросжигательной печи, выбрасываются в пылеуловительную камеру. Это приспособление предназначено для обработки газов пред их выбрасыванием.

Пример использования выхлопных газов для извлечения тепла из дымохода раскрывается в патенте США № 4697792 на имя Финка (Пик). В этом патенте горячие газы перемещаются внутри рекуператора, который использует эти газы для предварительного нагрева воздуха для горения, который затем подается через воздуходувку в горелку. Следовательно, данная система представляет собой систему с открытым контуром, в которой выхлопные газы используются только для предварительного нагрева воздуха для горения.

Обычно в этих печах в конце цикла плавки печь наклоняется вперед и сначала производится выгрузка расплавленного металла в контейнеры металлических настылей. Затем при помощи выдвигающихся шлакоотделительных устройств внутренняя часть печи очищается от остатков металла, которые могут представлять собой комбинацию железа и других остаточных примесей, включающих соли, используемые в данном процессе, и оксиды алюминия.

Преимущества наклонной вращающейся печи (печи с одной точкой рабочей загрузки), упомянутой в патентах США №№ 4697792 на имя Финка (Иик), 6572675 на имя Иерушалми (УегкМт!), 6676888 на имя Мэнсел (МаикеП) по сравнению с обычной неподвижной вращающейся печью (печью с двумя противоположными точками рабочей загрузки) заключаются в следующем:

быстрое выливание расплавленного металла (под действием силы тяжести);

быстрое выливание остатков расплавленного металла (солей, оксидов алюминия и т.д.), которые получаются при переработке металлолома;

большая площадь теплопередачи стенки печи, что позволяет обеспечить больший теплообмен между внутренними огнеупорными стенками печи и металлоломом и, следовательно, ускорить процесс плавки, сократив при этом расход топлива;

большее время нахождения газов - два канала для горячих газов, образующихся при сгорании, вдоль продольного направления вращающейся печи (два пролета), обеспечивают более высокую теплопередачу, что также приводит к большей плавильной мощности.

Пример использования субстехиометрических горячих газов для газификации отходов вращающейся печи приведен в патенте США № 5553554 на имя Уриха (Цпей), в котором описывается применение печи непрерывного действия с двумя противоположными точками загрузки (а не наклонной вращающейся печи с одной точкой загрузки) для газификации отходов. В вышеупомянутом патенте органические отходы непрерывно подаются во вращающуюся печь через загрузочный ковш, перемещаемый при по

- 1 016681 мощи силового цилиндра. Кроме того, в этой системе горелка установлена во вращающейся печи таким образом, что она обеспечивает прямой нагрев печи при помощи пламени за счет всасываемого воздуха. Система управления процессом не имеет механизма прогнозирования времени полной газификации органических веществ. Следовательно, система работает в течение фиксированного времени для переработки отходов, независимо от количества органических веществ в отходах. Это, естественно, приводит либо к избыточной тепловой обработке отходов (расходу энергии), либо к недостаточной тепловой обработке веществ (неполному сжиганию органических веществ и наличию покрытия из пепла на поверхности отходов при выходе из печи (что приводит как к возникновению проблем для окружающей среды, так и к потере энергии, которая потенциально могла бы быть извлечена из несгоревших углеводородов)).

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка способа и аппарата для обработки органических материалов и металлов с органическим покрытием.

Соответственно в настоящем изобретении разработан аппарат для обработки материалов, таких как, например, отходы с органическим покрытием и органические вещества, включающие биомассу, промышленные отходы, городские твердые отходы и шлам, содержащий выполненную с возможностью вращения и наклона печь, имеющую корпусную часть, одну точки загрузки материала и скошенную часть между указанной позицией загрузки и указанной корпусной частью печи; средство для вращения печи относительно ее продольной оси; средство для наклона печи; окислительное средство, по меньшей мере, для частичного окисления летучих органических соединений в газах, выделяемых при обработке указанного материала; и проводящее средство для пропускания указанных газов из указанной печи в указное окислительное средство; в котором указанное проводящее средство герметично изолировано от указанной печи и указанной горелки для предотвращения попадания воздуха снаружи.

В настоящем изобретении также разработан способ обработки материала такого как, например, отходы с органическим покрытием и органические вещества, включающие биомассу, промышленные отходы, городские твердые отходы и шлам, содержащий применение выполненной с возможностью вращения и наклона печи, имеющей корпусную часть, одну точку загрузки материала и скошенную часть между указанной позицией загрузки и указанной корпусной частью печи; вращение печи вокруг продольной оси; подачу материала в печь; нагрев материала до температуры, при которой происходит выгорание органического вещества и образование газов, включающих летучие органические соединения; поддержание уровня кислорода в печи ниже стехиометрического эквивалентного уровня на протяжении процесса; пропускание газов через проводящее средство к окислительному средству для сжигания летучих органических соединений, указанное проводящее средство представляет собой герметизированный контур, исключающий попадание воздуха снаружи в указанные газы, выпускаемые из печи, до момента достижения ими термического окислителя; поддержание соответствующих температур внутри печи и окислительного средства на выбранных уровнях для обеспечения эффективного функционирования.

В способе удаления покрытия из органических веществ или отходов, таких как, например, биомасса, городские твердые отходы, шлам и т.д., с поверхности металлолома применяется процесс, широко известный под названием газификации.

В предпочтительном способе применяется вращающаяся наклонная печь с одной точкой рабочей загрузки, печь имеет форму бутылки и футерована огнеупорным материалом, который способен выдерживать высокие нагрузки и температуры, данная печь может вращаться вокруг своей центральной продольной оси. Печь имеет одну точку загрузки и включает горелку для нагрева обрабатываемого материала и воздухонепроницаемую дверь, снабженную дымоходным каналом для отвода выхлопных газов.

Также имеется термический окислитель, который сжигает газообразные летучие органические соединения, высвобождаемые из металлолома или отходов внутри вращающихся печей.

Термический окислитель может включать многотопливную горелку, которая может работать как на чистом топливе (таком как, например, природный газ или нефть) и/или на газообразных летучих органических соединениях. Система кондиционирования среды применяется для управления температурой внутри печи, кроме того, применяется вторая система кондиционирования среды, которая управляет температурой, передаваемой пылеуловителю. Система управления процессом применяется для поддержания уровня кислорода для горения в системе печи ниже стехиометрического (<2-12%) во время процесса газификации. Кроме того, система управления поддерживает правильную температуру газификации внутри вращающейся наклонной печи (1000°-1800° по Фаренгейту) и внутри термического окислителя (около 2400° по Фаренгейту). Кроме того, система управления обеспечивает поддержание стабильных давлений в системе на протяжении всего цикла. В системе управления для получения сигналов изнутри системы используется комбинация датчиков, температуры, кислорода и окиси углерода, газоанализаторов и датчиков давления.

Конструкция вращающейся печи предпочтительно предназначена для работы при температуре ниже температуры плавления металлолома. Нагрев печи достигается при помощи горелки или высокоскоростного кислородного копья, которое вбрасывает горячие газы, с недостаточным содержанием кислорода при так называемом субстехиометрическом горении. Поскольку горение происходит при малом содержании кислорода (является субстехиометрическом), в среде вращающейся печи достигается только

- 2 016681 частичное окисление органических веществ, содержащихся в ломе. Это частичное окисление также обеспечивает часть тепла, требуемого для газификации органических веществ, содержащихся в ломе. Выхлопные газы покидают среду печи через каналы и включают летучие органические соединения. Эти газы затем сжигаются, по существу, до полного окисления в термическом окислителе пред выпуском в атмосферу.

Вертикальный термический окислитель полностью сжигает смолы и обеспечивает 2-секундный период нахождения летучих органических соединений, высвобожденных из металлолома, внутри вращающейся печи, необходимый для их полного окисления. Это достигается за счет работы термического окислителя при высокой температуре, достигающей 2400° по Фаренгейту, и при высоких уровнях содержания кислорода в диапазоне 2-12%, а также за счет смешивания летучих соединений с кислородом. В термическом окислителе применяется многотопливная горелка для нагрева среды термического окислителя. Конструкция этой многотопливной горелки обеспечивает сжигание как чистого топлива (природного газа, дизельного топлива), так и газов из летучих органических соединений, приходящих из вращающейся печи.

После этого газы выпускаются в атмосферу после возможной дальнейшей обработки для удаления твердых частиц или вредных газов.

В одном варианте осуществления изобретения горячие газы проходят от окислителя через систему кондиционирования среды, в которой производится регулировка температуры и уровня содержания кислорода в соответствии с типом загруженного металлолома и требованиями к функционированию вращающейся печи. Обычно для удаления покрытия температура поддерживается ниже 1000° по Фаренгейту, а уровень содержания кислорода поддерживается в диапазоне 2-12% в зависимости от материала и фазы удаления покрытия. Для газификации отходов (включающих биомассу, городские твердые отходы, промышленные отходы и шлам) температура газа может достигать 1380° по Фаренгейту, а содержание кислорода может поддерживаться на уровне ниже 4%.

Эти газы затем возвращаются во вращающуюся печь с полученными в результате кондиционирования температурой (меньшей, чем температура плавления металла) и уровнем содержания кислорода (ниже стехиометрического) и подаются во внутреннюю среду вращающейся печи через высокоскоростную форсунку. Эти газы перемещаются внутри вращающейся печи с высокими скоростями, что оказывает воздействие на металлолом. Частью функционирования вращающейся печи является непрерывное вращение в то время, когда форсунка или копье подает находящиеся в субстехиометрическом состоянии газы из окислителя. Вращение печи способствует перемешиванию металлолома, а также воздействию теплового потока газов на металлолом и, следовательно, восстановлению металлолома. Скорость вращения печи и степень горения горелки или скорость подачи газа копьем зависят от подвергаемого обработке материала. Эти параметры определяются логикой системы управления и зависят от производственных требований и типа обрабатываемого материала. Для среды вращающейся печи во время процесса удаления покрытия с металлолома преимущественно поддерживаются следующие условия: температура <1000° по Фаренгейту и уровень содержания кислорода <2-12%. Эти два условия гарантируют отсутствие возникновения окисления лома алюминия.

Внутри вращающейся печи установлены несколько датчиков, передающих непрерывный поток данных во время работы печи. Эти датчики включают термопары, которые измеряют температуру среды, а также датчики давления, датчики кислорода и датчики СО. Эти данные непрерывно записываются, и сигналы отправляются в систему управления процессом. Система управления процессом использует эти данные для настройки различных параметров, включающих температуру копья (возвращающегося газа), уровень кислорода, скорость копья и угловую скорость вращающейся печи. Для управления длительностью операции по окончательному удалению покрытия газы, поступающие во вращающуюся печь, и газы, выходящие из вращающейся печи, подвергаются контролю в замкнутой цепи при помощи осуществляющего сплошной контроль газового анализатора. Газовый анализатор фиксирует как уровень кислорода, так и уровень СО.

Во время операции по удалению покрытия уровень кислорода на выходе из вращающейся печи ниже, чем уровень на входе во вращающуюся печь, а для уровней СО наблюдается противоположная ситуация. К моменту завершения процесса удаления покрытия органические вещества внутри печи преимущественно находятся в газообразном состоянии, а уровень СО и уровень кислорода сближаются и в итоге сравниваются. Это выравнивание двух сигналов газоанализаторов в канале сигнализирует о переходе всех органических веществ в газообразное состояние и завершении процесса удаления покрытия/газификации.

Применение наклоняющейся вращающейся печи для удаления покрытия, в которой осуществляется рециркуляция газов от окислителя, обеспечивает выполнение очень эффективной операции подачи тепла. Кроме того, одним из требований для операции по удалению покрытия в печи является герметичное уплотнение на этапе выхода газов из печи в окислитель и предотвращение засасывания воздуха во вращающуюся наклоняемую печь для удаления покрытия. Выполнение этого требования гарантирует отсутствие дополнительного охлаждения печи во время операции и также предотвращает случайное быстрое возгорание газообразных летучих соединений внутри вращающейся печи или в канале, ведущем от печи,

- 3 016681 и даже возможность взрыва.

Краткое описание чертежей

Далее в качестве примера приводится описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - вид сбоку местного разреза предпочтительной формы аппарата согласно настоящему изобретению, на котором показана наклоняемая вращающаяся печь, термический окислитель и пылеуловитель;

фиг. 2а - вид в сечении наклоняемой вращающейся печи, на котором показана внутренняя часть печи;

фиг. 2Ь - поперечное сечение печи фиг. 2а;

фиг. 3 - вид спереди двери печи, на котором показаны элементы двери;

фиг. 4 - схематичный вид двери печи, на котором показаны соединения дымоходного канала и кислородного копья;

фиг. 5 - механизм загрузки металлолома или отходов во вращающуюся печь;

фиг. 6 - механизм выгрузки металлолома из вращающейся печи;

фиг. 7 - график процентного содержания кислорода в газах копья и на выходе дымоходного канала для полного рабочего цикла;

фиг. 8 - вид, аналогичный виду фиг. 1, на котором показан второй вариант осуществления аппарата согласно настоящему изобретению;

фиг. 9 - вид, аналогичный виду фиг. 4 для варианта осуществления, показанного на фиг. 8.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг. 1-6 показана предпочтительная форма аппарата 100 для удаления органического покрытия с металлолома и/или газификации органических веществ и формирования синтез-газа. Аппарат имеет наклоняемую вращающуюся печь 1 с односторонней загрузкой, которая подает газы через проводящее средство в форме выхлопного канала 2 в окислительное средство в форме термического окислителя 31, а затем в сепаратор 9, вентилятор или нагнетатель 26 и выпускное средство (трубу) 10.

Сепаратор 9, обычно называемый пылеуловителем, применяется для отделения пыли и твердых частиц от потока газа. Горячие газы из термического окислителя 31 подаются обратно в барабан 15 печи через проводящее средство в форме возвратного канала 3.

Печь содержит выложенный огнеупором барабан 15, дверь 11 и приводной механизм 25, который применяется для вращения печи вокруг ее продольной оси 104. Барабан печи имеет скошенный участок 13 около двери 11 печи для обеспечения более хорошей циркуляции потока газа вокруг металлических и/или органических отходов 14 в печи и для улучшения управления выгрузкой загруженных отходов 14.

Печь 1 установлена с возможностью наклона вперед и назад вокруг, по существу, горизонтальной оси 102 шарнира. Гидравлическая система 32 используется для наклона вращающейся печи 1 вперед вокруг оси 102 при разгрузке и небольшого наклона назад при загрузке и обработке материала 14 (как показано на фиг. 1) для улучшения рабочих характеристик печи.

Дверь печи 11 выложена огнеупором и оборудована специальным уплотнительным механизмом 12 двери, который обеспечивает вращение барабана 15 печи относительно двери 11 и гарантирует герметичное уплотнение и полную изоляцию внутренней среды 16 вращающейся печи от внешней среды 30. Дверь 11 печи имеет два отверстия 28, 29. Одно отверстие 28 герметично соединено с выхлопным каналом 2, а второе отверстие 29 герметично соединено с возвратным каналом 3. Конструкция обеих отверстий обеспечивает поддержание надежного уплотнения, которое не допускает просачивания атмосферного воздуха во внутреннюю среду 16 вращающейся печи во время ее работы.

При работе барабан 15 вращающейся печи слегка наклонен назад, как показано на фиг. 1, а дверь 11 печи плотно закрыта. Печь приводится во вращение приводным механизмом 25. Горячие субстехиометрические газы вводятся в печь через канал 3 при помощи высокоскоростной форсунки 18, которая выступает внутрь печи через отверстие 29. Форсунка герметизирована относительно отверстия 29. Аналогичным образом выхлопной канал 2 связан с внутренней частью печи через отверстие 28 при помощи впускного отверстия 17. И выхлопной, и возвратный каналы 2, 3 имеют соответствующие вращающиеся воздухонепроницаемые фланцы 22, 23 (фиг. 4), которые позволяют открывать дверь 11 без сжатия уплотнения каналов 2, 3 дверью 11. Канал 2 проводит выхлопные газы из печи к термическому окислителю 31, в котором они сжигаются в тепловом потоке горелки 6 перед подачей этих сгоревших газов в пылеуловитель 9.

Термический окислитель 31 представляет собой вертикальную конструкцию цилиндрической формы, выполненную из стали и футерованную огнеупорным материалом 5, который способен выдерживать высокие температуры, обычно лежащие в районе 2400° по Фаренгейту. Горячие газы печи 1 содержат летучие органические соединения, и конструкция объема термического окислителя обеспечивает удержание газов, содержащих летучие органические соединения, минимум в течение периода в 2 с. Термический окислитель нагревается многотопливной горелкой 6, способной работать как на чистом топливе (таком как, например, природный газ или дизель), так и на летучих органических соединениях из печи 1. Канал 2 для газов, содержащих летучие органические соединения, непосредственно соединен с горелкой

- 4 016681 и напрямую подает летучие органические соединения в качестве альтернативного или дополнительного топлива к горелке.

Газы могут выходить из термического окислителя 31 по двум маршрутам. Один выходной маршрут проходит через возвратный канал 3 для обеспечения нагрева или дополнительного нагрева вращающейся печи 1. Второй выходной маршрут проходит через дополнительное проводящее средство в форме выпускного канала 7 к пылеуловителю 9.

Узел 4 кондиционирования газа соединен с возвратным каналом 3 и используется для кондиционирования газа перед тем, как он достигнет печи. Узел 4 кондиционирования регулирует температуру газа путем косвенного охлаждения и очищает газ от содержащихся в нем твердых частиц и кислот. Второй узел кондиционирования газа также располагается в выпускном канале 7, регулирует температуру газа путем косвенного охлаждения и очищает газ первой фазы от содержащихся в нем твердых частиц и кислот. Выхлопные газы проходят от узла 8 кондиционирования газа через рукавный пылеуловитель 9, а затем через расположенный во внутреннем диаметре вентилятор 26, который способствует перемещению газов по каналу 7 и через пылеуловитель 9. Газы затем выпускаются через трубу 10 в атмосферу.

Возвратные газы, проходящие по каналу 3 к вращающейся печи 1, перед попаданием во вращающуюся печь подвергаются анализу при помощи анализирующего средства 20, в то время как газы на выходе из печи анализируются вторым анализирующим средством 21 на выходе из канала 2. Два анализирующих средства представляют собой анализирующие системы, которые генерируют сигналы, соответствующие различным параметрам газов, таким как температура, содержание кислорода и содержание окиси углерода. Эти сигналы подаются в газоанализатор 19. Газоанализатор 19 анализирует сигналы и отправляет результаты для обработки в систему 106 управления.

Несколько датчиков 108 установлены внутри вращающейся печи 15 и отправляют непрерывный поток данных для обработки в систему 106 управления. Эти датчики являются обычными термопарами, которые измеряют такие параметры, как температура среды, давление, содержание кислорода и содержание СО в печи и генерируют сигналы соответствующих параметров. Эти данные непрерывно записываются, и сигналы отправляются для обработки в систему 106, которая также принимает данные, представляющие скорость вращения печи и скорость газов, подаваемых форсункой 18. Система управления процессом также может быть запрограммирована в соответствии с типом обрабатываемого материала и регулирует различные рабочие параметры, включающие температуру возвращаемых газов, уровень содержания кислорода, скорость возвращаемых газов и угловую скорость вращающейся печи, в зависимости от запрограммированных значений и/или принятых сигналов. Для управления продолжительностью операции по удалению покрытия производится контроль возвратных газов, поступающих во вращающуюся печь, и газов, выходящих из вращающейся печи, в замкнутом контуре при помощи газоанализатора 19, который фиксирует как уровень содержания кислорода, так и уровень содержания СО. Кроме того, система 106 управления может также управлять горелкой 6 для регулировки температуры в окислителе 31. Система управления процессом управляет рабочим циклом, завершение цикла удаления покрытия происходит на основе полученных сигналов.

Во вращающейся наклоняемой печи для удаления покрытия применяется стандартная загрузочная машина 24 для загрузки металлолома и/или органических веществ в печь. Во время этой операции вращение печи 1 прекращается, открывается дверь 11, и печь наклоняется назад для обеспечения загрузки и проталкивания лома в дальний край печи к задней стенке 27 печи. Та же процедура выполняется во время операции разгрузки, за исключением того, что печь наклоняется вперед для выгрузки лома с удаленным покрытием в разгрузочный контейнер или отдельную накопительную систему.

На фиг. 8 и 9 показана модификация аппарата фиг. 1-7, причем похожие элементы обозначены похожими цифрами.

Как показано на фиг. 8 и 9, основное различие между этим вариантом осуществления изобретения и вариантом, показанным на фиг. 1-7, заключается в отсутствии возвратного канала 3.

Во всех остальных отношениях аппарат, показанный на фиг. 8-9, работает аналогично аппарату, показанному на фиг. 1-7.

В вышеописанном аппарате не используется горелка в наклоняемой вращающейся печи, он не расплавляет металлолом, а только работает при температуре ниже температуры плавления металлолома, обычно <1400° по Фаренгейту. В варианте фиг. 1 используются отработанные газы с содержанием кислорода ниже стехиометрического уровня (более конкретно <12% кислорода) для частичного сжигания органических веществ в наклоняемой вращающейся печи. Переведенные в газообразное состояние органические вещества покидают печь через дымоход в полностью закрытом контуре, в котором полностью исключено попадание воздуха в газы, находящиеся в дымоходе. Эти газы, содержащие органические вещества (синтез-газы), либо полностью сгорают в отдельном термическом окислителе, в котором стехиометрическая горелка использует природный газ или жидкое топливо для воспламенения синтез-газа, либо частично окисляется при помощи горелки, а остальная часть синтез-газа собирается и хранится для последующего использования. Система определяет момент полной газификации органических веществ и полной очистки от них металлолома.

Заявители принимают во внимание, что любой характерный признак любого варианта осуществле

- 5 016681 ния изобретения может быть использован в любом другом варианте осуществления изобретения.

Claims (31)

1. Аппарат для обработки материала, такого как отходы с органическим покрытием и органические вещества, включающие биомассу, промышленные отходы, городские отходы и шлам, содержащий выполненную с возможностью вращения и наклона печь (1), имеющую корпусную часть (15), одну точку (11) загрузки материала и скошенный участок (13) между указанной точкой загрузки и указанной корпусной частью печи;

средство (25) для вращения печи (1) вокруг ее продольной оси;

средство (32, 102) для наклона печи;

окислительное средство (6, 31), по меньшей мере, для частичного окисления летучих органических соединений в газах, высвобожденных при обработке указанного материала; а также проводящее средство (2) для проведения указанных газов от указанной печи (1) к указанному окислительному средству (6, 31);

газоанализирующие средства (19, 21) для мониторинга содержания кислорода и окиси углерода в газе и подачи сигнала с информацией по каждому уровню; а также средство (106) контроля для контроля температуры в печи и окислительных средствах (6, 31); причем упомянутое проводящее средство (2) уплотнено относительно указанной печи и указанных окислительных средств для предотвращения поступления воздуха снаружи; а также контроллер, выполненный с возможностью определения завершения обработки материала по выравниванию уровней сигналов, поступающих от газоанализирующих средств, с информацией о содержании СО и О₂.

2. Аппарат по п.1, в котором окислительное средство (6, 31) содержит многотопливную горелку.

3. Аппарат по п.1 или 2, в котором в печи (1) имеется множество датчиков для контроля заданных параметров печи и генерирования представляющих их сигналов.

4. Аппарат по п.3, в котором указанные датчики включают температурные датчики, газовые анализаторы и датчики давления.

5. Аппарат по любому из пп.1-4, в котором материал включает металлолом, а управляющее средство выполнено с возможностью установки температуры вращающейся печи на уровне ниже температуры плавления металлолома и равном температуре, достаточной для газификации органических веществ в отходах или металлоломе.

6. Аппарат по п.5, в котором управляющее средство выполнено с возможностью установки температуры вращающейся печи на уровне ниже 1400° по Фаренгейту.

7. Аппарат по пп.1-6, в котором управляющее средство (106) выполнено с возможностью установки уровня весового содержания кислорода в печи в диапазоне между 2 и 12%.

8. Аппарат по любому из пп.2-6, в котором управляющее средство (106) выполнено с возможностью установки уровня весового содержания кислорода в окислительном средстве в диапазоне между 2 и 12%.

9. Аппарат по любому из пп.1-8, в котором управляющее средство (106) выполнено с возможностью установки температуры в окислительном средстве на уровне ниже 2400° по Фаренгейту.

10. Аппарат по любому из пп.1-9, дополнительно содержащий проводящее средство (7) для проведения газов от указанного окислительного средства (6, 31) к сепаратору (9) для отделения от газов твердых частиц.

11. Аппарат по п.10, дополнительно содержащий кондиционирующее средство (8) для управления температурой газов, выходящих из указанного окислительного средства (6, 31) в указанный сепаратор (9).

12. Аппарат по любому из пп.1-11, дополнительно содержащий проводящее средство (3) для проведения горячих газов от указанного окислительного средства (6, 31) к указанной печи (1) для способствования нагреву материала в указанной печи.

13. Аппарат по п.12, дополнительно содержащий газоанализирующее средство (19, 20) в указанном проводящем средстве (3) для контроля уровня содержания кислорода и окиси углерода в возвратном газе и выдачи сигнала, соответствующего каждому уровню.

14. Аппарат по п.12 или 13, дополнительно содержащий кондиционирующее средство (4) для управления температурой возвратных газов, выходящих из указанного окислительного средства (6, 31) в указанную печь (1).

15. Способ обработки материала, такого как отходы с органическим покрытием или органические материалы, включающие биомассу, промышленные отходы, городские твердые отходы и шлам, содержащий установку вращающейся и наклоняемой печи (1), имеющей корпусную часть (15), одну точку (11) загрузки материала и скошенный участок (13) между указанной точкой загрузки и указанной корпусной частью печи;

- 6 016681 вращение печи (1) вокруг ее продольной оси;

введение материала в печь;

нагрев материала до температуры, при которой происходит выгорание органического материала и образуются газы, включающие летучие органические соединения;

поддержание уровня содержания кислорода в печи ниже стехиометрического эквивалентного уровня во время процесса;

прохождение газа через проводящее средство (2) к окислительному средству (31), представляющее собой герметичный контур, не допускающий попадания внешнего воздуха в указанные газы, выходящие из печи, до момента достижения окислительного средства; а также поддержание соответствующих температур внутри печи и окислительного средства (31) на заданных уровнях для обеспечения эффективной работы;

контроль уровня содержания кислорода и окиси углерода в газе, подачу сигнала с информацией по каждому уровню и управление работой печи (1) в зависимости от него;

при этом контроллер обеспечивает возможность определения завершения обработки материала по выравниванию уровней сигналов с информацией о содержании СО и О₂.

16. Способ по п.15, в котором окислительное средство представляет собой термический окислитель.

17. Способ по п.16, в котором термический окислитель содержит многотопливную горелку.

18. Способ по п.15 или 16, дополнительно содержащий контроль уровня содержания кислорода и окиси углерода в газе в указанном проводящем средстве (2) и управления работой окислительного средства (31) в зависимости от установленного содержания.

19. Способ по любому из пп.15-18, дополнительно содержащий контроль заданных параметров печи и управления работой, по меньшей мере, либо печи (1), либо окислительного средства (6, 31) в зависимости от установленных параметров.

20. Способ по п.19, в котором указанные параметры включают температуру, содержание кислорода и окиси углерода и давление.

21. Способ по любому из пп.15-20, в котором материал включает металлолом и температура вращающейся печи устанавливается ниже температуры плавления металлолома и при температуре, достаточной для газификации органических веществ в отходах или металлоломе.

22. Способ по любому из пп.15-21, в котором температура вращающейся печи устанавливается не ниже 1400° по Фаренгейту.

23. Способ по любому из пп.15-22, в котором весовое содержание кислорода во вращающейся печи устанавливается между 2 и 12%.

24. Способ по любому из пп.15-23, в котором весовое содержание кислорода в окислительном средстве устанавливается между 2 и 12%.

25. Способ по любому из пп.15-24, в котором температура в окислительном средстве устанавливается равной или меньшей 2400° по Фаренгейту.

26. Способ по любому из пп.15-25, дополнительно содержащий проведение газов от указанного окислительного средства (6, 31) к сепаратору (9) для отделения частиц от газов.

27. Способ по п.26, дополнительно содержащий управление температурой газов, выходящих из указанного окислительного средства (6, 31) в указанный сепаратор (9).

28. Способ по любому из пп.15-27, дополнительно содержащий проведение горячих газов от указанного окислительного средства (6, 31) к печи (1) для способствования нагреву материала в указанной печи.

29. Способ по п.28, дополнительно содержащий контроль за содержанием кислорода и окиси углерода в газах, возвращенных в указанную печь (1), и управления работой, по меньшей мере, либо указанной печи, либо указанного окислительного средства (6, 31) в зависимости от установленного содержания.

30. Способ по п.28 или 29, дополнительно содержащий управление температурой указанных возвратных газов, выходящих из указанного окислительного средства (6, 31) в указанную печь (1).

31. Способ по любому из пп.14-30, в котором газы, возникающие в печи, выпускаются из печи в герметичный замкнутый контур, не допускающий попадания кислорода в поток до достижения им окислительного средства.