[发明专利]处理和利用城市和生活废物的方法、系统和反应器

说明书

技术领域

本发明涉及废物处理，更具体而言涉及通过热解处理来进行无废处理和完全利用城市和生活固体废物的方法、系统和反应器。

背景技术

城市废物、工业废物、农业废物和其它类型废物的清除问题随着人口增加和生产发展日益严重，特别是在工业发达国家中。

每年美国产生110亿吨(100亿公吨)的固体废物。固体废物是含水量小于70％的废料。该种类废料包括如生活垃圾、某些工业废物、某些矿业废物和油田废物(如钻屑)等材料。液体废物通常为含有小于1％固体的废水。此类废物可包含高浓度的溶解盐类和金属。淤泥是一种介于液体和固体之间的废物。它通常包含3％-25％的固体，其余的材料是水溶性材料。

联邦条例将废物归类为三种不同种类，例如无危险的废物(如生活垃圾)、普通有害废物(如具有可燃性或反应性的那些废物)和特殊的有害废物(如放射性废物和医疗废物)。

有许多不同的处理废物的方法，其中最普通的是填埋处理。在现代填埋中，废物是稀疏展开，并且压实层由干净泥土层覆盖。

废物处理的另一方法是焚烧。燃烧使得废物消失的荒诞说法已经导致焚烧成为处理包括有害废物在内的多种废物的广泛使用的方法。然而，伴随着废物的消除，焚烧炉产生剧毒气体。此外，焚烧灰受到重金属、未燃化学品和在燃烧过程中形成的新化学品的污染。然后这些灰被埋入填埋场中或倾倒在环境中。换句话说，焚烧是工业将大量废物分解并且通过空气、水和灰排放将其散播至环境中。因此，工业隐藏了目前的废物问题并且将它们转嫁给后代。

现有数据表明即使是在“现代化”焚烧炉中燃烧有害废物，也会产生重金属、未燃有毒化学品，并且产生新污染物-在焚烧过程中形成的全新化学品。

废物处理的另一种方法是废物的热解。热解是在无氧气情况下通过加热进行材料的化学分解。已有许多不同的方法和装置在本领域中用于废物的热解处理。

例如，1982年对S.Stokes授权的专利号为4,308,807的美国专利公开了利用明火和对流加热的放射性加热来热解处理由可受热分解的固体材料组成的城市废物和其它废物的装置。该发明目的在于部分初始能量输入的回收。初始热能输入源可从可再生燃料如木屑等的气化到一次燃料的燃烧而变化，但是最好是通过燃烧至少一部分由废物处理而产生的气态热解气体来增加初始热能输入源。此装置能够在即能在热解处理前处理废物也能在热解处理后处理废物。热解温度相对较低，为250℃-600℃。未处理的废物直接在热解反应器中干燥。副产物包含液体燃料如油。尽管由装置产生的热在废物处理系统中再使用，但装置没有产生热能作为其最终产物。它的另一缺点是在处理中产生的气体未经初步净化就排放到空气中。

1997年对D.Buizza等人授权的专利号为5,678,496的美国专利记载了用于热解处理含有机材料的废物，特别是城市固体废物的方法和装置。该方法将废物装载到运输车上，将载有废物的电车引入具有热解室的处理隧道中，通过将废物间接加热至500℃-600℃的温度进行废物的热解，从热解室中排出由热解产生的气相物质，并且从隧道中移开电车以卸载留在电车上的固体残渣。由热解获得的气体通过碳酸氢盐处理进行预先净化，包括使用成核剂和/或吸附剂，例如碳酸氢钠或活性炭细粉。预先净化的气体散逸进入空气中，同时热解的碳残渣可被利用。

1999年对A.Hansen等人授权的专利号为5,868,085的美国专利公开了废料烃成分的热解系统。该系统包括处理装置，其特征为具有形成第一反应釜半部和第二反应釜半部的横截面为椭圆形的反应釜。在系统运行的任何特定时期，待处理材料每次仅选择性地沉积在反应釜的半部上。这样做是为了避免未使用半部的磨损，从而延长了反应釜组件的寿命。为了改善系统效率，热解中形成的气体被重新调整直接进入反应釜内部。在排入空气中之前，热解的气体产物通过使用多个可选择性拆卸的注气管去除污染物得到净化，成为气体热氧化的燃料。各注入管可独立于任何其它注入管被拆除掉用于净化，并且拆除可在不中断系统运行的情况下完成。系统具有使用太阳能的干燥器，其显著限制了系统的使用区域。