[发明专利]通过向内指向的开口处理废料的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括有机废料和城市固体垃圾(MSW)在内的废料处理装置。具体地，本发明涉及从特别适合于批量处理的材料中热移除(thermally removing)涂料和/或杂质的方法和装置。

背景技术

气化是一种处理工艺，通过在高温下将原料与可控量的氧气发生反应，使含碳物质例如生物量(biomass)转化成一氧化碳和氢气。所产生的混合气体被称为合成气体或合成气。合成气体主要由CO(一氧化碳)和氢气组成。这两种元素是酒精(甲醇、乙醇、丙醇等)的基本结构单元。

气化是从诸多不同类型的有机废料中提取能量的一种有效方法。气化比直接燃烧有机燃料更为有效，特别是由于处理材料中包含更多的有机物被转化成能量时(更高的热效率)。

合成气体可直接在内燃机中燃烧或者用于生产酒精例如甲醇、乙醇和丙醇，以及氢气。目前，矿物燃料的气化被广泛应用在工业规模中以产生电力。

对于可回收材料例如铝、镁和其它金属和非金属的需求越来越大。通常，这种材料被涂(coated)在画(paint)、油、水、漆(lacquers)、塑料或其它挥发性有机化合物(V.O.C.s)中，这些挥发性有机化合物在材料再融化(re-melt)之前必须去除。对于不用融化而在相对高温下能够处理的材料而言，通过时常所知的去涂料(de-coating)热处理工艺，这种杂质能够典型地被去除。这种去涂料热处理工艺也可在材料再融化之前用于材料干燥和/或消毒。

例如，铝通常用于典型地涂有画的饮料罐的生产中。在使用可融化以回收的饮料罐的生产过程中所产生的废料或饮料罐(U.B.C.s)之前，任何涂料或其它杂质必须被去除以使得金属损失最小。

但是，去涂料热处理并不限于应用在铝上，而是可用于清除或净化(purify)任何的能够经受去涂料热处理工艺中的温度的金属或非金属材料。去涂料热处理能用于例如去涂料或净化镁或镁合金。

已知的去涂料热处理工艺包括将待处理的材料暴露在热气(hot gases)中，以使得能够去除的涂料和/或杂质氧化。这个暴露过程发生在封闭环境中，该环境内的热气的温度和氧气含量可控。需要有超过300℃的温度以去除最多的有机化合物，并且在6％-12％的范围内的氧气含量水平是通常所需的。

假如热气的温度和氧气含量水平不能得到小心控制，由于在热剥离(thermal stripping)过程中释放的V.O.C.s燃烧，该工艺能够自动热补偿。这导致热气温度的不可控的增长，这是非常危险的。

在处理之前所述材料通常被切碎，并且碎片材料的所有表面都暴露在热气中，这对有效率的去涂料而言是非常重要的。假如这种情况未发生，则处理工艺变得低效。特别地，以U.B.C.s来说，在处理材料的表面可留有黑斑(black stain)。在处理过程中也希望材料能够被搅动，以便从材料中物理性地去除松散的涂料(lose coatings)或杂质。

目前有三种主要系统用于去涂料热处理，即：

1、静止炉(static oven)

在静止炉中，材料被堆垛在金属丝网中，并且热气在炉内循环流通以加热材料至所需的工艺温度。

这种设置并不具有效率，因为热气并未与在网中堆垛的材料中所包围的材料相接触。如前所述，在去涂料中很重要的是待处理材料的所有表面暴露于热气中。同样，也没有对材料进行搅动处理。

2、输送炉(conveying oven)

此系统使用网状传送带(mesh belt conveyor)以给炉传送用于处理的材料。在经过炉时，热气穿过在传送带上的材料。此方法的问题如下：

材料在传送带上的深度限制了工艺。材料堆垛，造成在静止炉中发现的相似问题，即在堆垛中间的材料不能与热气相接触。

材料没有搅动，因而松散的涂料并未去除。

传送带的寿命短。

必须持续喂料。

该工艺并不适合于小容量或持续变化的产品。

3、旋转窑

大窑炉朝水平倾斜，使得往所述窑中的喂料或装载的材料在所述窑的最高端朝向最低端运行，在重力影响下所述材料在所述最低端排放。所述窑旋转，使得在窑内的材料搅动并且在材料在窑内运行时提供热气流以加热材料。与此方法相关联产生很多问题：

必须持续喂料。

该工艺并不适合于小容量或持续变化的产品。

连续工艺需要在两端即材料排放端和材料装载端进行锁风(air lock)。

该窑需要旋转密封，导致需要高水平的维护。