[发明专利]城市垃圾的等离子高温分解和玻璃化

说明书

发明领域

本发明涉及一种生态上可接受的减少混杂垃圾，例如城市垃圾体积的方法，尤其是涉及一种通过等离子弧加热技术高温分解和玻璃化城市垃圾的方法。

发明背景

随着技术进步和世界人口的日益增多，每天在家中、办公室和工厂中产生越来越多的垃圾。以往，都是将垃圾倾倒到位于城市边缘的垃圾填埋地中或者倾倒入海洋中，而很少考虑对自然空间的浪费或者对环境造成的潜在危害。然而，近来公众越来越关注合理地配置空间场所和环境危害等问题。

和本发明一样，现有技术中也认为只要将垃圾运送到一中心场所，采用等离子弧加热技术以一种有效而安全的方法就可实现高温分解和玻璃化而生成有用的气体和玻璃化产品，从而避免将垃圾渣滓置于填埋地中。已揭示的发明为一种处理混杂的垃圾的多功能系统，它可在早期的系统上进行改进并且可精压成一定尺寸以满足实际所要处理的垃圾量的要求。

如美国专利5,280,757和下文将提及的其它现有技术所述，由于等离子加热方法的几个突出优点更适合于高温分解和玻璃化废料，所以等离子加热工艺处理垃圾比燃料燃烧工艺更受到人们的关注。通过向一股等离子(电离的)气体提供高压电弧而操作一等离子弧火炬以产生一极热的“火焰”。流过等离子火炬的等离子气体量明显低于通过燃烧碳氢气燃料释放相同热量所需的气体量。等离子火炬热源与燃烧热源相比的进一步不同之处和优点在于：等离子火炬可用于生成有用的高热能气体副产品，这儿称之为脱气工艺。另外，根据一等离子弧火炬仅采用少量气体来提供等离子弧和产生热量这一事实，所以不同于物质受加热而自然发生的燃烧。等离子火炬的一个主要优点是热传递速度极高，因而增加了其固有效率。一等离子火炬所产生的4,000-7,000℃温度也比燃烧源所产生的温度高得多，并且足以熔化高温分解脱气工艺所同时的产生的任一种已知材料。

在一等离子加热反应炉中采用等离子弧加热来处理生活和工业垃圾的装置和方法揭示在属于本发明人的美国专利3,779,182中。’182号专利也提及了向反应炉引入氧气或空气。’182号专利的内容在此引为参考。

本文所用的“反应炉”一词为一种可放入渣滓、如固体城市垃圾以及可加入热量的处理内容物的容器或锅炉，用于促进对混杂垃圾同时进行有机物高温分解和无机物的玻璃化。

属于本发明人的美国第5,143,000揭示了一种用于处理固体垃圾的等离子加热锅炉。本发明所关注的问题是’000号专利揭示了将没有压实的垃圾通过反应炉顶部放入。属于Carter等人的美国专利5,280,757号揭示了一种处理固体垃圾的工艺，包括将一股固体垃圾输送、压实和迫使其进入一由等离子火炬加热的反应容器。’757号也涉及向反应炉喷射蒸汽。然而，尚未得知有一种系统，其中散装的城市固体垃圾被压实成其截面基本上均匀的基本上不含空气的细长流，该细长流位于反应炉顶部上方并且作为垃圾压实块逐渐排入反应炉顶部。本发明就是要提供这样一种系统。

如果允许所截留的空气与固体垃圾一起进入反应炉，那么将不能控制燃烧过程，并且导致所生成的气体与自然状态的气体不同，与在基本上不含空气环境中进行的有机垃圾高温分解所产生的气体相比又是无用的。在有机垃圾高温分解时，气体副产品基本上有利用价值的燃料成分，如氢气和一氧化碳。夹杂大量空气将增加大量的氮，这将冲淡气体的能量内容。本发明认识到允许有限的并且受到控制的空气量进入可有利于已知尺寸的压实垃圾进入反应炉顶部的下落增量。

所以本发明的一个总目的在于提供一种改进的等离子高温分解和玻璃化工艺，它可减少输入的混杂垃圾体积，并且所产生的气体副产品具有较高的可利用能量内容。

本发明的又一个目的在于提供一种用于混杂垃圾高温分解和玻璃化的改进的垃圾输送系统。

本发明另一个目的在于提供一种系统，它可高温分解有湿度的混杂垃圾有机物，以及玻璃化混杂垃圾的无机物，该系统是采用一改进的垃圾输送系统、结合引入受控量的空气以及使混杂垃圾含湿度的内容物中排出的蒸汽再循环而实现的。

通过以下的揭示和所附权利要求书可对本发明的其它目的和优点有更充分的了解。

发明概述