CN102317687A

CN102317687A - 用于处理固体废弃物的方法和设备

Info

Publication number: CN102317687A
Application number: CN2010800073106A
Authority: CN
Inventors: 伊万·A·利姆; 罗德里克·达约; 罗德福·达约
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2012-01-11
Also published as: WO2010138005A3; WO2010138005A2; US20110303134A1

Abstract

一种用于处理固体废弃物的方法，包括以下步骤：h)从塑料废弃物中分离限制生物废弃物；i)燃烧生物废弃物；j)利用燃烧生物废弃物所产生的热量，通过热交换器来产生蒸汽；k)通过利用从燃烧室而来的热量，将塑料废弃物转化为合成气体；I)将所述蒸汽以及合成气体引入到生物染料的火焰中，使得温度升高，以此完全燃烧生物质并产生高温气体燃烧产物；m)用冷蒸汽处理高温气体燃烧产物，以免形成二恶英和呋喃；n)使处理过的气体产物进行旋转气旋运动，使得微粒和重质气体从轻质气体中分离出来，从而使轻质气体被排放到大气中，而对微粒和重质气体进行再循环和再处理。

Description

用于处理固体废弃物的方法和设备

技术领域

本发明主要涉及废弃物的管理，特别地涉及一种用于处理固体废弃物的方法以及设备。

背景技术

没有任何处理步骤地在焚化炉内燃烧有机废弃物，如塑料、木材、纸张、纤维素等，需要确保环境安全以及保护。塑料材料以及其它有机废弃物具有不同的发热量，它们在燃烧时发生不同的反应，使得从这些垃圾焚化炉中排放的废气含有少量成分，例如，烟尘，氯化氢，一氧化碳，SO_x, NO_x，包括水银或二恶英以及呋喃的重金属，这些都是有害物质。从环境保护的出发点考虑，有必要去除这些有害物质。

在这些物质中，二恶英具有强烈的毒性，使得对其收集以及去除都相当重要。塑料应该因此还原到气体形式，以随着其它有机废弃物产生的其它气体而获得完全燃烧。这样保证了从焚化炉排放而来的有毒气体还原到安全水平。

有机废弃物的燃烧需要较高温度，优选地高于1000摄氏度，以便将从有机废弃物产生的有毒气体进行燃烧以及消除。然而，在传统的焚化炉中，这种温度难以达到，因为需要大量的燃料，致使因昂贵的成本而不能实施。

背景技术的焚化炉的一个例子为传统的垃圾焚化炉设施，其中使用了一个锅炉以及辅助燃烧器。垃圾直接地燃烧以升高焚化炉的温度以及锅炉内锅炉水的温度。在初步开始运作时，就有使设施遭受损害的低温烧气体生成，因为其产生低温腐蚀。为了解决这个问题，一般的解决方案为通过使用旁通导管以及堆架来排放燃烧气体。然而，这仍然具有粉尘中包括有害物质，如二恶英，残留在焚化炉以及锅炉内的可能。如果这种污染物沉积以及仍然残留在焚化炉内，在稳定运作的过程中，这些物质可能会以气态的二恶英形式喷出或排放至大气中。

在另外一种废气处理设备中，垃圾在焚化炉中焚化，然后在二次燃烧室内通过二次空气完全燃烧。当在二次燃烧室内垃圾燃烧产生的废气随着流向淬火反应塔时通过废热锅炉以及废热回收器（预热器）经受热量回收时，灰分随即排放至大气中。

在淬火反应塔中，用熟石灰浆喷洒废气，以去除氯化氢(HCL)以及氧化硫(SO_x)。残留在废气中的烟尘，灰分，HCl，SO_x，重金属以及二恶英随后在袋式过滤器中去除。经过处理的废气随后排放到大气中。

尽管从焚化炉出来的废气经过上述步骤的处理，仍然存在着二恶英不能还原至理想低浓度的可能。在焚化中产生的二恶英在二次燃烧室中基本降解，然而，在每个步骤中，有必要将温度从约350～900℃的高温降至较低温度。然而，在每个步骤中，二恶英在300摄氏度附近容易再次生成，使得上述传统的废气处理设备不可以在理想的低浓度下有效地收集以及去除二恶英。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可以克服上述背景技术缺陷的用于处理固体废弃物的方法和设备。

本发明的另一个目的在于提供一种用于处理固体废弃物的设备和方法，其中包括使可生物降解的废弃物，如塑料，木材，纸张，纤维素等所产生的有毒气体受到高温以及裂解过程，以便于有毒气体的燃烧。裂解是一种不需要氧化来加热燃料以及其它可燃烧成分的过程，意思是在空气和氧气不存在的情况下热处理固体还原成燃料并改变成气体状态。从裂解而来的气体产物称为合成气体，可以用作燃料。

本发明的方法和设备还提供了分开的装置，其中重质气体从轻质和洁净气体中分离，使得在重质有毒气体转向以及重新燃烧的时候轻质气体安全地释放到大气中。

本发明的另一个目的在于提供一种用于处理固体废弃物的方法和设备，其中所提供用于燃烧气体的加热温度为高于1000摄氏度。

本发明的另一个目的在于提供一种用于处理固体废弃物的方法和设备，其中可与环境相容的催化剂，例如裂解蒸汽注入过程，与用水协助的汽化***在燃烧中使用来获得具有洁净排放的高温燃烧。洁净排放，由于在该过程中只使用水和蒸汽，并没有使用化学物质。

本发明的另一个目的在于提供一种用于处理固体废弃物的设备，该设备操作简单，并可以在城市以及乡村固体废弃物管理中使用。

本发明的优点在以下结合附图的说明中详细列举。

附图说明

图1为本发明燃烧装置的截面图。

图2为本发明安装在气体分离装置上燃烧装置的右侧截面图。

图3为本发明设备的后视图。

图4为本发明设备的左侧截面图。

图5为本发明设备的前视图。

具体实施方式

在附图中，展示了处理可生物降解的废弃物的气体的设备10，包括废弃物燃烧装置11，与所述废弃物燃烧装置11相通的气体处理装置11a，以及与所述废弃物燃烧装置和气体处理装置相通的气体分离装置12。燃烧装置11包括有机燃烧室13和加压裂解室14。有机燃烧室13设置为可以燃烧有机废弃物，例如木材、纸张、纤维素以及其它可生物降解的废弃物，而加压裂解室14可以容纳并燃烧这些废弃物的固体或压实的塑料废弃物。在有机燃烧室13内设置热交换器15，并在该热交换器上设置磨碎构件16。热交换装置15的一个末端与水源相通，例如，槽16；而另一个末端与加压蒸汽储存装置相通，例如，槽17。裂解气线18设置为与所述蒸汽槽17相通，使得该蒸汽槽可以在有机燃烧室内以及磨碎构件之下喷洒蒸汽。裂解气线18设置为与裂解室14相通，以便可以在有机燃烧室13内引入气体。

所述气体处理装置包括与燃烧室13相通的二次处理室19，其中对从燃烧室而来的燃烧高温气体产物进行处理，并与冷蒸汽混合，以此防止二恶英以及呋喃的生成。所述气体分离装置12为与二次处理室19相通的气旋分离器20，其中从二次处理室而来的处理气体可以流经设置在气旋分离器中的引风机21。所述气旋分离器20设置为可以对气体提供气旋旋转运动，其中的重质气体（有毒以及未燃烧气体）以及微粒从轻质以及洁净气体中分离。所述重质气体可以流回到燃烧室以进一步燃烧，同时轻质气体可以排放至大气中。气旋分离器20优选地为空心室，并通过合适的导管装置与二次处理室以及燃烧室相通。堆架22设置在所述空心室内，其中轻质气体可以排放至大气中，而气体导向装置设置在其中。所述气体导向装置23设置为可以让从二次处理室而来的气体以气旋旋转方式移动，以此使轻质气体朝着堆架22向上移动，而重质气体朝着回收导管D侧向移动。气体从回收导管处随后流回至燃烧室以进一步加热。

通过使用结合塑料裂解以及生物水蒸汽气化的热还原来处理城市固体废弃物的方法，设计为有效地燃烧并排放更洁净以及环境友好的燃烧产物。热废弃物处理器为一种废弃物还原，在有机燃烧室以及裂解室内将废弃物燃烧并还原。

在运作中，固体废弃物为分开的，其中裂解室中包含塑料废弃物，而燃烧室内包含生物废弃物。生物废弃物随后通过合适的燃料燃烧来启动直到通过连续加入生物废弃物达到自我维持热量。随着在燃烧室内热量的升高，裂解室同样热量增加，导致在里面的塑料材料燃烧，并变成高度易燃的合成气体。裂解室从燃烧室13中分离，以去除有毒气体的形成。有机以及塑料废弃物具有不同的发热量，在燃烧时发生不同的反应，使得塑料废弃物可以完全转化成气体形式，以致塑料废弃物可以与有机生物燃料结合作为燃料。在燃烧过程中，在燃烧室内的热交换装置将流动的水变成蒸汽，随后结合来自裂解室的合成气体一起引入燃烧室内。

结合燃烧燃料来引入合成气体和蒸汽增加了燃烧室内的温度至1000到1500摄氏度，并将火焰改变为等离子体。当生物物质完全燃烧时，处于高温的燃烧产物可以流入二次处理室19中，用冷蒸汽对其进行处理，并降低其温度以及防止二恶英和呋喃的（来自氯基的有毒气体）生成。处理气体随后流入气旋分离器20中，并受到旋转气旋运动来产生增加的离心作用力，该离心作用力使重质气体以及微粒从轻质气体中分离出来。轻质或洁净气体倾向于向上移动，以排放至大气中，而重质气体和微粒流入分离器的侧面，回到燃烧室中以进一步燃烧。

Claims

1. 一种用于处理固体废弃物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a) 从塑料废弃物中分离限制生物废弃物；

b) 燃烧生物废弃物；

c) 利用生物废弃物燃烧产生的热量，通过热交换器来产生蒸汽；

d) 利用来自燃烧室的热量，将塑料废弃物转化为合成气体；

e) 将所述蒸汽和合成气体引入到生物燃料的火焰中，使得温度升高，以使生物燃料完全燃烧，并产生高温气体燃烧产物；

f) 用冷蒸汽处理所述高温气体燃烧产物，以免形成二恶英和呋喃；

g) 让处理过的高温气体燃烧产物进行旋转气旋运动，使得微粒和重质气体从轻质气体中分离出来，将轻质气体排放到大气中，并将微粒和重质气体进行再循环和再处理。

2. 根据权利要求1所述的一种用于处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述温度约为1000~1500摄氏度。

3. 一种用于处理固体废弃物的设备，其特征在于，包括：

废弃物燃烧装置，与所述废弃物燃烧装置相通的气体处理装置，以及与所述气体处理装置和废弃物燃烧装置相通的气体分离装置，所述废弃物燃烧装置包括燃烧室和加压裂解室，其中所述燃烧室设置为能够使有机废弃物完全燃烧，以此产生气体燃烧产物，所述裂解室设置为能够利用来自燃烧室的热量、将塑料废弃物转化为合成气体，位于燃烧室内的热量交换装置设置为：能够利用燃烧室内的热量、将来自水源的水转化为蒸汽，所述气体处理装置包括与燃烧室相通的二次处理室，其中来自燃烧室的高温气体产物能够与低温蒸汽混合，所述气体分离装置被设置为，使得：与来自气体处理装置的蒸汽混合的气体产物能够进行旋转气旋运动，以使轻质气体排放至大气中，并与微粒和重质气体分离，所述微粒和重质气体分离随后再循环并被送回燃烧室，位于废弃物燃烧装置中的蒸汽和合成气体线被设置为能够将热量交换装置产生的蒸汽和来自裂解室的合成气体引入到燃烧室中。

4. 根据权利要求3所述的设备，其特征在于，蓄水装置和蒸汽存储装置与所述热量交换装置相通。

5. 根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述气体分离装置为气旋分离器，该气旋分离器具有用于排放气体的堆架和导向装置，所述导向装置设置为能够为穿过该导向装置的气体提供旋转气旋运动，从而使得轻质气体能够向上移动并在所述堆架上被排放出去，而微粒和重质气体则能够返回到燃烧室内。