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摘要
申请专利号:

CN201080030961.7

申请日:

2010.07.09

公开号:

CN102667342A

公开日:

2012.09.12

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F23G 5/20申请公布日:20120912|||实质审查的生效IPC(主分类):F23G 5/20申请日:20100709|||公开

IPC分类号:

F23G5/20; F23G5/16; F23G5/027; F23G7/00; F23G7/10

主分类号:

F23G5/20

申请人:

孟凡利

发明人:

孟凡利

地址:

美国新泽西州

优先权:

2009.07.10 GB 0911973.6

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司 11021

代理人:

孙纪泉

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内容摘要

提供了一种用于处理诸如包括生物质、工业废物、城市固体废弃物及淤泥的有机涂层废弃物以及有机材料的材料的设备。该设备包括具有主体部分(15)的可旋转及可倾斜熔炉(1)、单一材料进入点(11)以及位于所述进入点和所述熔炉的主体部分之间的圆锥形部分(13)。该熔炉进一步包括用于围绕它的纵轴使熔炉(1)旋转的装置(25)和用于使熔炉倾斜的装置(32,102)。该熔炉具有在材料可被引入熔炉(1)的打开位置和熔炉的内部被与外界环境相隔离的闭合位置之间可移动的隔板。位于或邻近于所述进入点(11)的装置以所述熔炉的向内的方向引导气体,以便于当所述隔板位于它的打开位置时,在所述开口附近提供气体的屏障来阻止包含有大气气体的氧气进入。

权利要求书

1: 一种用于处理诸如包括生物质、 工业废物、 城市固体废弃物及淤泥的有机涂层废弃 物和有机材料的材料的设备, 其包括 : 可旋转及可倾斜熔炉 (1), 具有主体部分 (15)、 单一材料进入点 (11) 以及位于所述进 入点和熔炉的所述主体部分之间的圆锥形部分 (13), 单一材料进入点具有在打开位置和闭 合位置之间可移动的隔板, 在打开位置材料被引入熔炉, 在闭合位置熔炉的内部被与外部 环境隔离 ; 用于围绕熔炉的纵轴使熔炉 (1) 旋转的装置 (25) ; 用于使熔炉倾斜的装置 (32, 102) ; 以及用于在所述进入点 (11) 处或邻近所述进入点 (11) 处以朝向所述熔炉内部的方向 引导气体的装置, 以使得邻近于所述开口提供气体屏障以便在所述隔板处于它的打开位置 时阻止含有环境气体的氧气进入。
2: 如权利要求 1 中所述的设备, 其进一步包括, 用于至少部分氧化处理所述材料所释 放的气体中的易挥发有机化合物 (VOC) 的氧化装置 (6, 31) ; 以及用于从所述熔炉 (1) 将所述气体引导到所述氧化装置 (6, 31) 的通道装置 (2) ; 其中, 所述通道装置 (2) 被密封到所述熔炉和所述燃烧器, 由此防止外部空气的进入。
3: 如权利要求 2 所述的设备, 其中, 氧化装置 (6, 31) 包括多燃烧器。
4: 如权利要求 2 或 3 所述的设备, 其进一步包括, 位于所述通道装置 (2) 中的气体分析 装置 (19, 21), 以用于监测气体中的氧气和一氧化碳水平以及提供代表每个水平的信号。
5: 如权利要求 2, 3 或 4 所述的设备, 其进一步包括, 用于控制熔炉和氧化装置 (6, 31) 的温度的控制装置 (106)。
6: 如权利要求 5 所述的设备, 其中 : 熔炉 (1) 具有多个传感器, 用于监测熔炉的选定参数并产生代表选定参数的信号 ; 以及控制装置 (106) 是可操作的以便控制至少一个熔炉以及相关的氧化装置 (6, 31) 的操作。
7: 如权利要求 6 所述的设备, 其中, 所述传感器包括热传感器、 气体分析器和压力传感 器。
8: 如权利要 4-7 中任一项所述的设备, 其中, 控制装置为可操作的以便将旋转熔炉的 温度控制到低于金属废料的熔化温度的水平以及控制在足够使废弃物或金属废料中的有 机物气化的温度。
9: 如权利要求 8 所述的设备, 其中, 控制装置为可操作的以便将旋转熔炉的温度控制 到低于 1400° F。
10: 如权利要求 5-9 中任一项所述的设备, 其中, 控制装置 (106) 为可操作的以便将熔 炉中的氧气水平控制在 2%与 12%的权重之间。
11: 如权利要求 5-9 中任一项所述的设备, 其中, 控制装置 (106) 为可操作的以便将氧 化装置中的氧气水平控制在 2%与 12%的权重之间。
12: 如权利要求 5-11 中任一项所述的设备, 其中, 控制装置 (106) 为可操作的以便将氧 化装置中的温度控制在低于 2400° F 的水平。
13: 如权利要求 1-12 中任一项所述的设备, 其进一步包括通道装置 (7), 以用于将气体 从所述氧化装置 (6, 31) 引导到用于从气体中分离颗粒的分离器 (9)。 2
14: 如权利要求 13 中所述的设备, 进一步包括调节装置 (8), 以用于控制从所述氧化装 置 (6, 31) 排放到所述分离器 (9) 的气体的温度。
15: 如权利要求 1-14 中任一项所述的设备, 进一步包括通道装置 (3), 以用于将热的气 体从所述氧化装置 (6, 31) 引导到所述熔炉 (1), 由此以便协助加热所述熔炉中的材料。
16: 如权利要求 15 中所述的设备, 其进一步包括位于所述通道装置 (3) 中的气体分析 器装置 (19, 20), 以用于监测回路气体中的氧气和一氧化碳的水平并提供代表每个水平的 信号。
17: 如权利要求 15 或 16 所述的设备, 其进一步包括调节装置 (4), 以用于控制从所述 氧化装置 (6, 31) 排放到所述熔炉 (1) 的回路气体的温度。
18: 如前述权利要求中任一项所述的设备, 其中, 所述气体为消除氧气的气体。
19: 如前述权利要求中任一项所述的设备, 其中, 所述引导装置包括围绕所述熔炉的内 壁周向延伸的管道装置。
20: 如前述权利要求中任一项所述的设备, 其中, 所述引导装置包括以 360°角度围绕 所述熔炉的内壁周向延伸的管道装置。
21: 如前述权利要求中任一项所述的设备, 其中, 所述引导装置包括以 240°角度围绕 所述熔炉的内壁周向延伸的管道装置。
22: 如前述权利要求中任一项所述的设备, 其中, 所述引导装置包括用于将所述气体供 应到所述引导装置的通道装置。
23: 如前述权利要求中任一项所述的设备, 其中, 所述引导装置包括用于在进入所述熔 炉 (1) 之前加热所述气体的加热装置。
24: 如前述权利要求 2-23 中任一项所述的设备, 当从属于权利要求 2 时, 其中, 所述引 导装置包括用于将热的气体从所述氧化装置 (6, 31) 引导到所述熔炉 (1) 的通道装置。
25: 如前述权利要求中任一项所述的设备, 其进一步包括用于将所述材料装入所述熔 炉 (1) 的装料装置 (24)。
26: 如前述权利要求 25 中所述的设备, 其中, 所述装料装置 (24) 包括用于在材料排放 到所述熔炉之前支撑所述材料的平台 (32)。
27: 如前述权利要求 26 中所述的设备, 其中, 所述平台 (32) 在横截面上为部分圆柱形。
28: 如前述权利要求 26 中所述的设备, 其中, 所述平台 (32) 大体上为平的。
29: 如前述权利要求 26 中所述的设备, 其中, 所述平台 (32) 具有基底和直立的侧壁。
30: 如前述权利要求 26-29 中任一项所述的设备, 其进一步包括用于使所述平台 (32) 振动的装置, 以协助材料从所述装料装置排出到所述熔炉 (1)。
31: 一种处理诸如包括生物质、 工业废物、 城市固体废弃物及淤泥的有机涂层废弃物和 有机材料的材料的方法, 包括 : 提供可旋转及可倾斜熔炉 (1), 具有主体部分 (15)、 单一材料进入点 (11) 以及位于所 述进入点和熔炉的所述主体部分之间的圆锥形部分 (13), 单一材料进入点具有在打开位置 和闭合位置之间可移动的隔板, 在打开位置材料被引入熔炉, 在闭合位置熔炉的内部被与 外部环境隔离 ; 围绕熔炉的纵轴使熔炉 (1) 旋转 ; 将材料引入熔炉 ; 3 以及在所述进入点 (11) 处或邻近所述进入点 (11) 处以朝向所述熔炉内部的方向引导 气体, 以使得邻近于所述开口提供气体屏障以便在所述隔板处于它的打开位置时阻止含有 环境气体的氧气进入。
32: 根据权利要求 31 的方法, 其进一步包括 : 将材料加热到将有机材料燃烧到产生包括易挥发有机化合物 (VOC) 的气体的温度 ; 使熔炉内的氧气水平在处理期间维持在低于化学计量当量的水平 ; 通过通道装置 (2) 将气体传递到氧化装置 (31) 以便焚化易挥发有机化合物 (VOC), 所 述通道装置为密封的回路以便从由熔炉直到热氧化器所排放的所述气体中排除空气 ; 以及将熔炉和氧化装置 (31) 内部的各自温度保持到高效操作的选定水平。
33: 根据权利要求 32 的方法, 其中, 氧化装置为热氧化器。
34: 根据权利要求 33 的方法, 其中, 热氧化器包括多个燃烧器。
35: 根据权利要求 32 或 33 的方法, 其进一步包括, 监测所述通道装置 (2) 中的气体中 的氧气和一氧化碳的水平, 并控制相关的熔炉 (1) 的操作。
36: 根据权利要求 32, 33 或 34 的方法, 其进一步包括, 监测所述通道装置 (2) 中的气体 中的氧气和一氧化碳的水平, 并控制相关的氧化装置 (31) 的操作。 47. 根据权利要求 46 的方法, 其进一步包括, 监测返回到所述熔炉 (1) 的气体中的氧气 及一氧化碳的水平, 并控制至少一个所述熔炉以及相关的所述氧化装置 (6, 31) 的操作。 48. 根据权利要求 46 或 47 的方法, 其进一步包括, 控制从所述氧化装置 (6, 31) 排放到 所述熔炉 (1) 的回路气体的温度。 49. 根据权利要求 32-48 中任一项的方法, 其中, 熔炉中产生的气体被从熔炉中以密封 且封闭的回路排放出, 在到氧化装置之前, 没有氧气被允许夹带到气流中。 50. 根据权利要求 31-49 中任一项的方法, 其中, 所述气体为消除氧气的气体。 51. 根据权利要求 31-50 中任一项的方法, 其中, 所述引导装置包括围绕所述熔炉的内 壁周向延伸的管道装置。 52. 根据权利要求 31-51 中任一项的方法, 其中, 所述引导装置包括以 360°角度围绕 所述熔炉的内壁周向延伸的管道装置。 53. 根据权利要求 31-51 中任一项的方法, 其中, 所述引导装置包括以至少 240°角度 围绕所述熔炉的内壁周向延伸的管道装置。 54. 根据权利要求 31-53 中任一项的方法, 其中, 所述引导装置包括用于将所述气体供 应到所述引导装置的通道装置。 55. 根据权利要求 31-54 中任一项的方法, 其中, 所述引导装置包括用于在进入所述熔 炉 (1) 之前加热所述气体的加热装置。 56. 根据权利要求 31-55 中任一项的方法, 当从属于权利要求 2 时, 其中, 所述引导装置 包括用于将热的气体从所述氧化装置 (6, 31) 引导到所述熔炉 (1) 的通道装置。 57. 根据权利要求 31-56 中任一项的方法, 其进一步包括, 用于将所述材料装入所述熔 炉 (1) 的装料装置 (24)。 58. 根据权利要求 25-57 中任一项的方法, 所述装料装置 (24) 包括用于在材料排放到 所述熔炉之前支撑所述材料的平台 (32)。 59. 根据权利要求 58 的方法, 其中, 所述平台 (32) 在横截面上为部分圆柱形。 4 60. 根据权利要求 58 的方法, 其中, 所述平台 (32) 大体上为平的。 61. 根据权利要求 58 的方法, 其中, 所述平台 (32) 具有基底和直立的侧壁。 62. 根据权利要求 58-61 中任一项的方法, 其进一步包括用于使所述平台 (32) 振动的 装置, 以协助材料从所述装料装置排出到所述熔炉 (1)。

说明书


气体屏障

    技术领域 本申请涉及一种用于处理包括生物质、 工业废物、 城市固体废弃物及淤泥的有机 涂层废弃物和有机材料的设备。
     背景技术 在金属工业中使用一个开口端可倾斜旋转的熔炉来熔化污损的金属 ( 参见 Yerushalmi 的 US 专利 6,572,675 和 Mansell 的 6,676,888), 该污损的金属诸如为来自于 包含含有有机材料的杂质的废料的铝。更具体地, 这些熔炉被用于铝渣处理。典型地, 这些 熔炉以高温操作, 例如在 1400 ℉到 2000 ℉的范围内。通常地, 处理过后, 金属废料处于熔 融状态 ( 流体态 )。这些熔炉或者使用空气燃料燃烧器或者使用氧气燃料燃烧器来加热或 熔化熔炉内的金属废料。典型地, 这些熔炉使用氧气与燃料比在 1.8 到 1.21 范围内的燃烧 器, 正如 US 专利 6,572,675(Yerushalmi) 所叙述的。该范围确保注入熔炉内部大气的燃料 几乎全部发生氧化作用。该高氧气 / 燃料比在这些可倾斜旋转熔炉中确保了高燃料效率 ( 采用每 Lb 熔化的铝的燃料 BTU).
     此 外,对 于 所 有 这 些 类 型 的 熔 炉,废 气 被 收 集 在 如 在 US 专 利 6,572,675(Yerushalmi) 和 6,676,888(Mansell) 中所提出的开盖系统中。 该开盖系统被设 计成吞并和收集从旋转熔炉排出的废气。开盖系统随着热的废气收集较广范围的杂质 ( 未 燃烧的有机物、 颗粒及其他杂质 )。 这些杂质被夹带在热的气体中并由其携带。 除了热的废 气, 该开盖系统还 ( 从熔炉外部 ) 将大量的周围空气夹带入盖内, 导致了完全混合的空气和 受污染的废气。
     Zdolshek 的 US 专利申请 2005/0077658 讨论了接收伴随有被夹带的空气的受污染 气体, 并通过烟雾处理系统对其进行传递的开盖系统, 在烟雾处理系统中, 通过气旋很大程 度上移除了颗粒, 以及碳氢化合物在隔离的独立焚化炉被烧成灰烬。从焚化炉排出的气体 被排向袋滤室。这种装置被设计成使得在排出气体之前处理它。
     利用废气来从烟道中重新获得一些热量的示例被在 Fink 的 US 专利 4,697,792 中 公开了。 在该专利中, 热的气体在同流换热器中行进, 同流换热器利用这些气体来再加热助 燃空气, 随后该助燃空气通过风箱被吹入燃烧器中。 因此, 它是废气仅仅被用于再加热助燃 空气的开路系统。
     典型地, 这些熔炉中, 在熔化周期的末端, 熔炉向前倾斜, 并首先将熔化的金属倾 空到金属渣壳容器中。随后, 可能为铁和其他含有处理中所使用的盐的残留杂质的组合物 的余渣、 以及氧化铝通过突出的撇渣装置从熔炉内部撇出。
     US 专利 4,697,792(Fink)、 6,572,675(Yerushalmi) 和 6,676,888(Mansell) 中所 提到的可倾斜旋转熔炉 ( 单一可操作入口点熔炉 ) 相对于传统的固定式旋转熔炉 ( 两个相 对的可操作入口点 ) 的优点在于 :
     快速倾倒熔融金属 ( 经由重力来控制 )
     快速倾倒导致对废料金属进行后期处理的熔融金属余渣 ( 盐、 氧化铝等等 )。
     较大的热量传递表面积, 熔炉壁允许在熔炉的内部耐熔壁与金属废料之间的较高 的热量传递, 因此加速了熔化处理, 而降低了燃料的使用。
     较大的气体停留时间 - 沿着旋转熔炉的纵向路径的用于热的燃烧气体的两个通 道 ( 两个路线 ), 确保了较高的热量传递, 这也转化成较高的熔化能力。
     利 用 亚 化 学 计 量 的 热 的 气 体 来 使 来 自 于 旋 转 熔 炉 的 废 弃 物 气 化 在 US 专 利 5,553,554 中列出, 其描述了利用具有两个相对的进入点的连续操作的熔炉 ( 且不是单一 进入点的可倾斜旋转熔炉 ) 来使废弃物气化。在前述的专利中, 有机废弃物经由具有以连 续的方式进入旋转熔炉内的撞锤的料斗来进料。 此外, 在该系统中, 燃烧器被安装在具有导 入空气的旋转熔炉内, 以便向熔炉提供直接的火焰加热。该系统的处理控制不具有预测有 机物什么时候已被完全气化的机构。 因此, 该系统在固定的处理时间对废弃物进行操作, 而 不考虑废弃物中的有机物的量。这自然导致了过度燃烧废弃物材料 ( 浪费能量 ), 或者未 充分燃烧材料 ( 有机物未完全燃烧, 且废弃物仍旧在熔炉的出口处与灰烬废弃物一起闷燃 ( 这同时引起了环境问题和以未燃烧的碳氢化合物的形式的潜在的能量的损失 ))。这样的 熔炉的另一个问题在于, 当熔炉门被打开以允许更多的材料被加入到熔炉中时, 这允许含 氧气体 ( 空气 ) 进入熔炉, 导致温度的降低和金属的氧化。 发明内容 本发明寻求提供一种用于处理有机材料和有机涂层金属的方法和设备。
     因此, 本发明提出了
     一种利用通常被称为气化的处理, 使来自于金属废料材料的诸如生物质、 城市固 体废弃物、 淤泥等等的有机材料或废弃物材料去除涂层的方法。
     一种利用具有单一可操作进入点的旋转可倾斜热量的优选方法, 该熔炉具有瓶子 的形状, 且被镶衬由可经受重载和高温的耐火材料, 该熔炉可关于它的中心纵轴旋转。 该熔 炉具有单一可操作入口并包括用于加热被处理的材料的燃烧器和带有用于烟道管道以便 带走废气的构造的气密性门。
     还提供了热氧化器, 其将从旋转熔炉内的废料或废物释放的易挥发的有机化合物 (VOC) 气体焚化。热氧化器可包括多个燃料燃烧器, 其可使用原始材料 ( 如, 天然气或石 油 ) 和 / 或 VOC 气体。提供空气调节系统来控制熔炉内部的温度, 且还提供了控制进入袋 滤室的温度的第二空气调节系统。提供了处理控制系统来使得在气化处理中, 熔炉系统的 燃烧氧气水平保持在化学计量之下 ( < 2% -12% )。此外, 控制系统保持旋转可倾斜熔炉 内部的适当气化温度 (1000 ℉ -1380 ℉ ), 以及保持热氧化器内部的适当气化温度 ( 大约 2400 ℉ )。此外, 控制系统确保系统压力在整个周期保持稳定。控制系统利用氧气及一氧 化碳传感器、 热传感器、 气体分析器和压力传感器的组合来接收来自于该系统内部的信号。
     旋转熔炉优选地被设计成以低于金属废料的熔化温度的温度操作。 经由燃烧器或 注入热气的高速喷枪来实现熔炉加热, 该热气在所谓的亚化学计量燃烧中极度缺乏氧气。 由于该燃烧大大减少了氧气 ( 亚化学计量 ), 在旋转熔炉环境中仅仅获得废料有机物的部 分氧化。该部分氧化还提供了使来自于废料金属的有机物气化所需要的部分热量。废气经 由管道离开旋转熔炉环境, 并包括易挥发的有机化合物 (VOC)。随后, 这些气体被焚化以便 在被排出到空气之前, 基本在热氧化器中完全氧化。
     垂直的热氧化器完全焚化焦油, 并提供使从旋转熔化内部的金属废料所释放的易 挥发有机化合物的完全氧化所需要的 2 秒的滞留时间。为了实现这个, 热氧化器以达到 2% -12%范围内的氧化水平的高温 [2400 ℉ ] 并通过易挥发有机化合物和氧气之间的混合 来操作。热氧化器利用多个燃料燃烧器来加热热氧化器的环境。该多燃料燃烧器被设计成 燃烧原始燃料 ( 天然气、 柴油 ) 和从旋转熔炉接收的易挥发有机化合物气体。
     因此, 气体能在进行下游处理以便移除颗粒或有害气体之后排出到空气中。
     在一个实施例中, 来自于氧化器的热气穿过空气调节系统, 在那里, 根据加载的废 料的类型和对于旋转熔炉的操作的要求, 同时调整气体温度和氧气水平。 典型地, 为了去涂 层的目的, 取决于材料和去涂层的阶段, 气体温度被维持在 1000 ℉之下, 而氧气水平被维 持在 2% -12%范围内。为了废弃物 ( 包括生物质、 城市固体废弃物、 工业废物和淤泥 ) 的 气化, 气体温度可高达 1380 ℉, 以及氧化水平维持在 4%之下。
     随后, 这些气体返回到具有调节过的温度 ( 低于金属熔化温度 ) 和氧气水平 ( 亚 化学计量 ) 的旋转熔炉, 并经由高速喷嘴被引入到旋转熔炉的内部空气。这些气体在旋转 熔炉内部以冲击金属废料的高速移动。部分的旋转熔炉的操作为连续旋转, 而喷嘴或喷枪 注入来自于氧化器的亚化学计量气体。熔炉的旋转有助于废料的混合, 还有助于使金属废 料暴露于冲击气体的热流, 由此使废料复原。熔炉旋转的速度和燃烧器燃烧的程度或喷枪 的气体注入的速度取决于要被处理的材料。这些参数由控制系统逻辑电路限定, 并依赖于 生产的需要和要被处理的材料的类型。 在金属废料的去涂层处理期间的旋转熔炉环境主要 被维持在下述条件 ( 温度< 1000 ℉, 以及氧气水平< 2% -12% )。这两个条件保证铝金属 废料不被氧化。 数个传感器被安装在旋转熔炉内, 以使得在熔炉操作时发送连续的数据串。这些 传感器包括测量空气温度的热电偶以及压力传感器、 氧气传感器和 CO 传感器。这些数据被 连续地记录且信号被发送给处理控制系统。处理控制系统利用该数据来调整包括喷枪 ( 返 回气体 ) 温度、 氧气水平、 喷枪速度和旋转熔炉的旋转速度的各种参数。为了控制去涂层的 完成时间, 进入旋转熔炉的气体和排出旋转熔炉的气体均由详细的气体分析器在闭合电路 中监测。气体分析器记录氧气水平和 CO 水平两者。
     在去涂层操作期间, 排出旋转熔炉的氧气水平低于进入旋转熔炉的水平并恰好与 CO 水平相反。为了完成去涂层处理, 熔炉内部的有机物被显著地气化, 且 CO 水平和氧气水 平移近, 最后变得相等。 来自于管道中的气体分析器的两个信号的这种平衡, 标志着气体中 的所有有机物的排出和去涂层 / 气化处理的完成。
     带有从氧化器再循环的气体的可倾斜、 旋转的去涂层熔炉的使用, 提供了非常高 效的热传递操作。另外, 对于熔炉去涂层操作的其中一个要求为在气体离开熔炉之处的紧 密密封, 以用于氧化器和以便防止任何空气夹带进入旋转可倾斜去涂层熔炉。该要求保证 在操作期间不会发生额外的熔炉的冷却, 且还防止了旋转熔炉内部或熔炉的管道内部的 VOC 气体的意外快速点燃, 甚至爆炸的可能性。
     附图说明
     下文参考附图, 通过示例进一步描述了本发明, 其中 : 图 1 为根据本发明的设备的最佳形式的侧视图、 部分以剖面的形式, 其示出了可倾斜旋转的熔炉、 热氧化器和袋滤室 ;
     图 2a 为可倾斜旋转的熔炉的剖面图, 其示出了熔炉的内部 ;
     图 2b 为穿过图 2a 的熔炉的截面 ;
     图 3 为熔炉门的示意试图, 其示出了烟道管道和烟道喷枪连接 ;
     图 4 示出了用于旋转熔炉的金属废料或废弃物供料机构 ; 以及
     图 5 为图 4 的箭头 A 方向上的视图。 具体实施方式
     图 1-5 示出了用于使金属废料中的有机物去涂层和 / 或使有机物材料气化以便产 生合成气体 ( 合成气 ) 的设备 100 的最佳形式。该设备具有单一入口的可倾斜旋转熔炉 1, 其通过为排气管道 2 形式的通道装置向以热氧化器 31 形式的氧化装置供给气体, 并随后向 分离器 9、 风扇或吹风机 26 以及排气装置 ( 烟囱 )10 供给气体。
     分离器 9 通常被称作袋滤室且被用于从气流中分离灰尘和颗粒。来自于热氧化器 31 的热气通过以回路管道 3 形式的通道装置返回到炉膛 15。
     熔炉包括耐火镶衬的炉膛 15、 门 11、 气体导管装置 32 和用于使熔炉围绕它的纵轴 104 旋转的驱动机构 25。炉膛具有靠近熔炉门 11 的圆锥形部分 13 以便允许气体更好的围 绕熔炉内的金属和 / 或有机物废料 14 流通以及在排放期间更好的控制所加载的废料 14。 熔炉 1 被安装成关于大体上水平的枢轴 102 向前和向后倾斜。液压系统 32 被用 于在排放期间使旋转熔炉 1 关于轴 102 向前倾斜, 且在进料和处理材料 14 期间 ( 如图 1 中 所示的 ) 稍稍向后倾斜以便改善熔炉的可操作特性。
     熔炉门 11 为耐火镶衬的并且装备有精心设计的门密封机构 12, 允许炉膛 15 相对 于门 11 旋转并确保旋转熔炉的内部环境 16 与外部环境 30 之间的紧密封闭和完全隔离。 熔 炉门 11 具有两个孔或洞 28, 29。一个孔 28 被密封连接到排气管道 2, 而第二个孔 29 被密 封连接到回路导管 3。 这两个孔都被设计成保持牢固的密封, 以便防止周围空气在操作期间 渗漏到旋转熔炉环境 16。
     如图 1 中所示的, 在操作期间, 旋转熔炉的炉膛 15 被稍微向后倾斜, 而熔炉门 11 被紧紧关闭。熔炉由驱动机构 25 所旋转。热亚化学计量气体经由高速喷嘴 18 从导管 3 引 入到熔炉内, 该高速喷嘴穿过孔 29 从熔炉内部突出。喷嘴被密封到孔 29 上。同样地, 排气 管道 2 通过进口 17 穿过孔 28 耦连到熔炉的内部。排气和回路管道 2, 3 均具有各自旋转气 密的凸缘 22, 23( 图 3), 允许门 11 被打开, 而不会将管道 2, 3 的密封压到门 11 上。
     管道 2 将来自于熔炉的废气连接到热氧化器 31, 在那里, 在这些燃烧的气体被传 递到袋滤室 9 之前, 废气被在来自于燃烧器 6 的热流中燃烧。
     熔炉 1 还具有用于向熔炉壁内引导气体的通道装置 40。通道装置 40 为围绕熔炉 1 的内壁轴向延伸的长的软管或导管。优选地, 导管被设置在熔炉开口处, 或被邻近熔炉开 口设置, 并且导管延伸出预先选定的角度, 其可为 360°或小于 360°, 典型地为 240°。通 道装置 40 还具有用于将气体引入熔炉的多个开口或喷嘴 42。这些开口可被定位成和成角 度成或定向, 从而使得气体被以相对于纵轴 90°的角度或以某些其他适当的角度朝向熔炉 的纵轴 104 引导。在一个变型中, 通道装置 40 可被设置在熔炉的外部, 气体通过熔炉壁上 的通孔或喷嘴 44 引入到熔炉内。再一次, 这些通孔或喷嘴可被定向或成角度成以相对于纵
     轴预先选定的角度朝向纵轴 104 引导气体。
     通道装置 40 可由导管组形成, 其中的每一个被单独供给气体, 以便使得能够单独 控制它们单独组的气体压力。要理解, 每个导管组可供给一个或多个开口 42, 44。
     气体可通过另一个导管 46 从导管 3 吸出。该气体为消除氧气的, 且当熔炉门打开 时, 它们提供气幕以便限制氧化的空气进入熔炉内部。气体供给可由供给线路上的一个或 多个阀 48 控制, 其控制气体供给到导管组和 / 或开口 42, 44。阀 48 可由处理控制系统 106 控制, 以便改变供给到开口 42, 22 的气体压力。
     可选择地, 供应到开口 42, 44 的气体可来自于诸如瓶装气体的源, 供给线路再次 由一个或多个阀控制。
     开口 42, 44 中的一个或多个可由适当的高压或从熔炉内部突出的高速喷嘴形成。
     在另一个变型, 熔炉壁中的每一个通孔 44 可被连接到各自的分离的诸如气体供 应管的通道装置, 以便向开口 44 供给气体。如上所述, 分离的通道装置可成组形成, 由各自 的受控气压源供给。此外, 供应到开口 42, 44 的气体的压力可由诸如一个或多个阀的适当 的压力控制装置控制, 以使得排出通孔的气体压力能够变化。单个管中的气体压力可互相 独立地或成组地变化。
     多个传感器 48 也可被设置在熔炉的入口周围, 以便监测邻近入口的气体的氧气 含量。这些传感器为处理控制系统提供信号, 于是该处理控制系统可单独地或以选定的组 的形式控制排出开口或喷嘴 42, 44 的气体压力, 以便为气体进入熔炉提供较强或较弱的屏 障。
     热氧化器 31 为钢制的垂直圆柱形构造, 并镶衬有耐火材料 5, 其典型地可经受大 约 2400 ℉的高温。来自于熔炉 1 的热气包含易挥发有机化合物 (VOC), 且热氧化器的体积 被设计成确保充满 VOC 的气体在氧化器内被保持最少 2 秒钟的停留时间。热氧化器由能以 原始燃料 ( 诸如, 天然气或柴油 ) 和来自于熔炉 1 的 VOC 两者为燃料的多燃料燃烧器 6 加 热。用于 VOC 气体的管道 2 被直接连接到燃烧器 6, 并直接供应 VOC 作为可替换或另外的燃 料给燃烧器。
     热氧化器 31 中的气体具有两个出口路径。一个出口路径穿过回路管道 3, 以便为 旋转熔炉 1 提供加热或额外的加热。第二出口路径穿过以朝向袋滤室 9 的出口管道 7 的形 式的另一个通道装置。
     气体调节单元 4 被连接到回路管道 3 中, 且被用于在气体达到熔炉之前调节气体。 调节单元 4 经由间接的冷却调整气体温度, 并且从气体中清除颗粒和酸性物质。第二气体 调节单元也被设置在出口管道 7 中, 并经由间接冷却调整气体温度, 且从第一阶段的气体 中清除壳体和酸性物质。排出的气体从气体调节单元 8 行进穿过袋滤室 9, 且随后穿过 ID 风扇 26, 其有助于气体沿着管道 7 移动并穿过袋滤室 9。随后气体经由烟囱 10 排放到大气 中。
     沿着管道 3 朝向旋转熔炉 1 传递的回路气体在进入旋转熔炉前由采样装置 20 采 样, 同时, 从熔炉排出的气体由出口管道 2 中的第二采样装置 21 采样。两个采样装置为产 生代表气体的各种参数的信号的采样系统, 气体的各种参数诸如为温度、 氧气含量和一氧 化碳含量。这些信号被提供给气体分析器 19。气体分析器 19 分析该信号并将结果发送给 处理控制系统 106。数个传感器 108 被安装在旋转熔炉 15 内并在熔炉操作时, 向处理控制系统 106 发 送连续的数据流。这些传感器为适当的热电偶, 其测量熔炉内的诸如环境温度、 压力、 氧气 含量及 CO 含量的参数, 并产生代表这些参数的信号。此数据被连续地记录, 且该信号被发 送给处理控制系统 106, 处理控制系统 106 也接收代表熔炉的旋转速度和从喷嘴 18 注入的 气体的速度的数据。该处理控制系统可使用要被处理的材料的类型编程, 并根据编程值和 / 或接收的信号, 调整各种操作参数, 其包括回路气体的温度、 氧气水平、 回路气体速度以及 旋转熔炉的旋转速度。为了控制去涂层完成时间, 进入旋转熔炉的回路气体和排出旋转熔 炉的气体都在闭合回路中由气体分析器 19 监测, 该气体分析器同时记录氧气水平和 CO 水 平。此外, 控制系统 106 也可控制燃烧器 6 以便控制氧化器 31 中的温度。
     基于所接收的信号, 处理控制系统控制处理周期, 去涂层周期的终止。
     旋转可倾斜去涂层熔炉利用装料机器 24, 以用于将金属废料和 / 或有机物装进熔 炉。在该操作期间, 熔炉 1 的旋转被停止, 门 11 被打开, 且熔炉被向后倾斜以便允许废料被 加载并被推向熔炉的远端和熔炉的后壁 27。 在排料操作期间, 实行相同的过程, 除了熔炉被 向前倾斜以便将去涂层过的废料倾倒到装料箱或单独的收集系统。适当地, 装料机器包括 平台 32, 在该平台上, 材料被加载。平台优选朝向熔炉向下倾斜, 并被向前移动以部分突出 到熔炉内。还提供了以振荡器形式的振动装置 25, 以便使平台振动来有助于将材料装入到 熔炉内。振荡器可被机械或电驱动。平台可具有任何适当的形状, 诸如平的 ( 平面 )、 部分 圆柱的或具有大体平的基底和向上弯曲的壁。 图 1 的实施例采用具有低于化学计量水平 ( 更具体地, < 12%的 wt 的氧气 ) 的氧 气含量的再循环气体, 以便在可倾斜旋转熔炉中部分地燃烧有机物。气化的有机物从以完 全封闭的回路形式的烟道离开熔炉, 在完全封闭的回路中, 不允许空气被夹杂近烟道气体。 这些充满有机物的气体 ( 合成气体 ) 或者被在单独的热氧化器中完全焚化, 其中化学计量 燃烧器利用天然气或液体燃料来点燃合成气体, 或者经由燃烧器被部分氧化, 且合成气体 的其他部分被收集和储存以进一步使用。 该系统识别何时有机物被完全气化以及金属废料 被完全清除。
     要理解, 任何实施例的任何特征可被用于任何其他的实施例。
    

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1、(10)申请公布号 CN 102667342 A(43)申请公布日 2012.09.12CN102667342A*CN102667342A*(21)申请号 201080030961.7(22)申请日 2010.07.090911973.6 2009.07.10 GBF23G 5/20(2006.01)F23G 5/16(2006.01)F23G 5/027(2006.01)F23G 7/00(2006.01)F23G 7/10(2006.01)(71)申请人孟凡利地址美国新泽西州(72)发明人孟凡利(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司 11021代理人孙纪泉(54) 发明名称气体屏。

2、障(57) 摘要提供了一种用于处理诸如包括生物质、工业废物、城市固体废弃物及淤泥的有机涂层废弃物以及有机材料的材料的设备。该设备包括具有主体部分(15)的可旋转及可倾斜熔炉(1)、单一材料进入点(11)以及位于所述进入点和所述熔炉的主体部分之间的圆锥形部分(13)。该熔炉进一步包括用于围绕它的纵轴使熔炉(1)旋转的装置(25)和用于使熔炉倾斜的装置(32,102)。该熔炉具有在材料可被引入熔炉(1)的打开位置和熔炉的内部被与外界环境相隔离的闭合位置之间可移动的隔板。位于或邻近于所述进入点(11)的装置以所述熔炉的向内的方向引导气体,以便于当所述隔板位于它的打开位置时,在所述开口附近提供气体的屏。

3、障来阻止包含有大气气体的氧气进入。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.01.10(86)PCT申请的申请数据PCT/IB2010/002263 2010.07.09(87)PCT申请的公布数据WO2011/004268 EN 2011.01.13(51)Int.Cl.权利要求书4页 说明书6页 附图4页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 4 页 说明书 6 页 附图 4 页1/4页21.一种用于处理诸如包括生物质、工业废物、城市固体废弃物及淤泥的有机涂层废弃物和有机材料的材料的设备,其包括:可旋转及可倾斜熔炉(1),具有主体部分(15)、。

4、单一材料进入点(11)以及位于所述进入点和熔炉的所述主体部分之间的圆锥形部分(13),单一材料进入点具有在打开位置和闭合位置之间可移动的隔板,在打开位置材料被引入熔炉,在闭合位置熔炉的内部被与外部环境隔离;用于围绕熔炉的纵轴使熔炉(1)旋转的装置(25);用于使熔炉倾斜的装置(32,102);以及用于在所述进入点(11)处或邻近所述进入点(11)处以朝向所述熔炉内部的方向引导气体的装置,以使得邻近于所述开口提供气体屏障以便在所述隔板处于它的打开位置时阻止含有环境气体的氧气进入。2.如权利要求1中所述的设备,其进一步包括,用于至少部分氧化处理所述材料所释放的气体中的易挥发有机化合物(VOC)的氧。

5、化装置(6,31);以及用于从所述熔炉(1)将所述气体引导到所述氧化装置(6,31)的通道装置(2);其中,所述通道装置(2)被密封到所述熔炉和所述燃烧器,由此防止外部空气的进入。3.如权利要求2所述的设备,其中,氧化装置(6,31)包括多燃烧器。4.如权利要求2或3所述的设备,其进一步包括,位于所述通道装置(2)中的气体分析装置(19,21),以用于监测气体中的氧气和一氧化碳水平以及提供代表每个水平的信号。5.如权利要求2,3或4所述的设备,其进一步包括,用于控制熔炉和氧化装置(6,31)的温度的控制装置(106)。6.如权利要求5所述的设备,其中:熔炉(1)具有多个传感器,用于监测熔炉的选。

6、定参数并产生代表选定参数的信号;以及控制装置(106)是可操作的以便控制至少一个熔炉以及相关的氧化装置(6,31)的操作。7.如权利要求6所述的设备,其中,所述传感器包括热传感器、气体分析器和压力传感器。8.如权利要4-7中任一项所述的设备,其中,控制装置为可操作的以便将旋转熔炉的温度控制到低于金属废料的熔化温度的水平以及控制在足够使废弃物或金属废料中的有机物气化的温度。9.如权利要求8所述的设备,其中,控制装置为可操作的以便将旋转熔炉的温度控制到低于1400 F。10.如权利要求5-9中任一项所述的设备,其中,控制装置(106)为可操作的以便将熔炉中的氧气水平控制在2与12的权重之间。11.。

7、如权利要求5-9中任一项所述的设备,其中,控制装置(106)为可操作的以便将氧化装置中的氧气水平控制在2与12的权重之间。12.如权利要求5-11中任一项所述的设备,其中,控制装置(106)为可操作的以便将氧化装置中的温度控制在低于2400 F的水平。13.如权利要求1-12中任一项所述的设备,其进一步包括通道装置(7),以用于将气体从所述氧化装置(6,31)引导到用于从气体中分离颗粒的分离器(9)。权 利 要 求 书CN 102667342 A2/4页314.如权利要求13中所述的设备,进一步包括调节装置(8),以用于控制从所述氧化装置(6,31)排放到所述分离器(9)的气体的温度。15.如。

8、权利要求1-14中任一项所述的设备,进一步包括通道装置(3),以用于将热的气体从所述氧化装置(6,31)引导到所述熔炉(1),由此以便协助加热所述熔炉中的材料。16.如权利要求15中所述的设备,其进一步包括位于所述通道装置(3)中的气体分析器装置(19,20),以用于监测回路气体中的氧气和一氧化碳的水平并提供代表每个水平的信号。17.如权利要求15或16所述的设备,其进一步包括调节装置(4),以用于控制从所述氧化装置(6,31)排放到所述熔炉(1)的回路气体的温度。18.如前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述气体为消除氧气的气体。19.如前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述引导装置。

9、包括围绕所述熔炉的内壁周向延伸的管道装置。20.如前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述引导装置包括以360角度围绕所述熔炉的内壁周向延伸的管道装置。21.如前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述引导装置包括以240角度围绕所述熔炉的内壁周向延伸的管道装置。22.如前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述引导装置包括用于将所述气体供应到所述引导装置的通道装置。23.如前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述引导装置包括用于在进入所述熔炉(1)之前加热所述气体的加热装置。24.如前述权利要求2-23中任一项所述的设备,当从属于权利要求2时,其中,所述引导装置包括用于将热的气体从所述氧。

10、化装置(6,31)引导到所述熔炉(1)的通道装置。25.如前述权利要求中任一项所述的设备,其进一步包括用于将所述材料装入所述熔炉(1)的装料装置(24)。26.如前述权利要求25中所述的设备,其中,所述装料装置(24)包括用于在材料排放到所述熔炉之前支撑所述材料的平台(32)。27.如前述权利要求26中所述的设备,其中,所述平台(32)在横截面上为部分圆柱形。28.如前述权利要求26中所述的设备,其中,所述平台(32)大体上为平的。29.如前述权利要求26中所述的设备,其中,所述平台(32)具有基底和直立的侧壁。30.如前述权利要求26-29中任一项所述的设备,其进一步包括用于使所述平台(32。

11、)振动的装置,以协助材料从所述装料装置排出到所述熔炉(1)。31.一种处理诸如包括生物质、工业废物、城市固体废弃物及淤泥的有机涂层废弃物和有机材料的材料的方法,包括:提供可旋转及可倾斜熔炉(1),具有主体部分(15)、单一材料进入点(11)以及位于所述进入点和熔炉的所述主体部分之间的圆锥形部分(13),单一材料进入点具有在打开位置和闭合位置之间可移动的隔板,在打开位置材料被引入熔炉,在闭合位置熔炉的内部被与外部环境隔离;围绕熔炉的纵轴使熔炉(1)旋转;将材料引入熔炉;权 利 要 求 书CN 102667342 A3/4页4以及在所述进入点(11)处或邻近所述进入点(11)处以朝向所述熔炉内部的。

12、方向引导气体,以使得邻近于所述开口提供气体屏障以便在所述隔板处于它的打开位置时阻止含有环境气体的氧气进入。32.根据权利要求31的方法,其进一步包括:将材料加热到将有机材料燃烧到产生包括易挥发有机化合物(VOC)的气体的温度;使熔炉内的氧气水平在处理期间维持在低于化学计量当量的水平;通过通道装置(2)将气体传递到氧化装置(31)以便焚化易挥发有机化合物(VOC),所述通道装置为密封的回路以便从由熔炉直到热氧化器所排放的所述气体中排除空气;以及将熔炉和氧化装置(31)内部的各自温度保持到高效操作的选定水平。33.根据权利要求32的方法,其中,氧化装置为热氧化器。34.根据权利要求33的方法,其中。

13、,热氧化器包括多个燃烧器。35.根据权利要求32或33的方法,其进一步包括,监测所述通道装置(2)中的气体中的氧气和一氧化碳的水平,并控制相关的熔炉(1)的操作。36.根据权利要求32,33或34的方法,其进一步包括,监测所述通道装置(2)中的气体中的氧气和一氧化碳的水平,并控制相关的氧化装置(31)的操作。47.根据权利要求46的方法,其进一步包括,监测返回到所述熔炉(1)的气体中的氧气及一氧化碳的水平,并控制至少一个所述熔炉以及相关的所述氧化装置(6,31)的操作。48.根据权利要求46或47的方法,其进一步包括,控制从所述氧化装置(6,31)排放到所述熔炉(1)的回路气体的温度。49.根。

14、据权利要求32-48中任一项的方法,其中,熔炉中产生的气体被从熔炉中以密封且封闭的回路排放出,在到氧化装置之前,没有氧气被允许夹带到气流中。50.根据权利要求31-49中任一项的方法,其中,所述气体为消除氧气的气体。51.根据权利要求31-50中任一项的方法,其中,所述引导装置包括围绕所述熔炉的内壁周向延伸的管道装置。52.根据权利要求31-51中任一项的方法,其中,所述引导装置包括以360角度围绕所述熔炉的内壁周向延伸的管道装置。53.根据权利要求31-51中任一项的方法,其中,所述引导装置包括以至少240角度围绕所述熔炉的内壁周向延伸的管道装置。54.根据权利要求31-53中任一项的方法,。

15、其中,所述引导装置包括用于将所述气体供应到所述引导装置的通道装置。55.根据权利要求31-54中任一项的方法,其中,所述引导装置包括用于在进入所述熔炉(1)之前加热所述气体的加热装置。56.根据权利要求31-55中任一项的方法,当从属于权利要求2时,其中,所述引导装置包括用于将热的气体从所述氧化装置(6,31)引导到所述熔炉(1)的通道装置。57.根据权利要求31-56中任一项的方法,其进一步包括,用于将所述材料装入所述熔炉(1)的装料装置(24)。58.根据权利要求25-57中任一项的方法,所述装料装置(24)包括用于在材料排放到所述熔炉之前支撑所述材料的平台(32)。59.根据权利要求58。

16、的方法,其中,所述平台(32)在横截面上为部分圆柱形。权 利 要 求 书CN 102667342 A4/4页560.根据权利要求58的方法,其中,所述平台(32)大体上为平的。61.根据权利要求58的方法,其中,所述平台(32)具有基底和直立的侧壁。62.根据权利要求58-61中任一项的方法,其进一步包括用于使所述平台(32)振动的装置,以协助材料从所述装料装置排出到所述熔炉(1)。权 利 要 求 书CN 102667342 A1/6页6气体屏障技术领域0001 本申请涉及一种用于处理包括生物质、工业废物、城市固体废弃物及淤泥的有机涂层废弃物和有机材料的设备。背景技术0002 在金属工业中使用。

17、一个开口端可倾斜旋转的熔炉来熔化污损的金属(参见Yerushalmi的US专利6,572,675和Mansell的6,676,888),该污损的金属诸如为来自于包含含有有机材料的杂质的废料的铝。更具体地,这些熔炉被用于铝渣处理。典型地,这些熔炉以高温操作,例如在1400到2000的范围内。通常地,处理过后,金属废料处于熔融状态(流体态)。这些熔炉或者使用空气燃料燃烧器或者使用氧气燃料燃烧器来加热或熔化熔炉内的金属废料。典型地,这些熔炉使用氧气与燃料比在1.8到1.21范围内的燃烧器,正如US专利6,572,675(Yerushalmi)所叙述的。该范围确保注入熔炉内部大气的燃料几乎全部发生氧化。

18、作用。该高氧气/燃料比在这些可倾斜旋转熔炉中确保了高燃料效率(采用每Lb熔化的铝的燃料BTU).0003 此外,对于所有这些类型的熔炉,废气被收集在如在US专利6,572,675(Yerushalmi)和6,676,888(Mansell)中所提出的开盖系统中。该开盖系统被设计成吞并和收集从旋转熔炉排出的废气。开盖系统随着热的废气收集较广范围的杂质(未燃烧的有机物、颗粒及其他杂质)。这些杂质被夹带在热的气体中并由其携带。除了热的废气,该开盖系统还(从熔炉外部)将大量的周围空气夹带入盖内,导致了完全混合的空气和受污染的废气。0004 Zdolshek的US专利申请2005/0077658讨论了接。

19、收伴随有被夹带的空气的受污染气体,并通过烟雾处理系统对其进行传递的开盖系统,在烟雾处理系统中,通过气旋很大程度上移除了颗粒,以及碳氢化合物在隔离的独立焚化炉被烧成灰烬。从焚化炉排出的气体被排向袋滤室。这种装置被设计成使得在排出气体之前处理它。0005 利用废气来从烟道中重新获得一些热量的示例被在Fink的US专利4,697,792中公开了。在该专利中,热的气体在同流换热器中行进,同流换热器利用这些气体来再加热助燃空气,随后该助燃空气通过风箱被吹入燃烧器中。因此,它是废气仅仅被用于再加热助燃空气的开路系统。0006 典型地,这些熔炉中,在熔化周期的末端,熔炉向前倾斜,并首先将熔化的金属倾空到金属。

20、渣壳容器中。随后,可能为铁和其他含有处理中所使用的盐的残留杂质的组合物的余渣、以及氧化铝通过突出的撇渣装置从熔炉内部撇出。0007 US专利4,697,792(Fink)、6,572,675(Yerushalmi)和6,676,888(Mansell)中所提到的可倾斜旋转熔炉(单一可操作入口点熔炉)相对于传统的固定式旋转熔炉(两个相对的可操作入口点)的优点在于:0008 快速倾倒熔融金属(经由重力来控制)0009 快速倾倒导致对废料金属进行后期处理的熔融金属余渣(盐、氧化铝等等)。说 明 书CN 102667342 A2/6页70010 较大的热量传递表面积,熔炉壁允许在熔炉的内部耐熔壁与金属。

21、废料之间的较高的热量传递,因此加速了熔化处理,而降低了燃料的使用。0011 较大的气体停留时间-沿着旋转熔炉的纵向路径的用于热的燃烧气体的两个通道(两个路线),确保了较高的热量传递,这也转化成较高的熔化能力。0012 利用亚化学计量的热的气体来使来自于旋转熔炉的废弃物气化在US专利5,553,554中列出,其描述了利用具有两个相对的进入点的连续操作的熔炉(且不是单一进入点的可倾斜旋转熔炉)来使废弃物气化。在前述的专利中,有机废弃物经由具有以连续的方式进入旋转熔炉内的撞锤的料斗来进料。此外,在该系统中,燃烧器被安装在具有导入空气的旋转熔炉内,以便向熔炉提供直接的火焰加热。该系统的处理控制不具有预。

22、测有机物什么时候已被完全气化的机构。因此,该系统在固定的处理时间对废弃物进行操作,而不考虑废弃物中的有机物的量。这自然导致了过度燃烧废弃物材料(浪费能量),或者未充分燃烧材料(有机物未完全燃烧,且废弃物仍旧在熔炉的出口处与灰烬废弃物一起闷燃(这同时引起了环境问题和以未燃烧的碳氢化合物的形式的潜在的能量的损失)。这样的熔炉的另一个问题在于,当熔炉门被打开以允许更多的材料被加入到熔炉中时,这允许含氧气体(空气)进入熔炉,导致温度的降低和金属的氧化。发明内容0013 本发明寻求提供一种用于处理有机材料和有机涂层金属的方法和设备。0014 因此,本发明提出了0015 一种利用通常被称为气化的处理,使来。

23、自于金属废料材料的诸如生物质、城市固体废弃物、淤泥等等的有机材料或废弃物材料去除涂层的方法。0016 一种利用具有单一可操作进入点的旋转可倾斜热量的优选方法,该熔炉具有瓶子的形状,且被镶衬由可经受重载和高温的耐火材料,该熔炉可关于它的中心纵轴旋转。该熔炉具有单一可操作入口并包括用于加热被处理的材料的燃烧器和带有用于烟道管道以便带走废气的构造的气密性门。0017 还提供了热氧化器,其将从旋转熔炉内的废料或废物释放的易挥发的有机化合物(VOC)气体焚化。热氧化器可包括多个燃料燃烧器,其可使用原始材料(如,天然气或石油)和/或VOC气体。提供空气调节系统来控制熔炉内部的温度,且还提供了控制进入袋滤室。

24、的温度的第二空气调节系统。提供了处理控制系统来使得在气化处理中,熔炉系统的燃烧氧气水平保持在化学计量之下(2-12)。此外,控制系统保持旋转可倾斜熔炉内部的适当气化温度(1000-1380),以及保持热氧化器内部的适当气化温度(大约2400)。此外,控制系统确保系统压力在整个周期保持稳定。控制系统利用氧气及一氧化碳传感器、热传感器、气体分析器和压力传感器的组合来接收来自于该系统内部的信号。0018 旋转熔炉优选地被设计成以低于金属废料的熔化温度的温度操作。经由燃烧器或注入热气的高速喷枪来实现熔炉加热,该热气在所谓的亚化学计量燃烧中极度缺乏氧气。由于该燃烧大大减少了氧气(亚化学计量),在旋转熔炉。

25、环境中仅仅获得废料有机物的部分氧化。该部分氧化还提供了使来自于废料金属的有机物气化所需要的部分热量。废气经由管道离开旋转熔炉环境,并包括易挥发的有机化合物(VOC)。随后,这些气体被焚化以便在被排出到空气之前,基本在热氧化器中完全氧化。说 明 书CN 102667342 A3/6页80019 垂直的热氧化器完全焚化焦油,并提供使从旋转熔化内部的金属废料所释放的易挥发有机化合物的完全氧化所需要的2秒的滞留时间。为了实现这个,热氧化器以达到2-12范围内的氧化水平的高温2400并通过易挥发有机化合物和氧气之间的混合来操作。热氧化器利用多个燃料燃烧器来加热热氧化器的环境。该多燃料燃烧器被设计成燃烧原。

26、始燃料(天然气、柴油)和从旋转熔炉接收的易挥发有机化合物气体。0020 因此,气体能在进行下游处理以便移除颗粒或有害气体之后排出到空气中。0021 在一个实施例中,来自于氧化器的热气穿过空气调节系统,在那里,根据加载的废料的类型和对于旋转熔炉的操作的要求,同时调整气体温度和氧气水平。典型地,为了去涂层的目的,取决于材料和去涂层的阶段,气体温度被维持在1000之下,而氧气水平被维持在2-12范围内。为了废弃物(包括生物质、城市固体废弃物、工业废物和淤泥)的气化,气体温度可高达1380,以及氧化水平维持在4之下。0022 随后,这些气体返回到具有调节过的温度(低于金属熔化温度)和氧气水平(亚化学计。

27、量)的旋转熔炉,并经由高速喷嘴被引入到旋转熔炉的内部空气。这些气体在旋转熔炉内部以冲击金属废料的高速移动。部分的旋转熔炉的操作为连续旋转,而喷嘴或喷枪注入来自于氧化器的亚化学计量气体。熔炉的旋转有助于废料的混合,还有助于使金属废料暴露于冲击气体的热流,由此使废料复原。熔炉旋转的速度和燃烧器燃烧的程度或喷枪的气体注入的速度取决于要被处理的材料。这些参数由控制系统逻辑电路限定,并依赖于生产的需要和要被处理的材料的类型。在金属废料的去涂层处理期间的旋转熔炉环境主要被维持在下述条件(温度1000,以及氧气水平2-12)。这两个条件保证铝金属废料不被氧化。0023 数个传感器被安装在旋转熔炉内,以使得在。

28、熔炉操作时发送连续的数据串。这些传感器包括测量空气温度的热电偶以及压力传感器、氧气传感器和CO传感器。这些数据被连续地记录且信号被发送给处理控制系统。处理控制系统利用该数据来调整包括喷枪(返回气体)温度、氧气水平、喷枪速度和旋转熔炉的旋转速度的各种参数。为了控制去涂层的完成时间,进入旋转熔炉的气体和排出旋转熔炉的气体均由详细的气体分析器在闭合电路中监测。气体分析器记录氧气水平和CO水平两者。0024 在去涂层操作期间,排出旋转熔炉的氧气水平低于进入旋转熔炉的水平并恰好与CO水平相反。为了完成去涂层处理,熔炉内部的有机物被显著地气化,且CO水平和氧气水平移近,最后变得相等。来自于管道中的气体分析。

29、器的两个信号的这种平衡,标志着气体中的所有有机物的排出和去涂层/气化处理的完成。0025 带有从氧化器再循环的气体的可倾斜、旋转的去涂层熔炉的使用,提供了非常高效的热传递操作。另外,对于熔炉去涂层操作的其中一个要求为在气体离开熔炉之处的紧密密封,以用于氧化器和以便防止任何空气夹带进入旋转可倾斜去涂层熔炉。该要求保证在操作期间不会发生额外的熔炉的冷却,且还防止了旋转熔炉内部或熔炉的管道内部的VOC气体的意外快速点燃,甚至爆炸的可能性。附图说明0026 下文参考附图,通过示例进一步描述了本发明,其中:0027 图1为根据本发明的设备的最佳形式的侧视图、部分以剖面的形式,其示出了可说 明 书CN 1。

30、02667342 A4/6页9倾斜旋转的熔炉、热氧化器和袋滤室;0028 图2a为可倾斜旋转的熔炉的剖面图,其示出了熔炉的内部;0029 图2b为穿过图2a的熔炉的截面;0030 图3为熔炉门的示意试图,其示出了烟道管道和烟道喷枪连接;0031 图4示出了用于旋转熔炉的金属废料或废弃物供料机构;以及0032 图5为图4的箭头A方向上的视图。具体实施方式0033 图1-5示出了用于使金属废料中的有机物去涂层和/或使有机物材料气化以便产生合成气体(合成气)的设备100的最佳形式。该设备具有单一入口的可倾斜旋转熔炉1,其通过为排气管道2形式的通道装置向以热氧化器31形式的氧化装置供给气体,并随后向分。

31、离器9、风扇或吹风机26以及排气装置(烟囱)10供给气体。0034 分离器9通常被称作袋滤室且被用于从气流中分离灰尘和颗粒。来自于热氧化器31的热气通过以回路管道3形式的通道装置返回到炉膛15。0035 熔炉包括耐火镶衬的炉膛15、门11、气体导管装置32和用于使熔炉围绕它的纵轴104旋转的驱动机构25。炉膛具有靠近熔炉门11的圆锥形部分13以便允许气体更好的围绕熔炉内的金属和/或有机物废料14流通以及在排放期间更好的控制所加载的废料14。0036 熔炉1被安装成关于大体上水平的枢轴102向前和向后倾斜。液压系统32被用于在排放期间使旋转熔炉1关于轴102向前倾斜,且在进料和处理材料14期间(。

32、如图1中所示的)稍稍向后倾斜以便改善熔炉的可操作特性。0037 熔炉门11为耐火镶衬的并且装备有精心设计的门密封机构12,允许炉膛15相对于门11旋转并确保旋转熔炉的内部环境16与外部环境30之间的紧密封闭和完全隔离。熔炉门11具有两个孔或洞28,29。一个孔28被密封连接到排气管道2,而第二个孔29被密封连接到回路导管3。这两个孔都被设计成保持牢固的密封,以便防止周围空气在操作期间渗漏到旋转熔炉环境16。0038 如图1中所示的,在操作期间,旋转熔炉的炉膛15被稍微向后倾斜,而熔炉门11被紧紧关闭。熔炉由驱动机构25所旋转。热亚化学计量气体经由高速喷嘴18从导管3引入到熔炉内,该高速喷嘴穿过。

33、孔29从熔炉内部突出。喷嘴被密封到孔29上。同样地,排气管道2通过进口17穿过孔28耦连到熔炉的内部。排气和回路管道2,3均具有各自旋转气密的凸缘22,23(图3),允许门11被打开,而不会将管道2,3的密封压到门11上。0039 管道2将来自于熔炉的废气连接到热氧化器31,在那里,在这些燃烧的气体被传递到袋滤室9之前,废气被在来自于燃烧器6的热流中燃烧。0040 熔炉1还具有用于向熔炉壁内引导气体的通道装置40。通道装置40为围绕熔炉1的内壁轴向延伸的长的软管或导管。优选地,导管被设置在熔炉开口处,或被邻近熔炉开口设置,并且导管延伸出预先选定的角度,其可为360或小于360,典型地为240。。

34、通道装置40还具有用于将气体引入熔炉的多个开口或喷嘴42。这些开口可被定位成和成角度成或定向,从而使得气体被以相对于纵轴90的角度或以某些其他适当的角度朝向熔炉的纵轴104引导。在一个变型中,通道装置40可被设置在熔炉的外部,气体通过熔炉壁上的通孔或喷嘴44引入到熔炉内。再一次,这些通孔或喷嘴可被定向或成角度成以相对于纵说 明 书CN 102667342 A5/6页10轴预先选定的角度朝向纵轴104引导气体。0041 通道装置40可由导管组形成,其中的每一个被单独供给气体,以便使得能够单独控制它们单独组的气体压力。要理解,每个导管组可供给一个或多个开口42,44。0042 气体可通过另一个导管。

35、46从导管3吸出。该气体为消除氧气的,且当熔炉门打开时,它们提供气幕以便限制氧化的空气进入熔炉内部。气体供给可由供给线路上的一个或多个阀48控制,其控制气体供给到导管组和/或开口42,44。阀48可由处理控制系统106控制,以便改变供给到开口42,22的气体压力。0043 可选择地,供应到开口42,44的气体可来自于诸如瓶装气体的源,供给线路再次由一个或多个阀控制。0044 开口42,44中的一个或多个可由适当的高压或从熔炉内部突出的高速喷嘴形成。0045 在另一个变型,熔炉壁中的每一个通孔44可被连接到各自的分离的诸如气体供应管的通道装置,以便向开口44供给气体。如上所述,分离的通道装置可成。

36、组形成,由各自的受控气压源供给。此外,供应到开口42,44的气体的压力可由诸如一个或多个阀的适当的压力控制装置控制,以使得排出通孔的气体压力能够变化。单个管中的气体压力可互相独立地或成组地变化。0046 多个传感器48也可被设置在熔炉的入口周围,以便监测邻近入口的气体的氧气含量。这些传感器为处理控制系统提供信号,于是该处理控制系统可单独地或以选定的组的形式控制排出开口或喷嘴42,44的气体压力,以便为气体进入熔炉提供较强或较弱的屏障。0047 热氧化器31为钢制的垂直圆柱形构造,并镶衬有耐火材料5,其典型地可经受大约2400的高温。来自于熔炉1的热气包含易挥发有机化合物(VOC),且热氧化器的。

37、体积被设计成确保充满VOC的气体在氧化器内被保持最少2秒钟的停留时间。热氧化器由能以原始燃料(诸如,天然气或柴油)和来自于熔炉1的VOC两者为燃料的多燃料燃烧器6加热。用于VOC气体的管道2被直接连接到燃烧器6,并直接供应VOC作为可替换或另外的燃料给燃烧器。0048 热氧化器31中的气体具有两个出口路径。一个出口路径穿过回路管道3,以便为旋转熔炉1提供加热或额外的加热。第二出口路径穿过以朝向袋滤室9的出口管道7的形式的另一个通道装置。0049 气体调节单元4被连接到回路管道3中,且被用于在气体达到熔炉之前调节气体。调节单元4经由间接的冷却调整气体温度,并且从气体中清除颗粒和酸性物质。第二气体。

38、调节单元也被设置在出口管道7中,并经由间接冷却调整气体温度,且从第一阶段的气体中清除壳体和酸性物质。排出的气体从气体调节单元8行进穿过袋滤室9,且随后穿过ID风扇26,其有助于气体沿着管道7移动并穿过袋滤室9。随后气体经由烟囱10排放到大气中。0050 沿着管道3朝向旋转熔炉1传递的回路气体在进入旋转熔炉前由采样装置20采样,同时,从熔炉排出的气体由出口管道2中的第二采样装置21采样。两个采样装置为产生代表气体的各种参数的信号的采样系统,气体的各种参数诸如为温度、氧气含量和一氧化碳含量。这些信号被提供给气体分析器19。气体分析器19分析该信号并将结果发送给处理控制系统106。说 明 书CN 102667342 A10。

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