城市垃圾的等离子高温分解和玻璃化制造技术

一种用于高温分解和玻璃化例如城市固体垃圾的混杂垃圾的装置，包括： （ａ）一反应炉，提供一垃圾处理腔，在其底部有一炉膛，在炉膛上方有包围顶面和侧壁结构； （ｂ）用于将所述混杂垃圾输送到所述反应炉的输送装置，包括： （ｉ）用于存放要处理的松散混杂垃圾的存贮槽； （ｉｉ）一与所述存贮槽有关的并且可容纳和压实来自所述存贮槽的所述混杂垃圾的压实装置，使进入的空气最少并且将所述混杂垃圾以横截面基本上均匀地细长压实物质传送到靠近所述顶面结构的第一位置； （ｉｉｉ）在靠近所述第一位置的第二位置上的垃圾入口，用于容纳所述反应炉内的要处理的压实垃圾，所述垃圾入口构造成用于一部分所述压实垃圾可从所述细长压实物质上卸下；以及 （ｉｖ）在所述第一位置上与所述垃圾的细长压实物质成形同步操作的传送装置，用于将一部分所述压实细长物质经过所述垃圾入口移到所述腔室中；以及 （ｃ）一安装在所述腔室中的细长等离子弧火炬，并且可以在其排出端提供一指向所述炉膛的等离子热源，用于高温分解和玻璃化输送到所述反应炉中的垃圾。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。和本专利技术一样，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。已揭示的专利技术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专利技术人的美国专利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。属于本专利技术人的美国第5,143,000揭示了一种用于处理固体垃圾的等离子加热锅炉。本专利技术所关注的问题是’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。本专利技术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。本专利技术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。所以本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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专利技术的其它目的和优点有更充分的了解。专利技术概述本文所揭示的系统是对先前提及的专利中所揭示的等离子弧反应炉进行改进而获得的。混杂垃圾、如将城市垃圾送入一反应炉内并且放入一料斗中。一压实传送装置将来自料斗的垃圾压实并运送到反应炉的顶部，在那儿选定的一部分压实垃圾落入反应炉，这取决于反应炉中的垃圾高度是否低于所要求的高度。由于垃圾是在放入反应炉之前压实的，垃圾体积和垃圾中夹留的空气量明显减少，而可改善副产品气体成分。一等离子弧火炬从反应炉成角度的顶板枢转地悬出，这样当火炬处于其中心角度位置时与顶板垂直。入口管将有限的或受控制量的空气或其它含氧气体引入以在反应炉中产生受控的燃烧，因而减少了等离子火炬所需的能量。上升的带有燃料的热气体使向下流的垃圾预热，并且将垃圾湿气转变成蒸汽。蒸汽被收集并被迫进入高温分解/玻璃化区，即等离子火焰和被玻璃化的无机物界面。熔融玻璃和金属都被分流以便再循环。所产生的气体都通入一集气管而进入一涤气/分离系统。附图的简述附图说明图1是本专利技术系统的立体图，该系统具有连接到反应炉的垃圾压实和顶部垃圾装载输送装置，并且图中画出了炉膛的轮廓，部分输送装置以虚线画出。图2是图1所示反应炉的前视图，图中画出了炉膛的轮廓，并且以虚线示出火炬的不同位置。图3是沿图2中线3-3的图1中反应炉的剖视图，并且示出落入反应炉本体内的一块压实的混杂垃圾。图4是图1中反应炉的俯视图，部分火炬和部分垃圾输送装置都以虚线示出。图5是沿图2中线5-5的图1中反应炉的剖视图。专利技术的详细描述根据上述的专利技术目的，等离子高温分解和玻璃化系统中所采用的反应炉示出在图1-5中。反应炉壳体20由耐火砖制成，并且其外形最好大致呈矩形，其内部轮廓呈向内的锥形以朝内部最低处的炉膛26逐渐变窄。炉膛26呈碗状且可用于容纳熔融垃圾，这些垃圾可经过一排放孔28而从炉膛26排出。制造耐火砖的一种较佳材料为氧化铝，它具有高耐热度和极好的绝热性能。炉膛26上方的反应炉20顶部分成两部分。成角度的顶面30盖住了反应炉20的第一部分。等离子弧火炬10(图1)藉由一枢转的球形固定件12安装到成角度的顶面30上。在其成角度的中心位置(在图2中以10”标出)，火炬10”近似垂直于成角度的顶面30。因此，顶面30低于水平线的角度取决于反应炉20的高度和宽度。在较佳实施例中，锐角“a”(图2)大约在15°-25°之间。当枢转时，火炬10可从位置10’运动到位置10(如图2中虚线所示)以将其所产生的热量引至炉膛26的不同位置上。图2中火炬10的位置10’可使火炬热量集中排放口28以便熔融垃圾从反应炉20流出。与其枢转同步，火炬10通过球形固定件12延伸以在火炬10的输出端和炉膛26之间保持一固定距离，见图2。火炬10延伸量和其枢转角度之间的关系由一微型处理机来控制(图中未示)。等离子弧火炬10一般由一些适当的能源(未示)供给电能，并通过输送管16输送冷却液和等离子气体。火炬10的额定功率、垃圾传送和压实装置的容量以及反应炉20的尺寸都是可以根据具体系统所要处理的垃圾类型和体积而改变的。较佳的是，利用反极性以非移动型操作等离子火炬10，例如，内端是正极。水平顶面54(图1)盖住反应炉20的第二部分。一排气管64(图2和4)连接反应炉20的内部和外部，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沙拉瓦多·L·卡马佐，
申请(专利权)人：等离子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：