CN1029090C - 废料处理方法和用以处理废料的转窑 - Google Patents

Abstract

一种废料处理以生产填料的方法，在那里固态/液态废料/粘土混合物的颗粒在干燥器(29)内由逆流的热空气流(来自填料冷却器(59))来干燥。颗粒被馈送至转窑(31)的高温分解区(47)而被来自氧化区(52)的热气体加热以馏出在废料中的大部分挥发性气体。废料中剩余的挥发性气体和不易挥发的碳在转窑(31)的氧化区(52)中被氧化而粘土中的硅酸盐在转窑(31)的玻璃化区(53)中被玻璃化以产生被粉碎和筛选的填料。在高温分解区(47)内从废料馏出的挥发性气体与从干燥器(29)排出的气体混合以馈送至玻璃化区(53)的燃烧器(61)和经过管道(62)向氧化区(52)供应氧气。

Description

本发明涉及一种废料处理的方法和设备。尤其是涉及最好包括一种转窑的处理设备。

城市的固态废料和/或液态废料的处理是现代人面临的一个重要的问题。废料通常具有消极的经济价值，而许多有毒的废料使其中和或破坏是非常的困难。

一些废料处理方法的实例，在美国专利第1，859，159号（格林沃尔特）、第3，249，551号（比克斯莱（Bixley））、第3，383，228号（雷克脱（Rekate）等人）、第3，957，528号（奥特等人）和第4，112，033号（林奇（Linge））中公开了。

本发明的一个目的是提供一种废料处理的方法。

最佳的目的是提供一种使其最后产物能用作填料的方法，其中填料具有积极的经济价值，例如，用以生产混凝土、筑路或用作多孔的装填。

另一种最佳的目的是提供一种适用于该方法的转窑。

其他的最佳目的可以从下面的说明书变得一目了然。

一个方面，本发明属于废料处理的方法，该方法包括以下的步骤：

将固态和/或液态废料与粘合材料混合;

将混合物通过一挤压机以形成废料颗粒;

将颗粒通过炉膛或窑的高温分解区，以馏出废料中至少部分挥发性气体;

将颗粒通过炉膛或窑的氧化区，在该处过量的氧气使剩余的挥发性气体和废料中至少一部分不易挥发的碳被氧化;以及

将颗粒通过炉膛或窑的玻璃化区，以使出现在颗粒中的硅酸盐玻璃化，以形成固态填料。

粘合材料选择的根据是：当燃烧时，它能形成一种硬的惰性陶瓷材料，而且可以包括粘土、油岩或者带有适当的陶瓷性能的类似材料。

颗粒最好在馈送到炉膛或窑之前先通过一干燥器，颗粒最好由来自炉膛或窑的至少一个区的热气体的逆流流动来干燥。

填料最好在冷却器中由空气流来冷却，在冷却器中变热的空气最好被馈送至干燥器，以干燥颗粒。

从干燥器排出的气体最好被分布成两股气流，一股气流被馈送至后燃室和气体净化系统，另一股气流被馈送至炉膛或窑的氧化和/或玻璃化区。

颗粒最好在高温分解区内通过控制的燃烧一些从废料中馏出的挥发性物质和用从氧化区传送来的热气体，将其加热至大约650℃，结果的富挥发性物质的气体流在氧化和/或玻璃化区内

燃料可供应给后燃室。

为了去除剩余的挥发性物质和不易挥发的碳固体粒子，最好颗粒的氧化出现在1000℃或低于1000℃的氧化区。来自高温分解区的一些气体燃料的氧化和燃烧在氧化区内提供热量。一部分不易挥发的碳可以留在颗粒内，以引起发胀，它能减小最后的填料的比重（S.G.）。

一部分从干燥器排出的空气可由通过玻璃化区的输送管将其馈送至氧化区，以向氧化区供应氧气。

硅酸盐的玻璃化最好在玻璃化区在1200℃±200℃发生，区内的热量是由燃烧来自高温分解区的气体燃烧和由来自干燥器的空气产生的。

可是窑内的固体粒子和气体最好是沿逆流方向流动，在氧化和玻璃化区内的气体流可以与固体粒子流一致，在该处从干燥器排出的气体被 馈送至氧化区。于是热气体被馈送至玻璃化区，且与来自高温分解区的一些气体燃料一起燃烧，以玻璃化固体粒子。来自玻璃化区的气体被分成两股气流，一股气流被引向高温分解区，以提供热量和为在该区内燃烧提供氧气，另一股气流被引向气体净化系统。

第二方面，本发明属于废料处理的转窑，该转窑包括：

一高温分解区，以容纳与粘合材料混合的固态和/或液态废料的颗粒，在该处颗粒被加热，以馏出至少一部分包含在废料中的挥发性气体;

一氧化区，在该处过量的氧气使废料中剩余的挥发性气体和至少一部分不易挥发的碳被氧化;以及

一玻璃化区，在该处颗粒内的硅酸盐被玻璃化，以形成固态的填料。

第三个方面，本发明属于废料处理的设备，该设备包括：

一个干燥器，用于干燥与粘合材料混合的固态和/或液态废料的颗料;

上述的转窑;以及

一个冷却器，用于冷却固态的填料。

设备的其他特点，对于有技术的读者来说是显而易见的。

现参照附图对几个最佳实施例作出说明，以使能对本发明彻底的了解。其中：

图1是废料处理车间的一概略布置图;

图2是本发明的转窑的第一实施例的一概略布置图;

图3是该转窑的第二实施例的一概略布置图;

图4是该转窑的第三实施例的一概略布置图;

图5是固体粒子和气体流的一概略加工流程图;

图6（a）是表示在干燥器内和在转窑的高温分解、氧化/玻璃化区内和在冷却器内的温度曲线图;以及

图6（b）是表示在干燥器内和在转窑的高温分解、氧化/玻璃化区内 和在冷却器内的氧气（O）含量曲线图。

参阅图1，城市固态废料10被倾卸在接收堆，且按照要求由一带式进料机11被馈送至主粉碎机12。粉碎的废料经过传送带13被输送到磁性分离器14，该分离器将废料中的任何钢的组分清理到15处的废钢储存器内。废料由传送带16输送到副粉碎机17，而在由传送带18输送到贮藏器（未示出）前被放在地上进行筛分。（固态废料通过副磁性分离器将任何剩下的金属清理到18a处的废料箱）。

粘土19在被馈送至预干燥器/预混合器21之前在处理单元20中被捣碎/锤碎和筛选;在预干燥器/预混合器21那里与由传送带22从其库房输送来的固态废料混合。

干燥的经过粉碎的固态废料/粘土混合物在混合器24中与来自储罐26的液态废料进行混合，且被馈送至搅拌机27以产生颗粒28，颗粒28被传送带30传送到干燥器29，将在下文作更详细的叙述。把这些颗粒进行干燥，然后送到旋转窑31如下所述那样燃烧。合成的填料在被传送带33馈送至贮料堆（未示出）以前被冷却和然后被馈送至粉碎和筛选装置32。

现参阅图2，颗粒被传送带30传送至给料漏斗34，且由螺旋传送器35供应给旋转干燥器29。

干燥器29具有一个安装在一旋转支撑结构37上的筒36（有内部条板以向上传送颗粒其目的是为了更有效的传热）。在排出端的外壳38接收热的干燥气体，该热的干燥气体与颗粒流逆流流动，以使后者干燥。外壳有一连接至螺旋传送器40的卸料出口39，螺旋传送器40将干燥的颗粒输送到在窑31的入口端的颤动料斗41。在干燥器29的入口端处的排气外壳42接收来自干燥器被抽风机43抽出的排出气体。抽风机的出口被连接至一后燃室44和转窑，如下文叙述的。后燃室44被连接至气体洗涤器45和排气塔46。

来自颤动料斗41的颗粒被馈送到转窑31的高温分解区47的入口端。

高温分解区有一衬以耐火材料（和吸取器（lifters）以改善传热效率）的旋转壳体48，并被安装在旋转支撑结构49上。外壳50设置在高温分解区的入口端。该区的排出端有一同轴地容纳在窑31的氧化区52的入口端中的缩颈部分51。

窑31的氧化和玻璃化区52、53是由安装在旋转支撑结构55上的另一个镶耐火衬里的筒54形成的。筒48、54和颈部分51的倾斜角和旋转速度，控制通过窑的颗粒和填料的流量。

外壳56包围着氧化区52的入口端（和高温分解区47的排出端）以接收来自氧化区52排出的气体。

外壳57包围着玻璃化区53的卸料端，且通向填料的卸料槽58，该槽将填料引向填料冷却器59，而后经过冷却器出口59a和传送带59b到粉碎和筛选装置32。

现将参照图5分别叙述固体粒子和气体流。

A.固体粒子流

挤出的颗粒28从搅拌机27进入旋转筒干燥器29（经过螺旋传送器35），在该处颗粒中的水被除去。水被蒸发到对颗粒逆流地输送的热空气流中。此热空气是通过由在填料冷却器59中的热填料产物直接接触加热新鲜空气60产生的，而其流量和温度被调节到使达到要求的干燥程度和干燥速率。

颗粒28通过旋转传送器40从干燥器29进入颤动料斗41，该料斗41充当在干燥器29和高温分解区47之间缓冲器。颗粒按照要求被从料斗41移动到高温分解区中。这里，小心地控制颗粒中一些挥发性物质的燃烧和来自氧化区的传热，热气体将固体粒子温度上升至大约650℃，足以馏出大部分存在的挥发性物质。合成的富挥发性物质的气体流经过外壳50被抽出，且在处理过程中在别处被用作气体燃料。在颗粒中的任何残留水分也在这个阶段被驱除。

颗粒从高温分解区47进入氧化区52。颗粒首先进入氧化区，在该处它们与过量的氧接触，而剩余的挥发性物质和不易挥发的碳被氧化。此氧化与来自高温分解区47的一些气体燃料的燃烧一起提供热量以升高固体粒子温度至大约1100℃。

颗粒于是进入窑的玻璃化区53。来自高温分解区47的另外的气体燃料在这里燃烧，以使固体粒子温度升至1200±200℃。这最后的加热阶段使出现在颗粒中的硅酸盐玻璃化，使生成的填料具有所希望的物理性能。

热的填料从窑直接地进入垂直填料冷却器59，在该处它对着逆流的新鲜空气流60被冷却。

B.气体流

新鲜空气60进入填料冷却器59，在该处它从热填料吸收热量。这热空气流相对于颗粒流逆流地被引入原料馈给干燥器（经过外壳38）。在干燥器29中这气体流使颗粒中的大部分水蒸发，而使它冷却。气体的流量和温度被设定，以达到最佳干燥情况。

从干燥器排出的气体受外壳42控制，且被分成两股气流。大部分直接进入后燃室44，用以在气体净化以前燃烧。

气体和固体粒子以逆流的方式在窑的氧化/玻璃化区内流动。在高温分解段中产生的部分气体燃料被馈送至位于窑的玻璃化区33中燃烧器61，而来自干燥器29的剩余空气被引入氧化和玻璃化区。这空气的一些被馈送至玻璃化区内气体燃料燃烧器61，此处温度是上升的，而一些放出的热将固体粒子温度上升至玻璃化所需的温度。引入氧化/玻璃化区的剩余空气通过沿玻璃化区53中心而行的管道62被馈送至氧化区52。该空气在些管道62中预热，且在传输至氧化区52时为燃烧在热解的颗粒中的剩余挥发性物质和不易挥发的碳提供了所需的氧气，从而释放足够的热量以升高来自高温分解区的固体粒子的温度至氧化所需的温度。留在 氧化区52的热气体部分经过颈部分51与从高温分解区47至氧化区52的颗粒流相逆流返回高温分解区47，以提供处理过程中在该高温分解段中燃烧的热和氧气。

这气流被控制以使一小部分存在于颗粒中的挥发性物质被燃烧。在高温分解区内由燃烧释放的热和从热氧化区气体的热传输的热，将固体粒子温度足够地升高以在高温分解区内馏出在空气流中存在的大多数挥发性物质。来自此高温分解区47的合成无氧、富挥发性物质的气体流从外壳50被放出，且在玻璃化区53和后燃室44中被用作气体燃料。

来自氧化区剩余的不工作气体（即，不进行高温分解）通过外壳56直接送至洗涤器45。

C.替换的气体流（如图5中虚线所示）

作为上面的一种替换，在氧化/玻璃化区52/53中的气体流能顺流于固体粒子流而不是逆流。在这种情形下，从干燥器29返回到程序中的空气，被引入窑的氧化区52。这里它使在热解颗粒中剩余挥发性物质和不易挥发的碳能燃烧，且吸收产生的热而不是由固体粒子吸收。然后热气体通入玻璃化区53，在该处通过燃烧部分来自高温分解区47的气体燃料，其温度进一步增加。这种热的一些被放出以使固体粒子上升至玻璃化温度。留在玻璃化区53的气体被部分地返回至高温分解区47，为处理过程的该高温分解段中的燃烧提供热量和氧气。气体的剩余物从该装置经过外壳57放出至气体洗涤器45。

在干燥器29、高温分解区、氧化/玻璃化区52、53以及冷却器59中废料和气体的温度分别以实线和虚线表示于图6（a）中，而上述各部分中的氧气（O）含量被表示在图6（b）中。

现参阅图3，转窑的布置通常是与图2的相同，不同点在于：热解的颗粒用管道70通过外壳56从高温分解区47的排出端被输送至氧化区52的入口端，而该处排出气体经过一入口管道72从氧化区被馈送至在高温分 解区的排出端的外壳71。

在图4的实施例中，氧化和玻璃化区52、53被设置在安装于各自的旋转支撑55a、55b上的各自的镶以耐火衬里的筒54a、54b中。氧化的颗粒经过一外壳73和卸料槽74从氧化区52的排出端传送至玻璃化区53的入口端，卸料槽74被容纳在玻璃化区中的外壳75内。

来自玻璃化区53的热气体，通过导管43与一些来自干燥器29的排出气体混合，而馈送至氧化区52，从而通过玻璃化区53消除了管道62。

对懂该技术的读者会容易明白，程序变更对潜在的顾客提供可以随意选择的范围。

所说填料能用于混凝土生产、筑路或高级多孔装填。

对叙述的诸实施例，不偏离由所附权利要求限定的本发明可以作出各种变更和修改。

Claims (14)

1、一种废料处理的方法，该方法包括下列步骤：

将固态和/或液态废料与粘合材料混合；

由所述混合物形成废料颗粒；

将颗粒通过窑的高温分解区，以馏出废料中至少一部分挥发性气体；

将颗粒通过窑的氧化区，在该处氧气使剩余的挥发性气体和废料中至少一部分不易挥发的碳被氧化；

将颗粒通过窑的玻璃化区，以使出现在颗粒中的硅酸盐玻璃化，以形成固态填料，所述方法的特征在于：

来自高温分解区的挥发性气体用作在氧化区和/或玻璃化区内燃烧用的气体燃料。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，颗粒通过窑上游的干燥器，颗粒由来自所述窑中的一个窑的至少一个区的热气体的逆流流动来干燥。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，填料在冷却器中被空气流冷却，从填料冷却器排出的加热空气以对颗粒逆流的方式被馈送至干燥器。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，粘合材料是粘土、页岩或类似的材料，它们在燃烧时形成一种硬的陶瓷材料。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在高温分解区内的颗粒流和气体是逆流的，而在氧化和玻璃化区内的颗粒流和气体是逆流的或顺流的。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颗粒在所述高温分解区中被加热至大约650℃，在所述氧化区中被加热至大约1000℃，而在玻璃化区中在大约1200℃±200℃的温度下被玻璃化。

7、用于根据权利要求1所述的方法进行废料处理的一种窑设备，其特征在于，所述窑设备包括：

一适宜于接收与粘合材料混合的固体和/或液态废料的颗粒的高温分解区，和用以加热在所述区内的所述颗粒以馏出至少一部分包含在废料中的挥发性气体的装置;

-在所述高温分解区下游的氧化区，在该区内过量的氧的环境使废料中的剩余挥发性气体和至少一部分不易挥发的碳被氧化;

-在所述氧化区下游的玻璃化区，在该区内颗粒中的硅酸盐被玻璃化以形成固态填料，以及

用以将所述高温分解区中形成的所述挥发性气体传送至所述氧化区和玻璃化区在其中被用作气体燃料的装置，所述气体燃料供应工序用的燃料。

8、根据权利要求7所述的窑设备，其特征在于：

所述高温分解区包括一第一镶耐火衬里的筒;

所述氧化和玻璃化区包括一第二镶耐火衬里的筒;以及

所述第一筒有一颈部，该颈部既控制从高温分解区到氧化区的颗粒流又控制从氧化区到高温分解区的热气体的逆流，以提供在所述高温分解区内燃烧用的热量和氧气。

9、根据权利要求8所述的设备，其特征在于，该设备还包括：一位于所述高温分解区上游的干燥器，

以及一位于玻璃化区下游用以冷却固态填料的冷却器。

10、根据权利要求9所述的设备，其特征在于，包括馈送装置，用以将来自窑的至少一个区的热气体和/或来自冷却器的热空气，以对于干燥器内的颗粒流逆流流动的方式馈送至干燥器。

11、根据权利要求7所述的设备，其特征在于，包括馈送装置，用以将热气体从氧化区馈送至所述高温分解区，热气体形成用以加热所述高温分解区的所述加热装置。

12、根据权利要求10所述的设备，其特征在于，包括传送装置，用以将挥发性气体燃料从所述高温分解区传送至所述玻璃化区在其中作燃烧之用，连同来自干燥器的一部分排出气体在所述玻璃化区中作燃烧之用。

13、根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第一和第二筒被向下倾斜用作重力馈送所述颗粒且围绕它们的纵轴独立地旋转。

14、根据权利要求7所述的设备，其特征在于，用以将所述挥发性气体从高温分解区传送至氧化区和所述玻璃化区的所述装置包括一位于所述玻璃化区出料端邻近的第一燃烧器和一通过所述玻璃化区延伸到所述氧化区中的第二燃烧器。

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