專利名稱：熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物料反應(yīng)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及用于將可碳化物料轉(zhuǎn)化成氣體、液體以及固體殘留物的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器。本發(fā)明的最佳實(shí)施例為特別適應(yīng)于在無(wú)氧反應(yīng)氣氛中分解碳基物料的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)。本發(fā)明特別適用于車輛輪胎、工業(yè)廢塑料以及住宅和醫(yī)院垃圾的熱解。
本發(fā)明為發(fā)明人于1992年4月6日提交的待批申請(qǐng)流水號(hào)為07/863，747的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
熱解是這樣一種術(shù)語(yǔ)，即指在所述過(guò)程中，可碳化物料在無(wú)燃燒或無(wú)氧化的情況下被轉(zhuǎn)化為固體、氣體以及液體殘留物。采用熱解的方法其目的在于從廢物中獲得有用的物質(zhì)，而避免產(chǎn)生不必要的氧化物以及污染物質(zhì)。
熱解過(guò)程一般包括含碳物質(zhì)熱解轉(zhuǎn)化成碳?xì)浠衔铩榱朔乐狗磻?yīng)過(guò)程中引入過(guò)多的氧而產(chǎn)生不希望有的副產(chǎn)品和副作用，重點(diǎn)在于建立的廢物輸入料系統(tǒng)要使進(jìn)入的氧或者外界空氣減至最小程度?，F(xiàn)有技術(shù)中有幾篇專利涉及了防止過(guò)多氧輸入的機(jī)構(gòu)，其中包括諸如氣銷或其他系統(tǒng)的裝置。CHAMBERS的美國(guó)專利第4，235，676號(hào)是其中之一，它公開了一種惰性氣體清洗操作，用于連續(xù)地除去進(jìn)入熱解室的輸入料中的氧。然而，采用輸入氣體清洗操作，即使用隋性氣體也會(huì)降低熱解過(guò)程中產(chǎn)生的碳?xì)浠衔餁怏w的熱值并使處理由反應(yīng)區(qū)來(lái)的揮發(fā)蒸氣變難。為了給接近反應(yīng)器的操作人員提供良好的工作環(huán)境，特別要注意防止揮發(fā)蒸氣從該系統(tǒng)的輸入部分泄漏。
本技術(shù)的另一方面在于試圖提高熱解過(guò)程中的效率，即研制高效傳熱法分解可碳化物質(zhì)。其中有間接傳熱法，例如SHARMEN的美國(guó)專利第4，210，491號(hào)中所述的流化床裝置;JELINEK的美國(guó)專利第4，840，129號(hào)的轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)以及上述的CHAMBERS結(jié)構(gòu)，它包括具有進(jìn)行排氣循環(huán)的空心軸的爐床，以改善傳熱過(guò)程。GIBSON的美國(guó)專利第4，686，008號(hào)則說(shuō)明一種逆向使用中的相同原理。在所說(shuō)的使用中，內(nèi)圓筒含有熱廢氣，外室有可碳化物質(zhì)，一般為輪胎碎片。熱動(dòng)力學(xué)原理指出，傳熱特性隨加熱的體積與表面之比增大而減少。故而，依照現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的較大規(guī)模的反應(yīng)器熱率較低，因?yàn)檩^小反應(yīng)物是通過(guò)表面進(jìn)行傳熱。尤其是當(dāng)反應(yīng)物為導(dǎo)熱差的物質(zhì)時(shí)，熱量傳遞到反應(yīng)軸內(nèi)部的效率則非常低。
由于業(yè)已發(fā)現(xiàn)間接傳熱過(guò)程只能提供有限的熱接觸表面和不完全成功的結(jié)果，故而人們還致力于直接傳熱法。其中APFFEL的美國(guó)專利第4，839，151號(hào)，HARRIS等人的美國(guó)專利第5，085，738號(hào)以及HABERMAN的美國(guó)專利第4，038，100號(hào)。這些現(xiàn)有技術(shù)的方法是基于諸如采用過(guò)熱蒸氣、熱輻射以及微波直接加熱傳熱到輪胎，以提高熱解效率。其他還有諸如采用浸在金屬液浴中，但業(yè)已發(fā)現(xiàn)這些方法不能令人滿意，因?yàn)槠涓碑a(chǎn)物不合要求。再有是采用陶瓷材料直接循環(huán)，然而，對(duì)于這類方法來(lái)說(shuō)，廢物(可以包括各種組分)和陶瓷之間可能會(huì)發(fā)生反應(yīng)，則是問(wèn)題所在。
現(xiàn)有技術(shù)還存在一些問(wèn)題，諸如熱解過(guò)程中可碳化廢物阻塞機(jī)構(gòu)和通道。OECK的美國(guó)專利第4，412，889號(hào)敘述在輸入管道外圍采用液冷夾套，以便使輸入料保持在可以通過(guò)管道而不粘附的溫度下。但這需要之后補(bǔ)充熱量，以實(shí)現(xiàn)熱解。同時(shí)，還揭示了清理管道的特殊結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)在某些情況下是需要的，但它可增加系統(tǒng)的復(fù)雜性以及相應(yīng)降低可靠性。
各種現(xiàn)有專利還有的問(wèn)題是熱解過(guò)程所生成的碳?xì)浠衔锂a(chǎn)物的性質(zhì)和質(zhì)量。在液相輸出物包含粘性油和焦油以及這些可以是部分熱解過(guò)程的固相輸出物這個(gè)定義上來(lái)看，在處理上要求增加步驟，以生產(chǎn)出較有用的物質(zhì)。MUDGE的美國(guó)專利第4，865，625號(hào)敘述了這些方法，其中采用氧化方法，使粘性油和焦油催化裂化成氣體。MORITA等人的美國(guó)專利第4，251，500號(hào)則敘述采用氫裂化法且在專門催化劑粉末下用于廢橡膠。這些方法導(dǎo)致復(fù)雜性升高，想要避免，則要使原過(guò)程中產(chǎn)生的不希望有的粘性油和焦油減至最少。
某些輸入廢物如醫(yī)院廢棄物可能有某些藥物殘留物或者其他不穩(wěn)定的危險(xiǎn)的化學(xué)物質(zhì)。在許多情況下，這些不希望有的化學(xué)物質(zhì)需要用一種受控危險(xiǎn)廢物焚化方法來(lái)焚化，因?yàn)橥ǔ５臒峤鈺?huì)使化合物汽化，把潛在有害物質(zhì)釋放到大氣中。為了有效地處理這類廢物，必須改進(jìn)熱解方法，使有害化合物穩(wěn)定化或者無(wú)毒化。
現(xiàn)有技術(shù)如CEWIS的美國(guó)專利第4，122，036號(hào)業(yè)已表明，將污泥變成活性炭的熱解方法，用活性炭與污泥混合再進(jìn)行熱解，可能是有效的。另外，CHITTICK的美國(guó)專利第4，268，275號(hào)說(shuō)明了將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成一氧化碳、氫、水蒸氣和其他油類及焦油的熱解反應(yīng)。當(dāng)過(guò)量水供入熱解過(guò)程時(shí)，水蒸氣在高溫下又與活性炭反應(yīng)生成碳和氫。然而，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有人討論過(guò)將加熱物質(zhì)轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的或者無(wú)毒的。
現(xiàn)有技術(shù)方法和裝置中還沒有能成功地適合處理可碳化的廢輸入物。為了解決與輸入物例如輪胎碎片和醫(yī)院廢棄物有關(guān)的具體問(wèn)題，業(yè)已提出并制成專門的結(jié)構(gòu)，但是沒有一種全面的方法可成功地以有效的方式處理各式各樣廢輸入物。為此，本技術(shù)領(lǐng)域中仍有相當(dāng)大的改進(jìn)余地。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，它可有效地用于處理各式各樣可碳化的廢輸入物。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其中輸入供料操作有效、可靠以及不間斷，而且還可去除含氧氣體和揮發(fā)蒸氣。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種熱解反應(yīng)系統(tǒng)，使用一種有效的擴(kuò)散材料為廢輸入物提供最大直接傳熱。
本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供一種熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其中有效地使擴(kuò)散材料預(yù)熱，以免該系統(tǒng)損失過(guò)多的能量。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的在于提供經(jīng)熱解反應(yīng)器系統(tǒng)的物料流程，它可防止粘結(jié)，在一定程度上，可自身清理。
本發(fā)明的還有另一個(gè)目的在于提供一種熱解系統(tǒng)，其中可使輪胎屑狀廢輸入料轉(zhuǎn)換成有用的組分，主要為碳?xì)浠衔餁怏w和低粘性油。
本發(fā)明的一個(gè)附加目的在于提供危險(xiǎn)化學(xué)品和廢藥物料在熱解過(guò)程中的化學(xué)穩(wěn)定和去毒。
本發(fā)明尚有一個(gè)目的在于提供一種方法，其中擴(kuò)散材料可以再生和重新使用，并且通過(guò)本方法可以產(chǎn)生附加的擴(kuò)散材料。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例是一種熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，它適用于處理輸入的廢物(“MASS，WASTE”，或“MW”)。熱解反應(yīng)器系統(tǒng)利用基本上無(wú)氧的反應(yīng)環(huán)境由廢輸入物生成氣相、液相以及固相輸出產(chǎn)物。預(yù)熱的擴(kuò)散材料(“MASS，DIFFUSION”或“MD”)最好以炭黑狀引入廢輸入物流中，以提供直接熱擴(kuò)散，并在一定程度上，使廢輸入物經(jīng)催化轉(zhuǎn)化成符合要求的輸出物。最佳實(shí)施例采用一廢物輸入輔助系統(tǒng)，一熱解室輔助系統(tǒng)、一擴(kuò)散材料輸入系統(tǒng)、一加熱輔助系統(tǒng)以及各種與氣體、液體和固體輸出物有關(guān)的輔助系統(tǒng)。熱解反應(yīng)器系統(tǒng)的每一個(gè)組成輔助系統(tǒng)均按照專門的原理構(gòu)成，以達(dá)到效率最高而復(fù)雜性最低。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于廢物輸入輔助系統(tǒng)和擴(kuò)散材料輸入系統(tǒng)均用三扇門配合真空操作，以便有效地去除氧和揮發(fā)蒸氣，防止污染熱解反應(yīng)器室。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于采用擴(kuò)散材料，通過(guò)選擇耐腐蝕且具有良好傳熱性能的擴(kuò)散材料把熱量直接傳遞給廢物料。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于利用反應(yīng)室的廢熱來(lái)預(yù)熱擴(kuò)散材料，以致使能量損失降至最低，重復(fù)利用率達(dá)到最高。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于擴(kuò)散材料直接與廢物料直接混合，形成最大的直接傳熱并提高總的傳熱效率。
本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于物料輸送機(jī)構(gòu)可防止粘附并且本系統(tǒng)具有一定程度自身清理，不使用冷卻液或者降低總傳熱效率的其他機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明又有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)用導(dǎo)熱擴(kuò)散材料，從而改善了由諸如車輛輪胎屑的碳?xì)浠衔锘牧仙傻挠偷馁|(zhì)量。
本發(fā)明進(jìn)一步的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于用炭黑作為擴(kuò)散材料，這樣可使廢輸入物中的不希望有的化合物與炭黑反應(yīng)，或者進(jìn)行催化反應(yīng)生成不具有原來(lái)物質(zhì)的不良性質(zhì)的化合物。
本發(fā)明進(jìn)一步的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于擴(kuò)散材料沒有腐蝕性且耐腐蝕，可以重復(fù)使用，至少來(lái)自反應(yīng)器系統(tǒng)的固相輸出物的擴(kuò)散材料可以部分地被重復(fù)使用。
本發(fā)明進(jìn)一步的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以連續(xù)生產(chǎn)，對(duì)反應(yīng)室或者輸送管道的清理的必要性很小，故而可以以最小的停機(jī)時(shí)間進(jìn)行生產(chǎn)。
本發(fā)明進(jìn)一步的又有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于部分反應(yīng)產(chǎn)物可成為可燃物質(zhì)，可以循環(huán)作為燃燒器燃料使用，使本系統(tǒng)基本上能量自給。
以下，將結(jié)合附圖及所附權(quán)利要求，對(duì)本發(fā)明作說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將對(duì)本發(fā)明的上述的目的和優(yōu)點(diǎn)以及其他的目的有更清楚的認(rèn)識(shí)。


圖1為本發(fā)明的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)的總示意圖;
圖2為總反應(yīng)器系統(tǒng)的廢物輸入輔助系統(tǒng)部分的示意圖;
圖3為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的熱解反應(yīng)器室輔助系統(tǒng)使用回旋式預(yù)熱廢氣管道的示意圖;
圖4為本發(fā)明的擴(kuò)散材料輸入輔助系統(tǒng)以及固、液廢料輸出輔助系統(tǒng)的示意圖。
目前，實(shí)施本發(fā)明的最著名的模式是一個(gè)熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其適用于把可碳化的廢物熱解成為可用的組分。反應(yīng)系統(tǒng)為一個(gè)流水作業(yè)反應(yīng)器，它適用于商業(yè)性或市政性操作，而且可使用各種各樣潛在的廢輸入物。
圖1示意地表明該熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)的一個(gè)最佳實(shí)施例，以10表示。由圖可見，熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10適用接受兩種不同形式的輸入物。一種是廢輸入物12(“MW”)，其為可碳化的物質(zhì)，例如輪胎屑、塑料瓶、醫(yī)院廢棄物等等;另一種是擴(kuò)散材料輸入物14(“MD”)。擴(kuò)散材料14是一種良好的儲(chǔ)熱和導(dǎo)熱物質(zhì)，在熱解反應(yīng)過(guò)程中使其與廢輸入物12混合，以便使其熱效率達(dá)到最大。
熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10適合將廢輸入物12轉(zhuǎn)化成氣相輸出物16、液相輸出物18(在某些情況下不存在或者較多)以及固相輸出物20。熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10的采用和操作，能使各種輸出物均成為可使用物質(zhì)，這就使附加處理減至最少，與產(chǎn)生不能接受的污染物和(或)非常復(fù)雜的輸出物的許多現(xiàn)有的系統(tǒng)不同。
熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10可以當(dāng)作一個(gè)由許多操作輔助系統(tǒng)構(gòu)成的組合體。對(duì)于最佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)，這些輔助系統(tǒng)包括廢物輸入輔助系統(tǒng)22、熱解室輔助系統(tǒng)24、擴(kuò)散材料輸入輔助系統(tǒng)26、加熱輔助系統(tǒng)28以及氣體輸出輔助系統(tǒng)30、液體輸出輔助系統(tǒng)32和固體輸出輔助系統(tǒng)34。各種輔助系統(tǒng)有一定程度重合操作，以達(dá)到總的熱解反應(yīng)連續(xù)有效地進(jìn)行。
如圖1和圖2更詳細(xì)所示，廢物輸入輔助系統(tǒng)22適合有效地將廢物(MW)12輸入熱解室輔助系統(tǒng)24。廢物輸入系統(tǒng)22可以包括MW輸入漏斗36，其呈一般漏斗狀?？商蓟瘡U物12由此輸入。MW12在輸入MW漏斗36中之前要進(jìn)行處理，至少要使其成為一種一定程度上可流動(dòng)的物質(zhì)。亦即，對(duì)車輛輪胎來(lái)說(shuō)，它們要被切割或破碎成小塊或屑(即直徑≤5CM)，以便它們可以通過(guò)管道輸送，在廢物輸入輔助系統(tǒng)22中不致掛料。
MW輸入漏斗36位于廢物輸入輔助系統(tǒng)22的頂部，使可碳化廢物12可靠重力流動(dòng)。MW輸入漏斗36的出口接以垂直向下延伸的管道38。廢物管道38為MW流道，它按垂直順序包括MW滑門，第一MW平板門，MW真空室44及第二MW平板門46。MW滑門40，第一平板門42及第二MW平板門46以控制通過(guò)管道38的固體物質(zhì)的流量。不同門的開關(guān)均由MW門操作機(jī)構(gòu)48控制。圖中未詳細(xì)地表明門操作機(jī)構(gòu)48，它可以有各種結(jié)構(gòu)。門操作機(jī)構(gòu)48可以為電動(dòng)、液動(dòng)或氣動(dòng)。門操作機(jī)構(gòu)48以時(shí)間和程序按順序排列進(jìn)行操作。期望該機(jī)構(gòu)最好為氣動(dòng)，因?yàn)闅鈩?dòng)能快速和有效地開關(guān)門。
MW真空室44經(jīng)MW真空室管道50與風(fēng)機(jī)/泵52連接(參見圖1)，它也是加熱輔助部分28的一部分。風(fēng)機(jī)/泵52在真空管道50中建立負(fù)壓，從而在真空室44中建立負(fù)壓。采用真空的優(yōu)點(diǎn)在于可以從輸入廢物12和廢物管道38中抽出部分氣體，以致于使進(jìn)入熱解室輔助系統(tǒng)24的不希望有的氧降至最少，還可以捕集和回收可能從熱解室輔助系統(tǒng)24經(jīng)廢物輸入輔助系統(tǒng)22泄漏的碳?xì)浠衔镎魵狻?br> 在真空室44內(nèi)靠近MW真空管道50的交接面設(shè)有MW濾網(wǎng)過(guò)濾器54(通常為襯在真空室內(nèi)部的篩網(wǎng)或者為其主要部分，使粘附作用降至最低)。濾網(wǎng)過(guò)濾器54防止固體廢物粘附真空管道50。介于真空室44和風(fēng)機(jī)/泵52之間的真空管道50中設(shè)有MW真空控制閥56。真空控制閥使空氣經(jīng)MW旁通路58被吸到風(fēng)機(jī)/泵52中，此時(shí)真空室44業(yè)已抽成真空，各門皆關(guān)閉。這可使風(fēng)機(jī)/泵52連續(xù)工作。
規(guī)定塊度MW12通過(guò)廢物輸入輔助系統(tǒng)的依次通道如下所述，先將可碳化廢物12聚積在輸入漏斗36中。用滑門40控制送進(jìn)料12進(jìn)入廢物管道38的流量?；T40還應(yīng)具有高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，即要設(shè)計(jì)得能經(jīng)得住在漏斗36中聚積的MW12的重量。當(dāng)滑門40被打開時(shí)，最下面的MW12將經(jīng)廢物管道38落下并保持在第一平板門42上。然后滑門40關(guān)閉，主要起到截獲空氣作用。當(dāng)然并不要求該系統(tǒng)絕對(duì)氣密，而是密封應(yīng)足夠有效，以便使輸入到熱解室輔助系統(tǒng)24中的不希望有的氣體減至最少。
在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中，這些“門”可能是專門的構(gòu)件，它們包括構(gòu)成廢物管道38的通道和實(shí)際的門機(jī)構(gòu)?？梢园岩幌盗衅胀?gòu)件連接在一起。使它們具有較好的氣密性，除了被物料卡住，就往往要包括一些清理關(guān)閉位置的機(jī)構(gòu)之外。門的精度基本上是設(shè)計(jì)的選擇。
一旦關(guān)閉滑門40而建立起有效的密封，則可打開第一平板門42，MW12就落入真空室44(在第二滑門46的頂部)。在這點(diǎn)上，真空控制閥56自動(dòng)操作，通過(guò)經(jīng)真空管道50向外把氣體抽出將具有氣體的真空室44抽成真空。在這個(gè)過(guò)程中關(guān)閉第二平板門46，以防蒸氣從室24中抽出，除非其在第二平板門46之前的開啟中業(yè)已存在。通常，10秒鐘足以抽成真空。抽真空之后，打開第二平板門46，使MW12從真空室44經(jīng)廢物管道38落入反應(yīng)器入口60，在此與熱解室輔助系統(tǒng)24交接。同時(shí)，自熱解室輔助系統(tǒng)24中逃逸的氣體當(dāng)?shù)诙桨彘T打開時(shí)將漏入真空室44，并因真空被抽出。
輸?shù)椒磻?yīng)器入口60的MW12將落入熱解輸送管62，該管通過(guò)室壁66延伸進(jìn)入熱解室64中。熱解輸送管62橫向地延伸完全地橫穿室64并且穿過(guò)對(duì)面室壁66與固體輸出輔助系統(tǒng)34以及液體輸出輔助系統(tǒng)32相交接。如圖1所示，螺旋推進(jìn)廢物加料器68處于輸送管道62之中，以便連續(xù)地將廢物12向推進(jìn)且通過(guò)輸送管道62。螺旋推進(jìn)加料68由圖1中所示的推進(jìn)加料器馬達(dá)70連續(xù)驅(qū)動(dòng)。
熱解輸送(“PT”)管道62是主要熱解反應(yīng)出現(xiàn)的場(chǎng)所，輸送管道62必須強(qiáng)度高且為高傳熱材料，例如不銹鋼，其也是一種抗表面粘附及系統(tǒng)粘結(jié)的材料。熱解輸送管道62的朝上表面設(shè)有一系列通孔72。這些通孔使氣體輸出物16從輸送管道62中排出，而不給大量固體提供出路。在熱解過(guò)程中熱解輸送管道62內(nèi)產(chǎn)生的氣相輸出物16經(jīng)通孔72排出而進(jìn)入室64的內(nèi)部。
熱解室64的內(nèi)部由封閉式室壁66限定，室壁66最好用高強(qiáng)度、耐腐蝕和不粘的材料構(gòu)成，例如不銹鋼，它能經(jīng)受其中產(chǎn)生的高溫。封閉式室壁的內(nèi)表面要求為非活性材料，例如不銹鋼，特別是暴露于熱解過(guò)程中所產(chǎn)生的碳?xì)浠衔餁怏w的部分。為了減少能量損耗和使安全及可容許環(huán)境條件增至最大，在整個(gè)室64的周圍設(shè)置一層保溫層67。保溫層67可保護(hù)阻止自室壁66的輻射熱損以及防止熱量因?qū)ο到y(tǒng)20的其他作業(yè)造成不必要的影響而從室64中損失。
在最佳實(shí)施例10的情況下，高溫由圖1所示的加熱輔助系統(tǒng)28提供。最佳實(shí)施例10的加熱輔助系統(tǒng)28包括一個(gè)或多個(gè)高效煤氣噴嘴燃燒器74，其通過(guò)室壁66伸入室64。煤氣噴嘴燃燒器74接受由下文將討論的燃料供給系統(tǒng)76及空氣供給系統(tǒng)78來(lái)的輸入物?？諝夤┙o78接在風(fēng)機(jī)/泵52的輸出口。故而，輸給煤氣燃燒器74的一些氣體物質(zhì)是從真空室44中抽出的物質(zhì)。風(fēng)機(jī)/泵52始終為煤氣燃燒器74提供充足數(shù)量和壓力的燃料并且還使室64保持相對(duì)正壓。風(fēng)機(jī)/泵52提供足夠的空氣流量，在煤氣燃燒器74中產(chǎn)生湍流燃燒圖樣。有助于避免爐室88中因不完全對(duì)流所造成的“冷點(diǎn)”。
除了熱解輸送管道62之外，室64還包含擴(kuò)散材料輸送管道80。MD輸送管道80在PT管道62之上且與其平行，橫穿室64。MD輸送管道80在靠近熱解輸送管道62進(jìn)入室64處，通過(guò)MD直管82與熱解輸送管道62連接。與PT管62的MW通孔72相似，MD輸送管80也設(shè)有一系列MD通孔84。
分隔部分86由PT管62的兩側(cè)延伸到關(guān)連的室壁66，以便使室64的內(nèi)部分隔提供有效密封，形成個(gè)別的垂直區(qū)。分隔部分86和PT管62將室64適合地分隔上、下存在的部分。由于加熱輔助系統(tǒng)28使燃燒氣體和剩余氧引入室64，故而重要的是使MW12與它們隔開，以便保持熱解反應(yīng)的完全性。位于PT管62和分隔部分86下面的那部分室64是有效地密封加熱室或者爐室88。因?yàn)閷?shí)際燃燒固定在爐室88中，并且因?yàn)闅?與碳?xì)浠衔餁怏w相反)作為反應(yīng)物存在，不像在反應(yīng)區(qū)90，爐室88需要內(nèi)部絕熱。為此，除了PT管62和分隔部分86的下表面之外，爐室88的內(nèi)部均設(shè)有保溫襯里，例如陶瓷耐火磚等等。包括PT管62內(nèi)部和分隔部分86以上的室的全部?jī)?nèi)部的室64部分構(gòu)成進(jìn)行熱解反應(yīng)的反應(yīng)區(qū)90。
爐室88包括煤氣燃燒器74的噴焰端并接受其可燃和不可燃的輸出物。這將包含自風(fēng)機(jī)/泵52來(lái)的可接受進(jìn)入煤氣燃燒器74的不可燃?xì)怏w。調(diào)節(jié)煤氣燃燒器74以使?fàn)t室88保持在高溫之下，例如適用于用車輛輪胎屑的熱解系統(tǒng)10其溫度大約為500℃。
排氣管92在煤氣燃燒器74的相對(duì)一端的室壁66向外延伸。排氣管適用于將爐室88中產(chǎn)生的廢氣帶到其他地方。在圖1所示中，排氣管92直接與MD輸入輔助組合系統(tǒng)26連接，在此可利用高溫廢氣94來(lái)預(yù)熱擴(kuò)散材料14。在圖3所示的另一個(gè)實(shí)例中，排氣管92包括一個(gè)或多個(gè)回旋部分96，密封的排氣管92通過(guò)室壁66并進(jìn)入反間區(qū)90。這樣，使廢氣94能夠從反應(yīng)區(qū)90的熱能中吸取更多熱量，當(dāng)其到達(dá)MD輸入輔助組合系統(tǒng)26時(shí)將擴(kuò)散材料加熱到更高溫。
擴(kuò)散材料14(以“MD”14表示)通過(guò)圖1和4中所示的MD輸入輔助系統(tǒng)26進(jìn)入熱解室輔助系統(tǒng)24，由此可見，MD輸入輔助系統(tǒng)26在結(jié)構(gòu)上和操作上與MW輸入輔助系統(tǒng)22十分相似。
因此，MD輸入輔助系統(tǒng)26包括輸送擴(kuò)散材料14的MD輸入漏斗98，通常最佳實(shí)施例10中的炭黑則向下進(jìn)入MD管道100。MD滑門102、第一MD平板門104、處于MD真空室108中的MD濾網(wǎng)過(guò)濾器106以及第二MD平板門110均在MD輸入漏斗98下面的MD管道100中。與MW門機(jī)構(gòu)48相似的MD門機(jī)構(gòu)112控制各門的動(dòng)作而且還提供包括MD真空管道114、MD控制閥116以及MD旁道118的抽真空系統(tǒng)。由圖1可見，真空管道114還與風(fēng)機(jī)/泵52連接，這樣可通過(guò)MD濾網(wǎng)過(guò)濾器106抽MD真空室108的真空并且還把從反應(yīng)區(qū)90經(jīng)MD輸入輔助系統(tǒng)26泄漏的揮發(fā)蒸氣返回到風(fēng)機(jī)/泵52中，再由湍動(dòng)煤氣燃燒器74進(jìn)行燃燒。
MD管道100的底部與為使擴(kuò)散材料14進(jìn)入MD輸送管道80的MD入口120交接。在MD輸送管80中，MD螺旋推進(jìn)加料器122由MD驅(qū)動(dòng)馬達(dá)124驅(qū)動(dòng)。MD螺旋推進(jìn)加料器122所成傾斜方向正好與廢物輸送螺旋推進(jìn)器68的方向相反，以便使擴(kuò)散材料14以與MW12通過(guò)PT管道62推進(jìn)的方向相反的方向通過(guò)MD輸送管道80推進(jìn)。
MD14用于把熱量直接傳送給MW12。MD14用于預(yù)熱廢料以及通過(guò)把熱量傳送給PT管道62中的MW12及保溫促進(jìn)熱解反應(yīng)。另外，當(dāng)選擇諸如炭黑作擴(kuò)散材料14時(shí)，可以起到與可碳化廢物12中的某些組分發(fā)生反應(yīng)或者進(jìn)行催化反應(yīng)，導(dǎo)致物料充分熱解和裂化并且使可利用輸出物的收率更高。
由于擴(kuò)散材料14在輸送到使MD14落入在PT管62中靠廢物輸送螺旋加料器68推進(jìn)的MW12中之前要求MD14業(yè)被加熱到很高的溫度且保持在該溫度，故而MD輸送管道80在反應(yīng)室內(nèi)延伸，以便使其及其輸送物被預(yù)熱。另外，排氣管92中的熱廢氣94也把熱量帶給擴(kuò)散材料14，特別是當(dāng)排氣管92包括回旋管道96時(shí)，因?yàn)檫@使廢氣94在其輸入到擴(kuò)散材料14之前可以吸收更多熱量，廢氣94和擴(kuò)散材料14之間的接觸界面在靠近MD入口120的輸送管80端頭上的熱交換器126內(nèi)。
熱交換器126可以為一些可使廢氣94預(yù)熱在MD輸送管80中推動(dòng)的MD14的任何結(jié)構(gòu)。這可以簡(jiǎn)單地在MD輸送管80周圍形成一個(gè)室讓廢氣94在其中通過(guò)，或者可以為較復(fù)雜回旋狀的熱交換器126。在最佳實(shí)施例10中，如圖1和4所示，熱交換器126的出口管為廢氣出口128，其中包括排氣風(fēng)扇130。啟動(dòng)排氣風(fēng)扇130可從爐室88中通過(guò)熱交換器126連續(xù)地抽出廢氣94，以便在爐室88內(nèi)保持良好的燃燒條件。另外也使擴(kuò)散材料14得到連續(xù)預(yù)熱。
擴(kuò)散材料14經(jīng)廢氣94和熱交換器126部分預(yù)熱之后，由MD螺旋推進(jìn)加料器122連續(xù)地在MD輸送管80中推進(jìn)。這條輸送管道的主要部分處在熱解室64內(nèi)和反應(yīng)區(qū)90中。反應(yīng)區(qū)90內(nèi)的高溫以及MW12的氣體輸出物16傳熱給MD14均將在其通過(guò)MD輸送管80時(shí)進(jìn)一步對(duì)MD14進(jìn)行預(yù)熱。通過(guò)通孔84使氣體與MD14混合進(jìn)行傳熱。MD通孔84還可使因MD14通過(guò)MD輸送管80在其中產(chǎn)生的膨脹氣體逸出。
在MD輸入輔助系統(tǒng)26的另一側(cè)的室64的端部，MD14由MD輸送管80輸入MD直管82。在此處，擴(kuò)散材料14落入熱解輸送管62，在廢物輸送螺旋推進(jìn)加料器68的推動(dòng)下，它與業(yè)已處于PT管62中的廢物12混合。擴(kuò)散材料14與廢物12的混合由于傳熱使熱解過(guò)程的效率提高，并且在較小程度上是由于直接反應(yīng)或者催化作用。還可以看出，從MD直管82起的流道觀點(diǎn)上，PT管62的內(nèi)容物將是廢物12和擴(kuò)散材料14的混合物，熱解過(guò)程在整個(gè)PT管62的長(zhǎng)度上連續(xù)進(jìn)行。
輸入廢物12的熱解結(jié)果是產(chǎn)生氣相輸出物16、液相輸出物18以及固相輸出物20的反應(yīng)產(chǎn)物。氣相輸出物16由圖1中所示的氣相輸出輔助系統(tǒng)30輸送，而液相輸出物18和固相輸出物20將通過(guò)PT管62傳送并被輸送到固體輸出輔助系統(tǒng)34，液體輸出輔助系統(tǒng)32由其分支。圖1和4表明了液體輸出輔助系統(tǒng)32和固體輸出輔助系統(tǒng)34。
參照?qǐng)D1，可以看出，氣相輸出輔助系統(tǒng)30用于接受經(jīng)室64頂部上的氣體出口132被抽出的氣相輸出物16。氣體出口132使室64與氣體管道134連接。氣體管道134向上延伸且離開室64。氣體碳?xì)浠衔锊粩嗟赝ㄟ^(guò)氣體管道134進(jìn)入冷凝器136。氣體輸出物16在冷凝器136中基本上都轉(zhuǎn)變成氣體碳?xì)浠衔锖透鞣N液體。通常，冷凝器136可以使用油冷、水冷或者風(fēng)冷凝技術(shù)。
輸出物從冷凝器136經(jīng)管道138被輸入貯存罐140。液體組分從貯存罐140經(jīng)液體管道142被抽出;再作處理。液體組分可為油狀、液體碳?xì)浠衔餇罨蚱渌缓罂捎贸Ｒ?guī)提煉的方法提煉液體。液體中主要為碳?xì)浠衔?。它們一旦被分成各種組分，則有廣泛的用途。
保持氣相的那部分氣相輸出物16在通過(guò)冷凝器136之后，從貯存罐140經(jīng)過(guò)與氣體泵146相連的氣體管道144被去除。經(jīng)氣體管道144輸送到氣體泵146的氣體主要為可燃性氣體碳?xì)浠衔?，例如甲烷，它適合用作煤氣噴嘴燃燒器74的燃料。因此，作為氣體泵146的輸出物就成為主要燃料的供給線76中的燃燒。
對(duì)于單靠由貯存罐140供應(yīng)可燃性碳?xì)浠衔餁怏w給燃燒器74作燃料還不夠的情況下，則輔助氣體管148經(jīng)由輔助氣體閥150提供輔助天然氣供給且控制外部能源如罐或者煤氣管線。期待在整個(gè)操作過(guò)程中，因有足夠的碳?xì)浠衔锶剂蟻?lái)保持燃燒器74工作而可以關(guān)閉輔助氣體閥150，但是在開始工作以及當(dāng)從貯存罐140流出的燃料不足以供給燃燒器74時(shí)的任何時(shí)刻，氣體閥150將被打開。
還有可能是有時(shí)熱解反應(yīng)和能量利用技術(shù)很有效，以致于由氣相輸出輔助系統(tǒng)30產(chǎn)生的可燃性碳?xì)浠衔餁怏w比由湍流煤氣燃燒器72有效燃燒掉的多。因此，設(shè)置多余氣體放氣閥151，以便排放和貯存多余產(chǎn)生的氣體。
圖4基本上表明了最佳液體輸出輔助系統(tǒng)32和固體輸出輔助系統(tǒng)34，其中可見，由廢物輸送螺旋加料器68輸送到PT管62的輸出物的物料，將經(jīng)由下落管152輸入向下延伸到輸送管道154。下落直管152中的物料在大多數(shù)情況下將為液體輸出物18和固體輸出物20的混合物。當(dāng)然，在大多數(shù)情況下，熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10的液體輸出組分至少經(jīng)PT管62將是相當(dāng)少的，所存在的任何液體物質(zhì)可能被收集在固體輸出物20的物料中，以致于其不是單獨(dú)組分。然而在某些情況下，重要的是收集液體輸出物18，以便可以分別被收集。固體輸出物20由螺旋輸送器156經(jīng)輸送管154向上輸送，而液體18向下流入輸送管154的底部并經(jīng)排放管158流入收集罐160。在輸送管154中可以設(shè)有過(guò)濾圓盤162，以防止呈可流動(dòng)的粉末固體輸出物20阻塞排放管或者流入收集罐160。在收集罐160中收集的液相輸出物18按需要，根據(jù)其性質(zhì)要經(jīng)進(jìn)一步處理。
以廢物殘留物和擴(kuò)散材料14的形式的固相輸出物20將由輸送馬達(dá)164驅(qū)動(dòng)的螺旋輸送器156經(jīng)輸送管154向上輸送。殘留物由螺旋輸送器156向上輸送到輸送管154頂部，由此再送入殘留物直管166。殘留物直管166的底部設(shè)在殘留物滑門168上。殘留物在滑門168打開之前均將處于滑門168之上。當(dāng)滑門168打開之后，殘留物經(jīng)過(guò)收集直管170落入收集漏斗172。
在許多實(shí)施例中，需要對(duì)固體殘留物進(jìn)行進(jìn)一步冷卻。這可以在輸送管154周圍采用冷卻夾套或者交換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。風(fēng)冷也可以作為降低殘留物溫度的一種方法，以利于其后處理。
對(duì)于本發(fā)明最佳實(shí)施例10來(lái)說(shuō)，其優(yōu)點(diǎn)之一在于擴(kuò)散材料14可基本上自殘留物中回收。實(shí)施的機(jī)構(gòu)是這樣的，當(dāng)殘留物自收集直管170進(jìn)入收集漏斗172時(shí)，它將落入分離器174上。最佳的分離器174為一種細(xì)孔篩，其篩孔足以使細(xì)粒炭黑擴(kuò)散材料14通過(guò)進(jìn)入收集漏斗172中的MD收集室176，而MD收集室176在分離篩174之下。圖1和4中所示的最佳分離篩174呈一定斜度，以便使未通過(guò)分離篩174的較大直徑殘留物滑下到篩174的端部而進(jìn)入殘留物收集室178。
當(dāng)然，上面討論的分離系統(tǒng)先決條件是MD14為細(xì)粒狀，例如，炭黑的粒度小于固體殘留物的剩余部分。如果使用粒狀MD14，則情況又反過(guò)來(lái)了，MD可能具有較大的粒度。在這種情況下，MD收集室176和殘留物收集室178的設(shè)置也將互換。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的那樣;為了達(dá)到所要求的結(jié)果，還可以以上述具體結(jié)構(gòu)的各種改型和變形代替最佳實(shí)施例。例如，上述的直管、門以及管道的具體結(jié)構(gòu)可以作很大的改型而仍保持其基本功能特性和提供比現(xiàn)有技術(shù)為好的效果。無(wú)疑，尺寸和材料也可以更改，具體應(yīng)取決于采用熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10的具體目的。
本方法中一個(gè)很重要的部分是選擇擴(kuò)散材料14。如上所述，最佳的MD14為一種細(xì)粒結(jié)晶狀碳質(zhì)材料-炭黑。其他的擴(kuò)散材料可能是合適的，但它們必須從具有高導(dǎo)熱性和耐蝕性良好的材料中選擇。潛在的替換MD14是一種耐蝕金屬，例如不銹鋼顆粒。其他的一些金屬材料如錫、鉛及其合金并不適于用作MD14，因其熔點(diǎn)低。另一些為熱良導(dǎo)體的材料如銀和銅很適用，但是可能有不良的副用作，因?yàn)檫@些金屬和所包含的碳?xì)浠衔锂a(chǎn)物之間存在著反應(yīng)。陶瓷擴(kuò)散材料例如氮化鋁、碳化硅等等具有耐蝕性，可以用作擴(kuò)散材料14。然而，陶瓷材料易碎，不容易回收，故而其并非優(yōu)選材料。
可以用作熱擴(kuò)散材料14的另一組材料為耐蝕的鎢化合物類材料。這些材料包括鎢化合物和二氧化鎢、三氧化鎢和碳化鎢。鎢化合物的可能缺點(diǎn)是它們太重并且要求處理結(jié)構(gòu)的材料較強(qiáng)。采用鎢化合物與較輕的材料的混合物如不銹鋼可稍微降低一些這種要求。
擴(kuò)散材料如炭黑的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于石墨結(jié)構(gòu)可提供潤(rùn)滑及傳熱作用。這種作用使材料流經(jīng)反應(yīng)器達(dá)到最佳狀態(tài)，防止了諸如粘附的問(wèn)題。隨著輸送螺旋推進(jìn)加料器68提供的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它還起清理和潤(rùn)滑作用，使因要清理而停止生產(chǎn)的必要性降至最小。潤(rùn)滑和傳熱的綜合作用使本方法的效率達(dá)到最高。另外，有些擴(kuò)散材料14可以不時(shí)地加入MW輸入漏斗36中，以幫助清理廢物管道38和有關(guān)的結(jié)構(gòu)。
反應(yīng)器及有關(guān)機(jī)構(gòu)的尺寸和材料應(yīng)按照任何組合要合適和可按經(jīng)驗(yàn)調(diào)整擴(kuò)散材料14和廢物12的比率來(lái)選擇，以達(dá)到預(yù)期的目的。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍之下，可以對(duì)具體的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料以及組件作出許多其他改型和變換。因此，以上的揭示并不認(rèn)為僅限于此，而附上的權(quán)利要求被理解為包括本發(fā)明整體范圍。
本發(fā)明的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10適用于要求將可碳化材料轉(zhuǎn)變成各種工業(yè)和市政可使用的副產(chǎn)品。系統(tǒng)10特別適用于廢物，例如車輛輪胎碎片、塑料瓶及醫(yī)院廢棄物。假定起始物料通過(guò)熱解可產(chǎn)生大量碳?xì)浠衔餁怏w，則系統(tǒng)10在起動(dòng)之后可以做到動(dòng)力自給。
當(dāng)需要采用本發(fā)明時(shí)，在輸入任何物料之前，先要點(diǎn)燃煤氣噴嘴燃燒器74預(yù)熱爐室88達(dá)到要求的溫度。對(duì)待熱解的廢物12為輪胎碎片來(lái)說(shuō)，工作溫度將在400℃到760℃范圍內(nèi)。不過(guò)在材料的容許溫度范圍內(nèi)采用較高溫可用于各種目的。爐室88中的加熱溫度一般要求比MW12的汽化溫度高得多，以保持良好的工作效率。
室一旦被預(yù)熱，則可開始將擴(kuò)散材料14輸入擴(kuò)散材料輸入系統(tǒng)26。這一步的完成要使經(jīng)預(yù)熱的擴(kuò)散材料14在第一批廢物12到達(dá)反應(yīng)器室64的時(shí)候就已經(jīng)在適當(dāng)?shù)奈恢?。MD14首先由熱交換器126中廢氣預(yù)熱，然后，當(dāng)MD14通過(guò)MD輸送管80時(shí)再由反應(yīng)器室90中的熱量預(yù)熱。
置于輸入漏斗36中的廢料12經(jīng)門系統(tǒng)(上已敘述)送入反應(yīng)器入口60。當(dāng)進(jìn)入時(shí)，為了去除氧，MW12中的多余氣體將被基本上排除，具體地說(shuō)，是采用施加于真空室44的真空抽力去除。雖然，期望MW12基本上呈固體狀，但也有可能存在液體組分，所有這些均將通過(guò)重力以及門操作機(jī)構(gòu)48的動(dòng)作輸送到熱解輸送管62。
廢物料輸送螺旋推進(jìn)加料器68的動(dòng)作將把廢物料12向前經(jīng)PT管62送到直接處于擴(kuò)散材料直管82之下的地方，在這時(shí)經(jīng)預(yù)熱的擴(kuò)散材料14將置于其上并通過(guò)螺旋加料器68的運(yùn)動(dòng)而相互混合。MD14將作為傳熱介質(zhì)和作為潤(rùn)滑劑，同時(shí)，在較小程度上作為反應(yīng)催化劑。擴(kuò)散材料14的傳熱特性能較快地加熱MW12，以致于加快熱傳遞過(guò)程成為可能。這意味著螺旋加料器馬達(dá)70可以以適合的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，以便在最短時(shí)間內(nèi)使熱解室輔助系統(tǒng)24中的熱解完成。在爐室溫度大約為750℃(1382°F)以及不銹鋼和氮化鋁粒的MD14的情況下，為了熱解一般的輪胎碎片，其在熱解反應(yīng)器輔助系統(tǒng)24中停留時(shí)間大約需25分鐘。
在熱解反應(yīng)中，MW12將在無(wú)氧的反應(yīng)下形成碳?xì)浠衔餁怏w及其他氣相輸出物16和殘留的固相輸出物20。當(dāng)選擇的MW12為輪胎碎片時(shí)，僅產(chǎn)生極少量的液相輸出物18。氣相輸出物16將從PT管經(jīng)在其上表面上的通孔72逸出。這些氣體然后通過(guò)反應(yīng)室90，一部分有助于預(yù)熱擴(kuò)散材料14和MD輸送管80，最后將通過(guò)氣體出口132從室64中排出。如上所述，氣相輸出物16將由氣體輸出輔助系統(tǒng)30處理，其一部分為可燃性碳?xì)浠衔餁怏w，之后返輸?shù)郊訜彷o助系統(tǒng)28，為湍流煤氣噴嘴燃燒器74提供燃料。熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10以這種方式基本上可做到能量自給并且在沒有補(bǔ)加燃料的情況，可以連續(xù)進(jìn)行工作。
固相輸出物20主要為擴(kuò)散材料14、由可碳化廢物料熱解所產(chǎn)生的增加的碳，以及輪胎中不可碳化的物質(zhì)如殘留的鋼絲和玻璃纖維或者其他合成繩索，它均將通過(guò)PT管62被輸送到落料直管152，由此落入輸送管154。任何液相輸出物18將通過(guò)過(guò)濾圓盤162并向下到收集罐160。殘留固體則由螺旋輸送器156向上通過(guò)斜置輸送管154輸送到殘留物直管166。
當(dāng)殘留物直管166中收集到一定數(shù)量的物質(zhì)時(shí)，則打開殘留物滑門168，使物料經(jīng)收集直管170聚積在分離器174的頂部。置于收集漏斗172中的分離篩174上的物質(zhì)則通過(guò)震動(dòng)使擴(kuò)散材料14通過(guò)篩進(jìn)入MD收集室176，篩上殘留物則被輸送到殘留物收集室178，在MD收集室中收集的擴(kuò)散材料14可以輸入到MD漏斗98中再利用。
系統(tǒng)10的輸出廢氣從爐室88中出來(lái)的為廢氣94，它經(jīng)過(guò)廢氣排管128過(guò)向大氣;而氣相輸出物16由冷凝器136轉(zhuǎn)變成的冷凝物為液相碳?xì)浠衔?收集在收集罐160中為液相輸出物18;留在殘留物收集室178的為固體殘留物20。已知MW12的參數(shù)，則可期待每種最終產(chǎn)物均較易處理且可使用，這和輸入到熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10的廢物料大不相同。
雖然以上敘述的是用于車輛輪胎碎片，但本發(fā)明的熱解裝置和方法還可用于其他可碳化的物質(zhì)，例如木屑、地毯、塑料、泥狀沉積物等等。對(duì)于一般廢物，優(yōu)先采用預(yù)吸附，以去除抗反應(yīng)或者可使裝置阻塞的物質(zhì)。這些物質(zhì)包括玻璃、鋁罐等等。一般的目標(biāo)是僅可能有效和充分地使供入物料汽化。
當(dāng)輸入MW12為醫(yī)院廢棄物或者其他可能含有不穩(wěn)定或危險(xiǎn)的化合物質(zhì)時(shí)，用炭黑作為擴(kuò)散材料14則特別需要。在熱轉(zhuǎn)化熱解過(guò)程中，利用炭黑與供入物料反應(yīng)，結(jié)合成穩(wěn)定化合物以及破壞許多危險(xiǎn)的化學(xué)物質(zhì)，否則它們?cè)谕ǔ５臒峤夥磻?yīng)中可能蒸化和污染氣相輸出輔助系統(tǒng)30。在這些情況下，主要的目標(biāo)是在不產(chǎn)生不良副產(chǎn)物之下有效而充分地回收所需的碳?xì)浠衔镎魵狻?br> 由于本發(fā)明的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10的許多效果和優(yōu)點(diǎn)，故而可期望會(huì)引起許多潛在使用者的興趣。工作效率高、清理時(shí)間降至最少，基本能量自給以及擴(kuò)散材料14的可回收性等優(yōu)點(diǎn)使本結(jié)構(gòu)更具吸引力。因此，預(yù)計(jì)本發(fā)明的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)10將具有工業(yè)實(shí)用性和具有廣泛持久的商業(yè)使用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種用于熱解可碳化輸入物(MW)的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的系統(tǒng)包括包含一封閉反應(yīng)器室的反應(yīng)器室輔助系統(tǒng)；用于將可碳化物料輸入到所說(shuō)的反應(yīng)器室輔助系統(tǒng)的MW輸入輔助系統(tǒng)；用于將擴(kuò)散材料(MD)輸入到所說(shuō)的反應(yīng)器室輔助系統(tǒng)的MD輸入輔助系統(tǒng)；使所說(shuō)的反應(yīng)器室輔助系統(tǒng)保持在足以使可碳化物料熱解的加熱裝置；用于接納和處理從所說(shuō)的反應(yīng)器室輔助系統(tǒng)來(lái)的熱解反應(yīng)氣相產(chǎn)物的氣相輸出輔助系統(tǒng)；以及用于將自所說(shuō)的有關(guān)的輸入輔助系統(tǒng)來(lái)的MW和MD經(jīng)過(guò)所說(shuō)的反應(yīng)器室輔助系統(tǒng)以及經(jīng)過(guò)位于其一端的非氣相輸出輔助系統(tǒng)輸送的輸送裝置；其中，使MD升至高溫并與在接近MW進(jìn)入所說(shuō)的反應(yīng)器室輔助系統(tǒng)處的MW混合，以便MD把熱量傳遞給MW，當(dāng)MW和MD一起通過(guò)所說(shuō)的反應(yīng)器室輔助系統(tǒng)時(shí)，強(qiáng)化其上的熱解過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于用于輸送MW和MD的所說(shuō)的輸送裝置包括一般在所說(shuō)的反應(yīng)器室水平延伸輸送MW的熱解輸送管，其靠近所說(shuō)的MW輸入輔助系統(tǒng)有一輸入端，而靠近非氣相輸出輔助系統(tǒng)有一輸出端;一般在所說(shuō)的反應(yīng)器室中水平延伸輸送MD的MD輸送管，MD輸送管置于熱解輸送管之上，其靠近所說(shuō)的MD輸入輔助系統(tǒng)有一輸入端和一終端;MD直管置于MD輸送管的終端和靠近熱解輸送管的輸入端之間;MD螺旋推進(jìn)加料器在MD輸送管中延伸與MD螺旋加料器馬達(dá)連接而使MD螺旋推進(jìn)加料器旋轉(zhuǎn)，將MD通過(guò)MD輸送管送到終端并在重力下MD通過(guò)直管輸入熱解輸送管;以及MW螺旋推進(jìn)加料器在熱解輸送管中延伸與MW螺旋加料器馬達(dá)連接而使MW螺旋推進(jìn)加料器旋轉(zhuǎn)，使由MD直管進(jìn)入熱解輸送管的MD與由所說(shuō)的MW輸入輔助系統(tǒng)接納的MW混合，使MW和混合的MD從輸入端送到輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于熱解輸送管在其上表面設(shè)有通孔，使氣相輸出物從熱解反應(yīng)中逸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于分隔裝置從熱解輸送管延伸到所說(shuō)的反應(yīng)器室的壁，把所說(shuō)的反應(yīng)器室分隔成處于下面的爐室和處于上面的反應(yīng)室，熱解輸送管內(nèi)部有部分為反應(yīng)室。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于MD輸送管處于反應(yīng)室之中且設(shè)有向上開設(shè)的通孔，使反應(yīng)室中的氣體與經(jīng)MD管輸送的MD接觸并將熱量傳給MD。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于從爐室排出的廢氣被輸送到與所說(shuō)的MD輸入輔助系統(tǒng)連接的熱交換器，把熱量傳遞給MD。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的MW輸入輔助系統(tǒng)和所說(shuō)的MD輸入輔助系統(tǒng)均包括除氣裝置，以使MD和MW在輸入所說(shuō)的反應(yīng)器室之前基本上除去氧和揮發(fā)性氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的氣相輸出輔助系統(tǒng)包括將回收的可燃性氣體輸送到所說(shuō)的加熱裝置的裝置。
9.一種用于熱解可碳化物料(“MW”)的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的系統(tǒng)包括熱解室，其內(nèi)部被加熱到足以在中等長(zhǎng)度時(shí)間內(nèi)基本上使MW熱解的溫度(“T”)。將MW輸入并通過(guò)所說(shuō)的熱解室的MW輸送裝置;將熱擴(kuò)散材料(“MD”)輸送到所說(shuō)的室的內(nèi)部的MD輸送裝置，其使MD與MW混合在一起且輸送通過(guò)所說(shuō)的熱解室;在輸送到及與MW混合之前，將MD加熱到接近T的溫度;以及接納和處理熱解過(guò)程的反應(yīng)產(chǎn)物及所說(shuō)的熱解室的未反應(yīng)輸出物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的MD輸送裝置和所說(shuō)的預(yù)熱裝置包括基本上在所說(shuō)的熱解室內(nèi)部延伸的MD輸送管，以便于在其被輸送的MD在與MW混合之前吸收所說(shuō)的熱解室內(nèi)部的熱量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的熱解室分成爐室和反應(yīng)室，其中爐室由湍流燃燒器提供燃燒熱均勻地加熱爐室內(nèi)部，而MW和MD在熱解反應(yīng)過(guò)程中均處于反應(yīng)室中;以及所說(shuō)的預(yù)熱裝置包括將爐室中所產(chǎn)生的廢氣輸送去預(yù)熱MD。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的輸出物處理裝置包括回收可用于湍流燃燒器的可燃性氣體反應(yīng)產(chǎn)物的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的MW裝置和所說(shuō)的MD裝置分別包括除氣裝置，以使MD和MW在輸入所說(shuō)的熱解室之前基本上除去氣體，由除氣裝置除去的氣體再輸送到湍流燃燒器。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的輸出物處理裝置包括使MD與其他反應(yīng)產(chǎn)物分開的裝置，以便MD可以回收再使用。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的熱解室的內(nèi)部相對(duì)于環(huán)境保持在正壓，以便使含氧氣體的進(jìn)一步減至最少。
16.一種用于熱解可碳化物質(zhì)(“MW”)的熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)中，其包括加熱反應(yīng)器室、MW輸入裝置、通過(guò)反應(yīng)器室輸送MW的裝置以及處理產(chǎn)物、副產(chǎn)物及流動(dòng)型熱解反應(yīng)法的殘留物的輸出物處理裝置，其特征在于，為與MW混合提供預(yù)熱擴(kuò)散材料(“MD”)，與MW混合并與MD一起在室中輸送，使熱量從MD傳遞給MW，由此強(qiáng)化熱解反應(yīng)并使所耗反應(yīng)時(shí)間減少到可接受的程度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于熱解反應(yīng)器系統(tǒng)通過(guò)回收將輸出物處理裝置中的可燃反應(yīng)產(chǎn)物輸給燃燒器，用于把加熱反應(yīng)器室溫度提高，達(dá)到能量自給。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于MD在與MW混合之前，通過(guò)主要在加熱室中停留的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于反應(yīng)室內(nèi)部通過(guò)MW和MD在進(jìn)入反應(yīng)室之前所進(jìn)行的除氣處理基本上保持無(wú)氧并維持在相對(duì)正壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于MD選用炭黑。
全文摘要
一種熱轉(zhuǎn)化熱解反應(yīng)器系統(tǒng)包括有接納氣相、液相及固相輸出物的系統(tǒng)。還包括廢物MW輸入、MD輸入、反應(yīng)器室及加熱等輔助系統(tǒng)。MD通過(guò)在與MW混合之前經(jīng)反應(yīng)器室內(nèi)輸送以及還由爐室出來(lái)通過(guò)熱交換器的廢氣進(jìn)行預(yù)熱。系統(tǒng)能使MD回收且由于用熱解反應(yīng)產(chǎn)生的可燃的碳?xì)浠衔餁怏w作為湍流燃燒器的燃料，能量基本上自給。輸入材料去除氧且反應(yīng)器室中保持內(nèi)部正壓，最大程度上達(dá)到無(wú)氧熱解。系統(tǒng)特別適用于使用輪胎碎片、醫(yī)療廢棄物及工業(yè)塑料廢物。
文檔編號(hào)C09C1/48GK1077266SQ9310372
公開日1993年10月13日 申請(qǐng)日期1993年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月6日
發(fā)明者吳正新·亞瑟, 陳秋茶·薩布里娜 申請(qǐng)人:吳正新·亞瑟, 陳秋茶·薩布里娜