專利名稱：：垃圾處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種處理垃圾特別是城市垃圾的方法。技術(shù)背景城市垃圾傳統(tǒng)上一直在垃圾填埋場中處理。但是，這樣做帶來的環(huán)境危害正日益成為主要關(guān)注點(diǎn)，因此近年來一直嘗試開發(fā)減小廢物體積和降低已處理的廢物中的潛在的環(huán)境危害組分的量的垃圾處理方法。已開發(fā)的處理垃圾的方法包括燃燒系統(tǒng)，其中用化學(xué)計(jì)量的或過量的氧熱處理垃圾。該方法通常在空氣中進(jìn)行。燃燒系統(tǒng)的例子包括大火燃燒系統(tǒng)、垃圾衍生燃料(RDF)燃燒系統(tǒng)(其中RDF通常在活動爐篦上燃燒)以及流化床燃燒系統(tǒng)。另一種處理垃圾的方法包括使用熱解，即垃圾在熱解裝置中熱解。術(shù)語熱解在垃圾處理領(lǐng)域中指的是垃圾在無氧情況下的熱處理。通常，熱解過程是吸熱的，因此需要輸入熱能來維持熱解。這與燃燒不同，燃燒是放熱，程，因此燃，:，引發(fā)就不需要額外輸入熱量。熱解方法，且體和固體部分。熱解通常產(chǎn)生三種產(chǎn)物主要含有氫氣、曱烷、一氧化碳、二氧化碳和其它氣體的氣體流；含焦油或油的液體部分，所述油含有乙酸、丙酮、甲醇和復(fù)雜含氧烴；由幾乎是純的碳構(gòu)成的炭，和任何起初存在于固體垃圾中的原本惰性的物質(zhì)。熱解是用于以下工業(yè)生產(chǎn)的方法由木材生產(chǎn)木炭、由煤生產(chǎn)焦炭和焦?fàn)t煤氣以及由重質(zhì)石油餾分生產(chǎn)燃料氣和瀝青。但是，其在固體垃圾處理中的應(yīng)用還未取得成功，其中的一個原因是系統(tǒng)需要穩(wěn)定的進(jìn)料，這從城市垃圾是很難得到的。第三種處理垃圾的方法包括垃圾的氣化。氣化是材料的部分燃燒，其中控制氣化裝置中的氧，使得其相對于垃圾材料以低于化學(xué)計(jì)量的量存在。含有碳組分的垃圾的氣化產(chǎn)生富含一氧化碳、氫氣和某些類別飽和烴(主要是甲烷)的可燃的燃料氣體。有5種基本類型的氣化器立式固定床氣化器、臥式固定床氣化器、流化床氣化器、多爐氣化器以及回轉(zhuǎn)窯氣化器。前三種氣化器是最常用的。氣化雖然在一定程度上成功地燃燒了大部分垃圾，但是其產(chǎn)生含有未燃燒顆粒、低揮發(fā)性焦油狀物和氣載化合物的氣體。此外，雖然許多垃圾被燒成氣體或氣載顆粒，但氣化過程仍常常產(chǎn)生"炭"，即含有在氣化操作條件下不易燃燒或汽化的組分的固體物質(zhì)。炭通常含有有害的重金屬和有毒的有機(jī)物質(zhì)，其必需被小心處理，從而增加了整個垃圾處理過程的成本。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，希望減少垃圾處理過程產(chǎn)生的固體廢物的量以及同時減少已處理垃圾中的有害物質(zhì)的量。還發(fā)現(xiàn)，如果將由垃圾氣化產(chǎn)生的氣體(稱為"廢氣")用于燃?xì)獍l(fā)動機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)，氣載顆粒和焦油狀烴分子趨于堵塞燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)獍l(fā)動機(jī)。所以，不認(rèn)為所述氣體是足夠"清潔的，，并且即使氣化產(chǎn)生的廢氣被使用，輪機(jī)也需要經(jīng)常清潔和維護(hù)和/或引入附加的高成本的清潔段以除去焦油狀的產(chǎn)物。所以，希望存在能克服或至少緩解與現(xiàn)有技術(shù)的方法有關(guān)的部分或全部問題的方法。
發(fā)明內(nèi)容在第一方面中，本發(fā)明提供一種處理垃圾的方法，所述方法包括氣化步驟，所述氣化步驟包括在氣化單元中處理垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭,和等離子體處理步驟，所述等離子體處理步驟包括在等離子體處理單元中對所述廢氣和炭產(chǎn)物進(jìn)行等離子體處理。所述廢氣通常會含有未燃燒的固體顆粒和焦油狀物質(zhì)。第一方面可提供一種垃圾處理的方法，所述方法包括(a)氣化步驟，所述氣化步驟包括在氧和蒸汽存在下在氣化單元中處理垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭，或者(b)熱解步驟，所述熱解步驟包括在熱解單元中處理垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭；和(ii)等離子體處理步驟，所述等離子體處理步驟包括在氧存在下和任選地在蒸汽存在下在等離子體處理單元中對所述廢氣和炭進(jìn)行等離子體處理。第一方面可提供一種垃圾處理的方法，所述方法包括(i)對垃圾進(jìn)行微生物消化，然后(a)氣化步驟，所述氣化步驟包括在氣化單元中處理經(jīng)微生物處理的垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭，或者(b)熱解步驟，所述熱解步驟包括在熱解單元中處理經(jīng)微生物處理的垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭；和(iii)等離子體處理步驟，所述等離子體處理步驟包括在等離子體處理單元中對所述廢氣和炭進(jìn)行等離子體處理。"在氧和蒸汽存在下"是指氧氣和蒸汽都存在于氣化單元和/或等離子體處理單元中。也可存在其它氣體。氧可以氧氣、氣體混合物(例如空氣)和/或含氧化合物方式提供。"蒸汽"包括氣態(tài)形式的水、蒸氣和作為液滴懸浮在氣體中的水。優(yōu)選地，蒸汽為溫度為IO(TC或更高的水。可將轉(zhuǎn)化為蒸汽的水以溫度為100。C或更低的液體水、噴霧水的形式，或作為溫度為100。C或更高的蒸氣引入到氣化單元和/或等離子體處理單元；在使用中，氣化單元和/或等離子體處理單元內(nèi)部的熱量確保可以是氣載液滴形式的任意液體水汽化成蒸汽。第二方面可提供一種用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置，所述裝置包括(i)氣化單元或熱解單元和(ii)等離子體處理單元，其中所述氣化單元包含用于氧和蒸汽的入口，并且所述等離子體處理單元包含用于氧的入口和任選地用于蒸汽的入口。第二方面可提供一種用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置，所述裝置包括(i)微生物消化單元，(ii)氣化單元或熱解單元，和(iii)等離子體處理單元。本發(fā)明的優(yōu)選特征在從屬權(quán)利要求和以下的詳述中描述?，F(xiàn)在將進(jìn)一步描述本發(fā)明。在以下的段落中，將更詳細(xì)地限定本發(fā)明的不同方面。所限定的每一個方面都可以與任何其它的一個方面或多個方面組合，除非清楚地表明與之相反。特別地，所指出的是優(yōu)選的或有利的任何特征可以與所指出的是優(yōu)選的或有利的任何其它的特征組合。以下附圖作為例子提供，并表示本發(fā)明的非限制性的實(shí)施方案。圖l(a)至(c)表示在三種可能構(gòu)型中的具有兩個電極的等離子體爐的示意圖。圖2表示本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實(shí)施方案。圖3表示本發(fā)明裝置的一個實(shí)施方案，所述裝置包括流化床氣化器(1)和等離子體爐(4)。圖4更詳細(xì)地說明圖3的等離子體爐。圖5表示本發(fā)明方法的另一個優(yōu)選的實(shí)施方案。具體實(shí)施方式考慮到與氣化過程有關(guān)的問題，本發(fā)明人提出的解決方案是用等離子體處理代替氣化處理。但是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在等離子體單元中使垃圾材料中的有機(jī)部分氣化所需的能量的量非常高，并且在任一次中僅能處理相對小體積的固體垃圾。因此，發(fā)現(xiàn)用等離子體處理未加工的垃圾在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。但是，本發(fā)明人現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過首先在氣化單元中處理垃圾，然后在等離子體單元中處理，可得到許多超過現(xiàn)有技術(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)。特別地，已發(fā)現(xiàn)該組合是令人吃驚地節(jié)能的。還發(fā)現(xiàn)，氣化處理和等離子體處理的組合產(chǎn)生相對清潔的合成氣(含有很低濃度的氣栽顆粒)，在所述凈化氣體產(chǎn)品中存在很少量的有害焦油和重金屬物質(zhì)以及較少量的固體物質(zhì)。已發(fā)現(xiàn)在等離子體單元中的廢氣的處理顯著地減少氣載顆粒和焦油狀碳?xì)浠衔锏臄?shù)量，其如果在燃?xì)廨啓C(jī)中使用傾向于產(chǎn)生結(jié)垢問題。已發(fā)現(xiàn)在等離子體單元中的炭的處理將可能堵塞燃?xì)廨啓C(jī)的大部分炭材料轉(zhuǎn)化為氣體，特別是含有相對低含量氣載顆粒和焦油狀氣態(tài)烴的氣體。等離子體還具有如下優(yōu)點(diǎn)在等離子體過程中各種對環(huán)境有害的氣載顆粒和氣體被分解為危害較小的物質(zhì)。優(yōu)選地，所述方法包括將基本上均勻的垃圾材料即垃圾原料引入到氣化單元。已發(fā)現(xiàn)，這總體上改善處理方法的效率。在引入到氣化單元之前，垃圾原料可被預(yù)處理，以提高其均勻性。"均勻的，，是指如果垃圾原料分批送入氣化器的話，在每批垃圾或各批垃圾中，垃圾應(yīng)該具有一個或多個不很大程度改變性質(zhì)；因此，當(dāng)垃圾被送入氣化單元時，所考慮的性質(zhì)的值不發(fā)生很大程度改變。優(yōu)選不發(fā)生很大程度改變的所述性質(zhì)包括垃圾材料的熱值、組分的尺寸、水分含量、灰分含量和密度。優(yōu)選地，這些性質(zhì)中的一個或多個變化20%或更小、優(yōu)選為15%或更小、更優(yōu)選為10%或更小。優(yōu)選地，在本方法中，送入氣化器的垃圾的熱值和水分含量是相對一致的。可用以下方法測量所關(guān)注的性質(zhì)的一致性從(i)在一段時間內(nèi)送入到氣化器中的給定批數(shù)的原料(如果原料分批送入氣化器)或者(ii)在給定的時間間隔(如果原料基本上連續(xù)地送入氣化器)取相同重量的樣品。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的取樣方法可用于測量垃圾原料的一致性。例如，在本方法運(yùn)行l(wèi)小時的時間內(nèi)，以定時(例如5-10分鐘或3-4小時)間隔選取送入氣化器的垃圾樣品(相同重量，例如1kg或10kg)的熱值優(yōu)選變化20%或更小、更優(yōu)選15%或更小、最優(yōu)選10%或更小。就絕對值而言，垃圾原料的平均熱值通常為約15MJ/kg，并且優(yōu)選與平均熱值有小于3MJ/kg、優(yōu)選小于1.5MJ/kg的(+/-)偏差。如下面更詳細(xì)地討論的，垃圾原料的水分含量優(yōu)選盡可能地低。垃圾原料的平均(平均)熱值(如上所述，其可由在定時間隔下選取的各種樣品計(jì)算)優(yōu)選為11MJ/kg或更高、更優(yōu)選為13MJ/kg或更高、最優(yōu)選為15-17MJ/kg。垃圾原料即送入氣化器的垃圾(其可包含垃圾衍生燃料)的水分含量優(yōu)選為30wtV?；蚋?、優(yōu)選為20wto/?；蚋　⒏鼉?yōu)選為15wt。/?；蚋?。垃圾原料的水分含量優(yōu)選變化10%或更少、更優(yōu)選變化5%或更少。J匕法來控制垃圾原料的水分含量。典型的垃圾衍生燃料的水分含量可為20-40wt%。優(yōu)選地，將垃圾衍生燃料的水分含量降到垃圾原料的上述優(yōu)選的量。在氣化或熱解步驟中的垃圾處理之前，本方法還可包括干燥垃圾的步驟?？捎帽痉椒ㄖ腥魏纹渌襟E中產(chǎn)生的熱來干燥垃圾，例如來自熱解、氣化和/或等離子體處理步驟的熱。為了進(jìn)行干燥，可通過垃圾與加熱的空氣或蒸汽接觸將熱量轉(zhuǎn)移到垃圾，所述加熱的空氣或蒸汽又由任何其它步驟中產(chǎn)生的熱來加熱。垃圾可通過在垃圾上或垃圾中吹加熱的空氣或蒸汽來干燥。垃圾原料優(yōu)選含有高比例的(優(yōu)選85%或更高的顆粒數(shù)量，更優(yōu)選95%或更高的顆粒數(shù)量)粒徑為50mm或更小的顆粒。顆粒的尺寸按顆粒最大尺寸處測量。優(yōu)選地，原料含有50%或更多的(按數(shù)量計(jì))粒徑為30mm或更小的顆粒。典型的垃圾原料含量的分析如下總熱值13.2MJ/kg含水量25%灰分13.05%固定炭12.17%揮發(fā)性物質(zhì)49.78%粒徑85%<50mm可用各種方法來使垃圾材料的各種性質(zhì)均勻，例如微生物消化、揀選、粉碎、干燥、篩選、混合和摻混。其中，微生物消化是優(yōu)選的，并且下面將更詳細(xì)地解釋該方法。分析了兩種形式的適合用于氣化步驟的垃圾材料，每種形式具有不同的水分含量，然而也可以有相同比例的相同組分的形式。垃圾材料含有下表l中所列的組分。第四列給出在沒有水分的情況下每個樣品的組分的重量百分?jǐn)?shù)。氣化單元優(yōu)選適用于使具有下表所列含量的垃圾氣化。下表2中給出垃圾的元素分析(最后分析)。表l組分wt。/。(總量中包含wt。/。(總量中包含Wt。/。(總量中12%水分-形式1)25%水分-形式2)不包含水)紙和卡片36.1930.8441.12塑料膜15.212.9617.27致密塑料2.592.212.94混雜的可燃物6.645.657.54混雜的不燃物2.191.872.49玻璃3.653.114.15黑色金屬1.191.011.35有色金屬0.280.240.32植物和可腐敗物質(zhì)8.867399.86織物4.623.945.25尿布和襯墊6.785.787.71水分12.0025.000總計(jì)(wt。/。)100100100經(jīng)熱干燥的垃圾材料的水含量可為10-16wt%，約12%或更小所以上述形式I的垃圾為熱干燥垃圾的代表。已經(jīng)用所謂的"MBT"(機(jī)械生物處理，例如旋轉(zhuǎn)式好氧消化)干燥的垃圾材料的水含量為約25%或更小所以上述形式II的垃圾為經(jīng)MBT的垃圾的代表。表2(表1水分含量25Wt。/n的垃圾的元素分析)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表2中H和O的元素量來自理論上干燥的組分。根據(jù)本發(fā)明的方法包括氣化步驟。所述氣化步驟例如可在立式固定床(軸)氣化器、臥式固定床氣化器、流化床氣化器、多爐床氣化器或回轉(zhuǎn)窯氣化器中進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)指出，臥式固定床氣化器在現(xiàn)有技術(shù)中也可稱為缺少空氣燃燒器(焚燒爐)、控制空氣燃燒器、熱解燃燒器或模塊燃燒單元(MCU)。臥式固定床氣化器通常包含兩段第一燃燒室和第二燃燒室。在第一燃燒室中，垃圾在低于化學(xué)計(jì)量的條件下通過部分燃燒氣化，生成低熱值的氣體，然后其流入第二燃燒室，在此其借助過量的空氣燃燒。二次燃燒生成完全燃燒的高溫(650-870。C)氣體，其可用于在任選地附加的廢熱鍋爐中產(chǎn)生蒸汽或熱水。第一燃燒室中的較低的速率和湍流使氣流中顆粒的夾帶最小，導(dǎo)致顆粒排放低于傳統(tǒng)的過量空氣燃燒器。優(yōu)選地，氣化步驟在流化床氣化單元中進(jìn)行。已發(fā)現(xiàn)流化床氣化處理垃圾原料比其它可獲得的氣化方法更有效。流化床技術(shù)使氧化劑和垃圾進(jìn)料物流非常有效地接觸，導(dǎo)致快速的氣化速率和單元內(nèi)的精密的溫度控制。典型的流化床氣化單元可包括通常有耐火材料襯里的帶有砂層的立式鋼筒、支撐格板和稱為噴氣管嘴的空氣噴嘴。當(dāng)強(qiáng)制空氣通過噴氣管嘴向上流動時，床層流化并膨脹至其靜止體積的兩倍?？蓪⒗缑夯蚶苌剂系墓腆w燃料或在本發(fā)明情況中的垃圾原料可能地通過注射引入到低于或高于流化床水平的反應(yīng)器中。流化床的"沸騰"作用促進(jìn)湍流并將熱量轉(zhuǎn)移到垃圾原料。在操作中，輔助燃料(天然氣或燃料油)用來將床層加熱到550-950。C、優(yōu)選為650-850。C的操作溫度。啟動以后，通常不需要輔助燃料。優(yōu)選地，最優(yōu)選為流化床氣化單元的氣化單元為立式圓筒形容器，其優(yōu)選襯有合適的耐火材料，所述耐火材料優(yōu)選包含珪酸鋁。在流化床氣化單元中，當(dāng)流化時(即當(dāng)氣體由下通過顆粒送入時)流化床的顆粒形成的有效表面和單元的頂部之間的距離稱為"自由空間高度"。在本發(fā)明中，使用中的自由空間高度優(yōu)選為單元內(nèi)徑的2.5-5.0(更優(yōu)選為3.5-5.0)倍。設(shè)計(jì)這樣的容器的幾何構(gòu)造，使垃圾在流化床內(nèi)有足夠長的停留時間以使氣化反應(yīng)完全，并防止將過多的顆粒夾帶入等離子體單元中。氣化單元優(yōu)選采用懸浮(流化)在上升氣體柱內(nèi)的加熱陶瓷顆粒床。所述顆?？梢允巧盃畹?。顆粒可包含二氧化硅。優(yōu)選地，以受控的速率將垃圾連續(xù)地送入到氣化單元中。如果氣化單元為流化床氣化單元，則優(yōu)選將垃圾直接送入床層中或床層之上。優(yōu)選地，用能連續(xù)加入垃圾的螺旋輸送機(jī)系統(tǒng)將垃圾進(jìn)料輸送到氣化單元中。垃圾進(jìn)料系統(tǒng)可安裝氣鎖裝置，使得垃圾可通過該氣鎖裝置送入氣化單元，以防止空氣進(jìn)入到氣化器單元的內(nèi)部或氣體從氣化器單元的內(nèi)部流出。優(yōu)選通過帶有附加的惰性氣體吹掃的氣鎖裝置送入垃圾。氣鎖裝置對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。在氣化過程中，氣化單元應(yīng)對周圍的環(huán)境密閉，以防止氣體進(jìn)入氣化單元或氣體從氣化單元中排出，根據(jù)需要以受控方式將一定量的氧和/或蒸汽引入氣化單元。如果氣化單元為流化床氣化單元，則優(yōu)選可使含有氧和蒸汽的氧化劑通過一系列朝上的分配噴嘴送到床層下面。優(yōu)選地，氣化在蒸汽和氧存在下進(jìn)行。如上所述，可將轉(zhuǎn)化為蒸汽的水以溫度為100。C或更低的液體水、噴霧水的形式，或作為溫度為100。C或更高的蒸氣送入氣化單元。使用中，氣化單元內(nèi)部的熱量確?？蔀闅廨d液滴形式的任何液體水汽化為蒸汽。優(yōu)選地，蒸汽和氧精密計(jì)量送入單元，并調(diào)節(jié)垃圾進(jìn)料的速率，以確保氣化器在可接受的狀況內(nèi)操作。相對于垃圾的量，引入到氣化單元的氧和蒸汽的量取決于許多因素，包括垃圾進(jìn)料的組成、其水分含量和熱值。優(yōu)選地，相對于每IOOOkg送入到氣化單元的垃圾，在氣化步驟過程中引入到氣化單元的氧的量為300-350kg。如果垃圾含有小于20wt。/。(任選小于18wt。/。)的水分，優(yōu)選地，相對于每1000kg送入到氣化單元的垃圾，引入到氣化單元的蒸汽的量為0-350kg，任選為卯-300kg或120-300kg，最優(yōu)選為300-350kg。如果垃圾含有20wt。/o或更多(任選多于18wt。/。)的水分，優(yōu)選地，相對于每1000kg垃圾，引入到氣化單元的蒸汽的量為0-150kg。對于上表1給出的垃圾來說，下表2給出氧和蒸汽氧化劑的典型的加入量。氣化單元優(yōu)選包含燒礦物燃料的床底預(yù)熱系統(tǒng)，其優(yōu)選用于在開始進(jìn)料到單元之前升高床層的溫度。優(yōu)選地，氣化單元包含多個壓力和溫度傳感器，以精密監(jiān)測氣化操作。對于組成如表1所給出的垃圾材料(含有12%或25%的水)來說，氧和蒸汽的加入速率優(yōu)選在下表2所列的范圍內(nèi)。表2:氧和蒸汽氧化劑的典型的相對加入量<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>*基于表1給出的垃圾進(jìn)料(垃圾衍生燃料)的組成優(yōu)選地，垃圾在氣化單元中在高于650。C的溫度下氣化，更優(yōu)選在高于650。C到至高1000。C的溫度下氣化，最優(yōu)選800-950。C的溫度下氣化。如果在本發(fā)明中使用流化床氣化器，那么優(yōu)選床層溫度保持在650-卯0。C、更優(yōu)選750-950。C、最優(yōu)選800-850。C;這通常適合于所有沒有高含量鉀化合物的垃圾，并且未觀察到流化床顆粒的結(jié)塊(燒結(jié))。在流化氣化單元的流化床中可釆用的最高溫度取決于待處理的燃料的灰含量的組成。特別地，某些生物質(zhì)材料含有高含量的鉀化合物、蘇打和其他形成低熔點(diǎn)共熔物的物質(zhì)。對于這些含有一種或多種所述材料的垃圾來說，特別重要的是確保床層的溫度保持在低于垃圾中灰的燒結(jié)溫度(在某些情況下所述溫度可低至約650。C)，以避免流化床顆粒的凝聚?？赏ㄟ^控制相對于固體燃料的量送入氣化器的氧化劑的量來保持流化床的溫度。在流化床氣化器中，優(yōu)選流化床之上的區(qū)域(有時稱為自由空間)的溫度可高于流化床的溫度。所述流化床之上的區(qū)域的溫度優(yōu)選為800-1000°C。流化床氣化系統(tǒng)是完全通用的，并可在多種燃料下操作，所述燃料包括城市垃圾、污泥、生物質(zhì)材料、煤和許多化學(xué)廢物。本發(fā)明方法的氣化步驟可包括使用合適的床層介質(zhì)，例如石灰石(CaC03)或優(yōu)選砂。在操作過程中，原有的床層材料可被消耗，并可通過來自氣化段的循環(huán)的分級的灰(炭)替代。優(yōu)選地，使氣化單元和等離子體處理單元成為一體，并且通常是流體連通的。"流體連通，，是指提供用于將氣化單元的產(chǎn)物輸送到等離子體處理單元的導(dǎo)管。優(yōu)選地，整個過程是整體工藝，其中所有的步驟在一個地點(diǎn)進(jìn)行，并提供將每個步驟的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到下一個步驟的設(shè)備。每個步驟優(yōu)選在分離的單元中進(jìn)行。特別地，氣化和等離子體處理優(yōu)選在分離的單元中進(jìn)行，以使各個單元中的條件獨(dú)立地變化。優(yōu)選地，提供用于將氣化步驟的產(chǎn)物從氣化單元轉(zhuǎn)移到等離子體處理單元的設(shè)備。說是公知的，熱解單元是可商業(yè)得到的。在可替代的實(shí)施方案中，等離子體處理可在兩個單元中進(jìn)行，以分開處理固體炭和氣化器廢氣流。根據(jù)本發(fā)明的方法包括等離子體處理步驟。優(yōu)選地，等離子體處理在氧化劑存在下進(jìn)行。優(yōu)選地，控制氧化劑的量。更優(yōu)選地，控制氧化劑的量，使得將氣態(tài)烴(包括低揮發(fā)性焦油產(chǎn)物)、氣載碳顆粒、炭中包含的碳和部分一氧化碳轉(zhuǎn)化成一氧化碳和二氧化碳，優(yōu)選使得在等離子體處理段之后co/co2的比等于或大于氣化器單元排出的氣體。優(yōu)選地，在炭上進(jìn)行等離子體處理，直到基本上所有炭中的碳含量都已轉(zhuǎn)化為氣體或氣栽物質(zhì)。優(yōu)選地，氧化劑為氧，或者氧和蒸汽。優(yōu)選地，等離子體處理在氧和蒸汽存在下進(jìn)行。如上所述，可將轉(zhuǎn)化為蒸汽的水以溫度為100。C或更低的液體水、噴霧水的形式，或作為溫度為IO(TC或更高的蒸氣送入等離子體處理單元。在使用中，氣化單元和/或等離子體處理單元內(nèi)部的熱量確保任何可以氣載液滴形式存在的任何液體水都汽化生成蒸汽。優(yōu)選地，氧與蒸汽的重量比為10:1至2:5。優(yōu)選地，垃圾的等離子體處理在1100-1700'C、優(yōu)選1100-1600。C、更優(yōu)選1200-1500。C的溫度下進(jìn)行。在操作中等離子體單元通常會含有熔融相。在等離子體單元中的熔融相的溫度優(yōu)選為1150。C或更高、優(yōu)選1150-1600°C。優(yōu)選地，對于初始引入氣化單元的每1000kg垃圾來說，引入到等離子體單元的氧的量為15-100kg、優(yōu)選25-80kg。優(yōu)選地，對于初始引入氣化器的每1000kg垃圾來說，引入等離子體單元的蒸汽的量為0陽50kg、優(yōu)選0匪30kg。對于具有表1所列組成的垃圾材料(含有12%或25。/。水)來說，氧和蒸汽加到等離子體轉(zhuǎn)換器中的比率優(yōu)選在下表3所列的范圍內(nèi)。表3:氧和蒸汽氧化劑加到等離子體轉(zhuǎn)換器單元的典型的相對加入量<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>*基于表1所列垃圾進(jìn)料(垃圾得到的燃料)的組成優(yōu)選地，垃圾的等離子體處理在等離子體穩(wěn)定氣體存在下進(jìn)行。優(yōu)選地，所述等離子體穩(wěn)定氣體選自氮?dú)?、氬氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳和蒸汽中的一種或多種。優(yōu)選地，將轉(zhuǎn)化成蒸汽的水以溫度低于10(TC的噴霧水的形式引入到等離子體處理單元中。這樣做有兩個主要優(yōu)點(diǎn)首先，由于促進(jìn)水與碳之間的吸熱反應(yīng)(生成氫氣和一氧化碳)，噴霧水具有冷卻在等離子體單元中產(chǎn)生的合成氣的作用。其次，生成的合成氣的總化學(xué)焓增加，使得如果所述氣體用于發(fā)電的話，那么就能輸出更多的電能。(即提高了總的凈電轉(zhuǎn)化效率)。等離子體處理步驟會提供安全地處理本方法產(chǎn)生的殘留物(例如煙道氣凈化殘留物)的途徑。垃圾可包含含有有害化合物和元素例如重金屬的組分，其如果氣載的話是環(huán)境有害的。這些組分可稱為APC(空氣污染控制)殘留物，并以約0.2wt。/o的量存在于待處理的垃圾中。由于所述殘留物可被重金屬例如鉛、鋅和鎘污染，所以其被歸類為有害物質(zhì)。優(yōu)選地，本發(fā)明的方法還包括使有害的無機(jī)材料例如重金屬和含有重金屬的化合物納入到等離子體的熔渣相中。這將在作為惰性垃圾的惰性不可浸出的熔渣中捕獲有害物質(zhì)，從而為這些物質(zhì)的排放問題提供了長期的解決辦法。在廢氣和炭的等離子體處理之前或過程中，本方法還可包括將一種或多種助熔劑例如石灰、氧化鋁或石英砂加到等離子體單元中。加入助熔劑的優(yōu)點(diǎn)在于，在某些情況下，會確保由無機(jī)的不可燃的材料產(chǎn)生低熔點(diǎn)的、低粘度的熔渣。助熔劑例如石英砂、氧化鋁或石灰也可用來固定重金屬物質(zhì)。優(yōu)選在炭引入到等離子體單元之前將所述助熔劑加到炭中，并且如果所述方法為連續(xù)法，則可將其加到炭流中。進(jìn)入等離子體單元的氣體和炭反應(yīng)物的通過量和化學(xué)性質(zhì)優(yōu)選保持在穩(wěn)定狀態(tài)條件下。這應(yīng)該通過等離子體單元上游的備料系統(tǒng)和第一氣化器的精密控制來實(shí)現(xiàn)。將精密地控制送入到等離子體單元的氧化劑的類型、比例和總加入速率，并將考慮多種因素*炭和氣體反應(yīng)物的通過量和化學(xué)性質(zhì)；*蒸汽作為氧化劑加入的知識在確保在氣相中與熱解的固體炭和煙灰產(chǎn)物的快速反應(yīng)速率方面是有效的。其可有助于控制等離子體單元的熱穩(wěn)定性，避免熱"失控"的可能性；.由于加入氧發(fā)生放熱(部分)燃燒反應(yīng)，所以產(chǎn)生熱量；.由于經(jīng)濟(jì)性、炭的氣化效率、有機(jī)物的破壞效率、氣體產(chǎn)物的品質(zhì)和熱值以及所述方法的整體可控性的原因，可將蒸汽與氧或富氧空氣組合使用；，空氣可與氧組合或作為氧的替代物使用。雖然使用空氣是廉價的，但其熱效率低于氧，產(chǎn)生熱值低得多的氣體產(chǎn)物(由于氮的稀釋作用)并可能產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的NOx;以及，整個工藝的經(jīng)濟(jì)性(其對局部因素敏感)。如果反應(yīng)物的化學(xué)組成和質(zhì)量通過量是穩(wěn)定的，那么氧化劑與反應(yīng)物流(含有垃圾)的比也將優(yōu)選保持在恒定值。反應(yīng)物的進(jìn)料速率的增加將優(yōu)選導(dǎo)致氧化劑的加入速率按比例增加，這可通過自動的氧化劑加入設(shè)備來控制。還會優(yōu)選調(diào)節(jié)供給等離子體的電能，以與送入等離子體單元的垃圾的進(jìn)料速率的變化相匹配，并且會考慮體系的熱化學(xué)和單元的熱損失。排出等離子體單元的氣體可保持1000。C以上、優(yōu)選1000-1500。C、最優(yōu)選1000-1300。C的溫度。過高的廢氣溫度(即〉"0(TC)是不希望的，因?yàn)檫@增加等離子體電源的加熱要求，使裝置的電的凈輸出下降。優(yōu)選地，將由氣體等離子體處理產(chǎn)生的氣體用在渦輪機(jī)或燃?xì)獍l(fā)動機(jī)中以發(fā)電。所述渦輪機(jī)可以是傳統(tǒng)沸騰爐蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)。優(yōu)選將由等離子體處理方法得到的合成氣冷卻或在用在燃?xì)廨啓C(jī)中之前使其冷卻到低于200°C。這使部分燃燒的氣體組分例如一氧化碳完全地和有效地燃燒。此外，如果用將熱轉(zhuǎn)移到另外的(傳熱)氣體中的熱交換系統(tǒng)冷卻來自等離子體處理的合成氣，那么優(yōu)選所述傳熱氣體用于加熱蒸汽輪機(jī)，以額外地發(fā)電。等離子體單元優(yōu)選包括襯有高級耐火襯里磚的不銹鋼或碳鋼焊接殼體。優(yōu)選地，等離子體單元包含遠(yuǎn)程的水冷銅元件，優(yōu)選采用該元件以有效地容納熔融的無機(jī)相。所述元件優(yōu)選起到在耐火材料熱面上形成保護(hù)性的凝結(jié)熔融層的作用，以促進(jìn)良好的耐火性能。優(yōu)選地，氣化器包含與等離子體單元流體連通的排氣口。優(yōu)選地，氣化器中的排氣口緊密地耦合到等離子體單元，以防止焦油或揮發(fā)性鹽在連接兩個單元的通道中冷凝。優(yōu)選地，等離子體單元包含單個或成對的石墨電極系統(tǒng)以產(chǎn)生等離子體電弧。三種可能的構(gòu)型及其與等離子體電源相互連接的方法如圖1所示。圖(a)至(c)中的每一個表示具有兩個電極的等離子體爐的示圖。"熔融浴，，是指在爐底存在的熔渣。在圖(a)中，一個電極位于爐的頂部，而另一個電極位于爐的底部。兩個電極連接到電源，以能在爐內(nèi)產(chǎn)生等離子體。在圖(b)中，顯示與圖(a)中相同的構(gòu)型，還帶有另外的啟動電極(如爐的左側(cè)所示)，以能容易地啟動等離子體產(chǎn)生系統(tǒng)，這會被本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。在圖(c)中，兩個相連的電極位于等離子體單元的頂部。優(yōu)選地，一個或多個電極位于等離子體單元的頂部。等離子體單元可優(yōu)選在單元的入口和出口處包含水冷電極密封件。優(yōu)選地，石墨電極被鉆孔，并將等離子體穩(wěn)定氣體(例如氮或氬)注射到電極的中心。任選地，電極涂有耐火材料(例如氧化鋁涂層)，以便減少電極的磨損。任選地，一個或多個水冷的等離子體炬可用于產(chǎn)生等離子體。等離子體單元可包含一個或多個進(jìn)料口，其用于引入來自氣化過程的炭殘留物。優(yōu)選地，通過等離子體單元頂部的一個或多個進(jìn)料口將炭殘留物引入到等離子體單元中。所述進(jìn)料口優(yōu)選遠(yuǎn)離熔渣移出口。等離子體單元可包含一個或多個氣體進(jìn)料口，其用于將廢氣引入到等離子體單元中；所述進(jìn)料口可位于等離子體單元的側(cè)壁或頂部。來自氣化器的含有焦油的氣體(廢氣)優(yōu)選通過側(cè)壁或頂部的口進(jìn)入等離子體單元。優(yōu)選地，設(shè)計(jì)等離子體單元以防止或最小化含塵氣體造成的短路，例如-優(yōu)選地，重整氣(合成氣)的排出位置與氣體的入口位置完全相反，并實(shí)際上盡量地遠(yuǎn)離氣體的入口位置和/或優(yōu)選迫使廢氣在等離子體單元中向下(例如通過流向設(shè)備或通過使排出口位于低于氣體入口點(diǎn)的水平，從而降低氣體的浮力效應(yīng))。設(shè)計(jì)等離子體單元，以確保足夠的發(fā)生炭和氣體重整反應(yīng)的停留時間。可將氧化劑注入到等離子體單元中，以能使來自氣化單元的炭的碳組分氣化和含焦油的臟氣體流(廢氣)重整。氧化劑注入點(diǎn)優(yōu)選遠(yuǎn)離電極，以便防止高的石墨磨損率。等離子體單元可包含多個獨(dú)立的氧化劑注入點(diǎn)，理想的是有至少一個用于廢氣的注入點(diǎn)和至少一個用于炭殘留物的注入點(diǎn)。作為替代方案，炭和廢氣可通過同一個注入點(diǎn)引入。在等離子體單元中可提供用于注入氧化劑的注入設(shè)備，所述注入設(shè)備使得注入時會產(chǎn)生徑向氧化劑流。這會改善氧化劑和反應(yīng)的"燃料，，相(即廢氣和炭)之間的接觸。炭可包含無機(jī)成分，即含有除碳外的元素的固體組分。炭的無機(jī)成分會形成熔融的復(fù)合氧化物"熔渣"相，優(yōu)選其連續(xù)地從等離子體單元中移出。因此，所述單元可包含用于移出熔渣相的設(shè)備，其可以是角度向上的熔渣溢流口的形式(朝向所述單元的外部)，所以排出等離子體單元的熔融熔渣會產(chǎn)生氣鎖，以防止空氣進(jìn)入單元或氣體從單元中排出。在^f吏用過程中，等離子體單元優(yōu)選為緊密地封閉的。所述單元優(yōu)選保持在正壓下。優(yōu)選地，氣密的栓結(jié)法蘭用來封閉主爐體部分的頂部。優(yōu)選地，法蘭螺栓是彈簧承載的，以確保在等離子體單元中壓力過高的意外情況下(例如由于爆炸)，頂部能夠上升而使壓力迅速消失。通過易散逸的排放物處理系統(tǒng)安全地處理逸出氣體。存在于單元中的碳黑或其它導(dǎo)電沉積物可促使產(chǎn)生側(cè)電弧(也稱為寄生電弧)，其從電極發(fā)射并轉(zhuǎn)移到單元的頂部或側(cè)壁，而不轉(zhuǎn)移到熔體。側(cè)電弧是趨于破壞性的，導(dǎo)致反應(yīng)器殼體過早損壞。許多措施可適當(dāng)?shù)胤乐箓?cè)電孤的發(fā)生、發(fā)展.優(yōu)選地，在彼此電絕緣的部分中形成等離子體單元的頂部。.密切注意電極密封件的設(shè)計(jì)，以避免頂部漏電的可能性。所有固定密封件的緊固螺栓優(yōu)選為電絕緣的，并且優(yōu)選為防塵的，以避免灰塵在導(dǎo)電表面上積聚。.在電極外側(cè)周圍優(yōu)選采用氣體吹掃，以防止沉積物積聚在靠近電極的表面上。.優(yōu)選調(diào)整所述單元，使得煙灰或焦油狀產(chǎn)物的生成最少。.設(shè)計(jì)所有密封件，使得易于清潔和/或需要時易于替換。優(yōu)選連續(xù)地監(jiān)測廢氣的組成，并可釆用反饋控制回路，以調(diào)整等離子體單元的電力和氧化劑進(jìn)料速率。優(yōu)選進(jìn)一步凈化由等離子體處理產(chǎn)生的重整氣(合成氣)，以從氣流中除去酸性氣體、顆粒物和重金屬，以產(chǎn)生可用于發(fā)電的燃料和生成蒸汽的熱量。任選地，所述裝置還可包含熱解單元。本方法還可包括收集等離子體處理單元中產(chǎn)生的氣體(通常稱為合成氣)。典型地，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，等離子體處理單元會產(chǎn)生固體和/或熔融物質(zhì)。本方法還可包括收集在等離子體處理單元中產(chǎn)生的固體和/或熔融物質(zhì)。所述裝置還可包含用于如本文所描述的垃圾的好氧微生物消化的單元。如上所述，本方法優(yōu)選還包括在氣化步驟之前對垃圾進(jìn)行;隞生物消化，更優(yōu)選好氧微生物消化。這具有額外的優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)生熱值比未處理的垃圾高且水分含量比未處理的垃圾低的更均勻的原料，這使得組合的氣化和等離子體過程更有效。使用熱值相對一致的原料，氣化過程有效得多。同樣，已發(fā)現(xiàn)有效的等離子體處理理想地應(yīng)該具有相對均勻的廢氣進(jìn)料。為使加入氣化器的垃圾均勻化，通過首先用微生物處理來處理垃圾，由氣化器得到的廢氣在熱值上也更一致，因此本方法總體上是更有效的。優(yōu)選地，好氧微生物消化在旋轉(zhuǎn)式好氧消化單元中進(jìn)行。優(yōu)選地，垃圾以每分鐘一轉(zhuǎn)至每十分鐘一轉(zhuǎn)的速率在旋轉(zhuǎn)式好氧消化單元中旋轉(zhuǎn)。在好氧消化之前，垃圾的水分含量可為20-75wt%、優(yōu)選為25-50wt%。優(yōu)選地，在好氧消化處理后，垃圾的平均水分含量為45%或更低、優(yōu)選為30%或更寸氐。微生物消化步驟優(yōu)選包括以下步驟將處理前具有起始平均水分含量的(起始)垃圾進(jìn)料與處理前具有較低平均水分含量的其它垃圾混合，其中控制起始垃圾和所述其它垃圾的相對重量，將混合的垃圾送入^:生物處理容器，通過處理容器中的微生物活動來處理垃圾，在處理過程中攪拌混合的垃圾，在處理過程中控制與混合的垃圾接觸的氣體中的氧含量，使得其不低于5vol%,處理后混合垃圾的平均水分含量不超過45wt%、更優(yōu)選不超過35wt。/。并且最優(yōu)選不超過25wt%。隨后將產(chǎn)物干燥到平均水分含量低于20wt%，可相對容易地進(jìn)行。優(yōu)選地，起始垃圾包含有機(jī)垃圾、優(yōu)選為固體有機(jī)垃圾。所述其它垃圾可包含固體廢物。本發(fā)明裝置的用于實(shí)施微生物消化的部分優(yōu)選包含用于處理前具有起始平均水分含量的起始垃圾的進(jìn)料器和用于處理前具有較低平均水分含量的其它垃圾的進(jìn)料器，用于混合所述起始垃圾和所述其它垃圾的設(shè)備，用于控制混合在一起的所述起始垃圾和其它垃圾的相對重量的控制設(shè)備，將所述起始垃圾和其它垃圾送入處理容器的設(shè)備，在處理容器中的用于攪拌固體有機(jī)垃圾的設(shè)備，處理容器后的干燥設(shè)備，以及用于控制通過處理容器的氣流和/或控制起始垃圾和其它固體垃圾到處理容器的輸入的設(shè)備，使得處理后的垃圾的平均水分含量不超過45wt%、更優(yōu)選不超過35wt。/。并且最優(yōu)選不超過35wt%，并且使得在容器中與混合的垃圾接觸的氣體的氧含量不低于5vol%?？?消除"起始垃圾(通常為生活垃圾，但也可能為農(nóng)業(yè)垃圾)的物理組成(例如熱值)和水分含量的變化，使得由來自不同區(qū)域或不同時期的所處理的垃圾形成的產(chǎn)物可以是相對均勻的。用微生物步驟處理的垃圾，起始垃圾和/或其它垃圾，優(yōu)選為"有機(jī)垃圾"、優(yōu)選固體有機(jī)垃圾，例如生活垃圾、工業(yè)垃圾或農(nóng)業(yè)垃圾。"有機(jī)垃圾"是至少含有一定比例的能被微生物處理的有機(jī)物質(zhì)的垃圾。與起始垃圾混合的其它垃圾優(yōu)選也包含有機(jī)物質(zhì)。"混合，，是指收集至少兩個單獨(dú)的垃圾源，并以受控的相對重量送入微生物處理容器。可將來自兩個不同源的垃圾在混合設(shè)備或粉碎機(jī)中混合，或者其可在處理容器中的攪拌過程中混合。微生物消化步驟優(yōu)選產(chǎn)生熱量。所述分解通過改變垃圾的物理特性而加速。通常，微生物活動為細(xì)菌活動。優(yōu)選地，微生物活動是好氧的。微生物消化過程優(yōu)選用在高溫階段中的細(xì)菌進(jìn)行，通常出現(xiàn)在60-75°C、最優(yōu)選約63-70。C的溫度范圍內(nèi)。在所述階段中，發(fā)生非常迅速的消化，同時產(chǎn)生熱量。發(fā)現(xiàn)高溫階段中的反應(yīng)比通常所用的在30-38。C范圍內(nèi)的中溫階段中的反應(yīng)要快得多。因此，垃圾發(fā)生加速的分解。但是，如果溫度超過75。C，那么存在細(xì)菌將被破壞的危險(xiǎn)。高溫階段中的微生物反應(yīng)導(dǎo)致熱量自發(fā)產(chǎn)生，其使垃圾分解以產(chǎn)生適合加工為燃料或肥料的材料。微生物反應(yīng)幾乎總是提供維持其自身的足夠熱量，而不需要補(bǔ)充熱量。但是，實(shí)際上，垃圾的化學(xué)混合可導(dǎo)致溫度升高，這有助于微生物活動的開始。可將其它材料例如生石灰加到微生物處理容器中，以控制pH。優(yōu)選地，在微生物消化步驟中，與待處理的垃圾接觸的氣體的氧含量不低于5vol%。用于實(shí)施微生物消化的處理容器通常不是完全填充的，因此在待處理的垃圾上方存在氣體空間。合適地測量并優(yōu)選控制所述氣體空間中的氧含量。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道用于測量和控制氧含量的合適的技術(shù)。也可以測量水分含量，如下文所述。優(yōu)選地，測量從處理容器中移出的氣體的氧含量(和任選的水分含量)(如下文進(jìn)一步描述的)。這是特別方便的設(shè)置。微生物處理容器中的氣體通常包含大氣氮、氧氣、二氧化碳和水蒸氣。當(dāng)微生物活動是在高溫階段中進(jìn)行時，所述氣體可能不含曱烷、氨或確/(匕氫。為了將氧含量保持在5vol。/。以上，可將空氣或氧氣供應(yīng)到處理容器中。可在整個工藝的至少部分過程中連續(xù)地供應(yīng)空氣或氧氣或間斷性地輸入空氣/氧氣。為了補(bǔ)充促進(jìn)好氧消化的氧并且控制排出氣體(排出微生物處理容器的氣體)中的水分含量，需要相對高的氣流速度。空氣可通過某種強(qiáng)制通風(fēng)的形式提供。例如，可提供風(fēng)扇。所述風(fēng)扇可將空氣吹入微生物處理容器。但是，優(yōu)選存在將氣體從微生物處理容器中抽出的風(fēng)扇。在提供用于從微生物處理容器中抽出氣體的抽出設(shè)備的情況下，其可用通過至少一個導(dǎo)管提供的空氣來替代?？砷g斷地將空氣送入微生物處理容器，但優(yōu)選基本上連續(xù)地送入。微生物處理容器可以不是充分地密閉的，使得只要?dú)怏w排出，空氣就會自然地經(jīng)開口流入，以替代排出的氣體。隨著將新鮮空氣提供給微生物處理容器并且隨著氣體從該容器中排出，水蒸氣也從垃圾中移出。這有助于控制干燥效果，得到平均水分含量在希望的范圍內(nèi)的產(chǎn)物?？赏ㄟ^任何適合的裝置預(yù)先干燥提供給微生物處理容器的空氣，以使干燥效果最大化。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，將在微生物處理容器中與垃圾接觸的氣體中的水分含量保持在低于其露點(diǎn)的水平。這確保7jC基本上連續(xù)地從待處理的垃圾中移出，通過汽化進(jìn)入氣體空間。在微生物處理容器中可提供用于監(jiān)測氣體空間中的水分含量的設(shè)備。任何適合的設(shè)備均可用于測量水分含量。通過提供水分含量低于待處理的垃圾在處理溫度下的露點(diǎn)的空氣，可維持微生物處理容器中的水分含量低于露點(diǎn)。因?yàn)槲⑸锵臏囟韧ǔ哂诃h(huán)境溫度，所以可使用常態(tài)的新鮮空氣。作為替代方案，可使用水分含量低于環(huán)境空氣的水分含量的干燥空氣。將氧含量保持在所需范圍內(nèi)的主要工藝特性也可用來使水分含量保持在所需范圍內(nèi)。通過微生物處理容器的空氣和氣體的流動也將熱量從所述裝置的該部分移出。發(fā)現(xiàn)可達(dá)到足夠的熱平衡。也就是說，通過垃圾濃縮堆內(nèi)的微生物活動產(chǎn)生的熱量可與流過容器的氣體移出的熱量平衡，使得溫度保持在所希望的水平。優(yōu)選地，在微生物消化過程中應(yīng)攪拌垃圾。這提供垃圾的進(jìn)一步分解和混合，以確保微生物在整個物料中分布。還將垃圾的不同部分暴露于氣體，以確保氧穿過垃圾并通過氣體干燥垃圾?？捎萌魏芜m合的設(shè)備進(jìn)行攪拌，但特別優(yōu)選在旋轉(zhuǎn)式好氧消化單元(即包含有旋轉(zhuǎn)式好氧鼓的單元)中進(jìn)行消化?？梢匀魏芜m合的速率旋轉(zhuǎn)所述鼓，并且適合地在l-10分鐘、優(yōu)選2-5分鐘、最優(yōu)選約3分鐘的時間范圍內(nèi)轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。但是，在垃圾載入微生物消化單元和從其中卸載的過程中，可使用更高的旋轉(zhuǎn)速率，以便有利于這些操作。通常，在裝料和卸料過程中，可將速度提高到每分鐘l轉(zhuǎn)。如下文所進(jìn)一步描述的，所述鼓合適地在一端裝載垃圾同時在其另一端卸載微生物處理過的垃圾。通常每隔4小時進(jìn)行一次加料和卸料，并可耗時30分鐘。所述鼓優(yōu)選包含側(cè)面基本上平行的圓形截面圓筒。圓筒的軸可與水平方向成一定角度，例如成3°-10°、最優(yōu)選5°-8°的角，以通過鼓提供重力流動?？商峁┤魏芜m合尺寸的鼓，取決于垃圾的消耗速率。已發(fā)現(xiàn)，對于每天約250-500噸的處理量來i兌，應(yīng)4吏用直徑為3.5-6m、優(yōu)選為4-6m、最優(yōu)選為約5.5m的鼓。長度應(yīng)為直徑的6-10倍、最優(yōu)選為直徑的約8倍，合適的至多40m。所述鼓可使用任何適合的材料，例如低碳鋼。轉(zhuǎn)鼓的優(yōu)點(diǎn)在于其是機(jī)械上簡單的。堵塞問題少且活動部件^f艮少，從而降低損壞的危險(xiǎn)。旋轉(zhuǎn)引起的攪拌導(dǎo)致垃圾的磨損，進(jìn)而有助于使其破壞。優(yōu)選地，用垃圾將鼓填充到高水平，優(yōu)選最初填充75-90vol%。這導(dǎo)致磨損增加、熱量迅速地產(chǎn)生以及微生物處理容器的有效地利用。垃圾在微生物處理容器中的平均停留時間合適地為18-60小時、更優(yōu)選為約24-48小時、最優(yōu)選為約36小時。微生物處理容器優(yōu)選包含在處理過程中垃圾從其中通過的容器，例如如上所述的鼓。在鼓內(nèi)垃圾合適地從加料點(diǎn)移動到卸料點(diǎn)。如上文所指出的，加料和卸料合適地基本上同時進(jìn)行，新鮮的(未經(jīng)過微生物處理的)垃圾在加料端裝栽，并且已處理的混合的固體垃圾在卸料端移出。加料和/或卸料操作可耗時10-40分鐘、優(yōu)選約30分鐘。一次卸料操作或加料操作優(yōu)選分別與下一次卸料操作或加料操作間隔2-8小時、優(yōu)選3-5小時、最優(yōu)選約4小時的時間。因此，可實(shí)施"半間歇"法。在加工過程中，發(fā)現(xiàn)材料的體積可減少25%。材料之上的氣體空間會相應(yīng)地增加。在已處理的垃圾材料充分地消化和充分地干燥時，應(yīng)該將垃圾材料排出處理容器中。這通常發(fā)生在約48小時的時間后。通過將停留時間限制到48小時或更短，可減少碳的額外損失。已發(fā)現(xiàn)，微生物處理在降低垃圾中的某些組分的尺寸上是有效的。但是，可使用其它有助于降低垃圾組分的尺寸的方法。例如，為了增強(qiáng)微生物活動，優(yōu)選控制送入消化步驟的垃圾的某些參數(shù)。例如，在消化步驟(或氣化步驟，如果所述方法不包括微生物處理步驟的話)之前，優(yōu)選在第一方法中處理垃圾，以除去尺寸超過100mm、優(yōu)選為60mm、更優(yōu)選為50mm的顆粒。所述第一方法可包括第一步驟，其中例如人工或通過篩分除去^f艮大的物體，和第二步驟，其中例如通過粉碎來處理剩余的材料以降低其顆粒尺寸。本領(lǐng)域技術(shù)人員能得到適合的粉碎裝置。粉碎機(jī)可具有一個固定的轉(zhuǎn)子或兩個反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。作為替代方案，(在微生物或氣化步驟之前)，可對垃圾進(jìn)行操作以降低其顆粒尺寸，例如通過粉碎，而不需要首先除去過大尺寸的顆粒。對于微生物處理過程來說，粉碎操作是特別有利的，因?yàn)槠涫共牧铣浞只旌?，使微生物培養(yǎng)菌在整個材料中分布，并且非?？焖俚匾l(fā)高溫反應(yīng)。粉碎可用于減小顆粒之間的間距，以促進(jìn)微生物反應(yīng)?？煽刂频牡诙€參數(shù)是在微生物處理步驟中所處理的至少部分垃圾的平均水分含量。所述部分的垃圾的平均水分含量合適地為20-75%、更優(yōu)選為30-60%、最優(yōu)選為30-50%。在本文中提到的所有水分含量為wt%。其是平均值，以至少100kg垃圾的量求平均值?？赏ㄟ^測量空氣或在固定溫度下的垃圾上方的空氣或氣體的水分含量并與其平衡來測量垃圾的水分含量。如果混合后垃圾的有機(jī)物含量或水分含量低，那么可優(yōu)選加入受控量的工藝水。該工藝水優(yōu)選為來自水處理的廢水、最優(yōu)選為脫水的污泥。該物質(zhì)具有高的氮含量，并作為微生物反應(yīng)的催化劑。如上文所提到的，可通過將起始垃圾與平均水分含量較低的其它垃圾摻混，得到在微生物處理步驟中處理垃圾所希望的水分含量。已發(fā)現(xiàn)混合的生活垃圾的水分含量通常超過30wt%。來自辦公室和工廠的商業(yè)垃圾通常是更干燥的，水分含量為10-30wt%?？赏ㄟ^改變不同類型的垃圾的混合比來控制送入消化器的垃圾的水分含量。優(yōu)選地，送入微生物消化器的至少一部分垃圾的水分含量為20-75wt%、優(yōu)選為25-65wt%，以促進(jìn)更快的高溫反應(yīng)。但是，送入消化器的部分垃圾可包含相對干燥的商業(yè)垃圾。由潮濕的垃圾的消化產(chǎn)生的熱量足以處理送入處理容器的全部垃圾。但是，在攪拌過程中，商業(yè)垃圾和生活垃圾緩慢地混合在一起，降低混合物的總的水分含量，使得在處理結(jié)束時，水分含量不超過45wtYn并且優(yōu)選不超過25wt%。在摻混裝置中可以受控的方式將具有較高水分含量的起始垃圾與具有較低水分含量的其它垃圾摻混。如上所述，控制不同類型垃圾的相對量，使得通過混合垃圾的組合物料得到所希望的平均水分含量。摻混步驟也允許例如紙和基于紙的材料的吸收性材料(其是在商業(yè)垃圾中特別常見的)與潮濕垃圾(例如生活垃圾)緊密地?fù)交?。吸收性材料吸收富含?xì)菌的液體，為細(xì)菌在其上生長提供基質(zhì)，并使細(xì)菌遍布待處理的垃圾。這促進(jìn)反應(yīng)和混合，導(dǎo)致改善的消化。此外，紙張的潤濕有助于其分解。在微生物處理步驟中處理垃圾的過程中，希望產(chǎn)生基本上均勻的產(chǎn)物，使得其組分是具有相對小尺寸分布的顆粒，所述顆粒的最大尺寸為50mm或以下。摻混步驟有助于提高產(chǎn)物的均勻性。但是，雖然進(jìn)行了摻混，但發(fā)現(xiàn)在局部區(qū)域的垃圾中水分含量仍保持富集的，在該區(qū)域所述水分含量足夠高，使高溫反應(yīng)開始并非?？焖俚剡M(jìn)行?？捎米詣臃Q重進(jìn)料器來控制不同類型的垃圾進(jìn)料的相對量。通過實(shí)例，微生物處理過程中的垃圾的水分含量可如下按適合的比例可將具有高有機(jī)物含量和水分含量高于50%的生活垃圾與水分含量為20%或以下的商業(yè)垃圾混合，以提供平均水分含量為45-55wt。/。的摻混物。在微生物消化過程中，一部分水分被流過待處理材料上方的氣體和空氣吸收。平均水分含量可降到約30-40wt%、優(yōu)選為25-30wt%。在清空微生物處理容器的過程中，仍具有高殘留熱量水平的垃圾可通過如上所述的強(qiáng)制通風(fēng)來干燥，使得水分含量降到30-40wt%、優(yōu)選為25-30wt%。如上所述，然后可在干燥板上進(jìn)一步干燥微生物消化步驟中所處理的垃圾，使得水分含量降到25wt。/。以下。另一個可控制的參數(shù)是垃圾在微生物處理過程中的pH。所述在微29生物處理過程中的垃圾的pH優(yōu)選為6.0-8.5、優(yōu)選為6.3-7.3、最優(yōu)選為約6.8。氮水平對微生物活動有影響，pH和氮含量的調(diào)節(jié)可能是有利的。還已發(fā)現(xiàn)，送入微生物處理容器的垃圾的密度合適地不過低。優(yōu)選地，所述密度不小于450g/1、優(yōu)選不小于750g/1。而且，所述摻混步驟在這里是特別有用的。生活垃圾可具有相對高的密度?？赏ㄟ^混入適量的具有比較低密度的商業(yè)垃圾來控制平均密度。預(yù)處理如上所述，在氣化或微生物消化步驟之前，可對垃圾進(jìn)行各種類型的處理("在先步驟")。優(yōu)選地，所述在先步驟包括以下步驟中的任意一個或全部1.揀選最初的處理，以除去不易燃燒的物體，例如石頭、混凝土、金屬、舊輪胎等。也可除去尺寸超過100mm或更大的目標(biāo)成分。該過程可在例如揀選板的靜止表面上進(jìn)行?？商娲鼗蚋郊拥?，可將垃圾裝載到例如傳送帶的移動表面上并通過揀選站，在揀選站進(jìn)行垃圾的機(jī)械或人工揀選。2.粉碎粉碎是高度優(yōu)選的步驟。進(jìn)行粉碎以降低平均粒徑。其也可用于提高不同來源的垃圾的摻混。其還使處理方法更有效。發(fā)現(xiàn)，在粉碎過程中，微生物活動可開始并迅速地使溫度升高，并4艮快地經(jīng)過中溫階段、進(jìn)入高溫階段。3.篩分可使垃圾進(jìn)行機(jī)械篩分，以選擇具有尺寸在給定范圍內(nèi)的顆粒。所述給定范圍可為10-50mm。尺寸小于10mm的物質(zhì)包含灰塵、塵土和石頭，并被分出。垃圾可在至少兩個連續(xù)的篩分過程處理，分別逐漸地移出垃圾的更小部分。可粉碎在篩分過程中移出的過大的材料，以降低其平均尺寸。然后可將通過篩分分類的具有可接受尺寸的材料和粉碎的材料(如果合適的話)送入處理容器。隨后的處理在微生物消化處理步驟之后和氣化步驟之前，還可對垃圾進(jìn)行許多處理步驟。這些步驟可包括以下步驟中的任意一個1.分級可篩分材料，以除去超過給定尺寸的顆粒。例如，可分出超過50mm的顆粒。隨后所分出的顆?？杀环鬯?，以降低其尺寸，返回好氧消化器或簡單地廢棄。2.金屬的分離可使相對小的金屬顆粒例如鐵或鋁通過系統(tǒng)。例如通過隨后的步驟中的磁脫除器或電磁脫除器可將其除去。然后可將從系統(tǒng)中移出的金屬顆粒送到合適的回收工藝。3.干燥合適地，在微生物處理容器中處理之后，使垃圾經(jīng)受另外的干燥步驟。如果在微生物處理后，水分含量不超過45wt%、更優(yōu)選不超過35wt。/。并且最優(yōu)選不超過25wt%，則隨后的干燥可相對簡單地進(jìn)行。例如，在第一干燥段中，在從處理容器的卸料階段的過程中或之后，可提供空氣的強(qiáng)制通風(fēng)。在該階段中，通過微生物消化階段處理的垃圾仍處于高溫(例如50-60。C)，并且通過在其上方強(qiáng)制通風(fēng)可簡單地除去更多的水分。另一干燥步驟可包括將材料放置在干燥板上。在該步驟中，以不超過20cm的厚度將垃圾在相對大的區(qū)域上放置合適的的時間，在此期間水分含量下降。例如可通過用機(jī)械或手工裝置(例如電鏟)翻轉(zhuǎn)來攪拌垃圾?？梢岳?-4小時、優(yōu)選約3小時的時間間隔來翻轉(zhuǎn)垃圾。優(yōu)選地，在所述階段中，水分含量降到25wt。/。以下，此后不再發(fā)生進(jìn)一步的生物分解。合適地，垃圾停留在干燥板上18-48小時的時間、優(yōu)選為24-36小時、更優(yōu)選為約24小時。還發(fā)現(xiàn)，在隨后的處理過程中由于機(jī)械輸入能量，可發(fā)生進(jìn)一步的干燥。來自其它工藝設(shè)備例如來自氣化和/或等離子體處理步驟的廢熱可用于干燥材料?？蓪⑼ㄟ^在氣化和/或等離子體處理步驟中產(chǎn)生的熱而溫?zé)岬目諝夤娜胛⑸锢幚砣萜?，并在垃圾之上或其中通過，以加快這些過程的干燥速率。作為替代方案，干燥裝置可包含旋轉(zhuǎn)式閃蒸干燥器或其它干燥i殳備。4.造粒為了將所處理的垃圾轉(zhuǎn)化成燃料，可根據(jù)尺寸將垃圾分類、然后壓實(shí)，以提供適合用于氣化步驟的尺寸的丸粒。在該造粒階段中，由于摩擦產(chǎn)生熱量且由于進(jìn)一步暴露于空氣，垃圾可發(fā)生進(jìn)一步干燥。優(yōu)選地，為了4艮好地進(jìn)行造粒，所處理的材料的水分含量為10-25wt%。已發(fā)現(xiàn)，微生物處理步驟可適用于提供用于氣化步驟的燃料，該燃料稱為"綠煤，，，其熱值為約14.5MJ/kg的級別，大約為工業(yè)煤的一半。通過摻混不同來源的垃圾材料，通過不同時間的微生物處理步驟產(chǎn)生的或用不同場所的垃圾產(chǎn)生的燃料在以下方面為相對均勻的1.熱值-合適地為13-16.5MJ/kg、優(yōu)選為12-15MJ/kg。如果組分已顯著地干燥，那么熱值可更高。2.密度-合適地為270-350kg/m3、更優(yōu)選為約300kg/m3。3.水分含量-低于30wt。/。并且優(yōu)選為約20wt%。本發(fā)明的方法可在氣化步驟之前和微生物消化步驟之后(如果使用的話)包括熱解步驟。如下文所描述的，可將微生物消化步驟產(chǎn)生的垃圾用于供料到熱解過程。本發(fā)明的裝置可包括用于將來自處理容器的經(jīng)微生物處理的垃圾送入用于熱解所處理的垃圾的設(shè)備(即熱解單元)的設(shè)備。如果所述方法在氣化步驟之前包括熱解步驟，那么優(yōu)選將已熱解的垃圾送入氣化單元，在此進(jìn)行氣化。這通常需要已熱解的材料處于高溫，并且氣化過程優(yōu)選在熱解過程后直接發(fā)生。所述裝置可包含與氣化單元流體連通的微生物消化單元，并且所述氣化單元可與等離子體處理單元流體連通，以允許將由微生物處理得到的垃圾輸送到氣化單元，并允許將由氣化步驟產(chǎn)生的廢氣和炭輸送到等離子體處理單元。所述裝置可適用于以連續(xù)的方法處理垃圾。微生物消化步驟通?？梢园腴g歇方式進(jìn)行，而熱解和氣化過程通常需要材料的連續(xù)進(jìn)料，可提供例如進(jìn)料斗形式的中間儲存設(shè)備。優(yōu)選包含第一遞送設(shè)備和第二進(jìn)料裝置，所述第一遞送設(shè)備用于接收來自微生物處理過程的所處理的垃圾并將其送入所述中間儲存設(shè)備，所述第二進(jìn)料裝置用于將來自所述中間儲存設(shè)備貯存的所處理的垃圾送入熱解設(shè)備或氣化設(shè)備。第二進(jìn)料裝置優(yōu)選基本上連續(xù)地操作。第一和第二進(jìn)料裝置可包含任何適合的設(shè)備，例如傳輸帶或螺旋進(jìn)料器。圖2說明本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實(shí)施方案，圖2表示第一步驟，其中在旋轉(zhuǎn)式好氧消化單元(RAD)中對原料垃圾進(jìn)行好氧微生物消化，第二步驟，其包括在氣化單元(氣化器)中氣化旋轉(zhuǎn)消化步驟的產(chǎn)物，產(chǎn)生廢氣和炭，第三步驟，其包括在等離子體單元(等離子體爐)中進(jìn)行炭和廢氣的等離子體處理過程，產(chǎn)生玻璃化固體熔渣(被廢棄)和合成氣，第四步驟，其包括凈化合成氣，第五步驟，其包括排放合成氣或在燃?xì)獍l(fā)動機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒合成氣(在圖中稱為"發(fā)電島，，)以生產(chǎn)電能，然后排放已燃燒的合成氣。在合成氣燃燒或等離子體步驟中產(chǎn)生的熱量可用于干燥垃圾材料(未示出)。圖5說明本發(fā)明方法的另一個優(yōu)選的實(shí)施方案，圖5表示步驟A，其中原料垃圾在旋轉(zhuǎn)式好氧消化單元(RAD)中進(jìn)行好氧微生物消化，步驟B，其中由步驟A產(chǎn)生的垃圾進(jìn)料在氣化器中處理，以產(chǎn)生廢氣和炭，然后兩者在等離子體單元中在1500'C下處理，步驟C,其中將步驟B和/或I中產(chǎn)生的熱氣體在氣體冷卻系統(tǒng)中冷卻，步驟D，其任選地包括在凈化步驟處理所述氣體，步驟E，其任選地包括壓縮和j^存所述氣體，步驟F,其中使來自步驟E的氣體通過燃?xì)廨啓C(jī)，所述燃?xì)廨啓C(jī)直接連接到發(fā)電機(jī)(EG2-未示出)以發(fā)電，步驟G，其中氣體通過熱回收蒸汽發(fā)生器，步驟H，其包括將氣體排放到煙自和監(jiān)測煙道氣，步驟I，其中使來自步驟C和/或步驟G的高壓蒸汽通過蒸汽輪機(jī)，以用發(fā)電機(jī)l(EGl)發(fā)電。來自所述輪機(jī)的低壓蒸汽經(jīng)過緊密連接的冷凝器通過步驟J中的單獨(dú)的冷卻塔和步驟K中的供水系統(tǒng)。步驟I和/或F產(chǎn)生的電可在步驟L中分配到所述裝置的任何部分(由步驟M表示)或輸出(步驟N)。如上所述，可將氧和/或蒸汽引入氣化單元或熱解單元和/或等離子體處理單元?，F(xiàn)在用以下非限制性的實(shí)施例來進(jìn)一步舉例說明本發(fā)明。實(shí)施例氣化器配置和操作(見圖3)FBG(流化床氣化器)包含襯有復(fù)合耐火材料內(nèi)襯的立式圓筒形的低碳鋼容器。氣化器殼體的外部尺寸為直徑1.83m、高5.18m,并且內(nèi)徑為0.254m;膨脹的床層的高度為約1.0m。FBG使用硅酸鋁陶瓷顆粒作為床層介質(zhì)的加熱床。以受控的速率通過固體燃料進(jìn)料系統(tǒng)將RDF(垃圾衍生燃料)原料連續(xù)地送入FBG1。通過帶式傳輸機(jī)2將所接收的進(jìn)料轉(zhuǎn)移到緩沖斗3，在此處變速螺旋傳輸機(jī)控制固體的體積進(jìn)料量。所述固體排放到氣鎖中。使用恒速螺旋傳輸機(jī)，以將來自氣鎖的進(jìn)料轉(zhuǎn)移到流化床l，在此處將其加料到所述床層的上表面。在料斗和氣鎖處使用另外的惰性氣體吹掃，以防止空氣進(jìn)入進(jìn)料流或氣體從進(jìn)料流排出。使用床底燃燒丙烷燃料的預(yù)熱系統(tǒng)，以使床層的溫度升高至420'C。當(dāng)?shù)诙楣┙o中斷時，在這一點(diǎn)上通過單獨(dú)的進(jìn)料器將木質(zhì)丸粒送入氣鎖，以4吏床層的溫度升至600°C，然后在700。C下切斷第一丙烷供給。當(dāng)用RDF替代時，繼續(xù)木質(zhì)丸粒進(jìn)料，以得到800-850。C的操作溫度。由"Titan"多包裝的10-11個氣瓶供氧。通過質(zhì)量流量控制器(MFC)將流量控制到至多500Nl/分鐘。氧化劑在通過位于床層下面的面向上的噴嘴注入之前，混合氧和蒸汽。精密地計(jì)量蒸汽和氧的各自的進(jìn)料量以與RDF的進(jìn)料量匹配，從而確保氣化器在設(shè)計(jì)操作極限內(nèi)運(yùn)行。使用多個壓力和溫度傳感器，以精密地監(jiān)測并控制FBG操作。裝入安全聯(lián)鎖裝置，以確保在單元超出規(guī)定的操作極限的情況下系統(tǒng)的安全關(guān)閉或報(bào)警。將FBG排出的廢氣通過襯有耐火材料的鋼導(dǎo)管5送入等離子體轉(zhuǎn)換器單元4。等離子體轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)圖4給出等離子體轉(zhuǎn)換器(不包括電極和控制器布置)的示意圖，并包含以下部分i)襯有耐火材料的低碳鋼殼6，所述殼6具有在上殼部分的另外的雙層水冷套和一系列水冷銅指狀物7，其對在熔渣線處的耐火材料提供另外的保護(hù)。所述耐火材料為含有91%的A1203、7。/。的MgO和2。/o的CaO的鑄造氧化鋁尖晶石，其最高使用極限值為1800°C。在轉(zhuǎn)換器的底部，直徑為150mm的圓柱形鋼棒為單電極操作提供返回電極(陽極)。爐膛的放料口8允許間歇地移出熔融熔渣。轉(zhuǎn)換器在上殼區(qū)域有用于監(jiān)測壓力和用于相機(jī)觀察的孔。在8個位置用B型熱電偶(可高達(dá)1800。C)并且在返回電極中的兩個位置用K型熱電偶(可高達(dá)1300。C)監(jiān)測耐火材料的溫度。ii)帶有水套的襯有耐火材料的錐形低碳鋼頂蓋9,其有5個大孔用于單電極操作的中心口10、用于來自FBG進(jìn)料的氣體進(jìn)料的側(cè)口11、廢氣孔12和用于過大尺寸床層材料的固體進(jìn)料口(未示出)以及備用的常規(guī)入口13。還有將小型遙控?cái)z像機(jī)設(shè)置在保護(hù)罩中的較小的攝像口，通過所述攝像機(jī)可觀察等離子體轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部。有兩個如上的用于監(jiān)測耐火材料溫度的熱電偶孔。所述頂蓋還為電極控制器和廢氣管道提供定位點(diǎn)。iii)鋼支架14，其安裝在重載輪和路軌上，方便等離子體轉(zhuǎn)換器的移動和安裝。iv)電極15和控制器系統(tǒng)16,其中通過中心單軸控制器(僅垂直方向的)控制陰極電極運(yùn)動，所述控制器由通過伺服電動機(jī)和齒輪箱驅(qū)動的重栽線性滑軌組成。將電極夾具17固定到支架板上，并將整個組件安裝在電絕緣的陶瓷和玻璃纖維圏和隔離物上，以防止等離子體設(shè)備的側(cè)電弧?？刂破鞯牡撞勘话涮詈闲兔芊饧挠糜诰婊螂姌O通過、進(jìn)入等離子體轉(zhuǎn)換器的密封組件包圍?？筛哌_(dá)100mm的電極直徑可通過該中心口提供并且最大行程為1000mm。石墨電極是中心鉆孔的，并通過該管道注入惰性等離子氣體。單控制器的使用允許單電極(陰極)操作模式，并且電流的返回路徑經(jīng)過轉(zhuǎn)換器底部的鋼返回電極(陽極)。在操作中，來自氣化器的臟廢氣通過襯有耐火材料的導(dǎo)管流到等離子體轉(zhuǎn)換器。將另外的氧和蒸汽在進(jìn)入轉(zhuǎn)換器的位置處同軸地注入氣流0在轉(zhuǎn)換器階段的高溫和氧化劑的加入促使有機(jī)物質(zhì)裂化和重整以及煙灰和炭產(chǎn)物的氣化?？刂频入x子體電弧的功率，以使排出所述單元的氣體的溫度保持在約1000-1300°C。從氣化器帶出的灰分顆粒會下落，并吸入到熔體中。在轉(zhuǎn)換器單元中處理后，合成氣通過在所述單元底部的第二氣體口排出。實(shí)施例1:生物質(zhì)木質(zhì)丸粒的處理用于處理木質(zhì)丸粒的一般方法如上給出。木質(zhì)丸粒送入氣化器的進(jìn)料量平均為42kg/h。表4給出在FBG中所采用的使床層溫度保持在約80(TC并使等離子體轉(zhuǎn)換器給出1250。C(估計(jì))的排出溫度的操作條件的匯總。這些數(shù)值與理論上得到的操作要求緊密相關(guān)。表4用于處理生物質(zhì)(木質(zhì)丸粒)的實(shí)施例的操作條件項(xiàng)目氣化器等離子體轉(zhuǎn)換器RDF進(jìn)料輸入(kg/h)42功率輸入(kw)79氬(l/分鐘)50130氧(Nl/分鐘)18961蒸汽(kg/h)140實(shí)施例2:RDF材料的處理用于RDF材料處理的方法如上給出。RDF得自商業(yè)熱處理廠。上表1給出該材料的一般組成。所述材料以40.5kg/h的平均速率送入氣化器。表5給出在FBG中所采用的使床層溫度保持在約800。C并使等離子體轉(zhuǎn)化器給出1250'C的(估計(jì))排放溫度的操作條件的匯總。已觀察到理論值和實(shí)驗(yàn)得到的值之間同樣具有良好的相關(guān)性。表5用于處理垃圾衍生燃料的實(shí)施例的操作條件項(xiàng)目氣化器等離子體轉(zhuǎn)化器RDF進(jìn)料輸入(kg/h)40.5功率輸入(kw)-70氬(l/分鐘)50130氧(Nl/分鐘)18961蒸汽(kg/h)140權(quán)利要求1.一種用于處理垃圾的方法，所述方法包括(i)(a)氣化步驟，所述氣化步驟包括在氧和蒸汽存在下在氣化單元中處理所述垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭，或者(b)熱解步驟，所述熱解步驟包括在熱解單元中處理所述垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭；和(ii)等離子體處理步驟，所述等離子體處理步驟包括在氧存在下和任選地在蒸汽存在下在等離子體處理單元中對所述廢氣和炭進(jìn)行等離子體處理。2.—種用于處理垃圾的方法，所述方法包括(i)對所述垃圾進(jìn)行微生物消化，然后(ii)(a)氣化步驟，所述氣化步驟包括在氣化單元中處理所述經(jīng)微生物處理的垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭，或者(b)熱解步驟，所述熱解步驟包括在熱解單元中處理所述經(jīng)微生物處理的垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭；和(iii)等離子體處理步驟，所述等離子體處理步驟包括在等離子體處理單元中對所述廢氣和炭進(jìn)行等離子體處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述垃圾在所述氣化步驟過程中在高于650'C的溫度下氣化。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述垃圾在所述氣化步驟過程中在800-950。C的溫度下氣化。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中相對于每1000kg送入到所述氣化單元的垃圾，在所述氣化步驟過程中引入到所述氣化單元的氧的量為300-350kg。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述垃圾含有小于20wt。/。的水分，并且相對于每1000kg送入到所述氣化單元的垃圾，在所述氣化步驟過程中引入到所述氣化單元的蒸汽的量為300-350kg。7.根據(jù)權(quán)利要求l-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中相對于每1000kg送入到所述氣化單元的垃圾，在所述氣化步驟過程中引入到所述氣化單元的蒸汽的量為至多300kg。8.根據(jù)權(quán)利要求1-4和7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述垃圾含有20wt。/?；蚋嗟乃郑⑶蚁鄬τ诿?000kg送入到所述氣化單元的垃圾，在所述氣化步驟過程中引入到所述氣化單元的蒸汽的量為0-150kg。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣化步驟在流化床氣化單元中進(jìn)行。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述垃圾通過氣鎖設(shè)備送入所述氣化單元。11.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述方法在所述氣化步驟之前還包括對所述垃圾進(jìn)行微生物消化的步驟。12.根據(jù)權(quán)利要求l或ll所述的方法，其中所述微生物消化是好氧微生物消化。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述微生物消化在好氧微生物消化單元中進(jìn)行，其中所述單元中的氣體的氧含量不小于5vol%。14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中所述好氧微生物消化在旋轉(zhuǎn)式好氧消化單元中進(jìn)行。15.根據(jù)權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述垃圾以每分鐘一轉(zhuǎn)至每10分鐘一轉(zhuǎn)的速率在所述旋轉(zhuǎn)式好氧消化單元中旋轉(zhuǎn)。16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中在微生物消化之前所述垃圾的水分含量為20-75wt%。17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述微生物消化處理后所述垃圾的平均水分含量為30wt。/?；蚋?。18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣化單元和所述等離子體處理單元是流體連通的。19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述等離子體處理步驟中的氧與蒸汽的重量比為10:1至2:5。20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述垃圾的所述等離子體處理在1100-1600。C的溫度下進(jìn)行。21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述垃圾的所述等離子體處理在等離子體穩(wěn)定氣體存在下進(jìn)行。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述等離子體穩(wěn)定氣體選自氮?dú)?、氬氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳和蒸汽中的一種或多種。23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括收集在所述等離子體處理單元中產(chǎn)生的氣體。24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括收集在所述等離子體處理單元中產(chǎn)生的固體和/或熔融材料。25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中將由所述氣體等離子體處理產(chǎn)生的所述氣體用于燃?xì)獍l(fā)動機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)以發(fā)電。26.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述垃圾在所述熱解步驟過程中在400。C或更高的溫度下熱解。27.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括在所述氣化或熱解步驟中處理所述垃圾之前干燥所述垃圾的步驟。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述垃圾通過利用在所述方法的任意其它步驟中產(chǎn)生的熱量來干燥。29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中通過在所述垃圾上方或垃圾中吹入加熱的空氣或蒸汽來干燥所述垃圾。30.根據(jù)前述權(quán)利要求27或28中任一項(xiàng)所述的方法，其中恰好在所述氣化或熱解步驟中的處理之前所述垃圾的水分含量為20wt。/?；蚋汀?1.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中恰好在所述氣化或熱解步驟中的處理之前所述垃圾的水分含量為15wtY?；蚋?。32.—種用于實(shí)施如權(quán)利要求l中所限定的方法的裝置，所述裝置包含:(i)氣化單元或熱解單元和(ii)等離子體處理單元，其中所述氣化單元具有用于氧的入口和任選地用于蒸汽的入口，并且所述等離子體處理單元具有用于氧的入口和任選地用于蒸汽的入口。33.—種用于實(shí)施如權(quán)利要求2中所限定的方法的裝置，所述裝置包含:(i)微生物消化單元，(ii)氣化或熱解單元，和(iii)等離子體處理單元。34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的裝置，其中所述氣化單元適合于在超過65(TC的溫度下氣化所述垃圾。35.根據(jù)權(quán)利要求32-34中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述氣化單元適合于在至少800'C的溫度下氣化所述垃圾。36.根據(jù)權(quán)利要求32-35中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述氣化單元包含氣鎖設(shè)備，通過所述氣鎖設(shè)備所述垃圾可引入到所述氣化單元。37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，所述裝置還包含用于微生物消化垃圾的單元。38.根據(jù)權(quán)利要求33-37中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述用于微生物消化垃圾的單元是旋轉(zhuǎn)式好氧消化單元。39.根據(jù)權(quán)利要求32-38中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述裝置包含微生物消化單元，并且所述微生物消化單元與所述氣化單元是流體連通的，并且所迷氣化單元與所述等離子體處理單元是流體連通的，以允許由所述微生物處理所處理的垃圾輸送到所述氣化單元，并且允許由所述氣化步驟產(chǎn)生的廢氣和炭輸送到所述等離子體處理單元。40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中所述裝置適合于以連續(xù)方法處理所述垃圾。41.根據(jù)權(quán)利要求32-40中任一項(xiàng)所述的裝置，所述裝置還包含用于發(fā)電的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)，所述輪機(jī)與所述等離子體單元流體連通，4吏得可將來自所述等離子體單元的經(jīng)等離子體處理的氣體送入所述輪機(jī)。42.根據(jù)權(quán)利要求32-42中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述熱解單元適合于在至少400'C的溫度下氣化所述垃圾。全文摘要一種處理垃圾的方法，所述方法包括(i)(a)氣化步驟，所述氣化步驟包括在氧和蒸汽的存在下在氣化單元中處理所述垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭，或者(b)熱解步驟，所述熱解步驟包括在熱解單元中處理所述垃圾，以產(chǎn)生廢氣和炭；以及(ii)等離子體處理步驟，所述等離子體處理步驟包括在氧存在下和任選地在蒸汽存在下在等離子體處理單元中對所述廢氣和炭進(jìn)行等離子體處理。文檔編號F23G5/027GK101213403SQ200680023961公開日2008年7月2日申請日期2006年6月29日優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日發(fā)明者克里斯·查普曼,大衛(wèi)·奧文斯,大衛(wèi)·迪根,賽義德·伊斯梅申請人:特喬尼科斯有限公司