專利名稱:廢料處理和用以處理廢料的轉(zhuǎn)窯的制作方法
本發(fā)明涉及一種廢料處理的方法和設(shè)備。尤其是涉及最好包括一種轉(zhuǎn)窯的處理設(shè)備。
城市的固態(tài)廢料和/或液態(tài)廢料的處理是現(xiàn)代人面臨的一個重要的問題。廢料通常具有消極的經(jīng)濟價值，而許多有毒的廢料使其中和或破壞是非常的困難。
一些廢料處理方法的實例，在美國專利第1，859，159號(格林沃爾特)、第3，249，551號(比克斯萊(Bixley))、第3，383，228號(雷克脫(Rekate)等人)、第3，957，528號(奧特等人)和第4，112，033號(林奇(Linge))中公開了。
本發(fā)明的一個目的是提供一種廢料處理的方法。
最佳的目的是提供一種使其最后產(chǎn)物能用作填料的方法，其中填料具有積極的經(jīng)濟價值，例如，用以生產(chǎn)混凝土、筑路或用作多孔的裝填。
另一種最佳的目的是提供一種適用于該方法的轉(zhuǎn)窯。
其他的最佳目的可以從下面的說明書變得一目了然。
一個方面，本發(fā)明屬于廢料處理的方法，該方法包括以下的步驟將固態(tài)和/或液態(tài)廢料與粘合材料混合;
將混合物通過一擠壓機以形成廢料顆粒;
將顆粒通過爐膛或窯的高溫分解區(qū)，以餾出廢料中至少部分揮發(fā)性氣體;
將顆粒通過爐膛或窯的氧化區(qū)，在該處過量的氧氣使剩余的揮發(fā)性氣體和廢料中至少一部分不易揮發(fā)的碳被氧化;以及將顆粒通過爐膛或窯的玻璃化區(qū)，以使出現(xiàn)在顆粒中的硅酸鹽玻璃化，以形成固態(tài)填料。
粘合材料選擇的根據(jù)是當(dāng)燃燒時，它能形成一種硬的惰性陶瓷材料，而且可以包括粘土、油巖或者帶有適當(dāng)?shù)奶沾尚阅艿念愃撇牧稀?br>顆粒最好在饋送到爐膛或窯之前先通過一干燥器，顆粒最好由來自爐膛或窯的至少一個區(qū)的熱氣體的逆流流動來干燥。
填料最好在冷卻器中由空氣流來冷卻，在冷卻器中變熱的空氣最好被饋送至干燥器，以干燥顆粒。
從干燥器排出的氣體最好被分布成兩股氣流，一股氣流被饋送至后燃室和氣體凈化系統(tǒng)，另一股氣流被饋送至爐膛或窯的氧化和/或玻璃化區(qū)。
顆粒最好在高溫分解區(qū)內(nèi)通過控制的燃燒一些從廢料中餾出的揮發(fā)性物質(zhì)和用從氧化區(qū)傳送來的熱氣體，將其加熱至大約650℃，結(jié)果的富揮發(fā)性物質(zhì)的氣體流在氧化和/或玻璃化區(qū)內(nèi)燃料可供應(yīng)給后燃室。
為了去除剩余的揮發(fā)性物質(zhì)和不易揮發(fā)的碳固體粒子，最好顆粒的氧化出現(xiàn)在1000℃或低于1000℃的氧化區(qū)。來自高溫分解區(qū)的一些氣體燃料的氧化和燃燒在氧化區(qū)內(nèi)提供熱量。一部分不易揮發(fā)的碳可以留在顆粒內(nèi)，以引起發(fā)脹，它能減小最后的填料的比重(S.G.)。
一部分從干燥器排出的空氣可由通過玻璃化區(qū)的輸送管將其饋送至氧化區(qū)，以向氧化區(qū)供應(yīng)氧氣。
硅酸鹽的玻璃化最好在玻璃化區(qū)在1200℃±200℃發(fā)生，區(qū)內(nèi)的熱量是由燃燒來自高溫分解區(qū)的氣體燃燒和由來自干燥器的空氣產(chǎn)生的。
可是窯內(nèi)的固體粒子和氣體最好是沿逆流方向流動，在氧化和玻璃化區(qū)內(nèi)的氣體流可以與固體粒子流一致，在該處從干燥器排出的氣體被饋送至氧化區(qū)。于是熱氣體被饋送至玻璃化區(qū)，且與來自高溫分解區(qū)的一些氣體燃料一起燃燒，以玻璃化固體粒子。來自玻璃化區(qū)的氣體被分成兩股氣流，一股氣流被引向高溫分解區(qū)，以提供熱量和為在該區(qū)內(nèi)燃燒提供氧氣，另一股氣流被引向氣體凈化系統(tǒng)。
第二方面，本發(fā)明屬于廢料處理的轉(zhuǎn)窯，該轉(zhuǎn)窯包括一高溫分解區(qū)，以容納與粘合材料混合的固態(tài)和/或液態(tài)廢料的顆粒，在該處顆粒被加熱，以餾出至少一部分包含在廢料中的揮發(fā)性氣體;
一氧化區(qū)，在該處過量的氧氣使廢料中剩余的揮發(fā)性氣體和至少一部分不易揮發(fā)的碳被氧化;以及一玻璃化區(qū)，在該處顆粒內(nèi)的硅酸鹽被玻璃化，以形成固態(tài)的填料。
第三個方面，本發(fā)明屬于廢料處理的設(shè)備，該設(shè)備包括一個干燥器，用于干燥與粘合材料混合的固態(tài)和/或液態(tài)廢料的顆料;
上述的轉(zhuǎn)窯;以及一個冷卻器，用于冷卻固態(tài)的填料。
設(shè)備的其他特點，對于有技術(shù)的讀者來說是顯而易見的。
現(xiàn)參照附圖對幾個最佳實施例作出說明，以使能對本發(fā)明徹底的了解。其中圖1是廢料處理車間的一概略布置圖;
圖2是本發(fā)明的轉(zhuǎn)窯的第一實施例的一概略布置圖;
圖3是該轉(zhuǎn)窯的第二實施例的一概略布置圖;
圖4是該轉(zhuǎn)窯的第三實施例的一概略布置圖;
圖5是固體粒子和氣體流的一概略加工流程圖;
圖6(a)是表示在干燥器內(nèi)和在轉(zhuǎn)窯的高溫分解、氧化/玻璃化區(qū)內(nèi)和在冷卻器內(nèi)的溫度曲線圖;以及圖6(b)是表示在干燥器內(nèi)和在轉(zhuǎn)窯的高溫分解、氧化/玻璃化區(qū)內(nèi)和在冷卻器內(nèi)的氧氣(O)含量曲線圖。
參閱圖1，城市固態(tài)廢料10被傾卸在接收堆，且按照要求由一帶式進料機11被饋送至主粉碎機12。粉碎的廢料經(jīng)過傳送帶13被輸送到磁性分離器14，該分離器將廢料中的任何鋼的組分清理到15處的廢鋼儲存器內(nèi)。廢料由傳送帶16輸送到副粉碎機17，而在由傳送帶18輸送到貯藏器(未示出)前被放在地上進行篩分。(固態(tài)廢料通過副磁性分離器將任何剩下的金屬清理到18a處的廢料箱)。
粘土19在被饋送至預(yù)干燥器/預(yù)混合器21之前在處理單元20中被搗碎/錘碎和篩選;在預(yù)干燥器/預(yù)混合器21那里與由傳送帶22從其庫房輸送來的固態(tài)廢料混合。
干燥的經(jīng)過粉碎的固態(tài)廢料/粘土混合物在混合器24中與來自儲罐26的液態(tài)廢料進行混合，且被饋送至攪拌機27以產(chǎn)生顆粒28，顆粒28被傳送帶30傳送到干燥器29，將在下文作更詳細(xì)的敘述。把這些顆粒進行干燥，然后送到旋轉(zhuǎn)窯31如下所述那樣燃燒。合成的填料在被傳送帶33饋送至貯料堆(未示出)以前被冷卻和然后被饋送至粉碎和篩選裝置32。
現(xiàn)參閱圖2，顆粒被傳送帶30傳送至給料漏斗34，且由螺旋傳送器35供應(yīng)給旋轉(zhuǎn)干燥器29。
干燥器29具有一個安裝在一旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)37上的筒36(有內(nèi)部條板以向上傳送顆粒其目的是為了更有效的傳熱)。在排出端的外殼38接收熱的干燥氣體，該熱的干燥氣體與顆粒流逆流流動，以使后者干燥。外殼有一連接至螺旋傳送器40的卸料出口39，螺旋傳送器40將干燥的顆粒輸送到在窯31的入口端的顫動料斗41。在干燥器29的入口端處的排氣外殼42接收來自干燥器被抽風(fēng)機43抽出的排出氣體。抽風(fēng)機的出口被連接至一后燃室44和轉(zhuǎn)窯，如下文敘述的。后燃室44被連接至氣體洗滌器45和排氣塔46。
來自顫動料斗41的顆粒被饋送到轉(zhuǎn)窯31的高溫分解區(qū)47的入口端。
高溫分解區(qū)有一襯以耐火材料(和吸取器(lifters)以改善傳熱效率)的旋轉(zhuǎn)殼體48，并被安裝在旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)49上。外殼50設(shè)置在高溫分解區(qū)的入口端。該區(qū)的排出端有一同軸地容納在窯31的氧化區(qū)52的入口端中的縮頸部分51。
窯31的氧化和玻璃化區(qū)52、53是由安裝在旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)55上的另一個鑲耐火襯里的筒54形成的。筒48、54和頸部分51的傾斜角和旋轉(zhuǎn)速度，控制通過窯的顆粒和填料的流量。
外殼56包圍著氧化區(qū)52的入口端(和高溫分解區(qū)47的排出端)以接收來自氧化區(qū)52排出的氣體。
外殼57包圍著玻璃化區(qū)53的卸料端，且通向填料的卸料槽58，該槽將填料引向填料冷卻器59，而后經(jīng)過冷卻器出口59a和傳送帶59b到粉碎和篩選裝置32。
現(xiàn)將參照圖5分別敘述固體粒子和氣體流。
A.固體粒子流擠出的顆粒28從攪拌機27進入旋轉(zhuǎn)筒干燥器29(經(jīng)過螺旋傳送器35)，在該處顆粒中的水被除去。水被蒸發(fā)到對顆粒逆流地輸送的熱空氣流中。此熱空氣是通過由在填料冷卻器59中的熱填料產(chǎn)物直接接觸加熱新鮮空氣60產(chǎn)生的，而其流量和溫度被調(diào)節(jié)到使達到要求的干燥程度和干燥速率。
顆粒28通過旋轉(zhuǎn)傳送器40從干燥器29進入顫動料斗41，該料斗41充當(dāng)在干燥器29和高溫分解區(qū)47之間緩沖器。顆粒按照要求被從料斗41移動到高溫分解區(qū)中。這里，小心地控制顆粒中一些揮發(fā)性物質(zhì)的燃燒和來自氧化區(qū)的傳熱，熱氣體將固體粒子溫度上升至大約650℃，足以餾出大部分存在的揮發(fā)性物質(zhì)。合成的富揮發(fā)性物質(zhì)的氣體流經(jīng)過外殼50被抽出，且在處理過程中在別處被用作氣體燃料。在顆粒中的任何殘留水分也在這個階段被驅(qū)除。
顆粒從高溫分解區(qū)47進入氧化區(qū)52。顆粒首先進入氧化區(qū)，在該處它們與過量的氧接觸，而剩余的揮發(fā)性物質(zhì)和不易揮發(fā)的碳被氧化。此氧化與來自高溫分解區(qū)47的一些氣體燃料的燃燒一起提供熱量以升高固體粒子溫度至大約1100℃。
顆粒于是進入窯的玻璃化區(qū)53。來自高溫分解區(qū)47的另外的氣體燃料在這里燃燒，以使固體粒子溫度升至1200±200℃。這最后的加熱階段使出現(xiàn)在顆粒中的硅酸鹽玻璃化，使生成的填料具有所希望的物理性能。
熱的填料從窯直接地進入垂直填料冷卻器59，在該處它對著逆流的新鮮空氣流60被冷卻。
B.氣體流新鮮空氣60進入填料冷卻器59，在該處它從熱填料吸收熱量。這熱空氣流相對于顆粒流逆流地被引入原料饋給干燥器(經(jīng)過外殼38)。在干燥器29中這氣體流使顆粒中的大部分水蒸發(fā)，而使它冷卻。氣體的流量和溫度被設(shè)定，以達到最佳干燥情況。
從干燥器排出的氣體受外殼42控制，且被分成兩股氣流。大部分直接進入后燃室44，用以在氣體凈化以前燃燒。
氣體和固體粒子以逆流的方式在窯的氧化/玻璃化區(qū)內(nèi)流動。在高溫分解段中產(chǎn)生的部分氣體燃料被饋送至位于窯的玻璃化區(qū)33中燃燒器61，而來自干燥器29的剩余空氣被引入氧化和玻璃化區(qū)。這空氣的一些被饋送至玻璃化區(qū)內(nèi)氣體燃料燃燒器61，此處溫度是上升的，而一些放出的熱將固體粒子溫度上升至玻璃化所需的溫度。引入氧化/玻璃化區(qū)的剩余空氣通過沿玻璃化區(qū)53中心而行的管道62被饋送至氧化區(qū)52。該空氣在些管道62中預(yù)熱，且在傳輸至氧化區(qū)52時為燃燒在熱解的顆粒中的剩余揮發(fā)性物質(zhì)和不易揮發(fā)的碳提供了所需的氧氣，從而釋放足夠的熱量以升高來自高溫分解區(qū)的固體粒子的溫度至氧化所需的溫度。留在氧化區(qū)52的熱氣體部分經(jīng)過頸部分51與從高溫分解區(qū)47至氧化區(qū)52的顆粒流相逆流返回高溫分解區(qū)47，以提供處理過程中在該高溫分解段中燃燒的熱和氧氣。
這氣流被控制以使一小部分存在于顆粒中的揮發(fā)性物質(zhì)被燃燒。在高溫分解區(qū)內(nèi)由燃燒釋放的熱和從熱氧化區(qū)氣體的熱傳輸?shù)臒?，將固體粒子溫度足夠地升高以在高溫分解區(qū)內(nèi)餾出在空氣流中存在的大多數(shù)揮發(fā)性物質(zhì)。來自此高溫分解區(qū)47的合成無氧、富揮發(fā)性物質(zhì)的氣體流從外殼50被放出，且在玻璃化區(qū)53和后燃室44中被用作氣體燃料。
來自氧化區(qū)剩余的不工作氣體(即，不進行高溫分解)通過外殼56直接送至洗滌器45。
C.替換的氣體流(如圖5中虛線所示)作為上面的一種替換，在氧化/玻璃化區(qū)52/53中的氣體流能順流于固體粒子流而不是逆流。在這種情形下，從干燥器29返回到程序中的空氣，被引入窯的氧化區(qū)52。這里它使在熱解顆粒中剩余揮發(fā)性物質(zhì)和不易揮發(fā)的碳能燃燒，且吸收產(chǎn)生的熱而不是由固體粒子吸收。然后熱氣體通入玻璃化區(qū)53，在該處通過燃燒部分來自高溫分解區(qū)47的氣體燃料，其溫度進一步增加。這種熱的一些被放出以使固體粒子上升至玻璃化溫度。留在玻璃化區(qū)53的氣體被部分地返回至高溫分解區(qū)47，為處理過程的該高溫分解段中的燃燒提供熱量和氧氣。氣體的剩余物從該裝置經(jīng)過外殼57放出至氣體洗滌器45。
在干燥器29、高溫分解區(qū)、氧化/玻璃化區(qū)52、53以及冷卻器59中廢料和氣體的溫度分別以實線和虛線表示于圖6(a)中，而上述各部分中的氧氣(O)含量被表示在圖6(b)中。
現(xiàn)參閱圖3，轉(zhuǎn)窯的布置通常是與圖2的相同，不同點在于熱解的顆粒用管道70通過外殼56從高溫分解區(qū)47的排出端被輸送至氧化區(qū)52的入口端，而該處排出氣體經(jīng)過一入口管道72從氧化區(qū)被饋送至在高溫分解區(qū)的排出端的外殼71。
在圖4的實施例中，氧化和玻璃化區(qū)52、53被設(shè)置在安裝于各自的旋轉(zhuǎn)支撐55a、55b上的各自的鑲以耐火襯里的筒54a、54b中。氧化的顆粒經(jīng)過一外殼73和卸料槽74從氧化區(qū)52的排出端傳送至玻璃化區(qū)53的入口端，卸料槽74被容納在玻璃化區(qū)中的外殼75內(nèi)。
來自玻璃化區(qū)53的熱氣體，通過導(dǎo)管43與一些來自干燥器29的排出氣體混合，而饋送至氧化區(qū)52，從而通過玻璃化區(qū)53消除了管道62。
對懂該技術(shù)的讀者會容易明白，程序變更對潛在的顧客提供可以隨意選擇的范圍。
所說填料能用于混凝土生產(chǎn)、筑路或高級多孔裝填。
對敘述的諸實施例，不偏離由所附權(quán)利要求
限定的本發(fā)明可以作出各種變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種廢料處理的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟將固態(tài)和/或液態(tài)廢料與粘合材料混合；將混合物通過一擠壓機以形成廢料顆粒；將顆粒通過爐膛或窯的高溫分解區(qū)，以餾出廢料中至少部分揮發(fā)性氣體；將顆粒通過爐膛或窯的氧化區(qū)，在該處過量的氧氣使剩余的揮發(fā)性氣體和廢料中至少一部分不易揮發(fā)的碳被氧化；以及將顆粒通過爐膛或窯的玻璃化區(qū)，以使出現(xiàn)在顆粒中的硅酸鹽玻璃化，以形成固態(tài)填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，顆粒通過窯上流的干燥器，顆粒由來自窯的至少一個區(qū)的熱氣體的逆流流動來干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的方法，其特征在于，填料在冷卻器被空氣流冷卻，從填料冷卻器排出的加熱空氣以對顆粒逆流的方式被饋送至干燥器。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2或3所述的方法，其特征在于，從干燥器排出的氣體被分成兩股氣流，至少其中一股氣流被饋送至窯的氧化和/或玻璃化區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至4的任何一個所述的方法，其特征在于，顆粒在高溫分解區(qū)中被加熱至大約650℃以餾出揮發(fā)性氣體，高溫分解區(qū)通過燃燒至少一部分揮發(fā)性氣體和由來自氧化區(qū)的熱氣體來加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至5的任何一個所述的方法，其特征在于，來自高溫分解區(qū)的揮發(fā)性氣體被用作在氧化和/或玻璃化區(qū)內(nèi)燃燒的氣體燃料。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1至6的任何一個所述的方法，其特征在于，剩余的揮發(fā)性氣體和不易揮發(fā)的碳在氧化區(qū)內(nèi)在1000℃以下被燃燒，氧化區(qū)是通過一些來自高溫加熱區(qū)作為氣體燃料供應(yīng)給氧化區(qū)的揮發(fā)性氣體來氧化上述的揮發(fā)性氣體和不易揮發(fā)的碳而加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1至7的任何一個所述的方法，其特征在于，粘合材料是粘土、頁巖或類似的材料，它們在燃燒時形成一種硬的陶瓷材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1至5的任何一個所述的方法，其特征在于，燃燒器內(nèi)的硅酸鹽在玻璃化區(qū)中在1200℃±200℃的溫度下被玻璃化，玻璃化區(qū)中的熱是通過從高溫分解區(qū)作為氣體燃料供應(yīng)給玻璃化區(qū)的揮發(fā)性氣體的燃燒和由來自干燥器作為燃燒空氣的排出氣體來提供。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1至9的任何一個所述的方法，其特征在于，在高溫分解區(qū)內(nèi)的顆粒流和氣體是逆流的，而在氧化和玻璃化區(qū)內(nèi)的顆粒流和氣體是逆流的或順流的。
11.用于廢料處理的一種轉(zhuǎn)窯，其特征在于，該轉(zhuǎn)窯包括一高溫分解區(qū)以接收與粘合材料混合的固體和/或液態(tài)廢料的顆粒，在該處顆粒被加熱以餾出至少一部分包含在廢料中的揮發(fā)性氣體;一氧化區(qū)，在該處過量的氧使廢料中的剩余揮發(fā)性氣體和至少一部分不易揮發(fā)的碳被氧化;以及一玻璃化區(qū)，在該處顆粒中的硅酸鹽被玻璃化以形成固態(tài)填料。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的轉(zhuǎn)窯，其特征在于，高溫分解區(qū)是設(shè)置在第一鑲耐火襯里的筒內(nèi);氧化和玻璃化區(qū)是設(shè)置在第二鑲耐火襯里的筒內(nèi);以及第一筒內(nèi)的一頸部控制從高溫分解區(qū)到氧化區(qū)的顆粒流和從氧化區(qū)到高溫分解區(qū)的熱氣體的逆流。
13.廢料處理的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括一干燥器，用以干燥與粘合材料混合的固態(tài)和/或液態(tài)廢料的顆粒;按照權(quán)利要求
11至12的任何一個限定的轉(zhuǎn)窯;一冷卻器，用以冷卻固態(tài)填料。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的設(shè)備，其特征在于，來自窯的至少一個區(qū)的熱氣體和/或來自冷卻器的熱空氣，以對于干燥器內(nèi)的顆粒流逆流流動的方式饋送至干燥器;至少一部分從干燥器排出的氣體作為燃燒空氣供應(yīng)到窯的氧化和/或玻璃化區(qū)。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的設(shè)備，其特征在于，來自氧化區(qū)的一部分熱氣體饋送到高溫分解區(qū)，與一部分從廢料餾出的并在高溫分解區(qū)內(nèi)燃燒的揮發(fā)性氣體一起加熱高溫分解區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的設(shè)備，其特征在于，來自高溫分解區(qū)的揮發(fā)性氣體被燃燒與一部分來自干燥器作為燃燒空氣的排出氣體一起加熱玻璃化區(qū)。
17.一種廢料處理的方法，其特征在于，該方法大體上如上面參照附圖的圖1、2和5;或圖1、3、5;6(a)和6(b);或圖1、4、5;6(a)和6(b)所敘述的一樣。
18.廢料處理的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備大體上如上面參照附圖的圖1、2、5;6(a)或6(b);或圖1、3、5;6(a)或6(b)或圖1、4、5;6(a)或6(b)所敘述的一樣。
19.一種用于廢料處理的轉(zhuǎn)窯，其特征在于，該轉(zhuǎn)窯大體上如上面參照附圖的圖2;或圖3或圖4所敘述的一樣。
專利摘要
一種廢料處理以生產(chǎn)填料的方法，在那里固態(tài)/液態(tài)廢料/粘土混合物的顆粒在干燥器(29)內(nèi)由逆流的熱空氣流(來自填料冷卻器(59))來干燥。顆粒被饋送至轉(zhuǎn)窯(31)的高溫分解區(qū)(47)而被來自氧化區(qū)(52)的熱氣體加熱以餾出在廢料中的大部分揮發(fā)性氣體。廢料中剩余的揮發(fā)性氣體和不易揮發(fā)的碳在轉(zhuǎn)窯(31)的氧化區(qū)(52)中被氧化而粘土中的硅酸鹽在轉(zhuǎn)窯(31)的玻璃化區(qū)(53)中被玻璃化以產(chǎn)生被粉碎和篩選的填料。
文檔編號C10B53/00GK87107033SQ87107033
公開日1988年6月29日 申請日期1987年10月2日
發(fā)明者肯尼思·利·懷特, 哈羅德·拜厄姆·懷特 申請人:紐特盧利斯工業(yè)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan