废物处理的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废物处理且特别涉及用于从废物材料产生能量的系统和方法。
[0002]本发明涉及用于处理包括有机废物和城市固体废物(MSW)的废物材料的设备。特别地，本发明涉及用于从材料热移除涂层和/或杂质的设备和方法，所述设备和方法特别适合材料的批量处理。
【背景技术】
[0003]气化是通过将反应原料与受控量的氧气在高温下反应而将含碳材料，例如生物质，转换为一氧化碳和氢气的处理过程。所得气体混合物被称为合成气体或合成气。合成气体主要由C0(—氧化碳)和氢气组成。这两种成分都是醇类(甲醇、乙醇、丙醇等)的基本构建物。
[0004]气化是用于从多种类型的有机物质提取能量的有效方法，并提供清洁的废物处置。气化比原始燃料的直接燃烧更有效率，具体是因为包含在所处理的材料中更多的有机物被转换为能量(较高的热效率)。
[0005]热解是与气化相似的过程且其也产生合成气体，但其中氧气成分为零或基本上为零。
[0006]可以在内燃机中直接燃烧合成气或用其制造醇类例如甲醇、乙醇和丙醇，也可以制造氢气。通过化石燃料的气化和热解制造的合成气目前被广泛地以工业规模用于产生电力。
[0007]回收例如铝、镁和其他金属和非金属之类的材料的需求日益增加。通常这些材料用涂料、油、水、油漆、塑料或其他挥发性有机化合物(V.0.C.)涂覆，在再溶解这些材料之前必需移除前述的涂料、油、水、油漆、塑料或其他挥发性有机化合物(V.0.C.)。对于能够在相对较高的温度下处理而不熔化的材料，通常通过使用热处理移除这些杂质，有时将这种热处理称为去涂层。这样的热法去涂层处理也可以在再熔化之前用作干燥和/或消毒物质。
[0008]例如，铝常用于饮料罐的生产，而饮料罐通常涂覆以涂层、油漆和/或其他V.0.C.。在将使用过的饮料罐(U.B.C.)或在饮料罐制造中生产的废料物质熔融进行回收前，必须移除任何涂覆物或其他杂质以尽量减少金属损失。
[0009]然而，热法去涂层不仅局限于铝的应用，也能用于清洁或纯化任何能够承受存在于所述热法去涂层处理中的温度的金属或非金属材料。例如热法去涂层可用于去涂层或纯化镁或镁合金。特别是用所述处理过程处理城市废物以便从其中回收金属。
[0010]已知的热法去涂层处理包括将被处理的材料暴露给热气体以氧化将被移除的所述涂层和/或杂质。这一暴露发生在热气体的温度和氧含量可控的封闭环境中。需要超过300°C的温度以移除大部分有机化合物并且通常需要6%到12%范围内的氧气水平。
[0011]如果所述热气体的温度和氧水平没有被小心控制，则由于在热剥离过程中被释放出来的这些V.0.C.被燃烧，所述处理能自动进行。这能导致热气体温度失控的增加，是非常危险的。
[0012]在处理之前通常将所述材料撕碎，对于有效的去涂层而言，所述粉碎材料的所有表面暴露于热气体中是很重要的。如果情况不是这样，则处理就变得不太有效，特别是在使用过的U.B.C.的情况下，黑色的污点可能会留在处理过的材料的表面上。也期望在处理阶段搅动所述材料以物理上移除来自物质的松散的涂层或杂质。
[0013]目前有两种已知类型的热法去涂层，它们是连续处理和批量处理。
[0014]连续处理对大量基本恒定的物质是有益的，其可以达到稳定状态的处理条件，批量处理在少量处理或具有大量的不同种类的被处理的物质的情况下是有利的，例如热含量、水分含量等。
[0015]批量处理的一个问题是，当所述方法通过允许批量间的处理变化使处理周期中达到极大的灵活性时，所述批量处理不产生稳定速率的合成气，特别是在周期开始或结束时，存在合成气生产的增加和减少的情况。
[0016]有几个与此相关的问题。第一，通常在制备之后在热氧化器中处理合成气以将其燃烧，以及热废气随后用于发电，例如给锅炉提供动力。由于合成气生产速度有周期性波动，所以热氧化器必须改变其尺寸以适应最大合成气生产，并因此其尺寸低于对周期的大部分所使用的尺寸。此外，为了环境目的，在周期中较低合成气的生产部分里，需要原始燃料(通常天然气)来维持所述氧化器处于所需的温度，以破坏所述合成气。原始燃料的这种使用减少了所述处理的总效率和成本效益。
[0017]在替代的方法中，加热合成气以移除其中任何的碳氢化合物，清洁合成气并随后在合成气引擎中燃烧合成气以直接驱动发电机。上述合成气引擎不适用于循环使用，其在稳定工艺参数运行时是最有效率的。
[0018]本发明旨在提供一种用于处理废物材料的改进的设备。
[0019]因此，本发明提供用于从废物材料产生能量的系统，其包括:第一批处理炉，用于产生合成气；第二批处理炉，用于产生合成气；热处理腔室，用于加热所述合成气；和能量转换器，用于将能量从所述合成气转换为电能。
[0020]在一个实施方案中，所述热处理腔室包括一个或多个燃烧器，用于燃烧所述合成气，所述能量转换器包括热回收装置，用于回收来自燃烧气体的热量。在另一个布置中，所述热处理腔室包括一个或多个燃烧器，用于加热所述合成气但不燃烧它，且所述能量转换器包括合成气引擎。
[0021]在本发明的一个优选实施方案中，所述系统进一步包括第三和任选的第四批处理炉，用于产生合成气。
[0022]在本发明的一个优选实施方案中，所述的系统进一步包括控制装置，用于依靠所述设备的至少一个运行参数，控制合成气从所述第一和第二批处理炉到所述热处理腔室的供应，从而确保合成气到所述热处理腔室的基本上恒定的供应。
[0023]每个批处理炉可以在热处理腔室中提供本身的燃烧器。
[0024]有利地是，所述运行参数或所述运行参数之一是所述合成气中一氧化碳含量。
[0025]所述控制装置优选可操作的以控制所述合成气从一个批处理炉到所述热处理腔室的供应，而清空和再填充其它批处理炉中的至少一个。
[0026]所述控制装置是可操作的以控制所述批处理炉，以便随着一个炉的所述合成气产生速率开始向其周期结尾减少，通过从另一个炉产生的合成气可以补充合成气到所述热处理腔室的流动，以得到合成气到所述热处理腔室的基本上恒定的流量。更优选地，在一个周期结尾的合成气的减少通过来自另一个炉的周期开始的合成气的增加来补充。更优选地，随着一个炉的周期基本进入结尾，另一个炉的周期基本上达到最大产量。
[0027]通过用于供应所述合成气到所述热处理腔室的管道装置，可以将第一和第二，以及任选的第三和第四批处理炉连接到所述热处理腔室；以及在所述管道装置中提供阀装置以控制合成气到所述热处理腔室的流动。
[0028]所述合成气在所述热处理腔室中燃烧的情况下，合成气可以通过燃烧器进入所述热处理腔室，与足够的氧气混合以燃烧所述合成气。
[0029]所述合成气在热处理腔室中加热但不燃烧的情况下，可以在所述热处理腔室中提供化学计量比的燃料和氧气源，使得燃烧后热处理腔室内没有过量的氧气，从而避免合成气体在其中燃烧。
[0030]所述热处理腔室可以是热氧化器，并且所述热回收装置可以方便地是用于产生干饱和蒸汽的废热回收锅炉。所述产生的蒸汽可以驱动涡轮。
[0031]本发明还提供了用于从废物材料产生能量的方法，所述方法包括:提供用于加热所述合成气的热处理腔室；以及提供用于将能量从所述合成气转换到电能的能量转换器；所述方法进一步包括:在第一批处理炉中产生合成气；在至少第二批处理炉产生合成气；以及依靠至少一个运行参数，控制合成气从所述第一和至少第二批处理炉到所述热处理腔室的流动，从而确保合成气到所述热处理腔室的基本上恒定的供应。
[0032]在根据本发明的一个优选方法中，所述运行参数或所述运行参数之一是所述合成气中一氧化碳的含量。
[0033]在根据本发明的一个优选方法中，所述控制装置控制合成气从一个批处理炉的供应，同时清空和再填充其他批处理炉中的至少一个。
[0034]所述方法可以包括控制所述批处理炉，以使得随着一个炉的所述合成气产生速率开始向其周期结尾减少，所述热处理腔室的合成气的流动通过从另一个炉产生