将未分选的城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌块的新方法和设备与流程

本发明涉及使用一套创新的装备、机器和方法，作为用于通过应用新技术将城市固体废物转化为地质聚合物压块(geo-polymerbriquette)和地质聚合物砖状物(geo-polymerbrick)的设备。

发明背景

城市固体废物管理(mswm)是地方政府的主要职责。固体废物的日常产生是工业化社会中的生活现实，并且它们的处置正在成为日益严重的问题。这些废物中更常见的是城市固体废物(msw)。“城市固体废物”被定义为包括来自家庭的垃圾、来自工业、商业和机构设施(包括医院)的非危险固体废物、市场废物、庭院废物和街道清扫物。历史上，河流已经被废物污染，湿地已经被填满，并且空气已经被在开放的坑中燃烧的废物污染。政府机构近年来已经越来越意识到这些活动的累积效应。他们开始要求对废物的处置进行控制。填埋是废物处置的主要方法，其变得非常无效。当未充分容纳的填埋堆分解时，有害物质可能进入环境。填埋后，土地将持续30年变得无用。

因此，填埋具有固有的问题，如土地不可用、地下水变质、污染、焚烧产生污染物，引起呼吸道疾病。城市固体废物的不完全燃烧造成污染物。

填埋法的最常考虑的替代方案是大规模焚烧。焚烧产生各种污染物，污染物如果调节不当或处于高浓度中，则可能引起呼吸不适和疾病。

这些污染物被认为是由城市固体废物的不完全燃烧以及塑料的燃烧引起的。

鉴于人口的不断增长、城市和郊区人口集中以及产生固体废物的行业数量增加，固体废物的处置已成为越来越严重的问题。大部分这样的废物可能是有机来源的，其具有可燃的性质。这种有机部分通常由这样的材料组成，如纸、纺织品、皮革、橡胶、庭院废物、木材、木材废物和树皮、垃圾和某些形式的塑料。然而，这种有机部分需要处理以使其适合作为燃料。此外，固体废物通常含有无机部分，该无机部分可能包括含铁金属和非含铁金属以及玻璃、污垢和其它形式的塑料。

由于通过这样的以前已知的方法，如倾倒和填充来处置固体废物变得越来越困难，所以出现了寻求固体废物处置的其它技术的关键需求，这种必要的技术是不产生污染问题的技术，和不需要消耗大量能源的技术。此外，如果处置过程的最终产物或多种最终产物是本身可使用的，则该过程更加可取。

一般来说，最近提出的用于固体废物处置的技术可以被分类为提供了用于体积减小、转化或回收的设备的技术。虽然在体积减小(致密)方面已经取得了一些进展，但是所使用的那些技术(打包、焚烧等)中的每一种都具有固有的缺点，包括致密的材料的处置、污染控制以及类似的。

转化通常被定义为废物材料化学地或生物化学地转变为有用的产物。其中使用的技术包括热解(在高温下，例如400℃至870℃，在没有空气或其它反应性或氧化性气体的情况下，破坏性蒸馏或分解)、部分氧化、堆肥(通过需氧菌，将纤维素废物有氧地转化成惰性腐殖质状物质)、氢化、湿氧化、水解、厌氧消化、生物分馏以及类似技术。

回收包括通过手工分选诸如玻璃、塑料、金属、纸张、纺织品以及类似物的材料来进行分离，以便以一种形式或另一种形式重新使用。然而，除了一些形式的纸(波纹纸和新闻纸)、一些塑料和纺织品之外，有机固体废物的可燃成分尚未被回收过。

只是最近才作出了一些认真的尝试，以将这些可燃材料转化成可用作燃料的形式。除了缺乏实效性外，许多人不喜欢分离垃圾、移除标签和盖子、冲洗罐子、捆扎报纸以及路边物回收利用(curbsiderecycling)的其它方面的不便。除了收集可再循环利用的便利回收物导致的大量费用外，还必须花费金钱来教育公众使用路边物回收利用，以使路边物回收利用是有效的。再循环利用也被认为是处理由城市固体废物造成的日益增长的威胁的最可取的方式。

然而，迄今为止还没有任何完全再循环利用的技术。另外，教育民众把城市固体废物分离为可生物降解和不可降解的废物是一个主要问题，并且对于在发达国家生活的群众，该问题是激烈的。除了与教育公众使用路边物再循环利用以便使之是有效的相关的费用外，人们一般不喜欢分离垃圾、移除标签和盖子、清洗罐子、捆扎报纸以及路边物再循环利用的其它方面的不便之处。

因此，存在使用最小限度的分选，无需在其使用方面花费资金来教育公众，由于没有大规模燃烧也不产生有害的污染物，无需填埋且以可行的、可开发和可扩展的方式处理城市固体废物的需求。

现有技术

1.us8560459b2描述了有关城市固体废物管理系统的方法和设施(facility)，其中该发明包括系统和方法，其用于创建城市固体废物(msw)系统以解决由公众处置的多种类型的废物，并且还提供废物流中的有害成分的有效筛选和分离，并且还提供作为危险废物处置的替代方案的回收和再利用的解决方案。该发明还向社区提供了系统和方法，用于更有效地捕获和使用所处置的城市固体废物和其它废物流，以提供可再生能源。此外，该发明还包括用于建立城市固体废物管理系统的方法，该方法使得可持续发展是可能的，同时保护有关各方的经济利益。因此，该美国专利描述了有关填埋设计和废物管理技术的改进，其将实现零排放设施以及为社区开发可用的可再生资源的双重目标。简而言之，所需要的是一种城市固体废物管理方法。

该发明关于一种用于设计和运行协同联系的、可持续的环境和经济发展计划以管理固体废物的系统和方法。该发明特别适用于在零排放状态下运行，而同时提供有助于社区发展和经济增长的众多优点。该发明的系统和方法的利用通过再循环利用、降解、容纳和能量提取子系统的新颖使用产生更大的填埋空间。一方面，该发明包括协同系统，其包括各种填埋元件，例如市政再循环利用设施、电子器件再循环利用设施、环境教育中心、填埋气体能源生产设备、废物至能源生物质生产设备、用于玻璃、塑料和纸浆的精选设施、以及用于堆肥和可再生能源生产的装置。填埋气体能量生产设备储存并分配从可用于能源的填埋堆中去除的气体。该系统使用其自身的转换装置以利用填埋气体能量来操作各种填埋元件，包括首先去除气体的真空装置或其它装置。此外，填埋气体可以分配给社区，以供消耗甲烷和其它化学品的其它行业使用，以用于能量用途，包括加热用途。这些元件中的每一个被选择并协同地用于满足每个社区的独特需求。

2.-us6397492b1描述了一种设备和方法，其用于将城市固体废物处理成有用产物，以及用于减少由城市固体废物产生的生物危害和恶臭。城市固体废物被装载到长形的、大致圆柱形的旋转压力容器中，并通过施加特定量的蒸汽使其经历加热和压力，以将城市固体废物的有机部分分解成具有均匀的粒度和密度的纤维素原料或非制造的纸产物(de-manufacturedpaperproduct)。然后，该产物很容易地与城市固体废物的其它成分，如玻璃、铝和其它金属以及塑料分离。可循环再利用材料在市场上进行回收和出售。来自该过程的废水通过经由水冲洗设备(watervampingapparatus)处理而减少。所公开的设备和方法允许经济上以及技术上可行的工业过程和环境解决方案，其具有替代当前填埋技术的潜力。该设备包括圆柱形容器，其包含用于将蒸汽引入容器内部的至少一个蒸汽管线，以及用于在该过程期间从容器中选择性地释放蒸汽和/或压力的至少一个阀。容器还包括用于进入容器的内部的门或开口，或类似的装置，以用于装载和卸载城市固体废物。(城市固体废物实际上可以通过输送机或其它传统装置运输到容器。)该设备包括用于使容器旋转的装置，例如使用管套环和滚子，或链传动齿轮和链轮系统或“支脚”环(“spud”ring)。以受控的速度使容器旋转的任何稳定的方法都将是合适的。容器的内部包括用于在容器旋转时搅拌城市固体废物的结构，例如圆锥形飞行结构或类似的脊状或桨状结构。该设备还包括锅炉或其它蒸汽源，用于产生蒸汽，使用蒸汽来加热和加压容器；以及常规蒸汽管线、阀和量计，用于运输、控制和测量蒸汽流量、温度和压力。任选地，该设备可以包括可操作地连接到容器上的释放阀的水冲洗设备，用于蒸发和冷凝过程排放物。

该过程概述如下。在装载到预定的预热温度之前使容器预热。在装载期间，将蒸汽注入到容器中以保持温度，并且在装载过程期间关闭容器远端处的门。容器被装载有城市固体废物后，关闭城市固体废物穿过其被装载的门，蒸汽被不断地引入到容器中，并且容器变得被加压。新鲜蒸汽从装载端连续地注入到室中，并且在达到预定的处理压力之后，允许蒸汽从远端逸出室，进入到排放蒸汽管线中。监测容器的温度和压力，并调节蒸汽流量以保持该过程处在预定的处理范围内(约50psi，150℃)。容器以预定速度(取决于容器的尺寸)旋转，并且在预定量的时间(20至45分钟)之后，释放压力并移除经处理的城市固体废物。

3.ep2257510a1描述了用于将废物材料转化为燃料和其它有用产物的方法和设备。将废物和其它有机原料转化为可持续能源、饲料、肥料和其它具有可靠纯度的有用产物是通过使用水、热量和压力来实现的。更具体地说，该发明提供了处理各种原料的混合的流以产生气体、油、专用化学品和碳固体的方法和设备，各种原料例如农业废物、生物废物、城市固体废物、城市污水污泥和碎纸机残渣，气体、油、专用化学品和碳固体可以按原样来使用或经进一步处理来使用。有用的产物可以在过程的不同点被转移，或内部化，以提高系统的效率。该发明描述了一种方法和设备，其用于由低价值的进料流或废物进料流产生可持续能源、燃料、饲料、肥料、专用化学品和其它有用产物。在一些实施方案中，一种方法包括由原料制备浆体；在第一压力下将浆体加热至少到第一温度以形成包含无机材料、液体有机材料和水的组合物；分离无机材料、液体有机材料和水；以及在高于第一压力的第二压力下将液体有机材料加热到比第一温度高的第二温度，以产生选自以下的至少一种产物：燃料、饲料、肥料或专用化学品。在另外的实施方案中，该方法可以包括使浆体解聚，然后使解聚的某些产物水解。该发明还提供了处理废物材料的方法和设备。在某些实施方案中，原料包括农业废物。在其它实施方案中，原料包括城市固体废物。在还有的其它实施方案中，原料包括城市污水污泥。在还有的其它实施方案中，原料包括粉碎机残渣。

4.us4152119a描述了关于压块，其包含结块煤和城市固体废物。产生具有特定几何形状和组成的压块，以用作移动的炉料气化器(moving-burdengasifier)中的进料或“炉料”，该移动的炉料气化器用于由有机固体废料和煤(特别是包括所谓的“结块”煤)生产合成气体或燃料气体。压块由特别是包括城市固体废物(msw)或生物质的切碎的有机固体废物，以及包括煤粉的粉碎的结块煤的充分混合的混合物形成。取决于煤/城市固体废物的比和所采用的压实压力，可能需要或可能不需要粘合剂材料。可以使用超过1000psi，且优选在2000psi至10,000psi范围内的压实压力来挤压、冲压或压制压块。压块在横截面上可以是圆形、多边形或不规则的；它们可以是实心的或同心穿孔的，以形成中空圆柱体或多边形；它们可以形成鞍状物、枕状物或甜甜圈状物。控制结块煤与切碎的城市固体废物的比，使得占绝大多数的纤维素有机固体废物的每一部分将与0.5-3.0份的碎煤混合。合适的粘合剂材料包括脱水污水污泥(dss)、富含木质素衍生物的“黑液”、黑带糖蜜、废油和淀粉。优选地，粘合剂浓度在2％-6％的范围内。如果要加工高含硫量的煤，则至少可以将化学计量当量的白云石包括在压块配方中以消除硫的主要部分与炉渣。该发明的一个方面涉及用于煤和有机固体废物的同时气化的单工工艺(simplexprocess)的改进。该改进包括在所述工艺中使用具有以下描述的特定组成和几何形状的新型离散压实制品例如压块的形式的进料或炉料。术语压块旨在覆盖该发明的压实制品，而不论其形状如何，无论其是实心的还是在其中具有孔，并且不管压实方法如何。这些制造的制品或压块的另外的特征在于具有最小可接受的结构完整性标准，例如，至少足以保持它们的内聚强度，直到它们在单工工艺中穿过干燥和热解区域被吸引到高温反应和部分燃烧区域。期望的结构完整性可以部分地通过使用高压实压力以及部分地通过使用掺入到进料混合物中的合适的粘合剂材料来实现。虽然粘合剂的使用是任选的，但是优选的。

优选地，有机固体废物材料富含纤维素物质，例如城市固体废物中的废纸，或农业垃圾中的木材废料和植物茎。这样的农业废物可以具有高的戊聚糖含量，例如玉米芯、燕麦壳和植物茎，或具有高的木质纤维素，例如木材废料。理想地，有机固体废物含有至少50％的纤维素材料。城市固体废物通常在粉碎机或锤磨机中碾碎；然后其可以通过经过磁力分离器来处理以回收铁磁性金属，或者其可以被空气分级，以将轻质可燃的有机部分与主要由玻璃和金属组成的重质不可燃无机部分分离。因此，该发明特别涉及新型成形制品的制备，该新型成形制品包括大量或占有优势量的结块煤加废物，优选地具有粘合剂。挤出物、压块或颗粒状物的形状在横截面上可以是圆形或多边形(规则的或不规则的)，并且直径上可以从1英寸到12英寸变化。类似尺寸的压块可以冲压或压制成例如鞍状物、枕状物、中空圆柱体或甜甜圈状物的形式。已经发现，在形成成形制品方面，超过1000psi的压实压力将得到良好的结果。优选地，该压力在2000psi至10,000psi的范围内。当采用挤出装置时，需要为挤出装置装备一个门或切碎器，该门或切碎器将允许压头或推进件(augur)的压实循环和挤出循环的交替，从而允许控制必需的压实压力。城市固体废物通常含有25％-30％的水分，其部分来源于食物废物和园林剪下物。在压实所述材料时，所压榨的浆液可以赋予混合物粘合剂性能，特别是如果采用高压实压力的话。然而，优选地，通常使用特定选择的粘合剂作为添加剂，以增强所干燥和热解的颗粒状物的结构强度，以用于在竖式炉的下部气化区域中有效加工。如果这些粘合剂也构成了用于诸如脱水污水污泥(dss)、或造纸工业的废物流，例如木质素黑液或亚硫酸盐废液的棘手的废物产物的无污染的处置手段的话，则特别需要这些粘合剂。粘合剂的量可以是以干基计2％至6％。允许压块在重力床中保持其结构完整性则就足够。粘合剂特别需要以较高的煤/城市固体废物的比以压实煤粉，除非另外说明，否则所有份数和百分比均按重量计。根据压块的尺寸和几何尺寸，未烧制的压块(greenbriquettes)的干燥在竖式炉中需要大量的停留时间。一般来说，采用为气体和蒸汽的扩散提供短路径的压块几何形状是有利的。因此，当在单工工艺中使用时，未烧制的压块必须保持其机械强度，同时允许在转化器的预热和干燥区域中有效干燥。如前所述，已经发现这些要求可以通过使用足够高的压实压力而不使用粘合剂，或者通过在配方中掺入低成本的粘合剂材料并采用较低的压实压力来满足。有机固体废物材料的碾碎程度还对压块的结构强度具有直接影响。一般来说，越精细粉碎，则未烧制的或干燥的压块的强度将越大。

5.“m/s.pedcon的将废物再循环用于能量的替代燃料/能源解决方案”。该系统的目标和目的是找到处置城市固体废物和解决填埋方案的解决方案。主要过程包括，使城市固体废物再循环利用并转化为燃料rdf(垃圾衍生燃料)颗粒状物、能源和副产物。90％的城市固体废物被转化为可再循环利用材料，如：-燃料、金属(含铁的和非含铁的)、砂和塑料。另外25％的城市固体废物含有金属(含铁的和非含铁的)、玻璃、沙子、砾石、高密度塑料、灰分等。其次，事实上，65％的城市固体废物是可燃的并且被转化和被处理，并被转化为高品质的rdf燃料颗粒状物，且7％的城市固体废物由食物废料、皮革和非描述性垃圾组成，并且被运送到填埋场。此外，3％是在该过程中被蒸发的水分。与普通rdf相比，rdf燃料是10：1的体积比，由切碎的纤维废物制成。当是干的时，热值达7500-8500btu/lb，相当于热水泥厂中所使用的大多数煤的热值的75％至85％。由于从进来的废物中去除了所有造成污染的因素，该过程是非污染的，并且所有废气都被引导到pedcon干洗涤器污染控制系统。该过程可以有效地使用多达200吨/天的城市固体废物。

该操作过程是，完成城市固体废物的粉碎和含铁材料的磁分离以及去除。将所有粉碎的材料干燥以进行有效的分离和分级。高密度塑料通过重力法来分离。其余的材料使用一系列空气分离器和筛网来分离，以将轻质可燃物和重质不可燃材料分类。轻质可燃材料被压实以形成rdf燃料颗粒状物，并用作蒸汽涡轮机的燃料，燃料又产生电力。诸如金属、玻璃、沙子、陶瓷、重质塑料和飞灰的不可燃物被洗涤，以提纯这些产物，以便为行业接受供再循环利用。经洗涤的水被处理并被送回作为锅炉给水。

6.美国专利20020184816a1，将城市固体废物转化为高燃料值。

特征和权利要求

a)该美国专利'816中的发明涉及将城市固体废物(msw)转化为具有高燃料值的燃料，涉及具有高燃料值的城市固体废物颗粒状物以及涉及生产该颗粒状物的方法。

b)在该美国专利'816的优选实施方案中，颗粒状物包含至少一种较高燃料值的废物物质，以增加由城市固体废物形成的颗粒状物的燃料值。

c)在美国专利'816的另一个实施方案中，颗粒状物是压实蓬松物的形式。

d)在美国专利'816的另一个实施方案中，城市固体废物不含可再循环利用的材料，特别是不含选自由玻璃、金属、塑料和纸组成的组的物质。

e)在美国专利'816的另一个实施方案中，从颗粒状物的燃烧释放的排放物小于安全允许的限度。

f)在美国专利'816的另一个优选实施方案中，在空气中在1150℃的温度燃烧的颗粒状物具有按重量计小于10％的底灰含量。

g)在另外的实施方案中，颗粒状物的含水量在按重量计1％-7％的范围内。

h)美国专利'816的该发明的另一方面是，其具有由城市固体废物形成可燃颗粒状物的方法，包括以下步骤：

a)从所述城市固体废物中去除固体危险废物；

b)使如此获得的城市固体废物经历至少一个步骤，以从其中分离可再循环利用的产物；

c)使步骤(b)的产物经历粉碎和磨碎步骤，以形成具有按重量计小于10％的含水量的蓬松物；和

d)压实蓬松物以形成可燃的颗粒状物。

7.us8393558b2-用于固体废物的机械化分离和回收系统。

该美国专利描述了将混合的废物分离成湿的有机部分、干的有机部分以及无机部分的方法和系统，该方法和系统通过以下实现：(i)碾碎混合的固体废物，(ii)按尺寸对碾碎的流进行分级以产生颗粒大小的废物流，以及(iii)使用密度分离来处理颗粒大小的废物流中的一个或更多个以产生中间废物流，和(iv)从中间废物流中回收均匀的产物。实施方案涉及将混合的固体废物如城市固体废物处理成湿的有机部分、干的有机部分和无机部分的方法和系统。有效的分离和回收通过以下实现：

(i)碾碎混合的固体废物，

(ii)按照尺寸对碾碎的流进行分级以产生两个或更多个颗粒大小的废物流，

(iii)使用密度分离处理颗粒大小的废物流中的一个或更多个以产生中间废物流，以及

(iv)从中间废物流中回收一种或更多种产物。

碾碎、尺寸分离以及密度分离的步骤允许从高度可变的和高度多样化的固体废物流中有效分离和回收湿的有机物、干的有机物和无机材料。

8.us20120017499a1

美国专利'499：包括催化氧化和/或燃烧气体在干燥反应器、冷却器和/或干燥器/预热器中直接再利用的干燥系统和方法；

该发明涉及用于由生物质生产干燥产物的干燥系统和方法。示例性实施方案包括催化氧化和/或所得的燃烧气体在干燥反应器、冷却器和/或干燥器/预热器中直接再利用。

生物质的干燥可以大致描述为通常在200至300摄氏度之间变化的温度下的温和形式的热解。在典型的干燥过程中，生物质的性质可以改变，以获得更好的燃料品质，以供所干燥的生物质的随后燃烧，以便产生能量。

对于使用常规燃烧的常规干燥系统，该发明的发明人已经认识到两个缺点或问题。

首先，所得的燃料气体在残留氧含量方面过高，而不能在干燥系统的反应器或冷却器中直接使用。

其次，合适的内部产生的惰性气体流不可在冷却器中使用。这也将排除反应器和冷却器的集成。

现有技术中的缺陷

上面提及的现有技术的系统或设备或方法中没有一个可以将来自城市固体废物的可燃材料和不可燃材料转化成有用的最终产物。上面提及的现有技术的系统或设备或方法中没有一个可以以这样的方式起作用或发挥功能，所述方式是使得整个过程在整体上从输入到输出紧密联系地和集成地运行，并且看起来以几乎完全自动化的顺序发生。

上面提及的现有技术的系统或设备或方法中没有一个可以起作用或发挥功能，使得整个过程形成端到端的闭环系统，以便使得一级的输出变为下一级的输入，并且链继续，直到最后。

本发明的目的

本发明的主要目的是提供一种方法和设备，该方法和设备将来自城市固体废物的可燃材料和不可燃材料两者转化成用可燃的城市固体废物制成的有用最终产物，如燃料颗粒状物/压块，和用不可燃惰性材料制成的砖状物/铺砌材料。

本发明的另一个目的是提供一种将全部城市固体废物转化成地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法和设备，其中城市固体废物的几乎所有成分都被分离成可燃材料组分和不燃材料组分，使得所有可燃的城市固体废物组分被分离、粉碎、挤压、干燥、磨碎、去挥发、碳化并与地质聚合物粘合剂混合并被转化为地质聚合物颗粒状物和地质聚合物压块形式的高热值燃料。

本发明的另一个目的是提供一种将全部城市固体废物转化成颗粒状物/压块和砖状物/铺砌材料的方法和设备，其中城市固体废物的几乎所有成分都被分离成可燃材料组分和不可燃材料组分，使得所有可燃的城市固体废物组分被分离、粉碎、挤压、干燥、磨碎、去挥发、碳化并与有机粘合剂或无机粘合剂如淀粉/焦油等混合，并被转化为高热值燃料颗粒状物和压块。

本发明的另一个目的是提供一种将全部城市固体废物转化成颗粒状物/压块和砖状物/铺砌材料的方法和设备，其中城市固体废物的几乎所有成分都被分离成可燃材料组分和不可燃材料组分，使得所有可燃的城市固体废物组分被分离、粉碎、挤压、干燥、磨碎、去挥发、碳化并通过使用高转速热压缩制粒技术而不使用粘合剂，被转化为具有低灰分含量和低水分含量的高热值燃料颗粒状物和压块。

本发明的又一个目的是提供一种将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法和设备，其中在将城市固体废物的所有成分分离成可燃材料组分和不可燃材料组分之后，不可燃材料，如玻璃、石头、泥浆和碎屑被破碎和磨碎，并使用地质聚合过程与地质聚合物粘合剂和瓷土/飞灰混合并模制成地质聚合物砖状物和地质聚合物铺砌块。

本发明的又一个目的是提供一种将全部城市固体废物转化成颗粒状物/压块和砖状物/铺砌材料的方法和设备，其中在将城市固体废物的所有成分分离成可燃材料组分和不可燃材料组分之后，不可燃材料，如玻璃、石头、泥浆和碎屑被破碎和磨碎，并与瓷土/飞灰、采石场粉尘/碎片、河砂、水泥混合并模制成飞灰砖状物和飞灰铺砌块。

本发明的又一个目的是提供一种将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法和设备，其中被分选的唯一材料是金属(含铁金属和非含铁金属)，金属在第一级中被分离并被收集，且然后被送回以供再循环利用。

本发明的又一个目的是提供一种将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法和设备，确保了从源头直到最后处理区域清洁地处理城市固体废物，而无需在源头处分离。

本发明的又一个目的是提供一种用于在将全部城市固体废物转化成地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料中处理分选的城市固体废物和未分选的城市固体废物两者的方法和设备。

本发明的又一个目的是提供一种将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法和设备，其中整个过程或方法形成端对端闭环系统，使得一个级的输出变为下一级的输入，并且该链继续，直到最后。

本发明的又一个目的是提供一种将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法和设备，其中整个过程作为整体从输入到输出是紧密联系的和集成的，并且看起来以几乎完全自动化的顺序发生。

发明概述

因此，根据本发明，将全部城市固体废物转化成颗粒状物和地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的新方法包括：

i.未分选的城市固体废物通过传送带从倾倒场移动到斜面(ramp)上，并且然后通过开袋机，开袋机用于打开容纳城市固体废物的家用袋子；

ii.破碎所打开的容纳城市固体废物的家用袋子；

iii.同时地使诸如建筑材料的易碎物品破碎成更小的颗粒并且挤压不易碎裂的物品以去除液体内容物，并且将液体输送到流出物处理设施(effluenttreatmentplant)；

iv.在放入到转筒筛之前，压缩城市固体废物的不易碎裂的成分并使城市固体废物的易碎裂的成分破裂，该城市固体废物行进穿过用于去除含铁物质的磁力分离器和用于去除非含铁物质的涡流式分离器；

v.通过转筒筛分离，以分离成大体上可燃的城市固体废物和不可燃的城市固体废物，并且可燃的城市固体废物通过颗粒间碰撞式干燥器、颗粒间碰撞式磨碎机以及脱挥发和碳化反应器(de-volatizingandcarbonizationreactor)和冷却器以制成可燃的高热值颗粒状物和压块，并且不可燃的城市固体废物通过颗粒间碰撞式破碎机和锅式混合器，以用于形成砖状物和铺砌块；

将全部未分选的城市固体废物转化为具有最小限度的再循环利用、零残留废物和零填埋要求的地质聚合物颗粒状物或压块和地质聚合物砖状物或铺砌块。根据本发明的另一特征，在将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌块的方法中，打开袋子和破碎是用开袋机的尖状物(spike)进行的，并且剪切容纳未分选的城市固体废物的家用袋子并使未分选的城市固体废物进入在同时滚动的具有重型碰撞式弹簧的两级锯齿状双鼓式破碎机之间的楔形物中，破碎并去除未分选的城市固体废物的液体内容物的50％。

根据本发明的又一个特征，在将全部城市固体废物转化成颗粒状物和地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法中，干燥所粉碎的可燃的城市固体废物是通过干燥过程进行的，该干燥过程通过由颗粒的旋转引起的颗粒间的碰撞产生的热量造成，颗粒的旋转由跨过壁上的固定扁平叶片的旋转轴上的扁平叶片造成，并且高速下的鼓形干燥器导致热量产生和干燥，同时内置水分吸收器吸取水分穿过水分分离、热交换、集尘旋风分离器系统，使可燃的城市固体废物干燥。

根据本发明的另一个特征，在将全部城市固体废物转化为颗粒状物和地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法中，经由颗粒间碰撞式磨碎机的磨碎是通过将干燥可燃的城市固体废物进一步切割成更细颗粒，执行水分分离、热交换和集尘来进行的。

根据本发明的另一个特征，在将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法中，可燃的城市固体废物的脱挥发和碳化是通过使可燃的城市固体废物通过五级反应器来进行的，五级反应器在前四级中通过从第一级的50摄氏度到第四级的300度的热流体热量增加过程逐步加热可燃的城市固体废物，确保碳化和挥发性气体的受控制的去除。

根据本发明的又一特征，在将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法中，可燃的城市固体废物的冷却在五级反应器的第五级中通过底部的单级冷却系统进行，单级冷却系统在脱挥发碳化过程后增强碳分子的密度，将可燃的城市固体废物转化为高热值燃料，减少水分并去除挥发性气体。

根据本发明的另一个特征，在将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法中，转筒筛所分离的不可燃的城市固体废物的破碎通过颗粒间碰撞式破碎机进行，该颗粒间碰撞式破碎机包含固定的锋利叶片和扁平的移动的叶片，扁平的移动的叶片以高速运动，导致不可燃的城市固体废物被反复地破碎和粉碎并转化为粉末形式，在该过程期间，热量产生，并且水分穿过水分分离、热交换、集尘旋风分离器系统被去除。

根据本发明的另一个特征，用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法的设备包括：

i.传送带，其用于将未分选的城市固体废物从倾倒场移动到斜面上并使所述未分选的城市固体废物通过开袋机；

ii.开袋机和破碎机，其用于打开容纳未分选的城市固体废物的家用袋子并用于破碎和挤压以去除液体内容物；

iii.磁力分离器和涡流式分离器，磁力分离器用于去除含铁物质，涡流式分离器用于去除非含铁物质，以在将城市固体废物放入转筒筛之前，压缩来自未分选的城市固体废物的不易碎裂成分并使来自未分选的城市固体废物的易碎裂成分碎裂；

iv.转筒筛，其用于将未分选的城市固体废物按尺寸分离成大体上可燃的部分和不可燃的部分；

v.颗粒间碰撞式干燥器、颗粒间碰撞式磨碎机以及脱挥发和碳化反应器，其用于使可燃的城市固体废物变成可燃的高热值颗粒状物/压块；

vi.颗粒间碰撞式破碎机，其用于使不可燃的城市固体废物破裂；以及锅式混合器和砖状物/铺砌材料模制设施，其用于将城市固体废物制成砖状物或铺砌块。

根据本发明的又一个特征，一种用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法的设备，转筒筛用于尺寸分离，并且颗粒间碰撞式破碎机和锅式混合器、模制机和干燥器用于通过添加用于增加强度的采石场粉尘碎片和飞灰以及添加用于不可分离的粘合的地质聚合物试剂来处理不可燃的城市固体废物。

根据本发明的另一特征，一种用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物/铺砌材料的方法的设备，开袋机在开袋机中具有用于剪切容纳未分选的城市固体废物的家用袋子的尖状物，以及两级锯齿状双转鼓式破碎机，用于使未分选的城市固体废物进入在同时滚动的具有重型碰撞式弹簧的两级锯齿状双转鼓式破碎机之间的楔形物中，同时地使诸如建筑材料的易碎裂物品破碎成较细的颗粒并挤压不易碎裂的物品，如食物废物和塑料，并且去除未分选的城市固体废物的液体内容物的50％并将其输送到流出物处理设施。

根据本发明的另一特征，一种用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法的设备，流体提取压缩机具有顶端入口和放置在底部的出口，顶端入口用于使可燃的城市固体废物进入内部，出口用于被压缩的可燃的城市固体废物通过，当两个活塞以用于压缩的巨大的力相对彼此移动，且此后前端部活塞缩回并且后端部活塞立刻推动被压缩的可燃的城市固体废物直到被压缩的可燃的城市固体废物穿过出口下落时，流体提取压缩机每分钟完成一个压缩和缩回循环，同时地使液体内容物进入流出物处理设施。

根据本发明的又一个特征，用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法的设备，颗粒间碰撞式干燥器包含入口，该入口用于使5mm的粉碎的可燃的城市固体废物经历干燥过程，干燥过程由通过颗粒间的碰撞产生的热量引起，当旋转时，安装在轴上的扁平叶片以高速移动跨过安装在壁上的固定扁平叶片，鼓形干燥器以高速旋转，导致热量产生和干燥，同时内置水分吸收器吸取水分穿过水分分离、热交换、集尘旋风分离器系统，使可燃的城市固体废物干燥。

根据本发明的另一特征，一种用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法的设备，颗粒间碰撞式干燥器包含顶部关闭装置和底部关闭装置，该顶部关闭装置和底部关闭装置依次由plc控制的液压系统来操作。

根据本发明的又一特征，一种用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法的设备，颗粒间碰撞式磨碎机具有镰刀装置的独特形状的锋利的移动叶片以及锋利的固定叶片，用于将干燥的可燃的城市固体废物进一步切割成更细的颗粒，以用于水分分离、热交换集尘。

根据本发明的另一特征，一种用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法的设备，颗粒间碰撞式磨碎机具有集尘旋风分离器系统，该集尘旋风分离器系统设置有输入进给螺旋输送机和输出排放螺旋输送机。

根据本发明的另一特征，一种用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法的设备，脱挥发和碳化反应器在其顶部包含入口，该入口用于干燥的可燃的城市固体废物通过五级反应器，该五级反应器在四级中以逐步的方式加热可燃的城市固体废物并且在第五级中冷却。

根据本发明的另一个特征，一种用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法的设备，脱挥发和碳化反应器包含五级反应器，该五级反应器通过从第一级中的50摄氏度到第四级中的300度的热流体热量增加过程逐步加热可燃的城市固体废物，确保碳化和挥发性气体的受控制的去除。

根据本发明的另一个特征，一种用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法的设备，五级反应器在四个级中以逐步方式加热可燃的城市固体废物并且在第五级中冷却，设置在底部处的单级冷却系统用于在脱挥发碳化过程后增强碳分子的密度，脱挥发碳化过程包含将可燃的城市固体废物转化为高热值燃料，减少水分和挥发性气体的最大程度的去除。

根据本发明的另一特征，一种用于进行将全部城市固体废物转化为地质聚合物颗粒状物/压块和地质聚合物砖状物的方法的设备，颗粒间碰撞式破碎机包含固定的锋利叶片和扁平的移动叶片，该扁平的移动叶片以高速移动，由于此，不可燃的城市固体废物被反复破碎和粉碎并转化为粉末形式，在此期间，热量产生并且去除穿过水分分离、热交换、集尘旋风分离器系统的水分。

根据本发明的另一个特征，一种开袋机，具有双级双转鼓式破碎机，该双级双转鼓式破碎机设置有尖状物，该尖状物用于剪切容纳未分选的城市固体废物的家用袋子并用于使未分选的城市固体废物进入在同时滚动的具有重型碰撞式弹簧的两级锯齿状双转鼓式破碎机之间的楔形物中，破碎并去除未分选的城市固体废物的液体内容物的约50％。

根据本发明的另一个特征，一种流体提取压缩机具有顶端入口和放置在底部的出口，顶端入口用于将可燃的城市固体废物放置在内部，出口用于被压缩的可燃的城市固体废物通过，当两个活塞以用于压缩的巨大的力相对彼此移动，并且此后前端部活塞缩回并且后端部活塞立刻推动被压缩的可燃的城市固体废物直到被压缩的可燃的城市固体废物穿过出口下落时，流体提取压缩机每分钟完成一个压缩和缩回循环，同时地使液体内容物进入流出物处理设施。

根据本发明的另一个特征，一种颗粒间碰撞式干燥器包含入口，该入口用于使5mm的粉碎的可燃的城市固体废物经历干燥过程，干燥过程由通过颗粒间的碰撞产生的热量引起，当旋转时，安装在轴上的扁平叶片以高速移动跨过安装在壁上的固定扁平叶片，鼓形干燥器以高速旋转，导致热量产生和干燥，同时内置水分吸收器吸取水分穿过水分分离、热交换、集尘旋风分离器系统，使可燃的城市固体废物干燥。

根据本发明的另一个特征，颗粒间碰撞式磨碎机设置有镰刀装置的独特形状的锋利的移动叶片以及锋利的固定叶片，该移动叶片和固定叶片将干燥的可燃的城市固体废物进一步碎裂成更细的颗粒，该颗粒间碰撞式磨碎机具有水分分离、热交换集尘旋风分离器系统，该分离器系统又具有输入进给螺旋输送机和输出排放螺旋输送机。

根据本发明的另一个特征，脱挥发和碳化反应器在其顶部具有入口，该入口用于干燥的可燃的城市固体废物通过五级反应器，五级反应器在四个级中通过从第一级中的50摄氏度到第四级中的300度的热流体热量增加过程逐步加热可燃的城市固体废物，确保了碳化和挥发性气体的受控制的去除，并且在第五级中在底部处的单级冷却系统用于在脱挥发碳化过程之后增强碳分子的密度，脱挥发碳化过程包含将可燃的城市固体废物转化为高热值燃料、减少水分和挥发性气体的最大程度的去除。

根据本发明的另一特征，一种颗粒间碰撞式破碎机包括固定的锋利的叶片和扁平的移动的叶片，该移动的叶片以高速移动，由于此，不可燃的城市固体废物被反复地破碎和粉碎并转化成粉末形式，在此期间，热量产生，并且去除穿过水分分离、热交换集尘旋风分离器系统的水分。

根据本发明的另一个特征，在将城市固体废物的所有成分分离成可燃材料组分和不可燃材料组分之后，使得所有可燃的城市固体废物组分被分离、粉碎、挤压、干燥、磨碎、去挥发、碳化并与有机粘合剂或无机粘合剂如淀粉/焦油等混合，并被转化为高热值燃料颗粒状物和压块。

根据本发明的另一个特征，在将城市固体废物的所有成分分离成可燃材料组分和不燃材料组分之后，使得所有可燃的城市固体废物组分被分离、粉碎、挤压、干燥、磨碎、去挥发、碳化并通过使用高转速热压缩制粒技术而不使用粘合剂，被转化为具有低灰分含量和低水分含量的非常高热值燃料颗粒状物和压块。

根据本发明的另一个特征，在将城市固体废物的所有成分分离成可燃材料组分和不可燃材料组合物之后，使不可燃材料如玻璃、石头、泥浆和碎屑转化，该不可燃材料如玻璃、石头、泥浆和碎屑被破碎和磨碎，并与瓷土/飞灰、采石场粉尘/碎片、河砂、水泥混合并模制成飞灰砖状物和飞灰铺砌块。

附图简述

附图更详细地描述了本发明，附图跨越各附图包含相同的附图标记以表示相似的部分、机器、装备或部件。

图1示出了该整个发明的方框图，该整个发明用于由所收集的未分选的城市固体废物分别生产在颗粒状物/压块或砖状物/铺砌块的最终生产中的可燃材料和不可燃材料。

图2示出了详细方框图，方框图完整地示出了有关可燃的城市固体废物转化成颗粒状物/压块。

图3示出了详细方框图，方框图清楚地示出了有关不可燃的城市固体废物转化为颗粒状物和铺砌块。

图4是本发明的开袋机和破碎机单元的透视图。

图5是连接在本发明的10mm输出叶片式粉碎机和5mm输出叶片式粉碎机之间的流体提取压缩机单元的透视图。

图6是本发明的颗粒间碰撞式干燥器单元的透视图。

图7是本发明的颗粒间碰撞式磨碎机单元的透视图。

图8是本发明的脱挥发碳化反应器单元的透视图。

图9是本发明的颗粒间碰撞式破碎机单元的透视图。

发明简述

本发明的机械/设备和方法将城市固体废物转化为可燃成分和不可燃成分。这些成分被转化为颗粒状物/压块和砖状物/铺砌块形式的高热值的燃料。

城市固体废物的可燃成分包括包含以下的材料：森林废物、食物废物、农业废物、后院废物、塑料、纸张和纸板、纺织品废物、轮胎和橡胶等。

城市固体废物的不可燃成分包含惰性废物，惰性废物在化学上不是反应性的，在生物学上也不是反应性的，并且不分解，惰性废物包括建筑材料、玻璃、瓶子和这类物质。

城市固体废物通常含有液体内容物，除去除惰性材料外，液体内容物必须首先被分离。设备的布局开始于自动链式输送机进料器。

在设备的第一级，未分选的城市固体废物通过输送机输送到专门设计的组合的袋开口和破碎单元中，该组合的袋开口和破碎单元称为开袋机和破碎机，其同时具有两个功能。它几乎完全去除了所收集的并通过管道转移到流出物处理设施[etp]的液体内容物，并且惰性材料被粉碎并分解成小尺寸的颗粒。

为分选的混合物的被粉碎和挤压的城市固体废物通过金属分离器，在金属分离器中，含铁金属和非含铁金属被分离，不含金属的城市固体废物通过双鼓式转筒筛。除了尺寸分离之外，转筒筛特别地将城市固体废物分离成由可燃组分和不可燃组分组成的两种主要成分。

此后，本发明使全部可燃的城市固体废物接受一系列的过程，如初次粉碎、双重压缩挤压和二次粉碎、颗粒间干燥、颗粒间磨碎以及类似的过程。在所有这些阶段中，颗粒的尺寸逐渐减小并转化为粉末形式。同时，由于颗粒间碰撞，在所有这些阶段中，发生水分减少。

最后，使可燃的低水分粉末通过脱挥发碳化反应器，在此处，颗粒碳浓度增加，该过程在无氧气的情况下以以下方式进行，该方式使得包含挥发性气体并且颗粒的密度增大。来自脱挥发碳化反应器的产物与地质聚合物粘合剂/焦油/淀粉等混合，或通过高速压实形成高热值的颗粒状物和压块。

另一方面，城市固体废物混合物中的由石头、玻璃、泥浆以及类似物组成的不可燃或惰性的城市固体废物材料通过颗粒间破碎机，并与地质聚合物试剂混合，并在成型和干燥后转化成砖状物和铺砌材料。

因此，本发明产生如上所述的两种有用的产物。即使在穿过etp的液体后，所产生的固体废物又回到第一级，由于此，不仅有“零流出物排放”，而且全部城市固体废物将转化成两种产物，使得可燃的颗粒状物或压块被用作燃料，例如煤，且不含流出物的不可燃的砖状物用作建筑块。

本发明也还导致产生两种副产物。当来自脱挥发碳化反应器的气体通过气体净化系统时，分别产生浓缩的“焦油”和合成气，而焦油用作颗粒状物和压块转化的粘合剂，并且合成气用于加热反应器。

发明详述

在图1中，从101到119对方框连续编号。101是从倾倒场收集未分选的城市固体废物(msw)的阶段。未分选的城市固体废物，包含从倾倒场收集的食物废物、纸张、纸板、塑料、纺织品、玻璃、金属、木材、街道清扫物、景观和树木修剪物以及来自公园、海滩和其它娱乐场所等的一般废物，穿过斜面以进入开袋机和破碎机。

首先将来自倾倒场的未分选的城市固体废物101分选为超过150mm的城市固体废物，以通过150mm输出凸轮粉碎机(102)，且然后将其手动转移到开袋机和破碎机(103和104)中。但分选为低于150mm尺寸的城市固体废物分别直接通过输送机传送到“开袋机和破碎机”103和104的组合单元。该设备的开袋机和破碎机如图4中所示。在开袋机和破碎机中，开袋机是未分选的城市固体废物的第一接受器，其位于地面以上15英尺的高度处，开袋机第1部分接收低于150mm的未分选的城市固体废物，随着袋子同时打开，在连续过程中下落的城市固体废物使得掉落的城市固体废物可以通过破碎机。组合单元通过马达和齿轮系统第4和第5部分来旋转。开袋机包括带有尖状物第3部分的旋转轴，通过墩开(pier)和撕裂动作打开并分离容纳城市固体废物的袋子。

随着袋子打开，城市固体废物被移入到破碎机第2部分中。来自破碎机的材料的反向流动由于来自开袋机的竖直重力进料和单向输入而被避免。

开袋阶段是主要和重要的阶段，其中所有未分选的城市固体废物材料是未被覆盖的并被打开以供进一步处理。在不存在开袋阶段的情况下，可能存在可粉碎的废物跳过并且进入下一阶段的可能性。如果这样的物质逸出，它可能不会暴露到含铁和非含铁分离器，这可能产生不期望的问题和延迟，并且如果材料在后期阶段被撞击，甚至由于安全而可能导致操作停止或生产线的紧急跳停。

破碎机由多个旋转的转鼓第3部分组成，该多个旋转的转鼓第3部分具有与第一级中的破碎机鼓的旋转轴线相切的锯齿状脊部和与第二级中的破碎机鼓的旋转轴线垂直的锯齿状脊部，以便避免材料滑动，并提高破碎机的效率。这里，在这一阶段之后，所有的城市固体废物材料通过破碎机(104)，在破碎机中它们被挤压，并且诸如玻璃、石头、碎屑的材料被破碎。破碎使材料，如深深嵌入的钉子和螺丝分离，以失去抓持力，这有助于当未分选的城市固体废物通过其中发生磁力分离和涡流式分离的后续阶段时，去除含铁物品和非含铁物品。

破碎的和挤压的城市固体废物通过输送机输送到金属分离器105和106。在该过程中，含铁金属和非含铁金属被分离，含铁金属在磁力分离器105中分离，其中城市固体废物通过垂直于链条输送机的路线放置的顶部磁力滚动带(overheadmagneticrollingbelt)。磁力滚动带从城市固体废物中收集含铁材料。没有含铁物质的城市固体废物通过沿着输送系统的路线放置的涡流式分离器106。当磁力转子以高速转动并且根据非含铁材料的金属组成以不同程度的力排斥非含铁材料时，涡流力产生。在该过程中，非含铁材料如铝、铜等与木材、塑料等分离，并被排出和收集在容器中。从105和106收集的材料被传送以供再循环利用。

所有含铁材料和非含铁材料的分离由磁力分离器和涡流式分离器(105和106)来分离，其将被视为第一阶段分离。i.然后将经处理的城市固体废物通过输送机传送至自动进料器，进入具有30mm内筛和6mm外筛的双转筒筛，双转筒筛将经处理的城市固体废物分成三种类别的堆，一种是超过30mm的材料，且一种是低于30mm的材料，且第三种是小于6mm的材料。在分离的第二阶段，可燃材料和不可燃材料的分离发生在双转筒筛分离器(107)处，其中城市固体废物分别分离成超过30mm、低于30mm和低于6mm。然后将超过30mm的固体废物通过输送机传送至自动进料器至凸轮粉碎机。来自凸轮粉碎机的所粉碎的固体废物和为可燃部分的低于30mm的城市固体废物通过经由输送机将其传送至自动进料器至10mm输出叶片式粉碎机来进一步粉碎。

在粉碎阶段i，凸轮粉碎机(108)和叶片式粉碎机i(109)确保粉碎的可燃的城市固体废物的尺寸为10mm；在粉碎阶段ii(109)中，通过叶片式粉碎机ii(109)将10mm的粉碎的可燃的城市固体废物粉碎至4mm-5mm。

主要由挤压的可燃材料组成的其余城市固体废物通过尺寸30mm的第二筛网并且大于30mm尺寸的颗粒直接进入下一阶段。下一阶段是发生可燃的城市固体废物转化的地方。由于尺寸分离，转筒筛自动将城市固体废物分离成可燃组分和不可燃组分。从这里开始，该过程实际上采取两个不同的路径，一个路径用于处理可燃的城市固体废物，而另一个路径用于处理不可燃的城市固体废物。

图2由方框201至217组成，描绘了可燃的城市固体废物通过一系列顺序过程转化为高热值燃料的方式。在流体提取阶段，粉碎的材料在流体提取压缩机(110)中被压缩。然后通过输送机将来自叶片式粉碎机的所粉碎的城市固体废物传送到自动进料器，进入流体提取压缩机中以去除水分。来自流体提取压缩机的流出物在废水处理设施中被处理，并且经处理的水用于热交换器和家庭清洁目的。使超过30mm材料通过皮带输送机，进入凸轮粉碎机202，以使尺寸减小到低于30mm。通过在其间具有间隔件的水平向内旋转的叶片(像凸轮)来实现尺寸减小。

叶片和间隔件以有序的方式布置在通过两个电动机和齿轮系统旋转的两个旋转轴上。这将超过30mm的所进给的可燃的城市固体废物粉碎成较小的尺寸。如上所提及的，6mm-30mm的可燃的城市固体废物和来自凸轮粉碎机202的小于30mm的输出的城市固体废物通过两条相同的路线中相同的过程，该过程包括进一步的粉碎和材料压缩动作。

布置两个相同的过程使得能够处理更大体积的输入的可燃的城市固体废物，因此在该阶段必须实现更高的过程输出。

在叶片式粉碎机203中，所有6mm-30mm的可燃的城市固体废物被进一步粉碎成5mm-10mm之间的尺寸。叶片式粉碎机203包括锋利的叶片，该锋利的叶片在由轴承支撑的水平轴中旋转，叶片以交错的方式跨越旋转的叶片布置，以有效地粉碎成5mm-10mm之间的尺寸。为了从可燃的城市固体废物获得具有高热值和低水分含量的粉末状焦炭燃料，该材料必须在方框205的次级双线叶片式粉碎机中经历进一步尺寸减小。为了在次级粉碎机中有效的尺寸减小，必须进一步减少水分。对可燃材料而言，尺寸减小是基本要求，以在随后的阶段中实现更好的碳强化。为了实现这一点，如图5中所示，来自主叶片式粉碎机203的可燃的城市固体废物通过双活塞式流体提取压缩机中的双线流体提取过程204。

该设备由双作用缸体第1部分和第3部分组成。缸体和机构由plc控制的液压系统来操作。可燃的城市固体废物从主粉碎机被吸入到装载室第4部分中。来自进给料斗的材料由压制缸体第3部分推动，同时封闭的缸体第1部分被吸引到内部，用于材料压缩。由于两个缸体之间的双作用压缩，城市固体废物经历流体提取过程。一旦材料压缩完成，封闭的缸体缩回，并且压制缸体将压缩的城市固体废物进一步推动到材料输送盘第6部分。在挤压动作期间出来的鞋带状物被收集在通道第7部分中，并且又被传送到etp进行处理。因此，该设备通过材料压缩进一步减少了可燃的城市固体废物的含水量，该材料压缩通过“双活塞式压缩技术”从废物中带出流出物。在该阶段，水分进一步减少10％至15％之间，这又使可燃的城市固体废物在图2的方框205的双线叶片式粉碎机中粉碎成低于5mm的尺寸，该双线叶片式粉碎机是5mm输出叶片式粉碎机。它包括在由轴承支撑的水平轴中旋转的叶片，叶片以交错方式以多级布置，以便将可燃的城市固体废物有效地粉碎成低于5mm的尺寸。

从206到208的过程是双线过程，并且来自209的过程又是单线过程，来自205的低于5mm的可燃的粉碎的城市固体废物通过输送机传送到颗粒间碰撞式干燥器206；该设备在图6中示出。这是一种用于干燥尺寸小于5mm的可燃废物的新型设备。它包括具有旋转轴的水平缸体，旋转轴通过两端部处的轴承来平衡。轴通过安装有变频驱动器[vfd]的电动马达在1500rpm-3000rpm之间旋转，该变频驱动器根据输出要求改变速度。轴具有旋转的可更换的扁平叶片第3部分，该扁平叶片第3部分在扇叶形框架上方在一侧上倾斜60度，当高速旋转时，这使颗粒彼此碰撞。内壁安装有扁平固定的可更换的扁平叶片第4部分。固定的扁平叶片对旋转的颗粒产生阻碍，并且有助于搅拌，并且其还增加了颗粒间的碰撞。该设备具有顶部关闭装置第1部分和底部关闭装置第2部分，其通过编程逻辑控制器[plc]控制的液压系统来操作。这有助于以循环的方式进给颗粒和排放颗粒。圆柱形干燥器具有两个门，穿过该门可以执行机器的维护，并且还有助于在需要时更换叶片。门操作和材料输送螺旋输送机由plc操作的液压系统控制。

由颗粒间碰撞产生的热量使颗粒周围的水分蒸发。水分通过附接到缸体盖中的一个的中空管被去除。该管连接到热交换器以加热蒸气，热交换器的另一端部连接到附接到集尘旋风分离器系统的抽风机。旋风分离器分离粉尘，并且粉尘收集到保持在旋风分离器下方的袋子中。水分穿过旋风分离器的上端部蒸发到大气中。收集在袋子中的粉尘与城市固体废物混合，以供进一步处理。来自如图2中所说明的第206方框的颗粒间碰撞式干燥器的小于5mm尺寸的干燥可燃的城市固体废物传送到图7中所示出的图2的第207方框的颗粒间碰撞式磨碎机。这是一种新颖的设备，其用于将小于5mm的干燥可燃废物转化成尺寸小于1mm的粉末形式。

颗粒间碰撞式磨碎机包含具有旋转轴的圆锥形缸体，旋转轴由顶端部和底端部中的轴承来平衡，旋转轴通过安装有vfd的电动马达在1500rpm至3000rpm之间旋转，vfd根据输出要求改变速度。旋转轴具有特殊设计的弯曲的定期可更换的锋利叶片第3部分，叶片第3部分固定在旋转轴上，叶片第3部分在高速下磨碎颗粒并使颗粒彼此碰撞。内壁具有弯曲的锋利的定期可更换的固定叶片第2部分，叶片第2部分对颗粒的搅拌产生阻碍，剪切颗粒，使得颗粒彼此碰撞，并同时磨碎颗粒。缸体具有两个门，穿过该门可以进行机器的维护，并且还有助于在需要时更换叶片。门操作和材料输送螺旋输送机由编程逻辑控制器操作的液压系统来控制。

还在颗粒间碰撞式磨碎机中，颗粒碰撞产生热量，该热量使来自颗粒的水分内容物蒸发。水分通过附接到缸体盖中的一个的中空管被去除。该管连接到热交换器以加热蒸气，热交换器的另一端部连接到附接到集尘旋风分离器系统的抽风机。旋风分离器分离粉尘，并且粉尘收集到保持在旋风分离器下方的袋子中。水分穿过旋风分离器的上端部蒸发到大气中。收集在袋子中的粉尘与城市固体废物混合，以供进一步处理。该设备ipcp将低于5mm的可燃的城市固体废物磨碎成低于1mm尺寸的粉末形式，并且还进一步减少了来自颗粒的水分，当经过脱挥发和碳化反应器时，所磨碎的干燥粉末转化成具有低灰分和低水分含量的高热值的焦炭燃料。

来自颗粒间碰撞式磨碎机207的干燥的和磨碎的粉末进入脱挥发碳化反应器(dcr)208；该设备在图8中示出。该设备被认为是可燃的城市固体废物转化过程的核心。该设备包含五个具有内壳和外壳的缸体，该五个缸体水平定位并竖直地放置成一个在另一个之上。每个缸体的体积从上到下逐渐减小。每个缸体将具有搅拌器，该搅拌器又由齿轮传动马达来旋转。每个缸体将具有由plc辅助的液压系统控制的顶部关闭装置和底部关闭装置，以便从底部到顶部以有序的方式完成每个缸体的排放和填充，使得在每个室中原料被保持并且在从顶部到底部排入下一个室之前，连续搅拌10分钟。

具有双星锁定系统的进给料斗第1部分将原材料进给到顶部缸体第2部分，以确保并保持严格的厌氧(不存在氧气)条件。最底部系统将具有plc控制的排放系统。

顶部四个缸体第2部分至第5部分将具有热流体加热夹套系统第15部分并且最底部缸体第06部分被水冷夹套包围。顶部缸体安装有中空管，中空管用于去除剩余的水分和空气，当从颗粒间碰撞式磨碎机进给到第一缸体中时，水分和空气将与颗粒一起被捕获。管连接到热交换器以加热蒸气，热交换器的另一端部连接到附接到集尘旋风分离器系统的抽风机。在该dcr中，也有集尘旋风分离器系统。旋风分离器分离粉尘，并且粉尘收集到保持在旋风分离器下方的袋子中。水分穿过旋风分离器的上端部蒸发到大气中。收集在袋子中的粉尘与城市固体废物混合，以供进一步处理。从脱挥发碳化反应器的第一缸体中去除水分和空气确保了在碳化过程期间颗粒没有水分，并且尤其是不存在氧气。第二缸体至第四缸体具有附接到气体清洁系统第7部分的抽吸系统，在气体清洁之后，将气体储存在缓冲罐中，然后将压缩气体进给到燃烧器第11部分，该燃烧器第11部分加热热流体锅炉第10部分。

穿过单独的氧气第9部分(氧气发生器)供燃料的颗粒状物气化设施第8部分，产生合成气，在通过气体清洁系统第7部分后，合成气储存在缓冲罐中，该气体被压缩，并且然后进给到燃烧器第11部分，燃烧器第11部分加热热流体锅炉第10部分。

热的热流体油在前四个缸体中循环，以便加热原料，热流体从底部缸体第5部分逐个循环到顶部缸体第2部分，使得缸体内的颗粒温度逐渐地增加。底部缸体第6部分通过水套冷却，以便使焦炭粉致密。

热的热流体的流动将热量传递到城市固体废物，并逐渐失去其自身的热量，并且该过程在厌氧条件下通过双重进给和排放系统进行，由于此，实现了挥发性气体的最大程度的去除并且收集也逐步发生。挥发性气体通过气体清洁系统第12部分，并导致合成气的产生，合成气又在燃烧器第11部分中被重新使用，以加热热流体锅炉第10部分。

脱挥发碳化反应器被认为是城市固体废物转化过程的核心，因为它不仅去除挥发性气体和水分，而且还增强碳浓度，这被称为碳化。

如图2中所说明的来自反应器dcr208的粉末状干燥焦炭在阶段209和阶段210中转化成颗粒状物或压块。209中的颗粒状物/压块形成过程包括将来自脱碳化反应器209的干燥粉末状焦炭与地质聚合物粘合基质或与诸如淀粉或焦油的材料混合。颗粒状物或压块还可以按照210中的步骤形成，其中该步骤包含高rpm托板压实过程(highrpmpalletcompactingprocess)，而无需任何粘合剂。由于不存在粘合剂，以及还由于高rpm旋转发热的托板压实机210，在该过程中形成的颗粒状物将具有非常高的热值、最低的灰分含量和最低的水分含量。高热值的、低灰分含量、低水分含量的燃料颗粒状物/压块211由可燃的城市固体废物转化过程形成。

热流体的加热通过单独的过程发生，其中来自氧气发生器212的氧气被供应到基于托板的气化器系统213，来自系统的气体通过气体清洁系统214，如此由气体清洁系统获得的压缩合成气215被供应到燃烧器216，燃烧器216加热热流体锅炉217。

可燃的城市固体废物转化包含四个主要过程，这四个主要过程在特定阶段发生，它们是1)粉碎，2)水分减少，3)去除挥发性气体，4)提高碳浓度。虽然粉碎和水分减少的过程1和2发生在各个阶段，但过程3和4在脱挥发碳化反应器(dcr)208中发生。

未分选的城市固体废物的水分含量为按重量计约45％，并且热值为约1,000千卡至1,200千卡。热值决定了燃料的可燃性。通过减少水分含量和增加碳含量来改进热值。在本发明中，在碳化反应器中增加碳含量，并且通过六阶段水分减少过程，通过破碎、粉碎、流体提取、干燥、磨碎和脱挥发碳化反应器，以不同水平减少水分含量。水分减少也减少了燃料燃烧时的烟雾。水分减少和碳化使可燃的城市固体废物燃料的热值提高到5500千卡至6500千卡的范围，并且水分含量减少至按重量计5％以及低于按重量计5％。

在多级破碎机中打开袋后，从未分选的城市固体废物的第一阶段的水分去除发生，其中所有可挤压的城市固体废物被挤压，且水颗粒在etp中收集并被再循环利用。

从可燃的城市固体废物的第二阶段水分去除分别发生在多级粉碎中、发生在凸轮粉碎机中的单个级中、发生在i级和ii级叶片式粉碎机中，水颗粒在etp处收集并被再循环利用。

粉碎的可燃的城市固体废物的第三阶段水分去除发生在流体提取压缩机中，在第一阶段和第二阶段可燃城市固体废物粉碎过程之间。这是重要的步骤，其中来自第一级粉碎机的10mm的粉碎的可燃的城市固体废物通过流体提取压缩机，其中由于双作用活塞压缩技术，水分被去除，并且部分粉碎的可燃的城市固体废物被传送到第二阶段粉碎，用于低于5mm的尺寸减小。流体被收集并被传送到etp。

第四阶段的水分去除在水平的高rpm颗粒间碰撞式干燥器中发生，来自5mm叶片式粉碎机的5mm的粉碎的可燃城市固体废物颗粒通过颗粒间碰撞式干燥器，其中，当具有扁平的移动的叶片的旋转轴抵靠安装在鼓形干燥器的壁上的扁平的固定叶片以高速旋转时，由于颗粒间碰撞产生的热量，水分被去除。通过颗粒间碰撞产生的热量使来自颗粒的水分内容物蒸发，水分内容物又通过安装有热交换器的集尘水分提取旋风分离器系统被去除。干燥的5mm的粉碎的可燃城市固体废物被传送到颗粒间碰撞式磨碎机，以用于将可燃的城市固体废物颗粒转化成粉末形式。

第五阶段的水分去除发生在竖直锥形高rpm颗粒间碰撞式磨碎机中，来自颗粒间碰撞式干燥器的干燥5mm的粉碎的可燃城市固体废物颗粒被传送到颗粒间碰撞式磨碎机，其中，当具有锋利的移动叶片的旋转轴抵靠安装在锥形竖直磨碎机的壁上的锋利的固定叶片以高速旋转时，由于颗粒间碰撞产生的热量，水分被去除。通过颗粒间碰撞产生的热量使来自颗粒的水分内容物蒸发，水分内容物又通过安装有热交换器的集尘水分提取旋风分离器系统被去除。低于1mm的干燥可燃粉末被传送到脱挥发碳化反应器中，以将干燥粉末状的可燃的城市固体废物颗粒转化为碳化的焦炭粉。

第六阶段和最后阶段的水分去除在脱挥发碳化反应器中发生，来自颗粒间碰撞式磨碎机的干燥粉末状的可燃的城市固体废物颗粒传送到五级脱挥发碳化反应器的第一缸体中，其中由于通过围绕缸体的热的热流体夹套加热干燥粉末状的可燃城市固体废物，水分被去除。这使得来自颗粒的水分内容物蒸发，水分内容物又通过安装有热交换器的集尘水分提取旋风分离器系统被去除。低于1mm的干燥可燃的粉末传送到五级脱挥发碳化反应器的第二缸体，以将干燥粉末状可燃的城市固体废物颗粒转化为碳化的焦炭粉。

残留水管线贯穿各种过程，例如粉碎、流体提取等，其中从这些过程收集的液体被传送至流出物处理设施etp220。来自etp的处理过的水在生产线中重新使用。从颗粒间碰撞式干燥器、颗粒间碰撞式磨碎机和脱挥发碳化反应器收集的水分通过水分提取旋风分离器系统来收集。

在破碎机中被破碎的所有的不可燃的和惰性的材料的另一个独立的相互关联的转化过程中，经历金属分离，其中含铁城市固体废物颗粒和非含铁城市固体废物颗粒被分离、收集并被传送，以便再循环利用。来自转筒筛的低于6mm尺寸的城市固体废物，包含破碎的不可燃材料和惰性材料，被处理并转化成砖状物和铺砌块。尺寸低于6mm的不可燃的城市固体废物材料通过颗粒间碰撞式破碎机(ipcc)，该设备在图9中示出。颗粒间碰撞式破碎机是一种新颖的设备，其用于粉碎和破碎小于6mm的不可燃废物，该小于6mm的不可燃废物从转筒筛的外部6mm尺寸的分离筛接收。所说明的设备包括水平缸体，水平缸体具有轴承安装的旋转轴，旋转轴通过安装有vfd的电动马达在1500rpm至3000rpm之间旋转，该vfd根据期望处于粉末形式中的所需的输出来改变速度。

轴具有旋转的扇形叶片框架第4部分，可替换的扁平叶片在一侧上倾斜60度固定在该框架第4部分上。当高速旋转时，轴使颗粒抵靠在内壁上破碎。内壁具有可替换的锋利的固定叶片第5部分，其粉碎旋转的颗粒并帮助将颗粒转化为更小的尺寸。该设备具有通过plc控制的液压系统操作的顶部关闭装置第1部分和底部关闭装置第2部分。这有助于以循环的方式进给颗粒和排放颗粒。圆柱形设备具有两个门，通过该门可以进行机器的维护，并且还有助于在需要时更换叶片。门操作和材料输送螺旋输送机由编程逻辑控制器操作的液压系统来控制。

颗粒之间发生的颗粒间碰撞和重复的粉碎和破碎作用将颗粒转变成粉末形式，这是由于因颗粒之间的碰撞造成的发生在内部的加热和破碎而引起的。

通过附接到缸体盖顶部的中空管来去除水分。该管连接到热交换器，该热交换器又连接到附接到集尘旋风分离器的抽风机。旋风分离器分离粉尘，并且粉尘收集到保持在旋风分离器下方的袋子中。水分穿过旋风分离器的上端部蒸发到大气中。收集在袋子中的粉尘与城市固体废物混合，以供进一步处理。

该不可燃的城市固体废物粉末与地质聚合物粘合剂(其是称为地质聚合过程的单独过程的产物)和其它另外的原料如飞灰或采石场碎片在锅式混合器303中混合。该混合物以单独的模制和干燥过程模制成地质聚合物砖状物和地质聚合物铺砌块。

该不可燃的城市固体废物粉末还可以与飞灰/瓷土、采石场粉尘/碎屑、河砂、水泥在锅式混合器303中混合。该混合物以单独的模制和水固化过程模制成飞灰砖状物和飞灰块。

不可燃的城市固体废物转化为具有减少的水分含量的粉末形式对于进一步转化为高品质砖状物和铺砌材料而言是最重要的。

因此，颗粒间碰撞式破碎机在不可燃的城市固体废物转化为砖状物和铺砌块中起主要作用。

因此，对任何填埋区域的可用性没有任何要求。

使该系统成为发明的独特特征

1)未分选的城市固体废物最大程度地转化成有用的最终产物

2)将来自城市固体废物的可燃材料和不可燃材料两者转化为有用的最终产物的整体概念

3)避免将来自源头的城市固体废物中间地分选到处理区域(发展中国家)

4)通过6级水分去除来增加热值

5)可扩展性和未来方法

6)闭环系统

7)自动化顺序和分离系统的特点

8)环境友好和无污染的过程

9)城市固体废物粉化磨碎机

10)脱挥发碳化反应器

11)破碎开袋机

12)颗粒间碰撞式干燥器

13)焦炭托盘化(charpalletization)而无需粘合剂

14)双活塞式城市固体废物流体提取压缩机

15)不可燃的城市固体废物转化为地质聚合物砖状物/铺砌块

优点

(1)这是一个独特的过程，其中形成城市固体废物的主要成分的来自家庭(家用)部分的垃圾可以在没有任何中间分选团队干预的情况下运输。

(2)该过程将避免由政府机关/市政机构根据雇佣合同已经雇佣的垃圾收集团队的偷窃和预分离和分选。

(3)这些合同团队打开从家庭收集的袋子，并进行预分选和回收有价值的物品。该过程不受任何人控制，不可以避免处理不当和环境污染的可能性。

(4)通过应用减少、再循环利用和再使用(3r的废物管理)的100％绿色废物管理理念，本发明可以应对利用已经可用的所倾倒的城市固体废物的现有问题，该城市固体废物可以被处理并转化为有用的材料。

(5)该设备可以处理家庭废物而无需分离以及路边物倾倒，空间可以变干净。避免了气味、污染等的不便以及风险。完全避免了主要的中间处理，由预分选和分离剂引起的不卫生处理。

(6)通过实施，可以完全避免丑恶的事(中间代理人的丑事，盗窃和滥用以及回收有价值的物品)的巨大威胁，并且因此可以确保城市固体废物直接从源头直到加工区的清洁处理，无需在源头处分离(在源头处分离是不成功的，开始后不能凑效或维持)。

(7)该设备可以处理消耗/利用来自倾倒场的城市固体废物的当前问题，并且一旦完全利用，同样的设置可以直接从源区域接收和处理城市固体废物，只需将预先包装的未分离的家庭废物运送到处理区域即可。

(8)该设备可以处理分选的和未分选的城市固体废物两者。

(9)将城市固体废物自动分离成可燃的和不可燃(惰性)材料，并将两者转化为单独的且不同的最终产物。

(10)本发明注意并确保了通过空气、水或土地的零污染。(确保了100％环保合规)

(11)通过对来自脱挥发碳化反应器的废气进行气体清洁，避免空气污染，因此排放物维持在允许限度内。

(12)通过在各个处理阶段收集所分离的水并在流出物处理设施内处理它们，避免水污染。再循环的水用于家庭使用。

(13)通过在该过程中利用城市固体废物的所有成分，还避免土地污染，仅剩下金属以供再循环利用。本发明确保没有留下残留物用于填埋。

虽然通过对优选实施方案的描述已经描述了本发明，并且已经参照附图相当详细地描述了优选的实施方案，但是并未设想限制或以任何方式限定所附权利要求及它们的这样的实现的法定等效物的范围。另外的应用和适应性变化对本领域技术人员将容易明白。因此，本发明在其更广泛的方面不限于代表了本文所示和描述的设备和方法以及说明性特征的具体细节。因此，在不脱离实质发明的效用、精神和范围的情况下，可以从这些细节作出变化。