垃圾处理装置及方法

专利名称：垃圾处理装置及方法
技术领域：
本发明涉及城市固体垃圾等的处理。
背景技术：
本发明涉及用于处理加工材料的系统和方法，更具体而言，本发 明涉及用于处理城市固体废料、医疗废料、再生纸等的系统和方法。
由于填埋场越来越匮乏且环境管制越来越严格，人们已经在努力
减少加工材料的体积，如城市固体垃圾("MSW")和诸如新闻纸和 其它再生和再循环纸产品的纸材料，作为处置这些材料的过程中的步 骤，这些材料可通过将其填埋在填埋场、焚烧来处置，或通过再循环 来处置。
已经开发出用来破碎这些要处置的材料的系统和方法，或在材料 是纸产品的情况下，该系统和方法用来隔离。
美国专利5,190,226是这种处理和装置的一个示例，该专利公布了 一种用于MSW的分离、回收和再循环的装置和方法。该装置包括在上 游端由往复式柱塞供料的转筒、相连接的将高温蒸汽引入转筒内的蒸 汽源，以及螺旋肋或螺旋提升刮片，该螺旋肋或螺旋提升刮片安装在 转筒内，用于沿着转筒的长度输送沉积在转筒的上游端的材料。
美国专利5,119,994中描述了另一个示例，所描述的是保持为固定 的蒸汽处理容器，该容器优选与水平面成一定角度。
现有技术的装置中一个缺点在于，容器中的垃圾产物装料部分变得紧实，这要么是由于将容器相对于水平面保持在固定的位置而被动 地造成的，要么是通过使用螺旋肋或螺线肋装置而主动引起的。该螺 旋肋或螺线肋装置在容器旋转时沿水平方向(或沿平行于容器纵轴的 方向)抵靠着活性表面而驱策装料部分。在某些情况下，垃圾产物装 料的紧实部分造成垃圾产物装料部分与蒸汽处理环境隔离。
现有技术的另一个缺点在于，现有系统和方法没有考虑对放入容 器内的能量最有利的控制和分配，以及该能量到垃圾装料堆的有效传 递。另外，每个垃圾产物装料在组成上将不同，因此，在热容量和进 行有效处理的能量需求上也不同。在现有技术的方法中，要么处理参 数(温度、压力或时间)不得不随每个垃圾装料的不同而变化，要么 被处理产物的一致性(即，主要指颗粒大小、水份含量、破碎和处理 程度)随组与组之间不同而变化。这使得用于处理垃圾的经济且技术 上可行的工业处理不够有效率。
因此，能够确定给定的垃圾产物装料的热容量并从而确定进行该 装料的有效处理所需的能量也是有利的，这样能以更高的效率执行处理。
在美国专利6,397,492中描述了一种尝试实现更高效率处理的方 法，该方法涉及装载期间连续供应蒸汽，同时旋转容器，以在加载期 间将垃圾破碎成大体上密度均匀的材料，使得在每一组中处理相同堆 垃圾。然而，该处理在加载期间需要单独的蒸汽处理，这导致每组垃 圾更大的总时间需求。
因此，存在对允许更多时间和能量效率而同时能处理重量和组成 上变化的装料垃圾的方法的需求。
因此，本发明代表了对如下这些美国专利中所描述的现有技术的 装置和方法的改进，这些专利是美国专利5,540,391 、 5,1126,363、
5,253,764、 5,190,226、 5,361,994、 5,427,650、 5,470,809禾卩6,397,492，
这里将所有这些专利并入作为参考。

发明内容
本发明包括用于处理固体垃圾产物的装置，该装置包括以可旋 转的方式安装的圆柱形容器，该圆柱形容器具有第一端、第二端和内 部表面，至少一端终止在敞口中，该敞口可打开，以便可以进入容器 内部，该敞口还可以可密封的方式关闭，以允许容器的加压；蒸汽入 口，该蒸汽入口布置在一端或两端，用于注入蒸汽；多个基本直叶片， 这些叶片从容器的内部表面伸出，每个叶片基本沿着容器的整个长度
延伸，以便能够将垃圾材料从容器底部向容器顶部输送，并能够释放 垃圾材料，使其落到容器的底部；和至少一个致动器，该致动器用于 在第一端高于第二端的位置和第二端高于第一端的位置之间移动容器 (也就是说，容器在第一端从水平位置指向上的位置和第二端从水平 位置指向上的位置之间移动)。
所述容器还可以任何允许这种移动的方式来支撑。优选地，容器 由铰接的支点支撑，容器可绕该点移动。
所述容器还包括至少一个门或敞口，或相似的装置，以便进入容 器内部，用来装载或卸载垃圾装料，这些垃圾装料可由输送装置或其 它的传统装置输送到容器。
该装置包括用于旋转所述容器的装置，如本领域中公知和使用的 装置，例如转炉托圈和辊，或链驱动齿轮和链轮系统，或"定位桩(spud)" 环。任何以被控制的速度旋转容器的合适方法都是适用的。然而，容 器的旋转必须还能够容许这里描述的致动器作用下的移动。
叶片装置和容器的内部优选是这样设置的，§卩不存在容器旋转 期间让垃圾产物装料可抵靠着被横向压縮的表面；即沿着平行于容器
纵轴的方向；并且，穿过容器的基本整个长度设有打开的中间区域(即， 容器的处理空间)。这种设置允许垃圾产物装料部分从容器的底部向 容器的顶部输送，并被释放，穿过加压的蒸汽环境落到容器的底部， 成为密度相对较低的不连续部分，以增加该部分相比于容器的蒸汽环 境中的表面积。
在替选实施例中，叶片可设置成相邻对的叶片朝容器的相对端汇 聚。在这种变化形式中优选的是，每个叶片沿其长度设有轻微的扭曲， 这样与叶片相对较下端的垃圾部分相比，叶片上端上的垃圾部分在旋 转后朝容器的顶部上升时，其下落的时间间隔较小。就此而言，叶片 是微微扭曲的，使得汇聚的相邻叶片的端部相互扭曲分开，而发散的 相邻叶片的端部朝向彼此扭曲。
在设计成容纳大量物质(即，若干吨)和保持这些容纳物处于压 力之下这方面，该容器将具有很多与本领域中公知和使用的那些的相 同的特征，
蒸汽入口由蒸汽管路提供蒸汽，这些管路适于容许容器的移动。 这些蒸汽管路可以是任何适合传输高压蒸汽的管路材料。这些管路是 柔性的，或者设有足够柔韧的联接或铰接，以容许容器的移动，这些 管路一般由一个或多个阀控制，用来在垃圾处理期间选择性地将蒸汽 引入或导出容器。蒸汽可设在沿容器长度的任何位置，并且存在很多 用于沿这种容器的长度设置若干蒸汽入口的公知设置。然而，最简单 的设置是在容器的一端或两端设置蒸汽入口。提供给容器的蒸汽可以 是饱和蒸汽或过热蒸汽，并可静态地设置或设置成穿过容器的流束， 或者甚至为进入容器内的不连续的蒸汽脉冲的形式，如过热蒸汽脉冲。
致动器可以是任何能够在第一端比第二端高的位置和第二端比第 一端高的位置之间移动容器的装置。致动器通常适于以能够调平布置 在其中的固体垃圾产物装料的速度在第一端比第二端高的位置和第二 端比第一端高的位置之间移动容器。示例可包括液压致动器和机械螺旋致动器，这些致动器可以分别布置在容器重心的每一侧的形式成对 地设置。致动器可以是例如线性机械螺旋致动器，如Dayton Ohio的 Joyce的名为Joyce ComDrive的商用致动器，以及来自North Carolina 的Charlotte的Duff-Norton的商用致动器。
该装置还可包括与致动器独立或相关联的载荷传感器。载荷传感 器可以是任何能够检测并记录量级与本发明类型的垃圾处理容器相关 联的载荷的类型。
该装置可选择性地包括与载荷传感器相关联的微处理器或PLC控 制器，该微处理器或PLC控制器具有编程指令，以便确定在容器内如 每个致动器位置处分配的载荷。微处理器或PLC控制器还可适于向致 动器发出信号，作为对容纳在容器中的垃圾产物装料分布的变化的响 应。
该装置还可包括沿着容器的长度布置的多个热电偶或温度计。这 些热电偶或温度计可具有与它们相关联的微处理器或PLC控制器，所 述微处理器或PLC控制器具有编程指令，这些编程指令适于计算由容 纳在容器中的垃圾产物装料随时间吸收的能量。
该装置还可包括控制系统来操作容器。该控制系统可包括控制计 算机的计算机程序编码产品，该计算机包括与具有外围控制部件的存 储器系统相连的一个或多个中央处理单元(CPU)，例如Calif的Santa Clara的Intel公司的商用Pentium您微处理器。
最优选地，该装置具有与致动器相关联或相独立的载荷传感器， 该载荷传感器适于确定容纳在容器中的垃圾产物装料的质量，微处理 器或PLC控制器具有编程指令，以确定容纳在容器中的垃圾产物装料
的单位质量的能量吸收。
该装置还包括至少一个马达或其它用于旋转容器的装置。马达可 通过合适的驱动/传动装置连接于容器。例如，如图所示，马达可连接 于包围容器的驱动套管。 一般地，马达和驱动装置将以与容器自身的 移动一起移动的设置方式来安装，例如通过安装在支撑容器的活动架上。
仅具有尖端调平致动器的装置
本发明的又一变化形式是这样的用于处理固体垃圾产物的装置， 该装置包括以可旋转的方式安装的圆柱形容器，该圆柱形容器具有 第一端、第二端和内部表面，至少一端终止在敞口中，该敞口可打开， 以便可以进入容器内部，该敞口还可以可密封的方式关闭，以允许容 器的加压；蒸汽入口，该蒸汽入口布置在至少一端，用于注入蒸汽； 多个基本直叶片，这些叶片从容器的内部表面伸出，每个叶片基本沿 着容器的整个长度延伸(即，提供蒸汽处理和垃圾装料的运动的被容 纳体)，以便能够将垃圾材料从容器底部向容器顶部输送，并能够释 放垃圾材料，使其落到容器的底部；和至少一个致动器，该致动器用 于在第一端高于第二端的位置和第二端高于第一端的位置之间移动容 器。
仅具有摇动调平装置的装置
本发明的又一变化形式是这样的用于处理固体垃圾产物的装置， 该装置包括以可旋转的方式安装的圆柱形容器，该圆柱形容器具有 第一端、第二端和内部表面，至少一端终止在敞口中，该敞口可打开， 以便可以进入容器内部，该敞口还可以可密封的方式关闭，以允许容 器的加压；蒸汽入口，该蒸汽入口布置在至少一端，用于注入蒸汽； 和至少一个用于摇动容器的致动器，以便能够调平布置在其中的固体 垃圾产物装料。
涉及穿过低密度区域自由下落的处理垃圾方法
技术领域：
本发明还包括一种在具有中间纵轴的容器中处理固体垃圾产物的
方法，该方法包括沿着容器的底部对容器装载固体垃圾产物装料， 该容器具有多个基本直叶片，这些叶片从容器的内部表面伸出，每个 叶片基本沿着容器的整个长度延伸；将容器密封；将蒸汽引入容器中； 旋转容器，以使固体垃圾产物装料从容器底部向容器顶部移动，并能 穿过容器落下，以保持基本沿容器长度的低密度垃圾区域；以及此后 对容器降压并从容器中卸载处理过的垃圾。
一般地，固体垃圾产物从容器的底部向容器的顶部被移动，固体 垃圾产物从而能够穿过容器内部的相对较低密度区域落在一连串不连 续的部分中。
优选地，容器在固体垃圾产物装料沿着平行于中间纵轴的方向基 本不被压縮的情况下被旋转。同样优选地是，固体垃圾产物装料在容 器旋转时被主动地调平，或者，容器在旋转的同时被摇动。
本方法的另一个优选的方面在于，固体垃圾产物在容器旋转的同 时沿着平行于中间纵轴的方向被来回地输送。这可通过使用致动器倾 斜容器来实现，和/或通过使用叶片对朝相对端汇聚的设置时多个叶片 的作用来实现。
最优选地是成对地设置叶片，叶片对以交替的方式朝容器的相对 端汇聚，以提供垃圾装料堆的附加的侧到侧的运动。另外，叶片还可 设有绕其纵轴的扭曲，这样在容器旋转时，在由每个有角度的叶片的
相对较高的部分升起的垃圾装料堆部分的下落和由每个有角度的叶片 的相对较低的部分升起的垃圾装料堆部分的下落之间提供了时间延 迟。
最优选地，蒸汽从容器的两端被引入。最优选地，蒸汽是使用合 适的阀和压力释放系统以脉冲形式引入容器中的过热蒸汽。
在本发明的方法的另一个优选变化形式中，固体垃圾产物装料的 质量分布在容器旋转的同时被测量，可选地，由固体垃圾产物装料吸 收的能量在容器旋转的同时被测量。
本发明的方法还可以此为特征，S卩在容器旋转时测量固体垃圾 产物装料的质量分布和测量固体垃圾产物装料吸收的能量，以及由固 体垃圾产物装料随时间吸收的能量确定处理固体垃圾产物装料所需的 时间。这又允许操作人员在由固体垃圾产物装料随时间吸收的能量确 定的处理固体垃圾产物装料所需的时间之后，中止固体垃圾产物装料 的处理。这可以由操作人员完成，或通过来自微处理器或PLC控制器 的反馈控制自动完成。
本发明的装置和方法提供了优于现有系统的优点，现有系统的特 征在于设计成将固体垃圾产物装料从容器的一端移到另一端的螺旋或 有角度的装置，或其它以垂直于容器的纵轴布置的表面为特征的内部 装置。这些装置通常导致垃圾产物装料的一部分被压縮，从而阻碍了 那些部分的高效和完整的处理。
相比之下，本发明的装置和方法允许在处理开始前或处理刚开始 后通过调平载荷形成沿着容器长度延伸的区域。本发明的装置的叶片 容纳垃圾产物装料部分并连续的提升这些部分，并允许这些部分穿过 该低密度区域落下，而基本上不压縮任何垃圾产物装料部分，这是例 如通过垃圾装料部分沿着容器的纵轴的输运来实现的，或通过将容器 相对于水平面保持在倾斜位置来实现。
另外，本发明的装置和方法允许容器内区域的载荷和温度被监测。


图1是根据本发明的一个实施例的用于处理固体垃圾产物的装置 的透视图。
图la是图1所示的装置的另一个透视图。
图2是根据本发明的一个实施例的用于处理固体垃圾产物的容器
的横截面图。
图3是根据本发明的一个实施例的用于处理固体垃圾产物的装置
的另一个透视图。
图4是根据本发明的一个实施例的用于处理固体垃圾产物的装置 的平面图。
图5是根据本发明的一个实施例的用于处理固体垃圾产物的容器 的横截面图。
图6是可以使用本发明的垃圾处理系统的示意图，所述垃圾处理 系统用于根据本发明的一个实施例处理固体垃圾产物。
图7是可以使用本发明的垃圾处理系统的示意图，所述垃圾处理 系统用于根据本发明的另一个实施例处理固体垃圾产物。
图8是处理容器的圆柱形部分的纵向视图，示出了本发明的替选 实施例，在该替选实施例中，多个直叶片使用在该容器中。
图9是处理容器的圆柱形部分的正视图，示出了本发明的替选实 施例，其中，多个直叶片使用在该容器中。
图IO是处理容器的圆柱形部分的透视图，示出了本发明的替选实 施例，其中，多个直叶片使用在该容器中。
具体实施例方式
与前面的发明内容相一致，下面的内容对优选实施例提供详细的 描述，该优选实施例目前被认为是本发明的最佳实施方式。
本发明涉及用于垃圾再循环的处理。该处理对诸如玻璃、塑料、 金属的高密度材料进行杀毒，从城市固体垃圾(MSW)中回收其它的， 将纸、硬纸板、食品垃圾等转化成可用纤维并将该纤维从其它可回收 材料中分离出来。
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于处理固体垃圾产物的
装置的示例。
图1示出了以可旋转的方式安装的圆柱形容器1，该圆柱形容器1 具有第一端、第二端和内部表面，第一端和第二端中至少一端终止在
敞口2中，敞口2可打开，以便能够进入容器内部，敞口2还可以以 可密封的方式关闭，以允许对容器加压。优选地，该容器在任一端上 具有敞口，这样容器可打开，以便能够进入容器内部，并且容器可以 以可密封的方式关闭，以允许对容器加压，并使得容器能够在一端被 装载，在另一端卸载。这可以通过使用柱塞来完成，该柱塞可通过延 伸穿过容器从容器中推动已处理的装料。
图1中还示有用于注入蒸汽的蒸汽入口 3，该蒸汽入口 3布置在 至少一端，并优选布置在两端。蒸汽入口 3可连接于蒸汽管路(未示 出)，以便将蒸汽引入容器并保持蒸汽压力。
图1还示出了多个基本直叶片4，这些叶片从容器的内部表面伸 出，每个叶片基本沿着容器整个长度延伸，以便能够将垃圾材料从容 器的底部向容器的顶部输送，并能够释放垃圾材料，使其落到容器底 部。
容器可相对于上框部分5旋转，例如通过机械套管驱动装置6。 该处理固体垃圾产物的装置还包括至少一个马达或其它用于旋转容器 的装置。
马达7可通过合适的驱动/传动装置以其它方式连接于容器，例如 通过链或带连接于链轮。
一般地，马达和驱动装置将以与容器自身的移动一起移动的设置 方式安装，例如通过安装在支撑容器的活动框5上。 上框部分5又通过下框部分8支撑，下框部分8包括支点枢转部
分9。在图1中还示有在支点枢转部分9任一侧的机械螺旋致动器10， 该致动器10在第一端高于第二端的位置和第二端高于第一端的位置之 间移动容器1。该移动允许操作人员在蒸汽处理之前和蒸汽处理期间平 衡垃圾产物装料的载荷。在蒸汽处理期间平衡垃圾产物装料的载荷允 许操作人员给总的垃圾产物以更均匀的热传递，例如通过去除可在垃 圾堆中产生的冷点。致动器10可通过驱动杆11横跨框架8 —前一后 地连结，驱动杆11由对应的电机12驱动。
致动器10可包括确定最初装载的垃圾产物装料的平衡状态的载 荷传感器。如果测定出垃圾产物装料在最初装载后失衡，致动器10可 用来通过来回的摆动或快速的摇动使垃圾产物装料在容器内的位置改 变，从而重新分配载荷，以使其平衡。载荷传感器可对设有编程指令 的微处理器或PLC控制器提供信号或信息，以获取每个传感器处的载 荷，并将反馈指令提供给致动器。
图1还示出了以可旋转的方式安装的圆柱形容器1中第一端相对 于第二段被升高，这将是在输入输送装置13的帮助下用于对容器进行 装载的位置。该位置还可用于将处理过的垃圾产物排到排出输送装置 14上，或用于向第二端驱策垃圾产物装料，以在处理期间调平垃圾产 物的载荷。容器1的位置当然可沿着从水平位置到图1所示的最大倾 斜角度到其对应的相反角度之间的任何角度的位置范围内不同。
图la是图l所示的装置的另一个透视图，示出了排出端或第二端 低于输入端或第一端。
图3示出了图1中描绘的以可旋转的方式安装的圆柱形容器1中 第一端与第二端处于相同高度的情况，这样容器是水平的，图3使用
和图1中相同的附图标记。该位置是典型的容器将在操作期间被保持 的位置，需要进行相对较小的调整将垃圾产物装料向任一端驱策，以
调平垃圾产物的载荷。该视图还示出了第二敞口 2a(具有蒸汽入口 3a)， 该第二敞口 2a用作处理过的垃圾产物装料的退出敞口。
相反地，图4示出了图1中描绘的以可旋转方式安装的圆柱形容 器1的顶视平面图，其中，第二端相对于第一端被升高，以致可能需 要朝第一端移动垃圾产物装料，以调平垃圾产物的载荷。
图5是根据本发明的一个实施例的用于处理固体垃圾产物的容器 系统的纵向横截面图，该视图使用与图l和图2相同的引线，并沿图4 的5-5线截取。图5示出了诸如图2 (沿图4的2-2线的横截面)所示 的16a-16d的叶片中的一个叶片的角度位置，并且还示出了相邻的叶片 对朝容器的相对端交替地汇聚。该视图还示出了容器在任一端可另外 包括截头圆锥部分，以辅助对容器进行装载和卸载，并帮助保持垃圾 产物装料部分定向在容器的设有用于搅动的叶片的部分中。图2和图5 还示出了叶片优选是微微扭曲的，使得汇聚的相邻叶片的端部相互扭 曲分开，而发散的相邻叶片的端部朝向彼此扭曲。
图8、图9和图IO示出了这里描述的处理容器的圆柱形部分，并 示出了本发明的替选实施例，在该替选实施例中，多个直叶片使用在 该容器中。
图8示出了代替这里描述的容器1的处理容器20的圆柱形部分的 纵向视图，这里，多个直叶片21使用在该容器中。叶片21安装在单 独的安装架22上，安装架22用于保持叶片21远离内部表面23。图8 是沿图9的8-8线截取的视图。安装架22还可用来安装这里描述的扭 曲叶片。
图9是处理容器20的圆柱形部分的正视图，用假想线示出了多个 直叶片21和保持叶片21远离内部表面23的安装架22。
图10是处理容器20的圆柱形部分的透视图，用假想线示出了多
个直叶片21和保持叶片21远离内部表面23的安装架22。
图6是可以使用本发明的垃圾处理系统的示意图，所述垃圾处理 系统根据本发明的一个实施例用于处理固体垃圾产物，所述实施例允 许穿过容器的单向蒸汽流动。该图示出了设计成对容器提供蒸汽的系 统的各个部件以及优选实施例的辅助部件。该图还示出了使用标准记 号的阀和量具的位置，如控制闽、单向阔、热电偶、过滤器、压力表、 马达和泵。
图7是可以使用本发明的垃圾处理系统的示意图，所述垃圾处理 系统根据本发明的另一个实施例用于处理固体垃圾产物，所述另一个 实施例允许以脉冲形式提供的双向蒸汽穿过容器的流动。该图还示出 了使用标准记号的阀和量具的位置，如控制阀、单向阀、热电偶、过 滤器、压力表、马达和泵。该示意图提供了允许蒸汽、尤其是过热蒸 汽以脉冲形式提供到本发明的容器的系统的示例。
图3和图4的视图仅用于示例的目的，应当理解的是，容器在处 理期间可倾斜到更小的程度，以减少通过调平进行的载荷分配调整。 并且，根据呈现出载荷情况，这种移动可能会相对猛烈或较低和/或是 反复进行的。
图2还示出了表示垃圾产物装料的顶部的线17的示例， 一旦在 容器1内被调平后，将会出现该线。垃圾产物装料离开其上方的空间 18的区域，使得蒸汽区域延伸容器的长度，当容器旋转时，垃圾产物 的连续部分将穿过容器。优选地，容器的内部基本上没有呈基本不平 行于容器的中间纵轴的表面的结构。
从示出了容器1、内部表面15和叶片16a-16d的图3和图2中所
示的装置的横截面中可以看到容器的操作。
叶片可以是直并基本平行于容器的纵轴，或者，如图2所示，叶
片优选是有角度的，使得相邻的叶片对(如16a和16b)朝容器的一端 汇聚，同时连续的叶片对(如16b和16c)朝容器的相对端汇聚，如图 2所示。直叶片允许垃圾装料部分随着容器的旋转被垂直地升高和垂直 地降下。通过允许连续的垃圾装料部分与垂直面成一定角度地落下， 上述的有角度的叶片还造成连续的垃圾装料部分随着容器旋转的交替 的侧到侧的运动，使得这些连续部分轻轻地侧到侧地移动而不被紧压。
在容器装载了垃圾产物装料之后，穿过其装载垃圾装料的门被关 闭，蒸汽不停地引入容器中，容器被加压。新鲜的蒸汽可连续地从装 载端供入容器中，在达到预定的处理压力后，蒸汽可离开容器进入蒸 汽排出管。
容器的温度和压力受监测，且蒸汽的流动被控制，以保持处理进 行在预定的处理范围(一般在50psi、 300下左右)内。容器在预定速度 (取决于容器的尺寸)下旋转，在预定量的时间(一般为20至45分 钟)后，压力被释放，处理过的垃被移除。
垃圾产物装料的温度可由沿容器的长度布置的温度计或热电偶监 测。采取和应用温度读取来确定垃圾产物装料部分的温度。温度计或 热电偶可对设有编程指令的微处理器或PLC控制器提供信号或信息以 获取每个热电偶或温度计处的温度，并将反馈指令提供给致动器。该 信息可用作对致动器9的反馈控制，以调整容器内的垃圾产物装料， 以增加到没有经受有效热处理的装料部分的热传递，从而维持到所有 垃圾产物装料的总的有效热传递。
给定的垃圾产物可含有种类广泛的组成，如木材、纸、有机物质、 水等等。每种垃圾产物装料表现出自身的热容量和热传递模式，同时 需要所有垃圾总的热吸收量，以提供对垃圾产物装料的有效处理。
随着垃圾产物装料的最初变热，来自温度计或热电偶的信息还可 用来测定随时间的热吸收量。这允许操作人员(或微处理器或PLC控 制器)推断垃圾产物装料的能量需求，并基于热传递模式的对比确定 垃圾产物装料的近似定性组分，因此能够确定处理该特定垃圾装料所 必需的处理时间。
在本发明的容器的操作中，容器可倾斜，以呈现相对于水平位置 向上的输入敞口 2，并允许垃圾产物装料在输送装置13的帮助下放置 到容器内。敞口2然后被关闭，垃圾产物17装料(见图2)可选择性 地在蒸汽引入之前或在最初的蒸汽引入之后通过致动器10的往复式作
用被调平。
一旦敞口 2被密封，蒸汽就通过入口 3和/或3a进入容器内，以在 容器1中提供加压的蒸汽环境。在图6和图7中示出了这些用来产生 和注入蒸汽的系统的示例。
容器1然后被旋转，叶片16a-16d (或图8-图10中的叶片21)起 作用，将垃圾产物装料部分17从容器的底部升高到顶部，然后将其释 放，使其穿过密度相对较低的蒸汽环境18的区域(即，图2中没有被 垃圾产物17占据的空间)落下。随着垃圾产物17在处理期间收縮， 该区域的体积增加。
圆柱形容器1具有许多叶片，这些叶片起到搅动装置的功能，以 使热均匀并使垃圾垂直地和/或水平地循环，容器1还具有至少一个开 口，以装载和排出垃圾(即，分别为敞口2和2a)。开口处的圆锥形 结构增强了垃圾产物装料的输入和处理过的垃圾的排出。这些结构还 起到将垃圾保持在容器的中间水平区域的作用。容器可通过其纵轴相 对于水平位置倾斜，以通过重力将垃圾有效地装载到容器内。该倾斜 同样可用在处理期间，以调平垃圾产物装料。
根据本发明，蒸汽入口连接于一个或多个饱和蒸汽或过热蒸汽供 应源和蒸汽接收器。通过这种方式，容器从一个或多个开口被加压和 降压。每个开口可设有压力栓和双向的蒸汽流动管路以及阀。装置在 每个开口处还可包括可选的蒸汽真空泵，用于对容器迅速地降压。还 可包括旋转联合阀，使得蒸汽在容器旋转或倾斜时能够流入并流出容 器。在图6和图7中示意性地示出了这些特征。
附接于或独立于致动器并连接于框结构的载荷单元检测容器内的 加工材料沿着容器水平轴何时不均匀地分布。容器中垃圾的均匀分布 是通过根据并参照载荷单元信号绕纬度轴旋转容器来实现的。
随着容器旋转，温度被监测，以确定垃圾产物装料的随时间的温 度变化。多个温度传感器可用来发送反馈控制，以实现容器中温度均
匀。反馈控制系统和控制器可包括PLC或微处理器，PLC或微处理器
从温度和载荷传感器接受数据，并提供对容器旋转和致动器的反馈控 制，以根据有效处理的需要对垃圾装料载荷重新置位并重新分配。
优选地，被加热并加压的容器以取决于垃圾类型的恒定速度或可 变速度被双向地旋转，以实现处理循环期间的均匀热传递。随着垃圾
由于压力和温度而收縮，垃圾装料的体积变小。空的空间如空间18的
体积由于容器中的收縮而增加，并起到热区域的作用，以对被升高并 能穿过该密度相对较低区域下落的垃圾装料部分提供热处理。这使垃 圾能够最完全并最有效地暴露于蒸汽环境。
该温度数据还可用来确定总的随时间的能量吸收量，该能量吸收 量又允许操作人员通过垃圾产物组成上的预定数据从定性上(例如， 关于有机物质、纸等的总体成分)辨别该垃圾产物，从而推断给定的 垃圾产物装料完成处理所需的时间。该信息可存储并反馈到控制系统 中，以确定理可何时自动停止或通过给操作人员的信号被停止。
由于处理期间蒸汽凝结的结果，可能会产生污泥，为了避免将回 收的垃圾与污泥混在一起，可在叶片中(优选靠近叶片16a-16d和内部
表面15的接触面；例如，见分别具有穿孔和间隙的叶片16b和16d)
设置一个或多个间隙或穿孔，以使污泥留在容器和搅动机构的底部，
腔室将污泥保持在容器的底部。这也可以通过使用图8-图IO所示的安 装装置来完成。图2中所示的穿孔还可用在图8-图IO所示的直叶片中， 图8-图10所示的安装装置还可与图2所示的叶片类型和装置一起使 用。
由于污泥的量将根据蒸汽的类型和特性而不同，因此可使用超热 的干蒸汽代替传统的饱和蒸汽，以减少污泥量。
另外，在容器旋转期间，热电偶确定垃圾产物装料是否产生相对 冷的区域，如通过垃圾产物装料本身的构成或通过紧压而产生，这阻 碍了到该区域的热传递。如果检测到相对较冷的区域，则可通过用致 动器使容器倾斜和/或摆动来重新分配沿容器长度的总垃圾。同样，当 垃圾产物装料变得不平衡时，致动器可使容器倾斜和/或摆动，以重新 分配沿容器长度的总垃圾。这可通过PLC控制器或微处理器与热电偶 和致动器联合工作来实现。
通过致动器的作用，垃圾装料在处理期间能够保持沿容器长度相 对均匀地分布，使得叶片能够升高垃圾产物装料沿容器长度基本均匀 地分布部分，并使那些部分穿过沿着容器的处理体的长度产生并保持 的密度相对较低区域落下。
倾斜枢转点优选位于重心处，以平衡水平位置处的重量，并使容 器以相对于其水平位置可调节的双向角度倾斜。机械线性致动器、链 式系统、液压系统、齿轮齿条系统和剪式系统等都是可用于提供该倾 斜移动的机构类型。
因此，该系统防止并动态地修正不平衡的载荷和垃圾产物装料的 局部紧压的任何其它来源，并能通过产生和保持低密度区域对垃圾产 物装料进行有效处理，单独的垃圾产物装料部分以提高的效率穿过该 低密度区域，而不会发生其它处理容器系统中出现的垃圾产物装料部 分的紧压，这些其它的处理容器系统具有主动运输系统或容器，这些 主动运输系统或容器允许垃圾产物装料保持被压縮或保留在不均匀分 布的状态下。
显然，尽管公布了本发明的具体实施例，但在本发明的主旨和范 围之内可对该装置或处理参数进行各种修改。因此，本发明的主旨和 范围应当参照权利要求来确定。
权利要求
具有直叶片和尖端调平致动器的装置1.一种用于处理固体垃圾产物的装置，所述装置包括以可旋转的方式安装的圆柱形容器，所述圆柱形容器具有第一端、第二端和内部表面，至少一端终止在敞口中，所述敞口可打开，以允许进入所述容器的内部，并且可以可密封的方式关闭，以允许所述容器的加压；蒸汽入口，所述蒸汽入口用于将蒸汽注入到所述端中的至少一端中；多个基本直叶片，所述多个基本直叶片从所述容器的所述内部表面伸出，并且每个所述叶片基本延伸所述容器的整个长度，以便能够将垃圾材料从所述容器的底部向所述容器的顶部输送，并能够释放所述垃圾材料，以使其落到所述容器的底部；以及至少一个致动器，所述至少一个致动器用于在所述第一端高于所述第二端的位置和所述第二端高于所述第一端的位置之间移动所述容器。
1. 一种用于处理固体垃圾产物的装置，所述装置包括 以可旋转的方式安装的圆柱形容器，所述圆柱形容器具有第一端、第二端和内部表面，至少一端终止在敞口中，所述敞口可打开，以允 许进入所述容器的内部，并且可以可密封的方式关闭，以允许所述容 器的加压；蒸汽入口，所述蒸汽入口用于将蒸汽注入到所述端中的至少一端中；多个基本直叶片，所述多个基本直叶片从所述容器的所述内部表 面伸出，并且每个所述叶片基本延伸所述容器的整个长度，以便能够 将垃圾材料从所述容器的底部向所述容器的顶部输送，并能够释放所 述垃圾材料，以使其落到所述容器的底部；以及至少一个致动器，所述至少一个致动器用于在所述第一端高于所 述第二端的位置和所述第二端高于所述第一端的位置之间移动所述容器。
2. 根据权利要求l所述的装置，其中，所述多个基本直叶片基本 平行于所述容器的纵轴。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个基本直叶片设置 成相邻对的叶片朝所述容器的相对端汇聚。
4. 根据权利要求l所述的装置，其中，所述多个基本直叶片是扭 曲的，使得汇聚的相邻对的叶片的端部相互扭曲分开，而发散的相邻 叶片的端部朝向彼此扭曲。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述叶片设有穿孔。
6. 根据权利要求l所述的装置，其中，所述叶片安装成在所述叶 片和所述内部表面之间提供空间。
7. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个致动器分别 在所述容器的重心的任一侧包括一对机械螺旋致动器。
8. 根据权利要求l所述的装置，还包括适于检测在所述容器的重心的任一侧上的载荷的载荷传感器。
9. 根据权利要求6所述的装置，还包括与所述载荷传感器相关联 的微处理器或PLC控制器，所述微处理器或PLC控制器具有编程指令， 以便确定在所述至少一个致动器中的每个致动器上的载荷，并且所述 微处理器或PLC控制器适于响应于容纳在所述容器中的垃圾产物装料 分布的变化而向所述至少一个致动器发出信号。
10. 根据权利要求1所述的装置，还包括沿着所述容器的长度布 置的多个热电偶。
11. 跟据权利要求IO所述的装置，还包括与所述多个热电偶相关 联的微处理器或PLC控制器，所述微处理器或PLC控制器具有编程指 令，所述编程指令适于计算由容纳在所述容器中的垃圾产物装料随时 间吸收的能量。
12. 跟据权利要求ll所述的装置，还包括与所述至少一个致动器 相关联的载荷传感器和微处理器或PLC控制器，所述载荷传感器适于 确定容纳在所述容器中的垃圾产物装料的质量，所述微处理器或PLC 控制器具有编程指令，以确定容纳在所述容器中的垃圾产物装料的单位质量的能量吸收。涉及穿过低密度区域自由下落的处理垃圾方法
13. —种在具有中间纵轴的容器中处理固体垃圾产物的方法，所 述方法包括沿着所述容器的底部用固体垃圾产物装料装载所述容器，所述容 器具有多个基本直叶片，所述多个基本直叶片从所述容器的所述内部 表面伸出，并且每个所述叶片基本延伸所述容器的整个长度；将所述容器密封；将蒸汽引入所述容器中；旋转所述容器，以使所述固体垃圾产物装料从所述容器的底部向 所述容器的顶部移动，并允许穿过所述容器落下，以基本沿所述容器 的长度维持低密度垃圾区域；以及此后对所述容器降压，并从其中卸载处理过的垃圾。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，在所述固体垃圾产物装 料沿着平行于所述中间纵轴的方向基本不被压縮的情况下，所述容器 被旋转。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述固体垃圾产物装料 在所述容器被旋转的同时被主动地调平。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中，在所述容器被旋转的同 时，所述固体垃圾产物沿着平行于所述中间纵轴的方向被来回地输送。
17. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述固体垃圾产物被从 所述容器的底部向所述容器的顶部移动，并被允许落到一连串不连续 的部分中。
18. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述蒸汽是以脉冲形式 引入到所述容器中的过热蒸汽。
19. 根据权利要求13所述的方法，还包括在所述容器旋转的同时 测量所述固体垃圾产物装料的质量分布并且测量由所述固体垃圾产物 装料吸收的能量，以及由所述固体垃圾产物装料随时间吸收的能量确 定处理所述固体垃圾产物装料所需的时间。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括在由所述固体垃圾产物装料随时间吸收的能量确定的处理所述固体垃圾产物装料所需的时间 之后，停止所述固体垃圾产物装料的处理。
全文摘要
本发明包括用于处理固体垃圾产物的装置和方法。该装置包括以可旋转的方式安装的圆柱形容器(1)，该容器具有第一端、第二端和内部表面，至少一端终止在敞口(2)中，该敞口可打开以允许进入容器内部，并还可以可密封的方式关闭，以允许容器的加压。而且，用于注入蒸汽的蒸汽入口(3)布置在一端或两端，且多个直叶片(4)从容器的内部表面基本沿容器的整个长度伸出。该装置还包括一个或多个致动器，用于在第一端高于第二端的位置和第二端高于第一端的位置之间移动容器。
文档编号B02C11/00GK101171084SQ200680015410
公开日2008年4月30日 申请日期2006年5月3日 优先权日2005年5月5日
发明者乌富克·博兹卡亚, 简·K·米哈莱克 申请人:埃斯泰克有限责任公司