专利名称：处理水坝污物的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种处理通常聚集在水坝处的物质的设备。本发明还涉及一种使用该设备处理这些物质的方法。
处理该类型物质的难点首先在于其大体积。尤其是在一些空地非常宝贵的地域，使用开放式垃圾填埋或其它废弃物处理方法来大量地处理这些物质几乎不可能。
使用焚烧炉等焚烧这些物质以减少其体积也不太现实。首先焚烧炉产生的燃烧副产物受许多法规的严格限制。为满足地方性排放法规需采用昂贵的设备。这样成本太高，使得焚烧这些物质不切实际。
另一问题是由于这些物质的体积大，可能需要使用很大容量的焚烧设备。这些设备占用相当大的面积，而且设备所放置的地域的地产价格可能很高。
此外由于焚烧炉的排放污染，焚烧炉系统的开发商经常受到地方上住宅和商业所有者的反对。为得到建造这些系统的许可花费很大。这些成本再加上为满足所有相关控制标准，排放控制的设计和制造成本本身就非常昂贵，所以总成本很高。
此外焚烧炉除了产生气态排放物之外，还产生大量的由可燃物产生的灰烬。这些灰烬一般没有利用价值，作为废弃物在垃圾填埋场或其它可使用的场所进行处理。因而，该系统的操作必然花费很大，不仅用于物质的重构和气态排放物的控制，还用于大量所得灰烬的处理。加之灰烬中含有二氧(杂)芑和其它污染物，其含量可能相当大从而污染土壤并逐渐影响地下水的供给。因此，将来对垃圾填埋污染物的处理的监控和控制对世界各国都很必要。
因而处理此类物质的企业正寻找快速、安全和经济的方法来处理此类物资。
在一种方式中，所述第一热源是等离子体热源。
在一种方式中，第二部分空间位于第一部分空间之上，使得在第一部分空间生成的热量上升，将第二部分空间加热到第二预定水平。
在一种方式中，在第一部分空间生成的热量上升，将第二部分空间加热至第二预定水平，而在第二部分空间中没有热源产生热量也可以使第二部分空间的温度升高到第二预定水平。
在一种方式中，第一和第二部分空间是彼此在垂直方向上至少部分吻合的部分空间。
该方法还可以包括将分散态的熔渣固化的步骤。
该方法还可以包括将固化后的分散态的熔渣转移到使用处的步骤。
该方法还可以包括改变固化后的分散态的熔渣的状态从而再使用的步骤。
在一种方式中，可燃物产生燃烧气体。
该方法还可以包括控制地将燃烧气体从加热空间转移至第三部分空间，并在第三部分空间处理燃烧气体的步骤。
燃烧气体可在排入大气之前进行处理。
可燃物可以是有机物质、树叶、树枝、树干、杂草、草等。
本发明还涉及一种处理可燃物的设备。该设备具有用以围成含第一和第二部分空间的加热空间的墙结构，以及第一热源。该第一热源能在加热空间的第一部分空间产生热量至第一预定水平，该第一预定水平足以使可燃物在第一部分空间重构成熔渣，并使得由第一热源生成的热量使加热空间内的第二部分空间的温度提高到第二预定水平，该第二预定水平低于第一预定水平但足以使可燃物燃烧。
在一种方式中，第二部分空间位于第一部分空间上方。
所述第一和第二部分空间可以分别是一种部分空间，其彼此在垂直方向上至少部分吻合。
所述第一热源可以是等离子体热源。
所述设备还可以包括一个容器，该容器用于收集第一部分空间所生成的熔渣。
所述设备还可以包括一个用于过滤由可燃物在加热空间燃烧所产生的气体的过滤器。
本发明还涉及上述设备与加热空间中至少一种选自有机物质、树叶、杂草、树枝、树干和草的可燃物的组合。
附图的简要说明
图1为用于说明传统的处理可燃物的方法的流程图；图2为根据本发明的处理可燃物的设备的局部示意性前示图；图3为使用图2中的处理可燃物的设备的方法的流程图。
附图的详细描述图1以流程图的形式说明处理诸如有机物质、树叶、杂草、草、树枝、树干等物质的传统方法。模块10说明需要处理的物质从来源处传递到设备，并如模块12所示在该设备中被压碎/压实。模块14说明，压碎/压实后的物质放入焚烧炉中再加热到足够高的温度使这些物质接近完全燃烧。模块16说明燃烧气体排放入大气。模块18说明灰烬运送到适宜的处理场所，如垃圾填埋场。
如不经过滤处理，有害组分会随燃烧气体一齐排入大气。通常，所得灰烬没有实际用途，也没有任何再利用的可能。
参照图2，20为根据本发明的用于处理可燃物的设备。图3以流程图的形式描述了设备20的操作。
设备20设计成可以转化水坝附近常见的物质，尤其是在进水口附近，如水电设备。这些物质包括有机质、树叶、草、杂草、树枝、树干等。这些物质可以处于未分解，部分分解和/或完全分解的状态。
设备20中的物料可以由多个地方提供，再放入压碎机/压实机22中。此实例中所示物料是从第一供给源24和第二供给源26同时传送到压碎机/压实机22中。来自供给源24和26的物料可以直接倒入压碎机/压实机，也可以用传送装置等以物流的方式连续传送。
在压碎机/压实机中，来自供给源24和26的物料尺寸变小，并压实成更致密的形态。来自供给源24和26的物料一经压碎/压实后，就转移到提升机28，再运送到料斗30中。料斗30控制地将来自供给源24和26的被压碎/压实的物料加入传送装置32。传送装置可以是螺杆型设备，沿箭头34的方向传送物料，通过容器40的墙38上的开口36进入，物料在该容器中被加热。
更具体地讲，容器40的墙38围成了加热空间42，加热空间含位于第一部位的第一部分空间44和位于第二位的第二部分空间46，第二部分空间在第一部分空间的上方，彼此在垂直方向上部分吻合。
加热空间46是主要的处理空间，在其中来自供给源24和26的物料进行燃烧。加热空间46用等离子喷枪48、50和52加热。在此实例中使用三个这样的喷枪48、50和52。喷枪的数量可以根据加热空间42的构造，尤其是部分空间44的构造来改变。
在此实施方式中。墙38有一个表面54，该表面给出了部分空间44的范围，限定了一个开口向上的积聚槽。喷枪48、50和52的热量主要在部分空间44内产生。合适的等离子喷枪48、50和52是USP 5,771,818描述的类型，其公开的内容结合进本发明作为参考。等离子喷枪48、50和52提供热源以产生热量达到预定水平，其足以使来自供给源24和26的可燃物的灰烬重构而变成熔渣状态。通常该预定水平在1400-1500℃的水平。
部分空间44中产生的热量上升并加热其上的部分空间46，使得部分空间46的温度达到第二预定水平，其足以使来自供给源24和26的物料在部分空间46中燃烧。第二预定水平在400-800℃的水平。因而在物料燃烧的部分空间中无需再提供热源。
燃烧器56可以在接近部分空间42和44的过渡区域操作以维持温度在适当的水平。
在操作中，来自供给源24和26的压碎/压实后的物料通过传送装置32输送到部分空间46的上部。部分空间46的温度足够高到能使物料高温分解。优选控制地向加热空间提供定量的热空气以保证充分燃烧，所得物料转化成灰烬58和部分燃烧的气体。该热过程的特征在于高温分解。物料中不能燃烧并转化成灰烬的重组分受重力作用下落，被水平放置的开孔格栅60截取。格栅60支承的物料逐渐燃烧并降解成灰烬58和气体。灰烬58通过格栅60迁移，并在自身重力的作用下沉降在部分空间44中。在格栅60上方形成的灰烬58也可以通过格栅60或者沿墙结构38上的斜面62滑入部分空间44。墙结构38定义出一个水平隔离的斜面64，该斜面将灰烬从格栅60转移至部分空间44。表面62，64合围成漏斗结构，该结构将灰烬58导入部分空间44和46之间的有限开口66。灰烬通过位于部分空间44中的开口66。
因此，第一空间44中的热量使灰烬熔融，在部分空间44中形成炉渣的熔池。下落的灰烬58沉降在熔池和熔融物上。
熔渣池定期地将熔渣排出至贮存器68中，在贮存器68中熔渣冷却并固化成分散状态。含固化熔渣的贮存器68位于拖车70上，拖车可以改变位置将贮存器68运送到所希望的使用处72。
部分燃烧的气体通过连接加热空间42和容器78限定的第二加热空间76的导管74传送。位于第二加热空间76中的燃烧器80把温度提升到800-900℃的水平，使气体在第二加热空间76中彻底地燃烧。如需要，把来自供给源81的加热到400℃的燃烧用空气加入第二加热空间76。
气体从第二加热空间76通过导管82传送到冷却塔/热交换器84，气体在其中与来自供给源86的冷却液发生热交换而降低了温度。
气体从冷却塔84传送到任选的过滤系统88。过滤系统88可以有许多不同的形式。在所描述的形式中，过滤系统88包括石灰进料器90，其可以处理气体中的二氧(杂)芑，该气体来自冷却塔再传递到收集器92中。在收集器92中进行粉尘处理。
来自容器92的气体使用送风机94排气，形成沿箭头96方向的气流，通过竖直烟囱98排入大气100。
即使没有披露等离子喷枪48，50和52的控制操作的细节，也可以充分理解本发明。等离子喷枪48，50和52通过虚线框中所示控制系统102进行操作。通常控制系统102包括面板104，通过面板可以手动或程序控制系统102的操作；控制器106；和分别连接的电力供应器108，110和112，每一电力供应器分别与喷枪48，50和52中的一个相连，并选择性激发分别与等离子喷枪48，50和52相连的点火器114，116和118的操作。等离子空气由压缩机120提供。等离子喷枪48，50和52的温度用编码系统122保持稳定。再次参考USP 5,771,818，其描述了这些部件的相互作用，也描述了用于操作设备20的附加的可选部件。
参考图3描述设备20的完整的操作。首先，模块124显示来自一个或多个供给源的物料从来源处传送，再如模块126所示进行压碎/压实。模块128显示压碎/压实后的物料在加热空间42中燃烧。可燃物变成灰烬和部分燃烧的气体。来自燃烧物的气体在第二加热空间76在来自供给源81的空气的存在下进行加热处理而充分燃烧，在冷却塔84中冷却，并在系统88中过滤。模块130确认了这些步骤。模块132显示过滤后的气体通过烟囱98排放到大气100中。
如模块134所示，燃烧后的灰烬在加热空间42的部分空间44中熔化成熔融状态。如模块136所示，熔化后的灰烬再在贮存器68中固化。如模块138所示，贮存器68中的分散的固化熔渣可以用研磨或切割转化成不同的状态。如模块140所示，转化后的固化熔渣可以再利用，如铺路，或制造其它产品。或者如模块142所示，固化熔渣在垃圾填埋场或其它合适的场所进行处理。
由于可燃物的燃烧和燃烧灰烬的熔融都在一个空间42中进行，所以能只使用一个热源。在此实例中，热源包括多个等离子喷枪。这避免了将灰烬转移到一个独立的空间使用独立的热源进行单独加热。因而提高了加热效率，而无需使用独立的容器和独立的热源就可以同时进行燃烧和灰烬的熔融。
此外，由于燃烧和灰烬的熔融在同一空间进行，所以能按更紧凑的形式制造设备20。由于主要的加热空间中通入了足够量的空气，使得加热物料得到的气态产物可以充分燃烧，从而加热空间的体积可以最小化。并由于加热使用等离子喷枪，所需氧气量明显减少，所以用于加热的空间42的体积可以最小化。
此外，使用等离子喷枪避免了使用加热用的燃料，这些燃料本身会产生一些产物，排入大气之后会带来一些问题。
此外由于灰烬可以降解成可使用的形式，转化后的灰烬可以循环使用，这将避免灰烬在垃圾填埋场等场所的有害的累积。
根据本发明的系统具有大的处理能力，例如可以按200公斤/小时的水平处理上述物料。
上述特定实施方式的描述用于说明本发明所包含的主要概念。
工业实用性本发明的处理可燃物的方法具有以下效果。该方法包括下列步骤提供一个加热空间；提供第一热源，以在加热空间的第一部分空间产生热量至第一预定水平，该第一预定水平足以使可燃物在第一部分空间重构成熔渣，并使得由第一热源生成的热量使加热空间内的第二部分空间的温度提高到第二预定水平，该第二预定水平低于第一预定水平但足以使可燃物燃烧；将可燃物引入第二部分空间，在其中可燃物燃烧产生灰烬；和将灰烬再引入第一部分空间以重构成熔渣。
因而本发明提供快速、安全和经济的设备和方法，其不仅可以处理聚集在水坝处的常见物质，也可以处理广泛的不能使用的物质和废弃物。
权利要求
1.一种处理水坝污物的方法，所述污物通常积聚在水坝位置并包括树叶、树枝、树干、草和杂草中的至少一种，所说方法包括以下步骤提供一个加热空间；提供第一热源，以在加热空间的第一部分空间产生热量至第一预定水平，该第一预定水平足以使可燃物在第一部分空间重构成熔渣，并使得由第一热源生成的热量使加热空间内的第二部分空间的温度提高到第二预定水平，该第二预定水平低于第一预定水平但足以使可燃物燃烧；将可燃物引入第二部分空间，在其中可燃物燃烧产生灰烬；和将灰烬再引入第一部分空间以重构成熔渣。
2.根据权利要求1的处理水坝污物的方法，其特征在于水坝污物包括有机物质。
3.一种将水坝污物燃烧而进行处理的设备，所说设备包括隔断墙，其围成含第一部分空间和第二部分空间的加热空间；和第一热源，其能在加热空间的第一部分空间产生热量至第一预定水平，该第一预定水平足以使可燃物在第一部分空间重构成熔渣，并使得由第一热源生成的热量使加热空间内的第二部分空间的温度提高到第二预定水平，该第二预定水平低于第一预定水平但足以使可燃物燃烧。
4.根据权利要求3的处理水坝污物的设备，其特征在于第二部分空间在第一部分空间的上方。
5.根据权利要求3或4的处理水坝污物的设备，其特征在于第一和第二部分空间包括至少一个在垂直方向上彼此部分吻合而进行热处理的部分空间。
6.根据权利要求3的处理水坝污物的设备，其特征在于第一热源使用等离子体加热源。
7.根据权利要求3-6中任意一项的处理水坝污物的设备，其特征在于其包括一个容器，该容器用于收集第一部分空间所生成的熔渣。
8.根据权利要求3-7中任意一项的处理水坝污物的设备，其特征在于其包括一个用于过滤由可燃物在加热空间燃烧所产生的气体的过滤器。
9.一种将可燃物燃烧而处理水坝污物的设备，所说设备包括隔断墙，其围成含第一部分空间和第二部分空间的加热空间；和第一热源，其能在加热空间的第一部分空间产生热量至第一预定水平，该第一预定水平足以使可燃物在第一部分空间重构成熔渣，并使得由第一热源生成的热量使加热空间内的第二部分空间的温度提高到第二预定水平，该第二预定水平低于第一预定水平但足以使可燃物燃烧；其中所述可燃物包括有机物质、树叶、树枝、树干、草和杂草中的至少一种，以及所粘附的砂土。
10.根据权利要求9的处理水坝污物的设备，其特征在于第一和第二部分空间包括至少一个在垂直方向上彼此部分吻合而进行热处理的部分空间。
11.根据权利要求9或10的处理水坝污物的设备，特征在于第一热源使用等离子体加热源。
12.根据权利要求9-11中任意一项的处理水坝污物的设备，特征在于其包括一个容器，该容器用于收集第一部分空间所生成的熔渣。
13.根据权利要求9-12中任意一项的处理水坝污物的设备，特征在于其包括一个用于过滤由可燃物在加热空间燃烧所产生的气体的过滤器。
14.根据权利要求9-13中任意一项的处理水坝污物的设备，其特征在于在第一部分空间中的第一热源产生的热量上升并加热第二部分空间至第二预定水平，而在第二部分空间中没有热源来将第二部分空间的温度升高到第二预定水平。
全文摘要
一种用于处理水坝污物的方法和设备，其可以快速、安全、经济地处理可燃物，包括通常积聚在水坝位置的树叶、木头碎片、树干、草和杂草中的至少一种，以及附于水坝上的泥土；该用于处理水坝污物的方法其特征在于包括以下步骤提供一个加热空间；提供在加热空间的第一部分空间中的第一热源以产生热量至第一预定水平，该第一预定水平足以使可燃物和无机物料在第一部分空间中重构成熔渣；和通过由热源产生的热量提高加热空间内的第二部分空间的温度至第二预定水平以生成灰烬引入第一部分空间，该第二预定水平低于第一预定水平但足以使可燃物燃烧。
文档编号F23G7/10GK1394269SQ01803247
公开日2003年1月29日 申请日期2001年10月1日 优先权日2000年9月29日
发明者铃木一郎, 中沢慎一, 片桐健司, 熊田仁, 松田浩邦, 川井得吉, 多田周司 申请人:普罗米特隆技术株式会社