專利名稱:處理水壩污物的方法和設備的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種處理通常聚集在水壩處的物質的設備。本發(fā)明還涉及一種使用該設備處理這些物質的方法。
處理該類型物質的難點首先在于其大體積。尤其是在一些空地非常寶貴的地域,使用開放式垃圾填埋或其它廢棄物處理方法來大量地處理這些物質幾乎不可能。
使用焚燒爐等焚燒這些物質以減少其體積也不太現(xiàn)實。首先焚燒爐產(chǎn)生的燃燒副產(chǎn)物受許多法規(guī)的嚴格限制。為滿足地方性排放法規(guī)需采用昂貴的設備。這樣成本太高,使得焚燒這些物質不切實際。
另一問題是由于這些物質的體積大,可能需要使用很大容量的焚燒設備。這些設備占用相當大的面積,而且設備所放置的地域的地產(chǎn)價格可能很高。
此外由于焚燒爐的排放污染,焚燒爐系統(tǒng)的開發(fā)商經(jīng)常受到地方上住宅和商業(yè)所有者的反對。為得到建造這些系統(tǒng)的許可花費很大。這些成本再加上為滿足所有相關控制標準,排放控制的設計和制造成本本身就非常昂貴,所以總成本很高。
此外焚燒爐除了產(chǎn)生氣態(tài)排放物之外,還產(chǎn)生大量的由可燃物產(chǎn)生的灰燼。這些灰燼一般沒有利用價值,作為廢棄物在垃圾填埋場或其它可使用的場所進行處理。因而,該系統(tǒng)的操作必然花費很大,不僅用于物質的重構和氣態(tài)排放物的控制,還用于大量所得灰燼的處理。加之灰燼中含有二氧(雜)芑和其它污染物,其含量可能相當大從而污染土壤并逐漸影響地下水的供給。因此,將來對垃圾填埋污染物的處理的監(jiān)控和控制對世界各國都很必要。
因而處理此類物質的企業(yè)正尋找快速、安全和經(jīng)濟的方法來處理此類物資。
在一種方式中,所述第一熱源是等離子體熱源。
在一種方式中,第二部分空間位于第一部分空間之上,使得在第一部分空間生成的熱量上升,將第二部分空間加熱到第二預定水平。
在一種方式中,在第一部分空間生成的熱量上升,將第二部分空間加熱至第二預定水平,而在第二部分空間中沒有熱源產(chǎn)生熱量也可以使第二部分空間的溫度升高到第二預定水平。
在一種方式中,第一和第二部分空間是彼此在垂直方向上至少部分吻合的部分空間。
該方法還可以包括將分散態(tài)的熔渣固化的步驟。
該方法還可以包括將固化后的分散態(tài)的熔渣轉移到使用處的步驟。
該方法還可以包括改變固化后的分散態(tài)的熔渣的狀態(tài)從而再使用的步驟。
在一種方式中,可燃物產(chǎn)生燃燒氣體。
該方法還可以包括控制地將燃燒氣體從加熱空間轉移至第三部分空間,并在第三部分空間處理燃燒氣體的步驟。
燃燒氣體可在排入大氣之前進行處理。
可燃物可以是有機物質、樹葉、樹枝、樹干、雜草、草等。
本發(fā)明還涉及一種處理可燃物的設備。該設備具有用以圍成含第一和第二部分空間的加熱空間的墻結構,以及第一熱源。該第一熱源能在加熱空間的第一部分空間產(chǎn)生熱量至第一預定水平,該第一預定水平足以使可燃物在第一部分空間重構成熔渣,并使得由第一熱源生成的熱量使加熱空間內(nèi)的第二部分空間的溫度提高到第二預定水平,該第二預定水平低于第一預定水平但足以使可燃物燃燒。
在一種方式中,第二部分空間位于第一部分空間上方。
所述第一和第二部分空間可以分別是一種部分空間,其彼此在垂直方向上至少部分吻合。
所述第一熱源可以是等離子體熱源。
所述設備還可以包括一個容器,該容器用于收集第一部分空間所生成的熔渣。
所述設備還可以包括一個用于過濾由可燃物在加熱空間燃燒所產(chǎn)生的氣體的過濾器。
本發(fā)明還涉及上述設備與加熱空間中至少一種選自有機物質、樹葉、雜草、樹枝、樹干和草的可燃物的組合。
附圖的簡要說明
圖1為用于說明傳統(tǒng)的處理可燃物的方法的流程圖;圖2為根據(jù)本發(fā)明的處理可燃物的設備的局部示意性前示圖;圖3為使用圖2中的處理可燃物的設備的方法的流程圖。
附圖的詳細描述圖1以流程圖的形式說明處理諸如有機物質、樹葉、雜草、草、樹枝、樹干等物質的傳統(tǒng)方法。模塊10說明需要處理的物質從來源處傳遞到設備,并如模塊12所示在該設備中被壓碎/壓實。模塊14說明,壓碎/壓實后的物質放入焚燒爐中再加熱到足夠高的溫度使這些物質接近完全燃燒。模塊16說明燃燒氣體排放入大氣。模塊18說明灰燼運送到適宜的處理場所,如垃圾填埋場。
如不經(jīng)過濾處理,有害組分會隨燃燒氣體一齊排入大氣。通常,所得灰燼沒有實際用途,也沒有任何再利用的可能。
參照圖2,20為根據(jù)本發(fā)明的用于處理可燃物的設備。圖3以流程圖的形式描述了設備20的操作。
設備20設計成可以轉化水壩附近常見的物質,尤其是在進水口附近,如水電設備。這些物質包括有機質、樹葉、草、雜草、樹枝、樹干等。這些物質可以處于未分解,部分分解和/或完全分解的狀態(tài)。
設備20中的物料可以由多個地方提供,再放入壓碎機/壓實機22中。此實例中所示物料是從第一供給源24和第二供給源26同時傳送到壓碎機/壓實機22中。來自供給源24和26的物料可以直接倒入壓碎機/壓實機,也可以用傳送裝置等以物流的方式連續(xù)傳送。
在壓碎機/壓實機中,來自供給源24和26的物料尺寸變小,并壓實成更致密的形態(tài)。來自供給源24和26的物料一經(jīng)壓碎/壓實后,就轉移到提升機28,再運送到料斗30中。料斗30控制地將來自供給源24和26的被壓碎/壓實的物料加入傳送裝置32。傳送裝置可以是螺桿型設備,沿箭頭34的方向傳送物料,通過容器40的墻38上的開口36進入,物料在該容器中被加熱。
更具體地講,容器40的墻38圍成了加熱空間42,加熱空間含位于第一部位的第一部分空間44和位于第二位的第二部分空間46,第二部分空間在第一部分空間的上方,彼此在垂直方向上部分吻合。
加熱空間46是主要的處理空間,在其中來自供給源24和26的物料進行燃燒。加熱空間46用等離子噴槍48、50和52加熱。在此實例中使用三個這樣的噴槍48、50和52。噴槍的數(shù)量可以根據(jù)加熱空間42的構造,尤其是部分空間44的構造來改變。
在此實施方式中。墻38有一個表面54,該表面給出了部分空間44的范圍,限定了一個開口向上的積聚槽。噴槍48、50和52的熱量主要在部分空間44內(nèi)產(chǎn)生。合適的等離子噴槍48、50和52是USP 5,771,818描述的類型,其公開的內(nèi)容結合進本發(fā)明作為參考。等離子噴槍48、50和52提供熱源以產(chǎn)生熱量達到預定水平,其足以使來自供給源24和26的可燃物的灰燼重構而變成熔渣狀態(tài)。通常該預定水平在1400-1500℃的水平。
部分空間44中產(chǎn)生的熱量上升并加熱其上的部分空間46,使得部分空間46的溫度達到第二預定水平,其足以使來自供給源24和26的物料在部分空間46中燃燒。第二預定水平在400-800℃的水平。因而在物料燃燒的部分空間中無需再提供熱源。
燃燒器56可以在接近部分空間42和44的過渡區(qū)域操作以維持溫度在適當?shù)乃健?br>
在操作中,來自供給源24和26的壓碎/壓實后的物料通過傳送裝置32輸送到部分空間46的上部。部分空間46的溫度足夠高到能使物料高溫分解。優(yōu)選控制地向加熱空間提供定量的熱空氣以保證充分燃燒,所得物料轉化成灰燼58和部分燃燒的氣體。該熱過程的特征在于高溫分解。物料中不能燃燒并轉化成灰燼的重組分受重力作用下落,被水平放置的開孔格柵60截取。格柵60支承的物料逐漸燃燒并降解成灰燼58和氣體。灰燼58通過格柵60遷移,并在自身重力的作用下沉降在部分空間44中。在格柵60上方形成的灰燼58也可以通過格柵60或者沿墻結構38上的斜面62滑入部分空間44。墻結構38定義出一個水平隔離的斜面64,該斜面將灰燼從格柵60轉移至部分空間44。表面62,64合圍成漏斗結構,該結構將灰燼58導入部分空間44和46之間的有限開口66?;覡a通過位于部分空間44中的開口66。
因此,第一空間44中的熱量使灰燼熔融,在部分空間44中形成爐渣的熔池。下落的灰燼58沉降在熔池和熔融物上。
熔渣池定期地將熔渣排出至貯存器68中,在貯存器68中熔渣冷卻并固化成分散狀態(tài)。含固化熔渣的貯存器68位于拖車70上,拖車可以改變位置將貯存器68運送到所希望的使用處72。
部分燃燒的氣體通過連接加熱空間42和容器78限定的第二加熱空間76的導管74傳送。位于第二加熱空間76中的燃燒器80把溫度提升到800-900℃的水平,使氣體在第二加熱空間76中徹底地燃燒。如需要,把來自供給源81的加熱到400℃的燃燒用空氣加入第二加熱空間76。
氣體從第二加熱空間76通過導管82傳送到冷卻塔/熱交換器84,氣體在其中與來自供給源86的冷卻液發(fā)生熱交換而降低了溫度。
氣體從冷卻塔84傳送到任選的過濾系統(tǒng)88。過濾系統(tǒng)88可以有許多不同的形式。在所描述的形式中,過濾系統(tǒng)88包括石灰進料器90,其可以處理氣體中的二氧(雜)芑,該氣體來自冷卻塔再傳遞到收集器92中。在收集器92中進行粉塵處理。
來自容器92的氣體使用送風機94排氣,形成沿箭頭96方向的氣流,通過豎直煙囪98排入大氣100。
即使沒有披露等離子噴槍48,50和52的控制操作的細節(jié),也可以充分理解本發(fā)明。等離子噴槍48,50和52通過虛線框中所示控制系統(tǒng)102進行操作。通常控制系統(tǒng)102包括面板104,通過面板可以手動或程序控制系統(tǒng)102的操作;控制器106;和分別連接的電力供應器108,110和112,每一電力供應器分別與噴槍48,50和52中的一個相連,并選擇性激發(fā)分別與等離子噴槍48,50和52相連的點火器114,116和118的操作。等離子空氣由壓縮機120提供。等離子噴槍48,50和52的溫度用編碼系統(tǒng)122保持穩(wěn)定。再次參考USP 5,771,818,其描述了這些部件的相互作用,也描述了用于操作設備20的附加的可選部件。
參考圖3描述設備20的完整的操作。首先,模塊124顯示來自一個或多個供給源的物料從來源處傳送,再如模塊126所示進行壓碎/壓實。模塊128顯示壓碎/壓實后的物料在加熱空間42中燃燒。可燃物變成灰燼和部分燃燒的氣體。來自燃燒物的氣體在第二加熱空間76在來自供給源81的空氣的存在下進行加熱處理而充分燃燒,在冷卻塔84中冷卻,并在系統(tǒng)88中過濾。模塊130確認了這些步驟。模塊132顯示過濾后的氣體通過煙囪98排放到大氣100中。
如模塊134所示,燃燒后的灰燼在加熱空間42的部分空間44中熔化成熔融狀態(tài)。如模塊136所示,熔化后的灰燼再在貯存器68中固化。如模塊138所示,貯存器68中的分散的固化熔渣可以用研磨或切割轉化成不同的狀態(tài)。如模塊140所示,轉化后的固化熔渣可以再利用,如鋪路,或制造其它產(chǎn)品?;蛘呷缒K142所示,固化熔渣在垃圾填埋場或其它合適的場所進行處理。
由于可燃物的燃燒和燃燒灰燼的熔融都在一個空間42中進行,所以能只使用一個熱源。在此實例中,熱源包括多個等離子噴槍。這避免了將灰燼轉移到一個獨立的空間使用獨立的熱源進行單獨加熱。因而提高了加熱效率,而無需使用獨立的容器和獨立的熱源就可以同時進行燃燒和灰燼的熔融。
此外,由于燃燒和灰燼的熔融在同一空間進行,所以能按更緊湊的形式制造設備20。由于主要的加熱空間中通入了足夠量的空氣,使得加熱物料得到的氣態(tài)產(chǎn)物可以充分燃燒,從而加熱空間的體積可以最小化。并由于加熱使用等離子噴槍,所需氧氣量明顯減少,所以用于加熱的空間42的體積可以最小化。
此外,使用等離子噴槍避免了使用加熱用的燃料,這些燃料本身會產(chǎn)生一些產(chǎn)物,排入大氣之后會帶來一些問題。
此外由于灰燼可以降解成可使用的形式,轉化后的灰燼可以循環(huán)使用,這將避免灰燼在垃圾填埋場等場所的有害的累積。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)具有大的處理能力,例如可以按200公斤/小時的水平處理上述物料。
上述特定實施方式的描述用于說明本發(fā)明所包含的主要概念。
工業(yè)實用性本發(fā)明的處理可燃物的方法具有以下效果。該方法包括下列步驟提供一個加熱空間;提供第一熱源,以在加熱空間的第一部分空間產(chǎn)生熱量至第一預定水平,該第一預定水平足以使可燃物在第一部分空間重構成熔渣,并使得由第一熱源生成的熱量使加熱空間內(nèi)的第二部分空間的溫度提高到第二預定水平,該第二預定水平低于第一預定水平但足以使可燃物燃燒;將可燃物引入第二部分空間,在其中可燃物燃燒產(chǎn)生灰燼;和將灰燼再引入第一部分空間以重構成熔渣。
因而本發(fā)明提供快速、安全和經(jīng)濟的設備和方法,其不僅可以處理聚集在水壩處的常見物質,也可以處理廣泛的不能使用的物質和廢棄物。
權利要求
1.一種處理水壩污物的方法,所述污物通常積聚在水壩位置并包括樹葉、樹枝、樹干、草和雜草中的至少一種,所說方法包括以下步驟提供一個加熱空間;提供第一熱源,以在加熱空間的第一部分空間產(chǎn)生熱量至第一預定水平,該第一預定水平足以使可燃物在第一部分空間重構成熔渣,并使得由第一熱源生成的熱量使加熱空間內(nèi)的第二部分空間的溫度提高到第二預定水平,該第二預定水平低于第一預定水平但足以使可燃物燃燒;將可燃物引入第二部分空間,在其中可燃物燃燒產(chǎn)生灰燼;和將灰燼再引入第一部分空間以重構成熔渣。
2.根據(jù)權利要求1的處理水壩污物的方法,其特征在于水壩污物包括有機物質。
3.一種將水壩污物燃燒而進行處理的設備,所說設備包括隔斷墻,其圍成含第一部分空間和第二部分空間的加熱空間;和第一熱源,其能在加熱空間的第一部分空間產(chǎn)生熱量至第一預定水平,該第一預定水平足以使可燃物在第一部分空間重構成熔渣,并使得由第一熱源生成的熱量使加熱空間內(nèi)的第二部分空間的溫度提高到第二預定水平,該第二預定水平低于第一預定水平但足以使可燃物燃燒。
4.根據(jù)權利要求3的處理水壩污物的設備,其特征在于第二部分空間在第一部分空間的上方。
5.根據(jù)權利要求3或4的處理水壩污物的設備,其特征在于第一和第二部分空間包括至少一個在垂直方向上彼此部分吻合而進行熱處理的部分空間。
6.根據(jù)權利要求3的處理水壩污物的設備,其特征在于第一熱源使用等離子體加熱源。
7.根據(jù)權利要求3-6中任意一項的處理水壩污物的設備,其特征在于其包括一個容器,該容器用于收集第一部分空間所生成的熔渣。
8.根據(jù)權利要求3-7中任意一項的處理水壩污物的設備,其特征在于其包括一個用于過濾由可燃物在加熱空間燃燒所產(chǎn)生的氣體的過濾器。
9.一種將可燃物燃燒而處理水壩污物的設備,所說設備包括隔斷墻,其圍成含第一部分空間和第二部分空間的加熱空間;和第一熱源,其能在加熱空間的第一部分空間產(chǎn)生熱量至第一預定水平,該第一預定水平足以使可燃物在第一部分空間重構成熔渣,并使得由第一熱源生成的熱量使加熱空間內(nèi)的第二部分空間的溫度提高到第二預定水平,該第二預定水平低于第一預定水平但足以使可燃物燃燒;其中所述可燃物包括有機物質、樹葉、樹枝、樹干、草和雜草中的至少一種,以及所粘附的砂土。
10.根據(jù)權利要求9的處理水壩污物的設備,其特征在于第一和第二部分空間包括至少一個在垂直方向上彼此部分吻合而進行熱處理的部分空間。
11.根據(jù)權利要求9或10的處理水壩污物的設備,特征在于第一熱源使用等離子體加熱源。
12.根據(jù)權利要求9-11中任意一項的處理水壩污物的設備,特征在于其包括一個容器,該容器用于收集第一部分空間所生成的熔渣。
13.根據(jù)權利要求9-12中任意一項的處理水壩污物的設備,特征在于其包括一個用于過濾由可燃物在加熱空間燃燒所產(chǎn)生的氣體的過濾器。
14.根據(jù)權利要求9-13中任意一項的處理水壩污物的設備,其特征在于在第一部分空間中的第一熱源產(chǎn)生的熱量上升并加熱第二部分空間至第二預定水平,而在第二部分空間中沒有熱源來將第二部分空間的溫度升高到第二預定水平。
全文摘要
一種用于處理水壩污物的方法和設備,其可以快速、安全、經(jīng)濟地處理可燃物,包括通常積聚在水壩位置的樹葉、木頭碎片、樹干、草和雜草中的至少一種,以及附于水壩上的泥土;該用于處理水壩污物的方法其特征在于包括以下步驟提供一個加熱空間;提供在加熱空間的第一部分空間中的第一熱源以產(chǎn)生熱量至第一預定水平,該第一預定水平足以使可燃物和無機物料在第一部分空間中重構成熔渣;和通過由熱源產(chǎn)生的熱量提高加熱空間內(nèi)的第二部分空間的溫度至第二預定水平以生成灰燼引入第一部分空間,該第二預定水平低于第一預定水平但足以使可燃物燃燒。
文檔編號F23G7/10GK1394269SQ01803247
公開日2003年1月29日 申請日期2001年10月1日 優(yōu)先權日2000年9月29日
發(fā)明者鈴木一郎, 中沢慎一, 片桐健司, 熊田仁, 松田浩邦, 川井得吉, 多田周司 申請人:普羅米特隆技術株式會社