用于廢棄物材料處理的等離子體法及其設備的制作方法

專利名稱：用于廢棄物材料處理的等離子體法及其設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于廢棄物材料處理的方法，其將廢棄物轉化為等離子體。本發明還涉及用于實施該方法的設備。該方法和設備非常適合于處理可以包含有機和無機部分的固體、液體或氣體廢棄物材料。特別地，廢棄物材料可以是城市廢棄物、醫院或手術廢棄物、有害的或被感染的廢棄物、廢水污泥、金屬車間廢棄物、屠宰場廢棄物、農場廢棄物、磨碎的輪胎等。
背景技術：
感受到對廢棄物材料處理技術的需求，其克服了傳統技術(例如廢棄物填埋場和焚燒)的公知缺點，并且可能允許恢復能量。具體地，將廢棄物材料加熱到一定溫度使其有機部分在該溫度下轉化成被電離的氣體(即，等離子體)的方法是公知的。在這些條件下，最復雜的有機分子被分解成分子重量較低的分子，主要是一氧化碳和氫氣。這些形成能夠被送到鍋爐、燃氣渦輪或吸熱馬達 (endothermic motor)以恢復能量的混合物。廢棄物材料還可以包含不能轉化成氣體的部分。這部分通常包括金屬，特別是重金屬，其在這一溫度下被轉化為熔化物(lava)，即轉化成液體，其通過冷卻硬化，并為像玻璃似的堅硬高熔點且不能濾去的材料提供來源。熔化物提供能被嵌入有害化合物的基質， 該有害化合物可能存在于原始廢棄物材料中；固化的熔化物還能夠用作建筑材料。W02004/087840涉及用于廢棄物材料處理的兩階段過程，并且涉及實施該過程的設備，其中-在第一階段，廢棄物材料被加熱到一定溫度，在該溫度下從廢棄物獲得等離子體和呈液態的殘余物，呈液態的殘余物包括熔化的金屬、部分被處理的廢棄物材料和熔渣。這優選在熔爐中發生，廢棄物材料被投入熔爐中，并且在熔爐中通過由在殘余物與兩個埋入的電極之間流通的電流產生的熱量保持等離子體；-在粗糙的固體分離之后，在第二階段，通過進一步分解殘留的復雜分子精煉氣體產物；此外，碳顆粒可能在第一階段已經形成，它們通過與定量的氧化劑(像空氣和/或蒸汽)接觸而被去除。仍然在W02004/087840中，提供快速冷卻和/或凈化氣體的步驟；這些步驟用傳統的方法并通過傳統的設備(特別地，一個或更多個過濾器)實施。預定真空度產生于熔爐里面并通過風扇遍及氣體回路；真空僅意欲防止氣體通過可能的弱連接而從熔爐和回路中泄漏出。真空度高于此目的所需的真空不能用于根據上述應用的設備，如不適于在深真空條件下工作的熔爐的方形截面所證實的。此外，在W02004/087840中描述的熔爐不適合被不斷地供送固體廢棄物材料，沒有可估計的真空損失和/或可估計的空氣進入。實際上，供送管僅配備“隔離閥”，即通斷閥，其不能確保氣密密封。類似地，非常難以給這一熔爐供送包含危險廢棄物材料的密封硬封裝物，如在被感染的或有害的廢棄物材料(像醫院或手術廢棄物材料和類似物)的情況下，其在供送熔爐之前打開是不安全的。持續或定期去除收集在熔爐底部的熔化殘余物被保持液態所需的高溫復雜化。即使提及“用于閥的孔”，熔化物在閥里面硬化的問題仍然沒有解決。簡單地，仍然要尋找以下問題的解決方案-持續地將松散的或壓緊的大體固態的廢棄物材料供送到轉化容器中；沒有大量的真空損失和/或進氣口；-定期去除液體塊，尤其是沒有大量真空損失和/或空氣進入。

發明內容
因此，本發明的一個特征是提供用于通過轉化成等離子體來處理廢棄物材料的方法和設備，其中能量消耗相對于在先技術較低。本發明還有一個特征是提供此種方法和此種設備，其允許能量恢復。本發明還有一個特征是提供此種方法和此種設備，用于從轉化的廢棄物材料獲得有用的產物。此外，本發明的特征是提此種方法和設備，其中廢棄物材料被持續地供送到發生轉化的容器，而不會有伴隨著供送材料的顯著真空損失和/或進氣口。本發明的特別的特征是提供允許將松散的廢棄物材料或包含廢棄物材料的硬封裝物送入發生轉化的容器中的此種方法和設備。此外，本發明的特征是提供此種方法和此種設備，其允許從容器抽走一部分殘余液體，而不停止處理程序，并且沒有顯著的真空損失和/或進氣口。本發明的特征是提供此種方法和此種設備，其允許恢復自耗電極(consumable electrode)部分，而不停止處理程序，并且沒有顯著的真空損失和/或進氣口。這些和其它的目的通過用于轉化廢棄物材料的方法實現，該方法包括以下步驟-預先布置容器，該容器具有底部、與進口通道相關的進口管和出口通道；-將容器加熱到預定的轉化溫度；-通過在下游抽吸出口通道，將容器降壓到預定真空度，并保持預定真空度；-通過進口管將廢棄物材料送入容器中，廢棄物材料由此被加熱到轉化溫度，轉化溫度使得廢棄物材料轉化成被電離的氣體或等離子體，并轉化成基本呈液態的殘余物，特別是熔化物，呈液態的殘余物相對于底部形成預定的液體頂面(liquid head),-通過使放電發生在容器中，特別是在通過基本呈液態的殘余物的頂面之下，來保持轉化溫度，-通過出口通道從容器抽取氣體，-通過出口通道抽取一部分呈液態的殘余物，以使得液體頂面被保持在預定的最小和最大高度之間，其中-供送廢棄物材料和抽取氣體的步驟是持續的；-通過抽取氣體的步驟得到保持預定真空度的步驟，并且-通過進口管將廢棄物材料供送到容器中的步驟在容器內的真空條件下實施。這樣，如果在容器中保持真空狀況，就需要較少的能量以這樣一種方式來保持由容器中的電拱(electric arch)產生的等離子體炬，即電極之間的斷續電流(即，放電)發生在電極之間。有利地，預定真空度被包括在一到十絕對豪巴之間，優選是在三到六絕對豪巴之間。這樣，與用于保持容器中的真空的成本相比，得到驚人的放電效率。特別地，在真空條件下供送廢棄物材料的步驟提供供送松散的并且基本呈固態的廢棄物材料，通過擠壓廢棄物材料在管內形成氣密封塞(Plug)，封塞通過進口通道進入轉化容器中。可替換地，在真空條件下供送廢棄物材料的步驟提供供送被包裝到硬封裝物內的廢棄物材料，封裝物與進口管形成氣密接合，同時它們被推向進口通道。可替換但不排其他方式地，在真空條件下供送廢棄物材料的步驟提供在呈液態的殘余物的頂面之下液體或氣體供送或其組合。優選地，通過超聲波分析提供確定頂面高度的步驟。有利地，抽取一部分呈液態的殘余物的步驟通過穿過底部的容器的出口孔實施， 提供消除在出口孔處由硬化的大量呈液態的殘余物形成的封塞的步驟，特別地，通過將封塞收回到容器中預定程度，以使得它熔化并打開出口孔來消除封塞，當液體頂面減小到預定的最小高度時，封塞被恢復。優選地，放電發生在頂面之下靠近多個傳導元件(特別是兩個電極)的放電區域中，預定的電壓被建立并保持在一對元件之間，其中放電響應于電壓的強度和/或頻率而產生。有利地，響應于進入容器的廢棄物材料的進口通過量調節電壓。特別地，傳導元件是自耗電極；在這種情況下，該方法提供檢測殘余電極的長度并以這樣一種方式恢復電極被消耗的部分，即電極被消耗的同時放電區域保持它的形狀和位置。可替換地，該方法能夠持續地恢復電極。優選地，通過出口通道發生的從容器抽取出氣體的步驟之后是進一步的氣體處理步驟。特別地，能夠提供等離子體凈化步驟，其中氣體在相對于彼此保持在預定電壓的一對電極之間流動，以使得放電發生并產生或保持等離子體炬，由此有害化合物從氣體分離并以液體形式下落。特別地，能夠提供出口氣體的快速冷卻或淬火步驟，從而防止有害物質的形成，例如二惡英和呋喃類。特別地，能夠提供氣體的一個或更多個過濾步驟和/或清洗步驟，以特別是去除硫化氫。氣體過濾步驟能夠通過如旋風分離器和/或靜電過濾器或活性炭過濾器的這一裝置來實施。氣體清洗步驟能夠通過氧化鐵或鹽的溶液實施。有利地，在高真空條件下實施等離子體凈化、冷卻、過濾和清洗步驟。上面提及的目的還通過用于轉化廢棄物材料的設備實現，該設備包括-容器，其具有底部和與進口通道相關的進口管，-加熱裝置，其用于將容器加熱到預定的轉化溫度，并將容器保持在轉化溫度，-減壓裝置，其用于將容器減壓到預定真空度，并保持該預定真空度，-廢棄物供送裝置，其用于通過進口管將廢棄物材料供送入容器中，廢棄物材料由此被加熱到轉化溫度，轉化溫度使得廢棄物材料轉化成被電離的氣體或等離子體，并且轉化成基本呈液態的殘余物，特別是熔化物，呈液態的殘余物相對于底部形成液體頂面。該裝置進一步包括-氣體抽取裝置，其用于從容器抽取氣體，-液體抽取裝置，其用于抽取一部分呈液態的殘余物，以使得呈液態的殘余物的頂面被保持在預定的最小和最大高度之間。該裝置的主要特征在于減壓裝置在使用中在氣體抽取步驟期間適于保持容器內的預定真空度，并且該裝置的主要特征在于廢棄物材料供送裝置在使用中適于持續地將廢棄物材料供送到容器中并產生氣密密封，以防止與廢棄物材料一起的空氣泄漏。廢棄物材料供送裝置能夠是用于供送松散的并且基本呈固態的廢棄物材料的裝置，通過擠壓廢棄物材料，材料形成管內的氣密封塞，封塞通過進口通道進入轉化容器中。可替換地，用于供送廢棄物材料的裝置能夠提供適于供送包含廢棄物材料(特別是固體廢棄物材料)的硬封裝物的被包裝的廢棄物材料供送裝置，封裝物與進口管形成氣密接合的同時被推向進口通道。可替換但不排除其他方式地，用于供送廢棄物材料的裝置能夠是液體/氣體廢棄物材料供送裝置，或用于在呈液態的殘余物的頂面之下供送液體和氣體廢棄物材料的組合的裝置。特別地，松散的固體廢棄物材料供送裝置包括具有剖面的螺桿，該剖面適于以這樣一種方式接合進口管當松散的固體材料通過進口管被供送到容器中時，它被壓縮形成氣密封塞，并且液體/氣體供送裝置包括伸入容器里面并被布置在頂面之下的高度處的管。優選地，容器由壁限定，壁包括-由耐火磚制成的內層，其具有適于與相鄰的耐火磚的相應部分接合的各個接合部分；-由耐火材料制成的中間柔性層，其優選由氧化鋁制成；-被布置在壁的中間層周圍的外線圈或殼，殼的內表面和中間層的外表面限定了夾套(jacket)，線圈或夾套適于接收來自容器的用于冷卻壁和/或用于恢復熱量的冷卻流體。有利地，液體抽取裝置包括-容器的出口孔；-封塞破壞裝置，其用于破壞在出口孔處由大量硬化的呈液態的殘余物形成的封
O液體抽取裝置能夠包括與破壞檢測裝置相關的鉆孔裝置。可替換但不排除其他方式地，液體抽取裝置能夠包括被布置在抽取管里面的螺桿，出口管被布置為通過容器的壁，螺桿通過由大量固化的殘余物形成的封塞被保持在出口管內的第一位置，螺桿適于通過朝向容器內旋轉來輔助抽取。有利地，容器包括-多個傳導元件，特別是兩個電極；-電壓保持裝置，其用于將預定的電壓保持在多個元件的一對元件之間，以便在使用中在被基本呈液態的殘余物浸沒的區域中產生放電，放電具有強度和頻率，強度和頻率響應于電壓。有利地，該設備包括-進口通過量檢測裝置，其用于檢測容器中廢棄物材料的進口通過量；-電壓調節裝置，其用于響應于通過量來安排電壓；以使得與這些釋放相關的熱量輸入能夠通過調節電壓來響應于通過量而被調節。傳導元件能夠是自耗電極，每個自耗電極由多個大體線性的元件形成，每個元件具有端部，特別是適于與另一個相鄰元件接合的螺紋端，其中提供用于恢復電極的被消耗部分的電極恢復裝置，電極恢復裝置包括-定位座，其用于定位靠近電極端部的電極元件，電極端部從容器伸出，-電極連接裝置，其用于將元件的一個端部連接到電極端部，-致動器，其用于推動電極通過容器的壁，-氣密密封，以使得在電極前進期間阻止空氣泄漏到容器中。如上所述，氣體抽取裝置優選連接到高溫氣體后處理設備。這優選是具有氣體進口通道和氣體出口通道的管狀容器，即所謂的噴射器。在噴射器的進口通道處提供水或蒸汽配量裝置，還提供一對電極，被施加在一對電極之間的電壓適于將在電極之間流動的氣體變成等離子體。噴射器的出口通道被連接到快速冷卻裝置，例如被連接到適于快速冷卻氣體的熱交換器，以使得防止形成這些有害物質，如二惡英和呋喃類。優選地，提供凈化裝置來從抽取的氣體去除硫化氫，特別是用于引起氣體與氧化鐵和/或鹽的溶液接觸的裝置。在氣體回路的末端，提供用于在容器和回路里面產生并保持合適的真空條件的真
空裝置。


通過示意性但不是限制性的實施例的以下描述，參考附圖，本發明將更清楚，其中圖1是流程圖，其示出了根據本發明的方法的步驟；圖2示意性地示出了其中發生廢棄物材料轉化的容器；圖3是用于給圖2的容器供送大體松散或被常規包裝的廢棄物材料的螺桿輸送器的橫截面視圖；圖4是用于被包裝在硬封裝物里面的廢棄物材料的供送裝置的橫截面視圖；圖5’到圖5””示出了根據本發明的液體抽取裝置和用于從容器抽取預定部分的基本呈液態的殘余材料的方法；圖6示意性地示出了用于恢復容器里面的電極的裝置；以及圖7示意性地示出了與圖2的容器相似的容器和用于后處理并使用從容器獲得的燃料氣體的裝置，其包括氣體燃燒和排氣凈化。
具體實施例方式參考圖1的流程圖，其描述了根據本發明的用于轉化廢棄物材料的方法100。方法100包括預先布置容器的步驟110、將容器加熱到通常設置在1600°C到2000°C之間的轉化溫度的步驟111和將容器降壓到絕對壓力的步驟112，絕對壓力優選設置在1豪巴到10 豪巴之間，并且最優選是4豪巴左右。降壓步驟112之后是將廢棄物材料送入容器中的步驟120 ；步驟120以防止空氣隨廢棄物材料進入容器中的這種方式實施，空氣隨廢棄物材料進入容器中將引起真空損失和一部分廢棄物材料燃燒。轉化溫度足夠高以引起并保持步驟 130，在該步驟中將廢棄物材料轉化成兩部分，即離子氣體11 (即，等離子體)和基本呈液態的部分9，基本呈液態的部分9積聚在容器201的底部204中，形成液體頂面高度H(圖2)。廢棄物材料可以是基本呈固態且松散的材料5，其以壓緊的形式被持續地供送到容器201中，例如通過會聚式螺桿輸送器40 (圖幻以防止空氣隨廢棄物材料5 —起泄漏到容器201中，空氣隨廢棄物材料5 —起泄漏到容器201中將引起真空損失。該方法還提供將被包裝在硬封裝物51a-d (圖4)中的廢棄物材料供送到容器201中；在這種情況下，提供封裝物51a-d與封塞運送機300之間的氣密接合以防止空氣進入容器201中。該方法還提供供送積聚在容器201的底部204中的在液體頂面高度H之下的液體和/或氣體廢棄物材料6。在轉化步驟130期間，需要熱量來保持轉化溫度。熱量通過發生于被收集在容器 201的底部204中的基本呈液態的殘余物9中的放電20提供。同步驟130 —起，還提供用于從容器201抽取氣體11的抽取步驟140，其后是等離子體凈化步驟141，其中殘余的有害化合物和雜質被從氣體11分離中出去，氣體11仍然保持在等離子體的狀態。步驟141之后是快速冷卻或淬火氣體11的步驟142，以便防止形成二惡英、呋喃類和其它部分被氧化的有害物質，并且之后是可以包括一個或更多個過濾步驟143的一個或更多個最后的凈化步驟；還可以提供清洗步驟144以從氣體11去除如硫化氫的化合物。 最后，可以提供將被凈化的氣體11供送到轉化裝置(例如鍋爐)的步驟145，以便從該過程中恢復熱量，或將被凈化的氣體11供送到燃氣渦輪或吸熱馬達，以獲得電能。現在涉及呈液態的殘余物9，提供檢測液體頂面高度H(圖2、的步驟150 ；被檢測的高度值被發送到操作人員或自動控制單元(未示出)，自動控制單元實施步驟151，在步驟151中比較被檢測的頂面高度值H和預定的參考頂面高度值H*。步驟151能夠決定步驟 152是否必須打開容器，以便允許隨后從容器201抽取一部分基本呈液態的殘余物9的步驟153，以便保持或恢復被設置在預定的最小頂面高度值與最大頂面高度值之間的參考高度值H*。優選通過容器201的底部204的壁觀中的出口嘴19破壞或去除硬化的呈液態的殘余物9的封塞沈來實施步驟152(圖2，圖5’)；在步驟153的最后，堵住容器201的出口嘴或孔19的步驟巧4通過出口嘴19處大量基本呈液態的殘余物9的自然硬化來實施， 基本呈液態的殘余物9的自然硬化形成新的封塞沈(圖5””)。例如，能夠通過超聲波高度傳感器(ultrasonic level sensor) 30 (圖2)實施步驟 150。放電20允許加熱并保持轉化溫度，放電20在兩個電極67與68之間發生在基本呈液態的殘余物的頂面之下，其間保持有預定電壓V。放電20的強度和/或頻率取決于電壓V。方法進一步提供響應于廢棄物材料5或6的供給速度或響應于表示供給速度(例如， 使廢棄物材料5進入容器201中的螺桿46或柱塞的速度)的參數來調節電壓V的步驟。
電極，特別是石墨電極，通常在該過程中受到消耗。出于此原因，檢測剩余電極的長度的步驟160隨著步驟130 —起被實施；例如，浸入液體中的電極部分的長度，或存在于容器201中的部分。殘余的長度值被發送給實施步驟161的操作人員或自動控制單元(未示出)，在步驟161中比較殘余的長度值E和預定的殘余長度參考值E*。步驟161能夠決定添加電極元件的步驟162是否必須被執行，步驟162是以參考值E*和放電區域的正常位置一起被恢復的方式被執行的。如果存在兩個電極，則它們中的一個通常比另一個更快地被消耗，這在步驟162中被考慮到，同樣是為了保持放電區域的形狀和位置。圖2示出了實施方法100的設備的容器201。容器201被垂直地布置，并且包括中間的圓柱部分202和兩個圓端203和204。端的圓形與合適的壁厚允許在容器201里面產生高真空條件，如方法100所提供的，沒有內爆的任何風險。為了送入固體廢棄物材料5，提供防止從廢棄物材料5的儲存位置(未示出)到容器201中的空氣或氣體通道的氣密送入裝置10。氣密送入裝置10根據固體廢棄物材料5 的性質選擇，如圖3和圖4所示，分別針對松散的廢棄物材料和被包裝在硬封裝物51a_e中的廢棄物材料。為了送入固體或液體廢棄物材料6，提供管13，管13具有優選在被容納在容器201 中的基本呈液態的殘余物9的標準頂面之下的出口端。沿管13提供流量計，流量計產生被控制單元23用來調節電極66與67之間的電壓V的氣體/液體流速信號。由于暴露于轉化溫度，并且由于容器201中大量缺氧，廢棄物材料5和6經歷分子重排，通過分子重排形成氣體11和被收集在容器201的底部204中的基本呈液態的殘余物 9。基本呈液態的殘余物9包括熔化物，熔化物主要來源于廢棄物材料5和6的無機部分并且具有非常高的比重，通常大約是水的比重的10倍。通過硬化，殘余物9形成玻璃質的、硬的、高熔點并且不可濾取的材料，其能夠被嵌入可能存在于原始廢棄物材料特別是重金屬中的有害化合物。在落到容器201里面的同時，氣體11從廢棄物材料5和基本呈液態的殘余物9中釋放出。氣體11源自廢棄物材料5和6的有機部分，并且主要包含一氧化碳、氫氣和少量的二氧化碳和水。因此，氣體11適于被用作轉化裝置中的燃料，以從該過程恢復能量。另一方面，氣體11可以包含固體微粒，主要包括像金屬的無機材料以及由于廢棄物材料5和 6的有機部分暴露于高溫而形成在容器中的碳。氣體11通過管12被持續地抽取并被送到一系列的凈化裝置(圖7)以獲得適于在像鍋爐、燃氣渦輪或吸熱馬達的能量轉化裝置中燃燒的氣體，例如合成氣。容器201中的轉化溫度由在放電20期間產生的熱量來保證。為了引起該釋放，通過電壓產生裝置23在電極21與22之間施加電壓V。電壓產生裝置23接收來自供給速度測量裝置沈的供給速度信號M和來自流速測量裝置27的流速信號25 ；信號25和沈分別涉及固體廢棄物材料5的供給速度和液體/氣體廢棄物材料6的流速，并且被產生裝置 23用來調節電壓V和并由此調節放電20的頻率和/或強度。這樣，由放電20產生的熱量適于處理當前被送入容器201中的大量廢棄物材料5和6。容器201的壁觀包括由磚(未示出)制成的第一層，磚具有適于與多個磚的相應部分接合的各接合部分。磚由耐火材料制成，例如氧化鋁。壁觀進一步包括耐火的柔性第二層。在第二層外面，提供線圈或夾套，線圈或夾套允許冷卻流體圍住第二層的外部表面，以便限制壁的溫度并可能恢復熱量。提供發出超聲波脈沖的超聲波高度傳感器30以檢測頂面的高度H ；該傳感器被連接到具有顯示器33的控制單元32，能夠從顯示器33讀取頂面的高度H的當前值。圖3示出了用于將松散的基本呈固態的廢棄物材料5送入容器201中的螺桿輸送器300，例如城市廢棄物材料或磨碎的輪胎材料。螺桿輸送器300包括-具有豎直軸線39的加料斗38，-送入管40，其被布置在加料斗38之下，在送入管40中產生凹道41，凹道41在端42與端44之間延伸，端42通過通道43與加料斗38相通，與端42相對的端44通過進口通道56與容器201相通。凹道41根據預定的圓錐形會聚向端44。-螺桿46，其被樞轉地布置在凹道41和通道43內，具有螺桿外形49，其外部直徑根據凹道41的圓錐形狀而減小。這樣，由加料斗供送裝置(未示出)在加料斗38中定期或持續更新的廢棄物材料 5被螺桿46持續地輸送通過凹道41并進入容器201中。在被輸送的同時，廢棄物材料5沿凹道41收縮并被壓緊，并且同時，它通過接觸管40的熱壁而被加熱，直到提供防止空氣通過加料斗38和凹道41泄漏到容器201中的緊密易碎的塊，即使端44處于小于大氣壓力的壓力下。一旦已經達到進口通道56，廢棄物材料5的塊落到容器201里面并碎裂。例如，螺桿46通常由位于管40后面的壁中的滾珠軸承48支撐。圖4示出了用于將封裝物51a_d送入到容器201中的封塞輸送器400，廢棄物材料被密封在封裝物51a_d中，特別是有害的廢棄物材料，如醫院或手術廢棄物材料，并且在供送到容器201中之前打開封裝物51a-d將不安全。封塞輸送器400包括送入管52，送入管 52具有優選圓柱形的管53，管53具有進口端M和出口端55，進口端M接收封裝物51a_e， 與端M相對的出口端55與容器201的進口通道56相通。封裝物51a-e優選具有圓柱形的中間部分，其外部尺寸允許在力57的作用下移動封裝物通過管53，并提供防止空氣與廢棄物材料一起進入容器52中的氣密密封。一般，當封裝物51a-e通過出口端55進入容器 201中時，至少有一個封裝物在送入管52的進口端M處形成氣密密封；在圖4的示例中， 有形成氣密密封的兩個后面的封裝物51c-d。圖5’到圖5””示出了容器201的底部204中的基本呈液態的殘余物9的積聚/ 抽取循環。具體地，螺桿輸送器16布置在出口管15內，出口管15進而被布置為穿過容器 201的壁觀的孔19 ；螺桿輸送器16 (圖5’)被由大量基本呈液態的殘余物9形成的封塞保持在出口管15內的預定位置，由于暴露于容器201外面的室溫，基本呈液態的殘余物9已經自然硬化。螺桿輸送器16由機電致動器(未示出)致動，并適于(圖5”)通過根據預定方向17的旋轉而破壞封塞沈；通過沿著與方向17相反的方向17’旋轉螺桿輸送器16 (圖 5”’)，可能有助于從容器201抽取基本呈液態的殘余物9。一旦頂面已經降到不再足以允許殘余物9通過孔19和管15流出的高度值H1 (圖5””)，封塞沈通過留在管15里面的大量基本呈液態的殘余物9的硬化而自然恢復。頂面H1是這樣的一個頂面在此頂面處，管 15以上的基本呈液態的殘余物的流體靜壓力等于容器201外部的大氣壓力，容器201的內部絕對壓力相對于大氣壓力可忽略。電極21和22優選由石墨制成，并且由此在廢棄物材料的轉化期間被消耗。為了定期地恢復電極20和21的合適長度且沒有不期望的空氣進口和/或頻繁的程序停止，如圖6所示，每個電極由具有用于相互接合的螺紋部分68的模塊59/60形成，并且容器201 包括用于恢復電極21和22的電極恢復裝置36。電極恢復裝置36包括用于定位螺紋模塊 60的座63和用于連接模塊60與模塊59的裝置61，模塊60能夠在座63中旋轉；電極恢復裝置36進一步包括用于引起電極21或22前進通過壁28進入容器201中的兩對相向旋轉的輪58和在朝容器201里面移動期間由電極21或22接合的氣密密封64。具體地，輪58 能夠根據位于控制單元35(圖幻中的程序裝置而被自動地操作，其適合于為電極21和22 設置兩種不同的前進速度，以保持放電20發生處的電極21和22的區域66和67的相對位置。參考圖7，氣體抽取裝置202被連接到后處理裝置，后處理裝置包括被稱作噴射器的具有進口通道211和出口通道212的管狀容器210。在進口通道212處，提供用于配量氣體流中的水和/或蒸汽的裝置213和兩個電極214，其間施加有電壓VI，電壓Vl適于將氣體11的流變成等離子體焰炬，或保持氣體11的等離子體狀態。噴射器210的出口通道 212被連接到熱交換器220，熱交換器220適于快速冷卻或淬火氣體11以便防止如二惡英和呋喃類的這些有害化合物的形成。在熱交換器220之后的是吸收器230，在吸收器230中氣體11與氧化鐵和/或亞鐵鹽的水溶液接觸，特別是以便去除硫化氫H2S。在交換器220之后，提供常規的氣體/固體分離裝置M0，例如旋風分離器、靜電過濾器或活性炭過濾器。一旦被凈化，氣體11被壓縮機或真空泵250吸取，壓縮機或真空泵 250適于在容器201中和氣體11涉及的回路中產生預定真空度。之后，氣體11被供送到能量轉化裝置的燃燒室260，例如，被供送到鍋爐以恢復熱能，或被供送到燃氣渦輪或吸熱馬達以產生電能。流出燃燒室260的排氣在進一步的噴射器270中被處理，噴射器270優選配備氣體擴散器觀0以擴散被釋放到大氣的氣體。對特定實施例的上述描述將完全揭示根據概念性觀點的發明，以使得其它人通過應用現有知識，將能夠修改和/或改變這些實施例的各種應用，而不用進一步的研究并且不脫離于本發明，并且由此應當理解這些變化和修改將必須被認為是與特定實施例等同的。實現此處描述的不同功能的裝置和材料將具有不同的性質，出于此原因，而不脫離于本發明的領域。應當理解理解此處采用的措辭和術語是出于描述而非限制的目的。
權利要求
1.一種用于轉化廢棄物材料的方法，所述方法包括以下步驟預先布置容器，所述容器具有底部、進口管和出口通道，所述進口管與進口通道相關； 將所述容器加熱到預定的轉化溫度；通過在所述出口通道的下游抽吸，將所述容器降壓到預定真空度，并保持所述預定真空度；通過所述進口管將所述廢棄物材料供送到所述容器中，所述廢棄物材料由此被加熱到所述轉化溫度，所述轉化溫度使得所述廢棄物材料轉化成被電離的氣體，特別是等離子體， 并使得所述廢棄物材料轉化成基本呈液態的殘余物，特別是熔化物，所述呈液態的殘余物相對于所述底部形成預定的液體頂面，通過使放電發生在所述容器中，特別是在發生所述基本呈液態的殘余物的所述頂面之下，來保持所述轉化溫度，通過所述出口通道從所述容器抽取所述氣體，通過所述出口通道抽取一部分所述呈液態的殘余物，以使得所述液體頂面被保持在預定的最小和最大高度之間， 其中所述供送所述廢棄物材料和抽取所述氣體的步驟是持續的， 所述保持所述預定真空度的步驟是通過所述抽取所述氣體的步驟獲得的，以及所述通過所述進口管將所述廢棄物材料供送到所述容器中的步驟是在所述容器內的真空條件下被實施的。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述預定真空度被包含在一到十絕對豪巴之間， 優選在三到六絕對豪巴之間。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述在真空條件下供送所述廢棄物材料的步驟從由以下步驟組成的組中選擇供送松散并且基本呈固態的廢棄物材料，通過擠壓所述廢棄物材料在所述管內形成氣密封塞，所述封塞通過所述進口通道伸入所述轉化容器中，供送被裝入硬封裝物中的廢棄物材料，所述封裝物與所述進口管形成氣密接合，同時所述封裝物被推向所述進口通道，在呈液態的殘余物的所述頂面之下供送液體或氣體或其組合。
4.根據權利要求1所述的方法，其中確定所述頂面的高度的步驟是通過超聲波分析提供的。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述抽取一部分所述呈液態的殘余物的步驟是通過穿過所述底部的所述容器的出口孔實施的，提供去除封塞的步驟，該封塞由在所述出口孔處的大量硬化的所述呈液態的殘余物形成，特別是通過將該封塞撤入所述容器中預定的程度以使其熔化并打開所述出口孔來去除該封塞，當所述液體頂面下降到預定的最小高度時該封塞被恢復。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述放電發生在所述頂面之下靠近多個傳導元件的釋放區域，該多個傳導元件特別地是兩個電極，預定電壓被建立并被保持在一對所述元件之間，其中所述釋放具有響應于所述電壓的強度和/或頻率。
7.根據權利要求6所述的方法，其中響應于進入所述容器中的所述廢棄物材料的進口通過量而調節所述電壓。
8.一種用于轉化廢棄物材料的設備，所述設備包括 容器，其具有底部和與進口通道相關的進口管，加熱裝置，其用于將所述容器加熱到預定的轉化溫度，并且將所述容器保持在所述轉化溫度；降壓裝置，其用于將所述容器降壓到預定真空度，并保持所述預定真空度； 廢棄物供送裝置，其用于通過所述進口管將所述廢棄物材料供送到所述容器中，所述廢棄物材料由此被加熱到所述轉化溫度，所述轉化溫度使得所述廢棄物材料轉換成被電離的氣體或等離子體，并轉化成基本呈液態的殘余物，特別是熔化物，所述呈液態的殘余物相對于所述底部形成液體頂面，氣體抽取裝置，其用于從所述容器抽取所述氣體，液體抽取裝置，其用于抽取一部分所述呈液態的殘余物，以使得所述呈液態的殘余物的所述頂面被保持在預定的最小和最大高度之間，其特征在于所述降壓裝置適于在使用中在所述氣體抽取期間保持所述容器內的所述預定真空度，并且在于所述廢棄物供送裝置適于在使用中將所述廢棄物材料持續地供送到所述容器中并且產生氣密密封，以防止隨同所述廢棄物材料一起的空氣泄漏。
9.根據權利要求8所述的設備，其中所述廢棄物供送裝置從由以下裝置組成的組選擇松散的固體廢棄物供送裝置，其用于供送松散并且基本呈固態的廢棄物材料，通過擠壓所述廢棄物材料，所述材料在所述管內形成氣密封塞，所述封塞通過所述進口通道伸入所述轉化容器，被包裝的廢棄物供送裝置，其用于供送包含廢棄物材料的硬封裝物，該廢棄物材料特別是固體廢棄物材料，所述封裝物與所述進口管形成氣密接合，同時被推向所述進口通道， 液體/氣體廢棄物供送裝置，其在呈液態的殘余物的所述頂面之下，用于供送液體或氣體或其組合。
10.根據權利要求9所述的設備，其中所述松散的固體廢棄物供送裝置包括螺桿，所述螺桿具有適于以這樣一種方式接合所述進口管的外形當所述松散的固體廢棄物材料通過所述進口管被供送到所述容器中時所述松散的固體材料被擠壓形成所述氣密封塞，所述液體/氣體廢棄物供送裝置包括伸入所述容器內并被布置在低于所述頂面的高度處的管。
11.根據權利要求8所述的設備，其中所述液體抽取裝置包括 所述容器的出口孔，封塞破壞裝置，其用于破壞由在所述出口孔處的大量硬化的所述呈液態的殘余物形成的封塞，該裝置從包含以下裝置的組種選擇 鉆孔裝置，其與破壞檢測裝置相關，螺桿，其被布置在抽取管內，所述出口管被布置為穿過所述容器的壁，所述螺桿被由大量固化的所述殘余物形成的封塞保持在所述出口管內的第一位置，所述螺桿適于通過朝向所述容器內旋轉而輔助所述抽取。
12.根據權利要求8所述的設備，其中所述容器包括多個傳導元件，特別是兩個電極，電壓保持裝置，其用于保持所述多個元件中的一對所述元件之間的預定電壓，以便在使用中在被所述基本呈液態的殘余物浸沒的區域中產生所述放電，所述放電具有強度和頻率，所述強度和頻率響應于所述電壓。
13.根據權利要求12所述的設備，其包括進口通過量檢測裝置，其用于檢測所述容器中的所述廢棄物材料的進口通過量，電壓調節裝置，其用于響應于所述通過量來設置所述電壓，以使得能夠通過調節所述電壓響應于所述通過量而調節與該放電相關的熱量輸入。
14.根據權利要求12所述的設備，其中所述傳導元件是自耗電極，每個所述自耗電極由多個大體線性的元件形成，每個所述元件具有端部，特別是適于與另一個相鄰元件接合的帶螺紋端，其中提供用于恢復所述電極的被消耗部分的電極恢復裝置，所述電極恢復裝置包括定位座，其用于定位靠近電極端部的電極元件，所述末端伸出所述容器，電極連接裝置，其用于將所述元件的一個端部連接到所述電極的所述端部，致動器，其用于推動所述電極通過所述容器的所述壁，氣密密封，其使得在運行期間阻止空氣泄漏到所述容器中。
15.根據權利要求8所述的設備，其中提供凈化裝置以從所述被抽取的氣體去除硫化氫，特別是用于使所述氣體與氧化鐵和/或鹽的溶液接觸的裝置。
全文摘要
基于被設置為具有預定真空度和高溫的反應器容器(201)的方法和設備，所述真空度特別是設置在2到6絕對豪巴之間。廢棄物材料被持續地送入容器(202)中，特別地，固體廢棄物材料(5)以防止從容器(201)損失真空的方式被送入。由于高溫，廢棄物材料(5)形成經歷分子重排的等離子體，這給被收集在反應器(201)的底部(204)中的基本呈液態的殘余物和氣體(11)提供了來源。氣體(11)主要包括一氧化碳、氫氣、二氧化碳和蒸汽，即典型的合成氣混合物，氣體(11)通過管(12)被持續地從容器(201)帶走，并被傳送到后續的處理程序以獲得能夠被例如燃氣渦輪、馬達或鍋爐的裝置燃燒的氣體燃料。由于呈建立在液體頂面(7)之下的兩個電極(21、22)之間的放電(20)的形式的電流，反應器(201)中的高溫被保持。基本呈液態的殘余物被定期地釋放以保持液體頂面的高度(7)不超過參考高度值H*，這樣防止容器(201)的空氣進入而損失真空。
文檔編號F23G5/08GK102239016SQ200980133947
公開日2011年11月9日 申請日期2009年8月10日 優先權日2008年8月9日
發明者E·森諾, M·法比里 申請人:Re.Co2公司