專利名稱：氣化和/或熔化物質(zhì)的反應(yīng)器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣化和/或熔化物質(zhì)的反應(yīng)器及方法，尤其是本發(fā)明涉及物質(zhì)上和能量上利用任何垃圾，例如主要是有機(jī)組分的垃圾，但是也涉及特殊垃圾的物質(zhì)利用和能量利用。根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器和方法也適用于任意組成的填料，或者說也適用于通過投入有機(jī)物獲取能量。
長久以來人們就嘗試熱清除各種垃圾及其它的物質(zhì)。除了燃燒法之外，還公知各種氣化方法，所有這些方法都旨在達(dá)到對環(huán)境有較少的有害物質(zhì)污染，并且降低處理填料的成本及處理流程產(chǎn)生的氣體的成本。然而公知的方法的特征卻是高成本和難于掌握的技術(shù)，因而處理填料或垃圾的清除成本較高。
在德國專利DE43 17 145C1中說明了基于脫氣的清除各種組成的方法。根據(jù)所述的方法，應(yīng)當(dāng)把產(chǎn)生的含塵氣體作為循環(huán)氣體全部抽出然后在熔化區(qū)或者說過熱區(qū)用氧氣焚燒。然而研究表明，所述的循環(huán)氣體引導(dǎo)及接著說明的在循環(huán)氣體排出口和熔化及過熱區(qū)之間排出剩余燃?xì)鈪s不能達(dá)到所追求的目標(biāo)，也就是包括少量有害氣體的剩余燃?xì)獾哪繕?biāo)。如果采用同樣在此文中提出的循環(huán)氣體高爐實(shí)施該方法，僅剩余燃?xì)獾挠泻ξ镙d量就多得使清潔剩余燃?xì)馑枰臍怏w處理費(fèi)用高到不可能經(jīng)濟(jì)地清除相應(yīng)的垃圾材料。
在德國專利DE196 40 497 C2中說明了一種利用垃圾材料并用焦炭加熱的循環(huán)氣體高爐。這種循環(huán)氣體高爐的特征是，在加料裝置的下面安裝了附加的排氣裝置。在該位置排出的熱解氣體通過循環(huán)氣體引導(dǎo)裝置重新引入爐的下部分，以在此焚燒所述氣體。因?yàn)樵诩訜釁^(qū)安設(shè)了剩余燃?xì)獾呐艢鈪^(qū)，所述不僅排出了剩余燃?xì)膺€排出了大部分設(shè)了剩余燃?xì)獾呐艢鈪^(qū)，所述不僅排出了剩余燃?xì)膺€排出了大部分的熱解氣體，從而在該氣體混和物中包括難于分開的炭氫化合物。從而后續(xù)的氣體處理特別高成本并且加重環(huán)境污染。
對此在DE 198 16 864 A1中提出了一種焦炭加熱循環(huán)氣體高爐，其中，剩余燃?xì)馀艢獍才旁谌刍斑^熱區(qū)下面。盡管由于流過過熱區(qū)排出的氣體在很大程度上減少，從而可以提高剩余燃?xì)獾馁|(zhì)量，但是過熱區(qū)的空間距離太近使剩余燃?xì)夥浅?，必須高成本地加以冷卻。問題還在于，通過所選的安排在后續(xù)的氣體通路一系列構(gòu)造部分中出現(xiàn)爐渣和灰塵的燒結(jié)。另一方面，排氣裝置下面的爐區(qū)中的溫度不再高到足以把各種投料條件下出現(xiàn)在該處的金屬熔化物及爐渣熔化物保持成液態(tài)。由此干擾了所必須的排渣，甚至使之完全不可能。
上述現(xiàn)有技術(shù)公知的方案總是以形成氣體的一部分導(dǎo)入成循環(huán)氣體的基本原則，其中，在爐的上部區(qū)域排出氣體然后再從下部重新導(dǎo)入。迄今業(yè)內(nèi)還是從必須利用氣流原理用氣體引導(dǎo)裝置加熱垃圾堆著手。然而這種循環(huán)原則卻帶有下列的缺點(diǎn)在高爐中上升的氣體在垃圾堆中冷卻，從而在排氣區(qū)域、在循環(huán)氣體管路中及引回循環(huán)氣體所需要的氣體射流壓縮器中出現(xiàn)熱解產(chǎn)物凝結(jié)的現(xiàn)象，因而干擾循環(huán)氣體爐的功能。在現(xiàn)有技術(shù)的循環(huán)氣體排氣時必然地排出塵埃以及小的垃圾顆粒，它們與凝結(jié)的熱解產(chǎn)物一起在共同的循環(huán)引導(dǎo)裝置內(nèi)部導(dǎo)致難于清除的沉積物。另外，垃圾堆只能由上升的循環(huán)氣體相對緩慢地加熱，從而在氣化塑料成分較多的垃圾時會粘住和附著在爐壁上，這有可能導(dǎo)致完全地堵塞爐膛。
因此本發(fā)明的一個目的在于提供改進(jìn)了的氣化和熔化填料的反應(yīng)器及方法，所述的反應(yīng)器及方法避免了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。一個特殊的目的在于，使之可能簡單地、成本效益高并且有利于環(huán)境地對垃圾進(jìn)行物質(zhì)利用和能量利用。特別致力于提高相應(yīng)反應(yīng)器的功能可靠性，其中進(jìn)一步地避免隨著循環(huán)氣體引導(dǎo)裝置而來的工作不可靠性。本發(fā)明的另一個目的在于，顯著地避免排出的剩余燃?xì)庵杏泻ξ镙d量，從而能夠使后續(xù)的氣體處理成本最小化。
這些目的以及其它目的由權(quán)利要求1提出的反應(yīng)器解決。根據(jù)本發(fā)明，放棄了現(xiàn)有技術(shù)長期沿用的接入循環(huán)氣體的方法，代之使用按直流原則工作的高爐作為反應(yīng)器。通過完全取消現(xiàn)有的技術(shù)循環(huán)氣體引導(dǎo)裝置，徹底地避免隨著現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生的熱解產(chǎn)物凝結(jié)問題，并且避免出現(xiàn)令人失望的沉積問題。另外，由于急劇地加熱垃圾堆，在反應(yīng)器的上部就已經(jīng)達(dá)到填料的部分結(jié)聚，從而在很大程度上排除了粘連反應(yīng)器內(nèi)壁。雙重噴入氧氣或者燃?xì)?混合氣體)，在一方面使熱解氣體能夠燃燒，另一方面在反應(yīng)器的下部能夠保持足夠的高溫，從而把聚集在那里的熔化物保持為流體。在兩個噴入裝置之間構(gòu)成一個反應(yīng)部分，所述的氣體在排出前都要流經(jīng)該反應(yīng)部分，并且因此在該反應(yīng)部分中很大的程度上被還原。
在一個特別適于氣化垃圾的實(shí)施形式中，在入料部分上附加了一個預(yù)熱部分，在此部分中把垃圾在例如100℃的溫度下預(yù)干燥。在一個變形的實(shí)施形式中可以在此部分中視情況進(jìn)行填料的冷卻，只要冷卻對整個流程有利。
反應(yīng)器的一個有利的實(shí)施形式的特征是，進(jìn)料部分和預(yù)加熱部分的總長度大型入料部分直徑的數(shù)倍。通過這樣的構(gòu)形放在進(jìn)料部分和預(yù)熱部分的垃圾堆起向上封閉的塞子的作用，阻止向反應(yīng)器中吸入過多的環(huán)境空氣。
在一個改變的實(shí)施形式中，可以把反應(yīng)器在上端通過氣閘、雙活門系統(tǒng)或者類似的裝置封閉。從而可以更好地避免環(huán)境空氣不受控制地進(jìn)入，并且防止垃圾中的產(chǎn)生的廢氣不受控制地逸出。
優(yōu)選地，反應(yīng)器基本上構(gòu)成為圓柱形，并且氣體引入室和氣體排堆。這種實(shí)施形式特別適于用在主要是有機(jī)的填料。另外的實(shí)施形式，例如適于其它填料的實(shí)施形式，可以有非圓柱形的基本形狀，以及其它位置和其它形狀的氣體排出和氣體引入裝置。
如果反應(yīng)器的熱解部分也構(gòu)成為夾層壁的并且在壁內(nèi)空間中引入傳熱的媒介，是特別有利的。一方面可以由此冷卻反應(yīng)器壁，從而降低材料要求，另一方面可以根據(jù)使用填料及由此產(chǎn)生的熱量需求輸入熱或者導(dǎo)出熱量。
上述的本發(fā)明的目的還通過權(quán)利要求12指出的氣化和/或熔化填料的方法解決，所述方法包括適于物質(zhì)上和/或能量上利用垃圾和其它填料。
根據(jù)本發(fā)明的方法步驟可以有利地擴(kuò)展，其中進(jìn)行急劇加熱的高度以上通過加熱垃圾堆至100℃對填料預(yù)干燥。在此在很大程度上蒸發(fā)填料中的水分，由此改善所需要的入料自行向下運(yùn)動。在一個變通的方法修正中不進(jìn)行填料的預(yù)加熱，間或進(jìn)行填料的冷卻，在此后者可以按目的進(jìn)行以避免熱的原料粘在輸入壁上。
另外，如果可調(diào)節(jié)排出剩余燃?xì)獾牡蛪菏翘貏e有利的，其中排氣這樣地進(jìn)行一方面不讓氣體向上逸出反應(yīng)器，另一方面只讓最小量的附加環(huán)境空氣經(jīng)過垃圾堆進(jìn)入。在反應(yīng)器中存在最少量的漏入空氣的目的是降低剩余燃?xì)庵醒趸慕M分也保持總氣體量較少，以能夠簡單地進(jìn)行續(xù)后的氣體處理。
其它的優(yōu)點(diǎn)、細(xì)節(jié)和擴(kuò)展由下面參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例給出。
附

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的簡化截面圖。
下面參照圖1說明反應(yīng)器的優(yōu)選實(shí)施形式。說明反應(yīng)器的細(xì)節(jié)的同時還說明處理包括機(jī)成分的垃圾填料時進(jìn)行的方法步驟。如所附權(quán)利要求書可見，根據(jù)本發(fā)明的方法不一定與所述反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)，而是視情況可以使用其它的設(shè)備。在使用其它填料時可以適當(dāng)?shù)馗淖兎磻?yīng)器和/或方法(例如靈活地安排和配置氣體輸入和輸出、加熱或冷卻反應(yīng)器壁等等的技術(shù)實(shí)施)?？傮w上還可以聯(lián)合不同的填料，例如在氧化/熔化非有機(jī)填料時添加高能量值的入料(例如加有木料等的有機(jī)垃圾)。
圖中所示的反應(yīng)器上端具有帶有至少一個進(jìn)料口2的進(jìn)料部分1，通過進(jìn)料口2投入要加以物質(zhì)利用和/或能量利用的填料。優(yōu)選地填料主要是有機(jī)成分，從而反應(yīng)器和所述方法首先適于處理尋常的家庭垃圾及與家庭垃圾類似的有機(jī)垃圾。假如一定的填料組合下可燃成分不足以進(jìn)行焚燒和氣化，可以在填料中添加可燃燒的輔料或者說載能體。在此可以用現(xiàn)有的方式添加一定量的焦炭或者通過添加木材提高總?cè)紵?。在某些情況下投入其它添加劑可能也是有用的，例如為了影響pH值調(diào)節(jié)等。這樣的措施是專業(yè)人士公知，因此不作詳細(xì)說明了。
通過合適的輸送裝置3把填料及一定情況下的添加料經(jīng)進(jìn)料口2送進(jìn)反應(yīng)器。由此構(gòu)成垃圾堆4。用一個沒有特別示出的填充狀態(tài)測量裝置監(jiān)測垃圾堆4的高度。把所述的高度保持在一個最大值和一個最小值之間。選擇最小值要使得反應(yīng)器上部分中的垃圾堆4起到封閉層的作用，阻止大量環(huán)境空氣進(jìn)入反應(yīng)器。
在反應(yīng)器的進(jìn)料部分1的下部有預(yù)熱部分5，在所示的實(shí)施例中起預(yù)干燥填料的作用。進(jìn)料部分和預(yù)熱部分優(yōu)選地構(gòu)成為圓柱形或者直徑略向下增加的圓錐形。預(yù)熱部分5具有夾層壁，在此構(gòu)成壁間空間6，在該空間6中引入傳熱媒介?？梢越柚谒鰝鳠崦浇榭梢韵蛟O(shè)有夾層壁的預(yù)干燥部分5的區(qū)域中引入熱量，從而對填料預(yù)熱或者預(yù)干燥。有的情況下可以取消壁間空間，然后例如通過導(dǎo)熱管路直接在反應(yīng)器輸入熱量。所述的熱量輸入的量確定得要在很大的程度上避免一定的填料粘在反應(yīng)器壁上。此外可以通過預(yù)干燥帶出水分，從而不對進(jìn)一步的氣化處理造成負(fù)擔(dān)。在預(yù)熱部分5中，可以把垃圾堆4加熱至約100℃。
有的情況下，如果由于填料的成分而不需要預(yù)干燥時可以完全取消預(yù)熱部分，在特殊情況下預(yù)加熱部分還可以用于冷卻填料。
在預(yù)加熱部分5的下面接著是一個熱解部分8，其中在預(yù)加熱部分(取消預(yù)加熱部分時為進(jìn)料部分)與熱解部分之間的過渡中直徑擴(kuò)大而成為隆起。優(yōu)選地在此過渡區(qū)中該游離的爐壁至少擴(kuò)大一倍，由此一方面降低填料的下降速度另一方面構(gòu)成垃圾柱9。所述垃圾柱9從預(yù)加熱部分中的垃圾堆4的中心饋入。垃圾柱在呈緩坡逐漸與邊緣區(qū)平齊，從而在邊緣區(qū)出現(xiàn)一個未占據(jù)的空間。在此熱解部分8的上部邊緣區(qū)有一個進(jìn)氣裝置10，在所示的實(shí)施例中，進(jìn)氣裝置10用環(huán)形的進(jìn)氣空間10構(gòu)成，它大致在直徑擴(kuò)張的高度開口在熱解部分8內(nèi)。進(jìn)氣空間10旨在向垃圾柱9引入熱氣體。進(jìn)氣裝置還可以用噴嘴、爐壁孔或者其它能向垃圾柱輸進(jìn)熱氣體的裝置構(gòu)成。另外，在所示實(shí)施例中進(jìn)氣空間匯入了至少一個燃燒室11，所述燃燒室11至少設(shè)有一個燃燒器12。燃燒器12產(chǎn)生必須的熱氣體，熱氣體優(yōu)選切線地經(jīng)燃燒室和進(jìn)氣空間引入到柱9上。在變通地實(shí)施形式中，如果值得要求很均勻地加熱柱，可以使用多個燃燒室或者多個燃燒器。
燃燒器12內(nèi)的燃燒12適當(dāng)?shù)卦趽?jù)缺氧條件下進(jìn)行，從而通過近于化學(xué)計算法的燃燒準(zhǔn)備約1000℃的溫度的鈍燃?xì)?。至少在開始運(yùn)行時燃燒器需要并非從反應(yīng)器中得到的外來的燃料。例如使用天然氣、油、以前的氣化過程中產(chǎn)生的儲存在中間儲存罐中的剩余燃?xì)狻怏w混合物、液氣混合物、塵氣混合物，或者其它在能量方面適合的介質(zhì)。反應(yīng)器處于下面說明的運(yùn)行狀態(tài)以后，燃燒器12還可以由有時是預(yù)先純化了的剩余燃?xì)夤ぷ鳌Ｍㄟ^輸入經(jīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)后在很大的程度上由一氧化碳和水蒸汽組成的燃?xì)?，急劇地加熱柱區(qū)域內(nèi)的填料。非?？斓匕巡牧霞訜嶂?00℃至1000℃之間起非常快地干燥這些材料的作用，由此避免粘著和膠著在爐壁上。確切地說，至少部分地把填料聚結(jié)起來。此外在反應(yīng)器的這個上部區(qū)域中已經(jīng)開始出現(xiàn)熱解產(chǎn)物。因?yàn)橐氲臍怏w在很大程度上是鈍化的，熱解產(chǎn)物在只有空氣能夠通過堆積在柱上部的垃圾堆進(jìn)入及與填料一起混入的范疇內(nèi)的很小規(guī)模引起燃燒。此外由于快速而強(qiáng)烈地加熱填料把細(xì)塵和小的顆粒快速地氣化或者焚燒，從而避免了迄今現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的灰塵處理問題。相反現(xiàn)在可以在填料中按一定的關(guān)系適當(dāng)加入灰塵和細(xì)顆粒。
填料然后進(jìn)一步下降到熱解部分8，在此繼續(xù)熱解，還有在引入到中心的材料等也通過熱傳導(dǎo)在此受到加熱。熱解部分的壁優(yōu)選地構(gòu)成為熱絕緣的和/或夾層壁的，從而按需要在構(gòu)成的夾壁空間中也可以引入傳熱介質(zhì)。熱絕緣或借助于傳熱材料附加引入的熱量的量確定得要使在熱解部分8下部區(qū)域中的填料有優(yōu)選地約為500℃的溫度。在此位置上所要求的溫度可以取決于特定的填料加以調(diào)整。
接在熱解部分8下面的是熔化和過熱部分14。此部分有橫截面縮窄，由于此橫截面縮窄改變了填料的下降速度。以主要是有機(jī)垃圾的處理為例，橫截面縮窄至少約10％，這是例如通過在相應(yīng)的爐膛內(nèi)以對水平方向約60°角錐形地回縮產(chǎn)生的。此外，在熔化和過熱部分14有上噴入裝置15，在所示實(shí)施例中上噴入裝置由多個在周邊分布的氧氣槍16構(gòu)成。為了保護(hù)氧氣槍16不受到過熱，例如對氧氣槍加以水冷。其它實(shí)施例中使用噴嘴、燃燒器或者類似物，通過它們可以引入各種燃?xì)猓康氖?，把熔化和過熱區(qū)的溫度調(diào)節(jié)到希望的值。假如為此輸入的氧氣不足(原文如此)(例如短期在此位置上沒有提供足夠高能值的填料)，還可以經(jīng)噴入裝置引入外來燃?xì)饣蛘咭敕磻?yīng)器得到的剩余燃?xì)?。在特殊?shí)施例中借助于上噴入裝置直接在在橫截面縮窄的下方有目的、定量地添加氧氣。由此在熔化和過熱部分14的區(qū)域內(nèi)構(gòu)成優(yōu)選地1500℃至2000℃溫度為主的熱區(qū)17，所述溫度要按相應(yīng)的填料確定。
通過進(jìn)氣空間10輸入的(鈍化的)燃?xì)夂驮跓峤獠糠?構(gòu)成的熱解氣體穿過這個熱區(qū)17。把對此熱區(qū)的輸氧控制使燃燒在導(dǎo)致溫度進(jìn)一步提高并且把填料在很大的程度上炭化的缺氧條件下進(jìn)行。把熱區(qū)17的溫度調(diào)節(jié)得使成渣的礦物質(zhì)組分和金屬組分在此區(qū)內(nèi)熔化，其中含在填料中的有害物質(zhì)(例如重金屬)的一定的部分分解進(jìn)熔化物中。然后金屬熔化物和渣熔化物向下滴。盡可能大程度的炭化殘余同樣進(jìn)一步下降。
在熔化和過熱部分14的下面構(gòu)成還原部分20，在此部分中炭化的殘余物以足夠的逗留時間進(jìn)一步下降。還原部分20包括排氣空間21，剩余燃?xì)饨?jīng)排氣空間21排出。從而所述的排出的氣體不但要流過熱區(qū)17還要流過由殘余物構(gòu)成的還原區(qū)22。在還原區(qū)22通過此處的碳把氣體還原。特別是把二氧化碳轉(zhuǎn)變成一氧化碳，在此把還留在垃圾料中的碳帶出并且從而進(jìn)一步氣化。此外流過還原區(qū)22時還把氣體冷卻了，從而能夠以可技術(shù)上控制的溫度，優(yōu)選地8000℃至1000℃的溫度排出。把排出的剩余燃?xì)廨斔椭梁罄m(xù)的冷卻和/或凈化級(未示)以及適當(dāng)?shù)妮斔脱b置(壓縮機(jī)或者鼓風(fēng)機(jī))。然后，在氣化以有機(jī)組分為主的垃圾時，80％至90％的剩余燃?xì)庾鳛槿細(xì)夤┪镔|(zhì)和/或能量利用。其中可以把約10％至20％的分流作為原氣輸入至上述的燃燒器12和/或噴入裝置，在此可以把對此分流的冷卻/凈化限制到最小的規(guī)模。把排氣空間21構(gòu)成為環(huán)形的還是有利的(但不是必須的)，在此接續(xù)的輸送裝置起排出氣體的作用。
在排氣空間21的下面接一個耐火地襯里的燃爐膛25，在燃爐膛25中收集金屬熔化物和渣熔化物。為了使這些熔化物保持為流體，緊靠熔化物上面和排氣空間21的下噴入裝置26，在所述的實(shí)施例中下噴入裝置26還是多個氧氣槍16(視情況水冷)。下噴入裝置可以變通地構(gòu)成和工作，如前面對上噴入裝置15所述。適量的氧氣、燃?xì)獾冉?jīng)過此噴入裝置把熔化物的溫度調(diào)節(jié)得高至足以保持為流體，并且在相應(yīng)的收集后經(jīng)排出口27排出反應(yīng)器。例如所述溫度在1500°是適宜的。在上噴入裝置15和下噴入裝置16這樣的燃燒室11中投入的氧/燃?xì)饪偭康谋壤啦捎玫奶盍虾推渌墓に噮?shù)加以優(yōu)化，以在很大的程度上利用填料，并且把殘余物中的有害成分降到最低。
對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，例如出于降低成本的原因可以把氧化-空氣混合物代替氧化。同樣，明顯地，舉例給出的溫度可以依要加工的填料和所希望的處理速度加以調(diào)節(jié)。還可以理解，填料可以視情況進(jìn)行機(jī)械破碎然后再投入至反應(yīng)器中，以避免堵塞。取決于填料和所希望的成品可要求一定的添加料穩(wěn)定熱值和提高剩余燃?xì)獾睦寐?，以及改善渣的?gòu)成、堿性及渣流動性。
假如在反應(yīng)器中還要轉(zhuǎn)換液體，可以有利地通過液體噴嘴30輸入，所述的液體噴嘴匯合在氧化輸入空間10中或者與其它的氣體輸入裝置結(jié)合。經(jīng)液體輸入噴嘴30可以輸入水、水蒸汽及其它要清除的液體，其中除了所希望的清除之外，還可以調(diào)節(jié)鈍化的燃?xì)?、熱解氣體和/或混合物的溫度以及剩余燃?xì)獾臏囟取?br> 另外，在需要時可以適當(dāng)?shù)匕岩宄幕覊m經(jīng)灰塵引導(dǎo)裝置31投入處理。優(yōu)選地灰塵引導(dǎo)裝置31是在進(jìn)料部分1和預(yù)加熱部分5的中心引入的定量管，該管止于垃圾柱9附近。這樣把灰塵直接輸送到填料急劇加熱的附近，使得灰塵一出定量管立刻就受到高溫的作用，所述高溫起焚燒或者氣化的作用，不使灰塵四處飛揚(yáng)。
盡管以上特別說明的實(shí)施形式特別適于處理(氣化和熔化)具有有機(jī)組分的垃圾，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說很清楚，使用其它填料需要或者說適宜對反應(yīng)器加以改變。一般地還可以處理特殊垃圾或者有較高金屬組分的填料，在此部分地以氣化為主，部分地以熔化為主。也可以把不同的填料結(jié)合使用。例如，為了熔化非有機(jī)填料適當(dāng)?shù)丶尤刖哂辛细吣苤?例如有機(jī)垃圾、污染的酒精)的填料。
除了特定的使用范圍之外，也可以對根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器和根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行其它的改變和擴(kuò)展。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)器，用于氣化和/或熔化填料，包括進(jìn)料部分(1)，具有進(jìn)料口(2)，經(jīng)進(jìn)料口(2)從上方把填料送進(jìn)反應(yīng)器；熱解部分(8)，該熱解部分在進(jìn)行橫截面擴(kuò)展之后下接后續(xù)部分(1、5)，從而在此可以構(gòu)成填料垃圾柱(9)；進(jìn)氣裝置(10)，所述進(jìn)氣裝置約在所述擴(kuò)大橫截面的高度通向熱解部分(8)，并且經(jīng)所述進(jìn)氣裝置把熱氣體引到柱(9)上；熔化和過熱部分(14)，所述熔化和過熱部分(14)在進(jìn)行橫截面縮小后下接熱解部分(8)；上噴入裝置(15)，經(jīng)上噴入裝置(15)直接在縮小橫截面高度的下方把富能的介質(zhì)帶入熔化和過熱部分(14)中；還原部分(20)，還原部分(20)下接熔化和過熱部分(14)并且包括排氣裝置(21)，經(jīng)排氣裝置(21)排出剩余燃?xì)?；燃爐(25)，帶有在還原部分(20)下方的出爐口(27)，用于聚集和導(dǎo)出金屬熔化物和爐渣熔化物；下噴入裝置(26)，經(jīng)下噴入裝置(26)直接在熔化物上方和排氣裝置(21)的上方輸入富能的介質(zhì)，以防止熔化物固化。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，在進(jìn)料部分(1)與熱解部分(8)之間安排預(yù)加熱部分(5)。
3.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，預(yù)加熱部分(5)至少分部分地構(gòu)成夾層壁以產(chǎn)生壁空間(6)，這里，在壁空間(6)中引入傳熱介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，把進(jìn)氣裝置構(gòu)成為進(jìn)氣空間(10)，在進(jìn)氣空間(10)中至少裝備一個燃燒器(12)，在燃燒器12中匯入至少一個燃燒室(11)，所述燃燒器(12)經(jīng)燃燒室和氣體空間在垃圾柱(9)上產(chǎn)生約1000℃的溫度。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)料部分(1)呈圓柱形，在一定情況下，預(yù)加熱部分(5)、熱解部分(8)和還原部分(20)也構(gòu)成圓柱形或者向下稍圓錐形地擴(kuò)大，從而進(jìn)料部分(1)和預(yù)加熱部分(5)的總長度至少是進(jìn)料部分上端的三倍，并且熱解部分(8)的橫截面至少是預(yù)干燥部分下端的兩倍。
6.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)料裝置(10)和排氣裝置(21)環(huán)形地在反應(yīng)器的周邊構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，熱解部分(8)夾層壁地構(gòu)成以產(chǎn)生另一個壁空間，在所述另一個壁空間中引入傳熱介質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述上和/或下噴入裝置(15、26)包括多個環(huán)形地安排在反應(yīng)器的周邊上的氧氣槍(16)或者噴嘴，經(jīng)所述氧氣槍(16)或者噴嘴引入氧氣或者燃?xì)饣旌衔铩?br> 9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)氣裝置(10)與液體饋入裝置(30)連接，經(jīng)液體饋入裝置(30)可以輸入液體或者蒸汽樣物質(zhì)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，還設(shè)有灰塵輸入裝置(31)，經(jīng)此灰塵輸入裝置(31)可以把灰塵直接輸送到進(jìn)料部分(5)和熱解部分(8)之間的橫截面擴(kuò)大的高度中。
11.權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)料部分(1)向上基本是氣體密封的，在此經(jīng)過閘門裝置進(jìn)行填料的投入。
12.一種氣化和/或熔化填料的方法，包括以下的步驟在筒式反應(yīng)器中構(gòu)成基本上與環(huán)境隔絕的垃圾堆(4)；通過在上部區(qū)域中輸入熱氣體迅速加熱垃圾堆(4)，以在填料中進(jìn)行熱解；通過輸入富能介質(zhì)產(chǎn)生溫度在1000℃以上的位置較低的熱區(qū)(17)；在熱區(qū)(17)中燃燒熱解產(chǎn)物、熔化可能會包括的金屬和礦物質(zhì)組分，并且在很大的程度上碳化填料的殘余物；經(jīng)垃圾堆(4)、經(jīng)熱區(qū)(17)然后經(jīng)位置較低的還原區(qū)(22)向下排出所有的氣體；在還原區(qū)(22)從反應(yīng)器導(dǎo)出還原的剩余燃?xì)?；在反?yīng)器的最下部分集聚可能存在的金屬和/或爐渣熔化物。直接在聚集的熔化物上方導(dǎo)入富能的介質(zhì)，以保持熔化物為液體。按需要開爐放出熔化物。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，輸入氧氣、燃?xì)?、部分排出的剩余氣體、液體燃料或者塵樣燃料作為富能介質(zhì)。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，還包括以下的步驟全面地監(jiān)測反應(yīng)器，使垃圾堆在高度總在最小值與最大值之間；把最小值調(diào)節(jié)得使在急劇加熱點(diǎn)以上的垃圾堆通過較緊密裝料的填料與環(huán)境隔絕。
15.如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括通過在急劇加熱點(diǎn)的上方把垃圾堆加熱至約100℃預(yù)干燥填料的步驟。
16.如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括調(diào)節(jié)低壓以排出氣體的步驟，從而幾乎沒有氣體向上從反應(yīng)器逸出，并且僅有最少量的環(huán)境空氣從上方經(jīng)垃圾堆進(jìn)入。
17.如權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括以下的步驟通過在方法的起始階部分燃燒外來燃料急劇加熱垃圾堆；通過燃燒至少部分地純化了的從反應(yīng)器引出的還原了的剩余燃?xì)饧眲〖訜崂旬a(chǎn)生熱氣體，視情況結(jié)合外來燃料。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，在缺氧的條件下進(jìn)行燃燒，從而產(chǎn)生基本由一氧化碳和水蒸汽組成的鈍化的燃?xì)狻?br> 19.如權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，把導(dǎo)出的剩余燃?xì)廨斎脒M(jìn)后續(xù)的氣體處理設(shè)施以進(jìn)行冷卻和/或清潔。
20.如權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，直接在急劇加熱垃圾堆的附近輸入要加以利用的灰塵。
21.如權(quán)利要求12至20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，采用根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)器，用于氣化和/或熔化填料，包括進(jìn)料部分(1)，經(jīng)此部分投入填料；熱解部分(8)，該熱解部分與前述進(jìn)料部分相鄰，并在鄰接處其橫截面擴(kuò)大；進(jìn)氣裝置(10)，所述進(jìn)氣裝置在大約所述擴(kuò)大橫截面的高度通向熱解部分(8)，并且經(jīng)所述進(jìn)氣裝置把熱氣體引到柱(9)上；熔化和過熱部分(14)，所述熔化和過熱部分(14)鄰接熱解部分(8)；上噴入裝置(15)，用于把富能的介質(zhì)帶入熔化和過熱部分(14)中；還原部分(20)，包括排氣裝置(21)，經(jīng)排氣裝置(21)排出剩余燃?xì)?；燃爐(25)，設(shè)在還原部分(20)下方；用于收集并轉(zhuǎn)移熔融金屬和爐渣；和下噴入裝置(26)，通過所述裝置，富能介質(zhì)被直接引到熔融物的上方及排氣裝置(21)的下方。本發(fā)明還涉及一種氣化和/或熔化填料的方法。
文檔編號C10J3/66GK1404566SQ01805222
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月17日
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