一种废物转换组件，该组件包括： 电弧等离子体炉，它在其中预定的位置上具有至少一个电极；和 与电弧等离子体炉相联通的焦耳加热熔融室。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及废物转换系统，更具体地涉及作为可调节的废物处理及电力生产设备一体型系统的独立可控电弧等离子体-焦耳加热熔融室组合件。
技术介绍
近一、二十年来，由於填坑的空间限制及与设置新焚化炉有关的问题，城市固体废物和其它废物的处理已成为一个主要的议题。此外，日益增长的环境意识已使许多大城乃至整个国家将主要关心放在确保固体废物能适当处理上。见如美国EPA，固体废物难题行动备忘录，EPA/530-SW-89-019，华盛顿，哥伦比亚特区(1989)。人们已经进行了通过焚化和废热发电来缩减城市固体废物的体积及使其所含能量再生的尝试。标准的将废物转换成能量的焚化炉对废物流的固体可燃烧部份进行处理，产生蒸汽以驱动蒸汽透平，并由于燃烧过程产生废物灰分。通常，灰分被埋在城市填坑中。但目前的趋势和最近的法规可以要求将这样的物料运输到准许埋危险废物的填坑去。这将大大增加处理灰分的成本。更有甚者，公众日益关心从填坑产生气体泄出及对地下水可能污染的问题。另一与焚化炉系统有关的缺点是产生大量气体泄放，因而需要有成本昂贵的空气污染控制系统，试图降低气体泄放水平，以符合立法机构规定的要求。为克服与焚化炉系统有关的缺点，在先前技术中，人们曾利用电弧等离子体炬以消除有毒废物。在一定运行条件下，应用电弧等离子体炬要优于传统的焚化炉或燃烧过程，因为由电弧等离子体矩产生的气体产物的体积要远小于典型焚化或燃烧期间产生的体积，在气体产物中有毒物质较小，在某些情况下，废料能加以气化。例如，卡尔特等的美国专利No.5280757披露了在反应器中应用电弧等离子体炬以气化城市固体废物这一专利。由此产生的产物包含中等质量的气体和具有较低毒性元素析出性的熔渣。巴顿等的美国专利No.4644877涉及采用电弧等离子体炬破坏聚氯二苯(PCBs)这一专利。废料被电弧等离子体炬原子化和电离化，然后在反应腔内被冷却和复合成气体和颗粒物体。，贝尔等的美国专利No.4431612讨论了采用中空石墨电极转移电弧等离子体炉对诸如PCBs的危险废物的处理。在别特勒等的美国专利No.5284503中，披露了对铅污染土壤和废电池材料进行改造的过程。由此土壤形成了陶瓷化的熔渣。由废电池壳产生的可燃气体和陶瓷化铅最好运送至常规熔炼炉，作其燃料应用。由巴顿等、贝尔等、卡尔特等及别特勒等建议的系统具有很多缺陷。例如，这些缺陷包括对范围很广的废物进给没有足够的加热、混合和停留时间以确保产生高质量、非浸析的玻璃状物质。此外，炉膛尺寸和进给器的设计也受到很大限制，因为电弧等离子体是其唯一热源，因此炉壁必须相对靠近电弧等离子体。由于对炉膛尺寸的限制，因而在炉壁上常常产生很高的热应力。先前技术中具有金属电极的电弧等离子体炉，当它在较高的直流电流下使用时，还受到电极寿命短促的限制。因此，为获得较高的功率输出，必须通过拉长电弧来提高电弧的电位。这造成对炉子侧壁的辐射热损失，并导至金属电极(炬)的效率不高。此外，在处理冷的、非导电物料时，常常会产生与先前技术中转移电弧等离子体起动和重新起动这样电弧等离子体系统有关的困难。这样，虽然先前技术的这些尝试曾是有用的，但在此技术中，仍然需要有一个耐用的、易于操作的废物转换系统，它使危险气体泄出达到最小，而使范围很广的固体废物成为有用能量的转换达到最大，并以安全、稳定的形式产生有商业应用价值的产物流量，或者对处理不要求有特殊危险废物的考虑。因此希望提出一种耐用、对用户友好的，且高度灵活的方法和设备，以便将种类繁多的废料转换成有用的能量和稳定的产物，同时使危险气体的泄出达到最小，从而克服与先前技术有关的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种方法和设备，它能以增大的转换率将诸如城市和工业废物的固体废料转换成有用的能量，而空气污染却大大减少。本专利技术另一目的是提出一种方法和设备，用于将种类繁多的废料转换成具有商业应用价值的产物，或安全、稳定、适于处理的产物。本专利技术另一目的是提出一种方法和设备，它采用由独立可控电弧等离子体与焦耳加热熔融室组合而成的一体型系统对废料进行转换。本专利技术的再另一目的是提出一种方法和设备，它在直接联结的一体型系统中采用电弧等离子体向焦耳加热熔融室提供加热的物料以便对废料进行转换。本专利技术的又另一目的是提出一种方法和设备，它采用完全一体型的焦耳加热熔融室与电弧等离子体组件以转换废物。本专利技术的再另一目的是提出一种转换废料的方法和设备，其中在完全一体型系统中的焦耳加热熔融室和电弧等离子体在具有公用熔池和相互独立的功率调节状态下同时运转。本专利技术的又另一目的是提出一种方法和设备，它采用由焦耳加热熔融室和电弧等离子体组合而成的一体型系统以熔融废料。本专利技术的再另一目的是提出一种方法和设备，它采用快速高温热解方法来转换废料，从而能提供适于燃烧的高纯度气体。本专利技术的又另一目的是提出一种方法和设备，它通过小型、高效燃气透平或内燃机，高效地将废料转换成能产生电力的气体燃料。本专利技术的再另一目的是提出一种废物转换组件，它在燃气透平或内燃机中采用变化量的，诸如天然气、柴油或某些其它燃料的辅助燃料，因而是能自供能量，或向外界提供一定水平电力的。本专利技术的这些和其它目的是通过一个系统实现的，此系统能将城市固体废物、工业废物或其它废物处理成稳定的、不可浸析的、适于商业用途或能对环境无危害地加以处理的产物。此系统还能将空气析出降至最低，而能将对电力生产有用的气体产物的生产量升至最高。本专利技术提出一种紧凑的、废物至能量的处理系统，其优越性是能在单个部位上，将废料完全或基本完全转换成有用的气体和产物流量。此外，该产物流量能用于各种商业应用。或代之，该产物流量处于安全、稳定的废物形式，对其处理不要求有特殊危险的考虑。电弧等离子体炉和焦耳加热熔融室一体型系统与燃气透平或内燃机发电设备的组合提供了一种自供能量的废物处理和电力生产设施，它能部署成相对小型的组合式组件，并能按比例设置以处理大量城市固体废物。主要处理组件最好包含对废料加热的直流或交流电极电弧等离子体，且它还具有对熔池进行焦耳加热的能力。电极电弧或一些电极电弧最好是具有石墨电极的直流电极电弧或一些直流电极电弧。直流电极电弧结合特殊电路的应用确保电弧等离子体和焦耳加热熔融室的同时独立控制。电弧等离子体和焦耳加热熔融室的主要运行模式是高温热解(贫氧运行)。在一个最佳实施例中，系统运行，使快速高温热解发生，从而产生与其它高温热解方法相比有更高纯度的气体。本专利技术的一个实施例应用电弧等离子体炉组合，它向与电弧等离子体炉联结的焦耳加热熔融室提供加过热的物料。感应加热/或混合线圈可用于提供熔池中附加的加热和/或混合。在本专利技术的另一最佳实施例中，电弧等离子体和焦耳加热熔融室部件由公用熔池进行完全结合，这使该系统能同时独立地可控，即这些部件的运行是可调节的。电弧等离子体产生于石墨电极或一些不墨电极与熔融物料之间。石墨是优于金属的电弧电极材料，因为石墨电极能简化处理，也因为石墨电极在等离子体炬中具有比金属电极高得多的电流通过能力。此外，石墨电极相对金属电极等离子体炬系统中经常的更换尖端，要求的维护更少。但是应看到，诸如钨或类似的其它金属元素也可用作电极材料。这一可调节的、完全一体型的系统应用电和机械械设计的特点使灵活性和有效性达到最大。本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·H·泰特斯，丹尼尔·R·科恩，杰弗里·E·祖尔马，
申请(专利权)人：巴特勒迈默瑞尔研究所，查尔斯·H·泰特斯，丹尼尔·R·科恩，
类型：发明
国别省市：
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