阅读说明：本技术 材料回收装置 (Material recovery device ) 是由 N·斯潘斯 H·焦哈拉 于 2018-05-23 设计创作，主要内容包括：包括燃烧阶段的材料回收过程可以非常有效地运行,但可能产生一氧化碳等含量较高的排气。我们描述了一种处理装置,该处理装置包括用于容纳材料的腔室,用于(优选地)对材料进行热处理并引发燃烧的热源,以及该腔室的气体出口,该气体出口允许通过出口被排出的气体被供应给相关锅炉单元的空气入口,空气入口和单独的燃料入口为燃烧器供气,该燃烧器用于在来自空气入口的空气中燃烧来自燃料入口的燃料,以加热传输流体。这样,从该腔室排出的气体的未燃烧成分包括在锅炉单元的燃烧过程中并完全燃烧。还公开了一种相应的方法。(Material recovery processes that include a combustion stage can operate very efficiently, but can produce exhaust gases with relatively high levels of carbon monoxide and the like. We describe a treatment apparatus comprising a chamber for receiving material, a heat source for (preferably) heat treating the material and initiating combustion, and a gas outlet from the chamber, the gas outlet allowing gas exhausted through the outlet to be supplied to an air inlet of an associated boiler unit, the air inlet and a separate fuel inlet supplying a burner for combusting fuel from the fuel inlet in air from the air inlet to heat a transport fluid. In this way, the unburned components of the gas exhausted from the chamber are included in the combustion process of the boiler unit and are completely burned. A corresponding method is also disclosed.)

材料回收装置

技术领域

本发明涉及用于回收材料的装置。

背景技术

我们之前的申请WO2015/104400和WO2017/137716提出了一种对可能会被弃置的材料，例如家庭和轻商业垃圾进行回收的新的方法。我们没有利用大型的垃圾收集车队将垃圾运送到中央处理厂，而是提出了可以位于有关场所的小型热处理单元，以处理资源并释放可用于加热这些场所或附近场所的油、合成气和热量。

我们的专利申请提出了这种资源回收方法，并给出了主要基于热解和燃烧相结合的合适装置的实例。在此过程中，首先将资源热解以释放合成气和油，这些合成气和油被收集并保留为用于加热系统的燃料。然后将空气引入腔室，以使炭即剩余的材料燃烧，释放出热量，热量可通过热交换器收集并分配给场所加热。这样就留下了可被回收的不可燃材料(主要是金属)的残余物，和可以被冲洗掉的无价值的灰烬。

发明内容

我们已经发现，尽管该过程非常有效地回收资源，但是在燃烧阶段产生的排气中含有很高的不希望的成分，例如一氧化碳和具有令人讨厌气味的挥发性成份。例如，已经观察到一氧化碳水平约为300-400ppm。

因此，我们提出，处理单元通常至少应包括一个用于容纳资源材料的腔室，一个用于对该材料进行热处理和/或引发该材料燃烧的热源以及一个从该腔室排出的气体出口，应允许燃烧后通过该出口排出的气体直接或通过空气入口或通过燃料入口被供应给相关锅炉单元的燃烧器，该锅炉采用燃烧器以使来自所述燃料入口的燃料在来自所述空气入口的空气中燃烧以加热流体。以这种方式，从该腔室排出的气体的未燃烧成分包括在锅炉单元的燃烧过程中并完全燃烧。这与由材料热处理产生的热解产物不同。如我们之前的申请WO2015/104400所述，可以将其从腔室中提取出来，以用作燃料加热或以其他方式向安装该设备的处所供热。替代地，尽管较不优选，但是它们可以留在腔室与炭一起燃烧。

这可以在适于通过以下方式控制该处理单元的装置的控制下完成：

i.启动热源从而引发腔室中材料的热处理，

ii.可选地，从腔室中提取热解产物，

iii.使腔室通风，从而供给氧气并开始燃烧腔室内的剩余材料，以及

iv.允许燃烧产物通过气体出口排到锅炉单元。

锅炉可以是普通的家用锅炉，例如通常安装的锅炉，以提供用于卫生目的和处所供暖的热水供应。这种锅炉单元的通常设计目标是避免不完全燃烧，因为相关的排气产物主要是一氧化碳，可能非常危险。因此，使用从燃烧室排出的贫氧空气来燃烧用于锅炉的燃料是违反直觉的。这种方法被认为会降低锅炉的效率并增加不希望的排气成分的排放。但是，我们的测试发现锅炉的CO排放量小于40ppm，低于法律规定的150ppm，因此是可以接受的，特别是如果排放到大气中。家用锅炉通常加热中间物或传输流体，通常是具有适当的抗腐蚀添加剂的水等等，然后在封闭回路中循环。该回路可以是加热回路，其包括一个或多个散热器，热量在其中被传输到室内，或者可以包括位于热水储箱内的热交换器。锅炉可以提供多个这样的回路，每个回路在需要时被启动。锅炉的其他设计(包括在不使用中间流体的情况下直接加热卫生供水的设计)是已知的并且可以使用。

气体出口可以通过热交换器和/或洗涤器将气体送到锅炉单元的入口以除去夹带的颗粒物。如果两者都使用，那么理想地是热交换器在顺序上排第一。

优选将回收资源的热解产物(即，热处理之后但燃烧之前的处理单元的输出物)供应至锅炉单元的燃料入口。这些热解产物是可燃的，因此可以减少锅炉的燃料需求。优选地，它们通过收集热解产物并因此充当缓冲器的储存容器被供应到燃料入口。同样，排气也可以被临时存储，以允许处理单元和锅炉的不同的运行时间表。锅炉的燃料入口也可以由与处理单元分开的单独的可燃燃料(例如天然气)源提供。

本发明还提供了一种相应的处理材料的方法，该方法包括以下步骤：热处理该材料以产生热解产物；供给氧气从而燃烧剩余的物料；至少将气态燃烧产物排放到锅炉单元，可选地使燃烧产物与空气混合；在锅炉单元中，燃烧气态燃烧产物中的燃料，以加热传输流体。

许多住宅和处所已经具有锅炉单元，因此以上述方式使用这种单元可能是方便的，并因此提供一种带有排气装置的处理装置，该排气装置适于连接到典型的锅炉单元(等)上。这也使得处理装置可以与为适应所讨论的住宅或处所而选择的一系列锅炉单元之一一起使用。或者，处理装置和锅炉单元可以是单个的整体单元。

附图说明

现在将参照附图通过举例的方式描述本发明的一个实施例，其中：单独的图1示意性地示出了根据本发明的材料再循环装置。

具体实施方式

图1示出了整个系统的示意布局。用于回收的资源材料被装载到处理腔室10中，在其中将它们厌氧地加热到大致300-400℃，在此温度下材料被热解，产生一系列的产品，主要包括合成气和油。一旦热解完成，它们就通过出口12被除去并存储在缓冲器14中。这留下了残余物，可以通过打开阀门16燃烧残余物，以允许仍在升高的温度下向处理腔室10中供应空气。然后，来自燃烧过程的热排气可以通过排气阀18排放到热交换器20，在该热交换器中，剩余的热量可以转移到常规热水系统(在下文中有更详细的解释)的传输流体中。然后将冷却的排气通过洗涤器22以除去灰分和其他颗粒物，这在于2017年4月24日提交的我们的共同申请GB1706489.0中描述并要求保护，读者可以参考它的完整说明。

然后将排气通过泵24泵入临时存储器26，并通过关闭每一侧的阀28、30将其保持在那里。当之后启动锅炉32时，可以打开阀30以允许排气离开临时存储器26并与通向锅炉32的空气入口34(的空气)混合。应在空气入口34中设置止回阀36以防止来自临时储存器26的气体逸出到大气中。在替代的方案中，排气可以与诸如通过其进气管供应给锅炉的LPG或天然气的气态燃料混合，或者它们可以经由单独的喷射装置直接引入到锅炉的燃烧器中。然而，将排气与空气供气混合是特别方便的。

将排气存储在临时存储器中是有用的，因为组合锅炉之后不需要在处理腔室10正在运行或燃烧的整个期间连续运行。这是可能的(可以省略临时存储区26的情况)，但效率不高。在实践中，来自处理腔室10的排气每秒产生约0.03立方米；当通过小型压缩机24运行并以(例如)4巴放入20升容量的箱中时，这允许大约81升的存储量或处理腔室10运行5分钟。典型的组合式锅炉每秒需要0.25立方米，因此只需要运行30秒即可消耗前5分钟的输出。因此，锅炉以1:10的标记/空间比运行，效率大大提高。

在这段时间内，锅炉的输出可用于空间供暖或产生热水，因此利用了热量。当然，临时储存器26的容量和压力可以改变，以使得排气被保持直到有供暖或热水需求的时间，然后全部释放。

在这个示例中，锅炉32是常规的家用锅炉。它从进气管38接收天然气供应，并在通过空气入口34供应的空气中燃烧天然气。排气通过烟道40排入大气。产生的热量传递到传输流体，通常是含有腐蚀抑制剂等的水。这通过管道系统42环绕着加热系统循环；与传统系统一样，该系统包括(i)热水箱44，在其中，通过管道系统42被供给传输流体的热交换器46将热量传递到可用于卫生目的的净水48中，以及(ii)多个散热器50，其被供给传输流体并且将来自流体的热量散发到它们所位于的房间中。循环泵52在需要时环绕着管道系统推动传输流体，并确保该流体不会滞留在锅炉中，在锅炉中可能过热并抽空。通常设置阀，以根据需要与控制锅炉、泵和各种阀的启动的控制系统一起，将传输流体引导至热水箱44或散热器，或二者。这些在本领域中是司空见惯的，因此没有示出并且不需要详细描述。

加热系统的管道的确切细节对于本发明不是必需的。例如，存在其他类型的加热系统，例如根据需要开启锅炉以直接加热卫生用水的系统，仅处理加热或仅处理热水或具有更多或更少元件的系统。图1所示的具体布局仅作为示例，并且可以根据需要在管道领域中众所周知地改变。

图1还示出了从管道系统42到热交换器20的连接54。连接54和管道系统42之间的阀门56在必要时隔离热交换器，并可用于防止锅炉32(当开启)产生的热量在加热热交换器20时消散。当来自处理腔室10的排气通过热交换器被排气时，阀56被打开，以加热传输流体。然后可以通过泵52将其环绕着管道系统42泵送，以加热散热器50或加热热水箱44中的水48。因此，有效利用了用于处理处理腔室10中材料的热量。

在一个实验装置中，将来自处理腔室10的排气送入(稀释)到传统家用锅炉的空气入口中，观察到的气体含量变化为：

成分	腔室排气	锅炉烟道
			O<sub>2</sub>(％)	0.73	5.37
CO(ppm)	331	36.7
			NOx(ppm)	50.4	14.1
NO(ppm)	48.0	13.4
			CO<sub>2</sub>(％)	13.29	9.95

还观察到排气在通过锅炉后失去了独特的气味。因此，以这种方式对排气进行处理将包含高污染物水平的排气流转换成被认为可以安全地释放到大气中的排气流。

如上所述，在热解过程中，合成气和油从正在处理的材料中释放出来，并被提取并存储在容器14中。这些可以通过合适的泵和管道系统(未图示)供入锅炉32的燃料入口38，进而通过减少系统的燃料需求来提高系统的效率。提供给锅炉的气体中的CO含量还将在燃烧时释放出一些热量并变成CO₂，这意味着整个系统为回收资源提供了一种安全有效的手段，产生了无味的可安全排放的输出，并且附带地减少锅炉的化石燃料需求。

当然将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述实施例做出许多变化。