专利名称：处理剩余材料的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理不均匀材料的装置，所述不均匀材料来自一台垃圾热处理设备，特别是来自一台热解设备。
在EP-A-0302310和由西门子股份公司在柏林和慕尼黑于1996发布的商业文件“低温碳化燃烧装置及方法说明”中公开了所谓低温碳化燃烧装置作为热解装置，其中基本上实施一种两阶段的方法。在第一阶段中，将输送过来的废物装入一低温碳化滚筒(热解反应器)，并使其低温碳化(热解)。在热解时，在低温碳化滚筒中有低温碳化气体和热解剩余材料。低温碳化气体与热解剩余材料中的可燃成份一起在一高温燃烧室中燃烧，该燃烧室的温度大约为1200℃。接着对由此而形成的废气进行净化。
热解剩余材料中含有很大的一部分不可燃成份，其基本上由惰性组分，例如玻璃、石头或陶瓷以及一种金属组分构成。后者包括一种铁组分，以及一种非铁组分。公知的是，将这些不可燃成份彼此分开，并根据可能性将它们尽可能细致地分类送去再利用。
为了将剩余材料分离并分类，需要有一种处理剩余材料的设备，这种设备能够在一个连续的工艺中对在热解工艺中产生的极不均匀的热解剩余材料进行分离。由于生态学原因，力求将可燃的含碳成份尽可能完全分离出，这种成份例如可以用于能量。这样，可以尽可能少地保留待存放的剩余材料量。
由于这种剩余材料是极不均匀的，其材料成份、大小和几何形状都差别很大，所以，这种设备的各部件必需彼此匹配，以保证设备能够连续可靠地运行，以防由于可能出现部件堵塞而使设备停机。
本发明的目的是提供一种用于处理非均匀的剩余材料的设备，它能够保证连续并可靠地分离剩余材料，而不会出现各部件的堵塞。
按照本发明，这一目的是通过一种处理非均匀的剩余材料的设备完成的，这种非均匀剩余材料来自一台垃圾热处理设备，特别是一台热解设备，所述处理非均匀的剩余材料的设备包括a)一个粗筛，所述非均匀的剩余材料可输送到该粗筛上，
b)一个用于将在所述粗筛中与所述非均匀剩余材料中的粗剩余材料相分离的剩余材料吹走的风力分离机，该风力分离机设置在粗筛的下游，并具有锯齿形空气通道，该通道具有一用于较轻的剩余材料的上出口和一个用于较重的剩余材料的下出口。
粗筛用于从非均匀剩余材料中分离出粗剩余材料。留下的细小剩余材料在风力分离机(也称之为锯齿形分离机)中分离成较轻的剩余材料和轻重的剩余材料。前面进行的粗剩余材料的分离对于风力分离机的功效有很大的影响，因为粗大的剩余材料可能会卡在风力分离机的通道中。进入锯齿形分离机中的细小剩余材料具有基本上均匀的尺寸分布。
为了将重的剩余材料与轻的剩余材料分开，空气以一个适当的流速从下出口至上出口穿过通道，并流向外部。根据流速和各剩余材料成份的比重，轻的材料被空气从上出口带走，而重的剩余材料则落向下方。锯齿形设计的一个主要的优点是，将本身为扁平的重剩余材料，例如冠状软木塞(Kronkorken)可靠地分离出。
为了在粗筛中将粗大的剩余材料特别可靠地分离，并保证没有堵塞的危险，粗筛优选具有一个绕成螺旋线的条材，该条材在其螺旋线的轴线方向上延伸，并可绕该轴线旋转。此外，最好还带有一个方向调整装置，用于调整细长的固体材料的方向，该方向调整装置设置在螺旋状卷绕件前，并插入螺旋状卷绕件内，它尤其可以为一滚筒。这样设计的一个粗筛称之为螺旋筛。螺旋筛在申请号为19823018.4的德国专利申请中作了描述。螺旋筛也可以带有多个螺旋线形或部分螺旋线形条材，例如，它们可以分别在方向调整装置的滚筒端部开始，并彼此错开地设置。部分螺旋线最好不是全部卷绕，而是优选具有一个小于180°的旋转角。
在本发明设备的一个优选的实施形式中，上出口连接一旋流筛，在这种筛的一个壳体内设置一个转子，在转子与壳体之间设置一个片状结构的筛。
由于旋流筛的旋转运动，送入其内的轻的剩余材料由于被离心加速，从而在该筛上被向外离心分离。该筛实现了两种不同粒度的组分的分离。为了在旋流筛中实现对剩余材料的破碎，在转子上固定若干板条是有利的。
优选的是，在旋流筛上设置一个球化区和一个研磨区，所述片状筛围绕着转子设置在研磨区内。研磨区设置在球化区的后面。在一种有利的设计中，球化区和研磨区都带有若干板条。在球化区中，例如可以使扁平的铝箔变成小球，这样就可以避免扁平的铝箔堵塞筛的筛孔。在研磨区内，借助板条尤其可将含碳组分破碎，然后再使这些破碎后的含碳组分能穿过筛子分离。
粗筛与锯齿形分离器以及旋流筛相组合的优点在于，较大部分的含碳剩余材料被分离出来，这些材料例如在一个燃烧室中被热利用。
在另一优选实施例中，下出口与一个空气可穿过的风力分离滚筒连接，该滚筒可绕其纵轴被旋转支撑，其内壁上设有若干刮板(Mitnehmer)。
较重的剩余材料在风力分离滚筒中翻滚，从而使尚处于粘着状态的轻的剩余材料分开。空气穿过风力分离器，流向锯齿形分离器的下出口，带走轻的剩余材料，将它们向上吹入锯齿形分离器。
此外，有利的是，一个用于将剩余材料分离成惰性组分以及铁和非铁组分的分离装置连接于下出口，特别是连接于风力分离滚筒。在该分离装置中装入较重的剩余材料，这些剩余材料通过连接在前的部件在很大程度上与含碳粉尘组分分离，因此，可以使分类后的各类几乎不含任何杂质。
如果还有含碳的剩余材料，则这些剩余材料主要存在于惰性组分中。为了得到这些尚存的含碳组分，在一优选的实施形式中，分离装置具有一个用于进一步分离惰性组分的惰性物筛。通过该惰性物筛分离出一种细小的含碳较多的组分，将这些组分例如输送到另一个惰性物净化装置，以便分离尚存的碳。
在一优选实施例中，采用一称之为链式筛的筛子作为惰性物筛，正如申请号为19823019.2、名称为“分离装置和分离固体材料的方法”的德国专利申请中所描述的，在此引用该专利申请作为参考。在此所描述的链式筛基本上是一个连续做环形运动的格栅，其上带有用于固体材料的下落孔。
下面结合附图详细地描述本发明的其它实施例，附加的细节和优选的实施形式。各附图均为简图。
图1示出一用于处理剩余材料的装置，图2为一个设计成螺旋筛的粗筛，图3示出一旋流筛，图4示出一风力分离滚筒，图5示出一设计成链式筛的惰性物筛。
按照图1，在一个处理剩余材料的装置中，将不均匀的剩余材料IR输送到一粗筛2内。所述不均匀剩余材料IR优选为由一热解设备排出的热解剩余材料。所述非均匀剩余材料IR在粗筛2中分离成一种剩余材料R和一个粗剩余材料GR。这些粗剩余材料例如大于200mm，将它们收集并根据需要送走。粗筛2优选为一种螺旋式筛，如图2所示。
在将粗大的部分分离后，将剩余材料R经过一个叶轮闸门4和一个供料管18输送到一个称之为锯齿形分离器6的风力分离器中。锯齿形分离器6设计成一个基本上沿垂直方向延伸的锯齿形通道8，其具有若干转折点10。锯齿形分离器6具有一个用于重剩余材料SR的下出口12和一个用于轻剩余材料LR的上出口14。空气L从其下出口12流向其上出口14，叶轮式闸门4防止了从锯齿形分离机6泄漏的空气通过供料管18流向粗筛2。
空气流将轻的剩余材料LR夹带到上出口14，而重的剩余材料SR落向下出口12。在转折点10，空气L的流动方向总要突然改变，所以，由空气L所夹带的剩余材料R受到径向力。因此，较重的剩余材料SR通常在通道8的壁上反弹。特别是扁平的较重的剩余材料SR，其平面一侧首先对准空气方向，因此，尽管这些材料的比重很大，它们却首先被空气L所推动，在转折点10处，它们朝向空气流的方向发生了变化，并向下落。
锯齿形分离机6特别将含尘和含碳的成份作为较轻的剩余材料LR分离。作为杂质，轻剩余材料LR中还包含小的轻金属-或铝块以及绒毛或导线纤维。这些轻的剩余材料在一个旋风分离器20中与空气L分离。然后将空气在一个排气过滤器22中净化，并且可以再排放到环境中，或者作为燃烧用空气送入设置在热解装置中的燃烧室中。
在旋风分离器20中分离出来的轻的剩余材料LR由另一叶轮闸门4送入旋流筛24。在该旋流筛中，所述杂质与含碳粉尘成分分离，并被送入一个风力分离滚筒26。在旋流筛24中还将较大的含碳的剩余材料粉碎，并与含碳的粉尘部分一起作为细小剩余材料FR，与从排气过滤器22得到的细小剩余材料FR一起排走，例如作为燃料送入一燃烧室。
在接在锯齿形分离器6的下出口12上并与旋流筛24连接着的风力分离滚筒26中，较重的剩余材料SR受到滚动翻转，从而将附着在较重的剩余材料中的较轻的剩余材料LR分离。空气L在朝向锯齿形分离器6的方向上流过风力分离滚筒26，将分离出的轻剩余材料LR带到锯齿形分离器6中。
来自风力分离滚筒26的较重的剩余材料SR被输送到一个分离装置28中。在该装置中分离出一种铁组分FE、一种惰性组分I和一种非铁组分NE。惰性组分I被输送到一个惰性物筛30中，在该筛中，它们被分成粗惰性组分GI和细小惰性组分FI。细小惰性组分FI中的惰性物的尺寸达到若干厘米，并且可能是非常富含碳材料的。最好将这些细小惰性组分FI输送到另一个惰性物质净化装置中，在该装置中将含碳成份分离出。惰性物筛30可特别设计成链式筛，如图5所示。
由于上述用于非均匀的热解剩余材料IR的剩余材料处理装置的各部件具有独特的设计，并且由于其特别适宜的相对设置，这种装置可以将含碳成份与其余的纯洁度较高的剩余材料充分分离，并且可以将这些其余的剩余材料细分成惰性组分I、铁组分FE和非铁组分NE。这些有用的材料无需进一步净化就可以适当的方式再利用。
图2示出一粗筛2，该筛为一螺旋筛，其包括一调整方向装置，该装置形式为一个滚筒或旋转管32。该装置倾斜于水平方向，其一端设置一个剩余材料R的装料装置36，另一端固定了一个螺旋形弯曲的条材38，该条材构成一螺旋状卷绕件40。螺旋状卷绕件40与旋转管32大致对正，因此，旋转管32与螺旋状卷绕件40的直径大致相等。同理，旋转管32的纵轴线41与螺旋状卷绕件40的螺旋线轴42也重合。
旋转管32可旋转地支撑，并且可以通过一个图中未示出的驱动装置旋转地偏移。固定在其上的螺旋状卷绕件40也与其一同旋转。在图2中该线圈共有五圈。两相邻的圈之间的距离优选为大约180mm。螺旋状缠绕的条材38由一种结实的材料，特别是金属材料构成。它例如可以是一根圆钢或钢管。螺旋状卷绕件40只有一侧固定，即，固定于旋转管32。其远离旋转管32的螺线端上没有采用任何固定手段，也没有被支撑。因此，螺旋状卷绕件40由于自重而弯向其未固定端。也可以将螺旋状卷绕件40两端固定。并优选使其弯曲。
非均匀剩余材料IR从装料装置36中装入，由于旋转管32的倾斜及其旋转运动，这些非均匀剩余材料沿着输送方向4被输送到螺旋状卷绕件40中。在螺旋状卷绕件40中，粗大的剩余材料GR与其余的剩余材料R分离，只有粗大的剩余材料GR继续由螺旋状卷绕件40输送。带有螺旋状卷绕件40的粗筛2的一个基本优点在于，通过旋转运动，可以以很容易的方式沿输送方向4输送本身难于移动的粗剩余材料GR。
由于旋转管32的旋转运动，细长的固体材料部分46被调整到输送方向4，因此，它们大致平行于螺旋状卷绕件40的轴线42在螺旋状卷绕件40内输送。这样，可靠地避免了细长的固体材料46垂直于螺旋轴线42进入螺旋状卷绕件40并从螺旋状卷绕件中落下。因此，只有细小的剩余材料R落下，这些落下的材料被收集到一个第一收集容器47中，必要时被送走。粗大的剩余材料GR则穿过螺旋状卷绕件40，在线圈端部落入一第二收集容器48中，也根据需要送走。也可以用输送装置来替代收集容器47和48，所述输送装置例如为输送带或螺旋式输送机，以便将剩余材料R和GR继续送走。
粗筛2的一个基本的方面是螺旋状卷绕件40的弯曲，通过这种弯曲，使两相邻的线圈之间的距离在旋转过程中变化。卡在螺旋卷绕件40中的剩余材料R与螺旋卷绕件40一起旋转并被升高。同时，线圈之间的距离加宽，所以，这些剩余材料可以掉下来。所以说，这种螺旋卷绕或粗筛2还被设计成可自我清洁。
在图3中示出了一个旋流筛24。其具有一个可绕旋转轴50旋转的转子52，该转子设置在一个壳体54内。从旋风分离器20中分离出的轻的剩余材料LR通过一个装料孔56从上方装入旋流筛24。
转子52的上部区域为圆筒形设计，并向下收缩成锥形。在转子52上设置与旋转轴线50倾斜的板条58。
在转子52的周围是一个内壳体60，其形状与转子52大致相应。内壳体60上与转子52的锥形部分对应的区域设计成带有筛孔62的筛61。
通过转子52的旋转运动，并且在设置在转子52的朝向装料孔56的端侧上的导板64的作用下，输送过来的轻剩余材料LR径向向外偏转。从那里，轻剩余材料LR在转子52与内壳体60之间的间隙中向下流动，穿过一个球化区66，该球化区在转子52的圆筒状部分区域内形成，一个研磨区68与该球化区66相接。
轻剩余材料LR中通常含有尺寸为几毫米的含碳剩余材料。但也可能有尺寸大到几十毫米的较大的含碳固体材料，并与轻的金属小片、绒毛和细的绞合线混杂在一起。在球化区66内，这些杂质通过旋转运动并在板条58的作用下成形为小的球状颗粒，或者被破碎。在研磨区68内，特别是那些较大的含碳剩余材料受到研磨。装入的轻的剩余材料LR中较小的部分与磨碎的含碳的部分一起向外穿过筛孔62被分离，并作为含碳的细小剩余材料FR排出旋流筛24。球化后的杂质基本上不含碳，它们的尺寸比筛孔62大，并作为较轻的剩余材料LR排出旋流筛24。
旋流筛24的主要优点在于，通过球化区66，特别是通过破坏长的绒毛线，可以防止筛61堵塞，并且可以有效地将含碳组分作为细小剩余材料FR分离出来。
图4示出风力分离滚筒26的一个截面。风力分离滚筒26可绕滚筒轴线70旋转，其滚筒72的内壁上具有例如钩形的刮板74。刮板74将装入风力滚筒26中的较重的剩余材料SR提高，随后这些剩余材料又重新落下。这样，粘结在较重的剩余材料SR上的较轻的剩余材料LR从重剩余材料SR中脱开，并由流过风力分离滚筒26的空气带到锯齿形分离器6中。
图5以透视图示出一个设计为链式筛的惰性物筛30。这种筛具有两个彼此隔开一定距离的转向辊82，两条彼此平行的环形带84绕着这两个辊做环形运动。环形带84的环形运动方向对应于装入惰性物筛30的剩余材料R的，特别是在分离装置28中分离出的惰性组分I的输送方向86。在环形带84上设置垂直于输送方向86的竖直的横板88。各横板端侧的两端例如通过焊接固定在窄带状的环形带84上。在两个彼此相邻的横板88之间设置纵板90，在图中只示出其中的三个。纵板90最好垂直于横板88，并卡接在两个相邻的横板88之间。纵板90固定在两横板88中的一个上。在纵板90背向环形带84的端侧上设置板条92。这些板条设计成阶梯状，并且两相邻的板条92相互搭接。
横板88和纵板90构成环形带84上的凸起，纵板90与横板88的高度基本上相同。装在纵板90上的板条92高出横板88。
按照图1，转向辊82设计成滚筒。也可以为各环形带84分别设置一对转向辊82。为了实现尽可能无滑动的传动，转向辊82例如设计成齿轮，其与环形带上的相应的齿孔啮合。环形带84优选由塑料制成，并优选是一个带有金属链节的链条。
由于环形带84为窄带，并且是非扁平状的，所以，在环形带84之间形成下落筛孔94，筛孔94基本上由横板88和纵板90限界。由横板88和纵板90所限定的平面起到筛孔或筛平面96的作用。
剩余材料R在一装料区内装入，并在输送方向86上输送。在装料区内，直接位于环形带84的上段的下方设置一个不可穿透的底板98。在底板98后连接着一个用于分离出的细小的惰性组分FI的第一输送装置100，该装置是一个倾斜延伸的滑板。但也可以是一个主动输送机，例如一输送带或螺旋输送机。
在环形带84的下面，特别是在前转向辊82的转角处设置一个带有几个尖状梳齿104的清洁耙102。清洁耙102可绕其纵轴旋转，如图中以箭头106所示出的那样。
装入惰性物筛30的剩余材料R被分离成一种细小的惰性组分FI和一种粗大的惰性组分GI。细小惰性组分FI的最大尺寸相当于筛面96的最大面积。由于不可穿透的底板98的设置，在装料区，装料首先收集在由纵板90、横板88和底板98构成的一筛盒中。收集起来的细小的惰性组分FI由横板88一直推到底板98的端部，在那里，这些细小惰性组分通过落入孔94落入设置在那里的第一输送装置100。尺寸比筛面96大的粗大惰性组分GI留在纵板90和横板88上，继续输送到惰性筛30的端部，在那里落入例如一个未详细示出的第二输送装置。
尺寸不利的剩余材料R可能被夹在相邻的横板88之间。一旦该横板到达端部的转向辊82，两相邻的横板88之间的距离就加大，被夹住的剩余材料落下。基于环绕运转的环形带84的结构，惰性物筛30自动地排除被夹在横板88之间的剩余材料R。
剩余材料不可能夹在两纵板90之间，因为装在纵板90上的板条92重叠在纵板90上。两板条92之间的距离小于两纵板90之间的距离，因此，剩余材料R只可能夹在两板条92之间。夹在两相邻的板条92之间的剩余材料R一直被夹带到清洁耙102处，在那里借助于尖状梳齿104脱离。这时，尖状梳齿插入由两纵板所构成的空间中。因此说，惰性物筛30的设计也适合于自动地去除夹在板条92之间的剩余材料R。
惰性筛30的其它有利的实施形式可以从上面提到的申请号为19823019.2的德国专利申请中找出，这些有利的实施形式也作为本说明书的一部分。对于粗筛2也是同样，其特殊的实施形式也可以从申请号为19823018.4的德国专利申请中找出。
权利要求
1．一种处理非均匀的剩余材料(IR)的设备，这种非均匀剩余材料来自一台垃圾热处理设备，特别是来自一台热解设备，所述处理非均匀的剩余材料的设备包括a)一个粗筛(2)，用于将所述非均匀的剩余材料(IR)分离成粗大的剩余材料(GR)和剩余材料(R)，b)一个用于剩余材料(R)的风力分离机，该风力分离机(6)具有一个可让空气(16)流过的锯齿形通道(8)，该通道带有一个用于轻剩余材料(LR)的上出口(14)和一个用于重剩余材料(SR)的下出口(12)。
2．如权利要求1所述的设备，其中一个旋流筛(24)与所述上出口(14)连接，该旋流筛包括一壳体(54)，壳体(54)内设有一转子(52)，在转子(52)与壳体(54)之间设置一筛(61)。
3．如权利要求2所述的设备，其中在转子(52)上固定有板条(58)。
4．如权利要求2或3所述的设备，其中旋流筛(24)具有一个球化区(66)和一个研磨区(68)，筛(61)围绕着转子(52)设在研磨区(68)的区域内。
5．如上述任一项权利要求所述的设备，其中所述下出口(12)连接着一个可让空气(L)流过的风力滚筒(26)，该风力滚筒可绕其纵轴旋转地支撑，其内壁上带有刮板(74)。
6．如上述任一项权利要求所述的设备，其中所述下出口(12)连接着一个用于将剩余材料(R)分离成惰性组分(I)和金属组分的分离装置(28)，所述金属组分特别是一种铁(FE)和一种非铁(NE)组分。
全文摘要
为了能够将热解设备中产生的非均匀剩余材料(IR)连续地分离成尽可能单一的类,将一些专门选择的部件组合成一种有利的设备。该设备的一个基本要素是在一个粗筛(2)中将粗大的剩余材料(GR)分离,接着在一个锯齿形分离器(6)中将其余的剩余材料(R)分离成较轻的剩余材料(LR)和较重的剩余材料(SR)。特别是,通过这种设备能够将含碳的组分从剩余材料(R)中分离出来。为了无障碍地运行,各部件都设计成能够自动清洁。
文档编号B07B9/00GK1302322SQ99806493
公开日2001年7月4日 申请日期1999年5月12日 优先权日1998年5月22日
发明者赫尔穆特·沃迪尼格, 温弗雷德·冯莱因, 伦哈德·特斯彻斯, 乔基姆·博里茨基, 安东·埃伯特 申请人:西门子公司