專利名稱：用于在滾筒裝置中處理材料的方法及實施該方法的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及處理農事生產和人類在農業(yè)活動中產生的農業(yè)廢料的領域。具體而言，本發(fā)明涉及用于回收(recycling)并處理糞便(manure)、稻草、鋸末和其它廢料和/或產品的方法，這些廢料和/或產品會潛在地污染農業(yè)人口生活的地方，從而不利地影響小的居留地、農場、移動群體的居民和其他群體的居民的健康，這些群體的居民在遠離科技先進的中心區(qū)域的基礎設施達不到標準的區(qū)域工作和/或生活。另外，本發(fā)明可以用于處理固態(tài)生活廢料。
背景技術：
眾所周知，農業(yè)廢料會嚴重地影響環(huán)境。任何農業(yè)專業(yè)化區(qū)的副產品都是特定的廢料，即使該廢料本身是與環(huán)境相容的，但當在有限區(qū)域之內過量地且過于集中地存在時， 這些廢料在生態(tài)上也是破壞性的。這樣的廢料尤其包括牲畜的糞便以及供其睡眠用的干草、谷物類稻草、釀酒廢料、伐木碎片等。通常，由于運輸費用不合理并且/或者處理成本高昂，將導致主產品的成本顯著升高，所以在專門工廠中處理這些廢料是不能獲利的。通常，不可能在原地處理廢料，這要么是因為不能促動這些產品，要么是因為缺少適當的通用設備，該通用設備能夠在對應的季節(jié)期間進行轉變成處理特定的廢料，例如，在秋季處理稻草，在冬季處理糞便等等。在許多鄉(xiāng)村，廣泛地采用將糞便用生物過程轉化為沼氣，但這并未解決完全利用的問題，因為在已經產生沼氣之后，許多材料仍然留在沼氣池中，這些材料應當被處理為有用的產品而不是被掩埋。目前，大部分設備著眼于處理特定類型的廢料，并且假設廢料處理器在專門的行業(yè)中使用，并且廢料量多得足以使處理廢料獲利。這樣的量可以由例如大型家畜農場或者家禽飼養(yǎng)來提供，從而處理器能夠從糞便生產出有機肥料。該問題只有通過開發(fā)充分通用的技術且創(chuàng)造出用于執(zhí)行該技術的設備才能夠得以解決，該技術和設備能夠處理充分寬范的種類的廢料，例如，大部分的農業(yè)廢料。用于處理廢料的方法以及實施該方法的裝置應滿足一系列要求，即-該方法和裝置都將是通用的，能夠進行一系列的技術操作，例如干燥、破碎、均勻化、攪拌、各種種類的熱處理(熱解、氣化、焚化、煅燒(calcinations)、燃燒)、濕處理(包括洗滌)、化學處理(包括還原氧化、離子交換和置換反應、吸附處理、催化處理等)以及生物處理(包括堆制肥料)，而無需進行任何特殊設計；-該方法和裝置都將保證環(huán)境安全性，以便之后不必通過進一步的方法和裝置對環(huán)境進行復原(revitalize)，這種進一步的方法和裝置通常會更為昂貴；-該方法和裝置都將為處理農業(yè)廢料提供經濟效益，這經濟效益通常只有在原始廢料被處理為可市售的材料時才能得以提供，可市售的材料例如為確實可以使用在農業(yè)中的肥料或堆肥；-該方法和裝置都將易于實現，并將不需要用于調整、校正(readjustment)、加工找準(process tuning)、維護和修理的高技術團隊(staff)。
在現有技術中公知的是通過對廢料進行氣化和熱解來處理易燃城市廢料以產生能量和氣化產品的方法，RU 2150045中描述了該方法。根據該方法，待處理廢料被裝載到豎爐式氣化反應器內，可選地，豎爐式氣化反應器采用了多塊便于裝載物的氣體滲透的非易燃且難熔的材料。在反應器的經處理的固態(tài)產品出現累積的相對的端上，供應含氧的氣化劑，并且在回流的氣化劑中對經裝載的廢料進行氣化。該方法對于固態(tài)廢料的處理和產生熱量是充分有效的。在RU 2150045中描述的方法的主要缺點之一是其目的功能單一，該功能對固態(tài)廢料進行氣化以產生熱能和氣化產品。眾所周知，農事單位在溫暖季節(jié)期間并不需要太多熱能，因此，豎爐將要么被空置，要么無效地對廢料進行燃燒。在RU 2150045中描述的方法的另一個主要缺點是，實施該方法需要昂貴的設備和專業(yè)的團隊。因此，這樣的方法只能在城市中才能實施，在城市中，由于能夠足量地獲得城市廢料，并且能夠容易地雇用必要的團隊(處理管理員、修理員、爐操作員等)，所以全年處理廢料將是劃算的。在現有技術中還公知一種在回轉爐中實施塊狀材料熱處理的方法，在RU 2027134 中描述了該方法，該方法包括如下步驟通過在爐的輸入端上具有較小直徑的軸向孔隙將快狀材料裝載到滾筒式爐(drum-type furnace)內；使爐回轉；在爐的輸出端上將熱氣體供應到爐內，以便對爐之內的材料進行加溫；并且通過在爐的輸出端上具有較大直徑的軸向孔隙排放材料。該方法從技術的角度來看相當簡單，并不需要復雜的設備和專業(yè)團隊。在RU 2027134中描述的方法的主要缺點之一是用途的單一——只對塊狀材料進行熱處理。在RU 2027134中描述的方法的另一個主要缺點是，由于滾筒的空間低的因素，所以其容量低，并且在材料和氣流之間的相互反應的效率低，事實上，只有材料的表面層能夠與氣流進行相互反應。對于作為本發(fā)明的主題的方法，將根據RU 2100721描述的發(fā)明的對團狀 (dough-like)材料進行干燥的方法選為現有技術中最接近的技術方案。所述方法包括如下步驟產生由惰性材料構成的澆注填料層，而并不包含對供應材料進行化學處理；在填料層上利用干燥劑吹風；將待處理材料供應到澆注填料層上；對材料進行傳導-對流干燥 (conductive-convective drying)；以及從干燥區(qū)域移除經干燥的材料。該方法在技術上相當簡單，并且并不需要任何復雜設備或專業(yè)團隊。在RU 2100721中描述的方法的主要缺點之一是用途的單一，其只對團狀材料進
行干燥。在RU 2100721中描述的方法的另一個主要缺點的原因如下。填料的質量越大并且其溫度越高，干燥處理就越強烈。然而，在這樣的干燥處理的過程中，大塊的填料會使干燥材料分解，這在例如對種子谷物(seed grains)進行干燥的情況下是不容許的。此外，在現有技術中已知一種用于對塊狀材料進行熱處理的回轉爐，其在RU 2027134中進行了描述，并且該回轉爐在滾筒的輸入端和輸出端上包括壁，這些壁以與滾筒共軸安裝的多個環(huán)的形式制成，環(huán)在爐的輸入端處的高度大于環(huán)在爐的輸出端處的高度， 這就為爐提供了重力流動的排放。在此，在爐的輸出端處的環(huán)具有多個附加孔，以為滾筒提供完全排放。該爐從結構觀點來看是簡單的，并且不需要專業(yè)團隊對其操作。
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在RU 2027134中描述的裝置的主要缺點之一是其用途單一，該用途為對塊狀材料進行熱處理。在RU 2027134中描述的裝置的另一個主要缺點是，其材料在處理過程中結塊，這就極大地限制了裝置的能力，即使在用于對材料進行干燥或加溫時也是如此。此外，在現有技術中已知一種用于對粉狀材料進行熱處理的爐，其在前蘇聯發(fā)明人證書No. 857680中進行了描述，該爐包括安裝在受熱的回轉滾筒之內的環(huán)狀隔板(ring diaphragms)，這些隔板具有扇形切除部，以便為正在處理中的材料提供均勻的運動，每一個隨后的隔板的切除部相對于前一個隔板產生位移，這就由于材料沿著滾筒軸線的運動更為均勻而減少了材料的結塊。在SU 857680中描述的裝置的主要缺點之一是其用途單一，該用途為對塊狀材料進行加溫。另外，因為用于處理的輸入材料在其結構、粒度、濕度、外來夾雜物等方面可能并不均勻，所以并不能完全避免材料的結塊。在技術要旨(technical essence)上，最接近本發(fā)明的是在RU 2130959中描述的干燥組件，其基于自排放的傾斜的旋轉的隔熱滾筒，該滾筒在長度上由具有不同直徑的通道開口的環(huán)形間隔件分割為多個部段，所述直徑從輸入裝料單元到輸出排放單元增大。為了對進入材料進行加熱，滾筒填充有熱惰性填料，當該熱惰性填料的高度達到對應的通道開口的高度時，該熱惰性填料相繼溢出進入滾筒的每一個下一部段內。漿狀的可利用材料被供應到熱填料上，這些可利用材料在被干燥使通過滾筒的外側壁的格柵溢出。該干燥組件足夠簡單，并且不需要專業(yè)團隊對其操作。在RU 2130959中描述的組件的主要缺點之一是其用途單一，該用途為對漿狀的可利用材料進行干燥，以便在特別的豎爐中對其進行焚化，所述豎爐還用于對惰性填料進行加熱，該惰性填料對于干燥處理是必要的。如果沒有這樣的豎爐，該干燥組件就不能工作。在RU 2130959中描述的組件的另一個主要缺點是，其只是旨在對漿狀可利用材料進行干燥，而不能用于利用其它種類的廢料，例如固態(tài)或氣態(tài)廢料。在RU 2130959中描述的組件的又一個主要缺點是，該組件的性能由在滾筒中同時存在的惰性填料的主體數量、其累積特定量的熱能的能力以及經過滾筒的惰性填料的循環(huán)率來確定。隨著惰性填料的主體的數量增大，每一個通道開口的面積就減小，同時滾筒之內的平均溫度也降低，這就降低了干燥效率。但是，每一個通道開口的面積的增大會使得滾筒之內的惰性填料的主體的數量減少。

發(fā)明內容
本發(fā)明的方法已經被開發(fā)為一種為包括農業(yè)廢料的各種材料提供處理的通用方法。所述方法不存在現有技術中的缺點，這是因為所執(zhí)行的處理在技術和工藝觀點來看是一致的。這些處理利用標準化設備來執(zhí)行，并且只是在處理條件上不同，這些處理條件決定了在初始原材料以及與初始原材料一起存在于滾筒中的氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)材料之間的相互反應的程度。在一種用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法中，所述滾筒由多個間隔件分割為多個部段，在這些間隔件中具有通道開口，所述方法包括如下步驟將初始原材料、惰性填料的主體以及氣態(tài)助劑供應到所述裝置內；使所述裝置處于操作中；并且通過所述裝置產生氣流；上述技術結果得以實現要歸因于所述方法包括如下操作利用所述惰性填料的主體部分地或完全地填充所述裝置的各部段，并且填充直至高度高于所述通道開口的高度；在氣流的路徑上形成活性區(qū)域，在該活性區(qū)域處，所述初始原材料以預定比率且 /或在預定持續(xù)時間期間下落且/或溢出，從而使所述初始原材料在所述惰性填料的主體的表面之間且/或通過所述主體本身運動；并且控制在所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間相互反應的持續(xù)時間和/或強度。與最接近的現有技術相比，本方法的上述實施方案提供了顯著的改進，特別是在不管是相同物態(tài)還是不同物態(tài)的物質(液態(tài)-固態(tài)、液態(tài)-氣態(tài)、固態(tài)-氣態(tài))之間的相互反應的處理得到了強化，并且與最接近的現有技術相比，本發(fā)明的上述實施方案對可實現的技術操作的目錄得到了極大的延伸除了進行干燥和分解之外，還可以執(zhí)行如下操作-對各種材料進行熱處理，包括干燥、熱解、氣化、焚化、煅燒和燃燒，-濕處理，包括洗滌，-化學處理，包括還原氧化、離子交換和置換反應、吸附處理和催化處理，-材料的機械化學處理，包括顆?；?、分解、去皮等；以及-生物處理，包括堆制肥料。由于所述初始原材料落下且/或溢出的預定比率和/或持續(xù)時間，因此，使得所述初始原材料在所述惰性填料的主體的表面之間且/或通過所述主體本身進行連續(xù)運動，本發(fā)明的方法基于先前獲得的經驗相關性(empirical dependences)而提出了產生的一種通用方法，該通用方法用于處理各種農業(yè)廢料以及包括城市廢料和工業(yè)廢木材的其它廢料。 在此，當從一種類型的廢料改變到另一種類型的廢料時，足以改變所述初始原材料在所述活性區(qū)中的所述惰性填料的主體的表面之間且/或通過所述主體本身的運動的參數，并且足以控制所述初始原材料和氣態(tài)助劑之間的相互反應的持續(xù)時間和/或強度，從而從實質方式上改變所述初始原材料的技術處理。基于這些處理，農事企業(yè)將不僅能夠有效地處理農業(yè)廢料，而且能夠為其提供熱能(其量足以對農事房屋和生活空間進行加溫)，還能夠從經處理的廢料獲得有用的產品， 例如肥料、堆肥等，或者能夠提供服務(或者滿足室內需要)，例如對植物體進行消毒、對最終產品按條件進行干燥，例如對面包原料進行干燥。為了對運行處理操作實時控制，有望通過為所述滾筒提供特定的運動條件并且/ 或者提供滾筒軸線的傾斜度，并且/或者通過選擇所述惰性填料的主體的形狀和/或尺寸和/或材料，并且/或者通過選擇所述滾筒的內部部段的數量，并且/或者通過選擇在所述滾筒的相鄰部段之間的間隔件中形成的通道開口的數量和/或面積和/或形狀和/或尺寸和/或位置，而形成所述活性區(qū)域的形狀和/或尺寸。至于對控制所述初始原材料在所述活性區(qū)域中存留的持續(xù)時間、和/或落下且/ 或溢出的比率，合理地，通過改變連續(xù)回轉的滾筒的轉速，或者通過翻轉其回轉方向，或者通過改變其回轉持續(xù)時間，或者在所述滾筒進行脈動回轉的情況下通過調整回轉相位之間的間隔，而執(zhí)行上述控制。有利地，通過選擇所述惰性填料的主體的形狀和/或尺寸和/或材料，來控制所述初始原材料在所述活性區(qū)域中存留的持續(xù)時間和/或運動的速度。有利地，通過選擇所述滾筒的內部部段的數量，并且/或者通過選擇在所述滾筒的相鄰部段之間的間隔件中形成的通道開口的數量和/或面積和/或形狀和/或尺寸和/ 或位置，而可以對所述初始原材料在所述活性區(qū)域中存留的持續(xù)時間和/或運動的速度進行控制。通過將固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)狀態(tài)的活性成分(或多種活性成分)導入到所述滾筒中， 而有望控制所述初始原材料和氣態(tài)助劑之間的相互反應的持續(xù)時間和/或強度，所述活性成分例如為催化劑或吸附劑的形式，并且所述活性成分可施用到所述惰性填料的主體的內表面和/或外表面上，并且/或者可插入到所述惰性填料的主體之間或者/以及所述惰性填料的主體之內。合理地，通過選擇所述滾筒的內部部段的數量，以及/或者通過選擇在所述滾筒的相鄰部段之間的間隔件中形成的通道開口的數量和/或面積和/或形狀和/或尺寸和/ 或位置，而對在所述活性區(qū)域中的所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間的相互反應的持續(xù)時間和/或強度進行控制。有利地，通過選擇所述氣態(tài)助劑的噴流裝置(head of the flow)或者所述氣態(tài)助劑的流速或者所述氣態(tài)助劑的流量，而對在所述活性區(qū)域中的所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間的相互反應的持續(xù)時間和/或強度進行控制。有利地，通過利用所述惰性填料的主體對所述滾筒和/或對所述滾筒的分離部段的填充程度，并且/或者通過所述惰性填料的主體本身的滲透性，并且/或者通過選擇惰性填料的主體的尺寸，并且/或者通過選擇惰性填料的主體的形狀和/或材料，而可以對在所述活性區(qū)域中的所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間的相互反應的持續(xù)時間或強度進行控制。通過改變所述惰性填料通過所述滾筒的循環(huán)比率，而有望對所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間的相互反應的持續(xù)時間和/或強度進行控制。在創(chuàng)造本發(fā)明時，設定的任務是產生一種為各種材料提供處理的通用裝置，并且不存在現有技術的上述缺點，這些材料特別是處于任何物理狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài))的各種類型的農業(yè)廢料。在一種用于處理材料的通用裝置中，該通用裝置包括滾筒，所述滾筒填充有惰性填料的主體，并且在長度上由多個橫向的間隔件分割為多個部段，在所述間隔件中具有多個通道開口，所述裝置具有輸入設備和輸出設備以及對滾筒進行驅動的驅動機構，以上確認的任務通過如下特征完成利用所述惰性填料的主體對所述滾筒的每一個部段進行填充，并且填充直至高度不低于在所述滾筒的任意工作位置中的所述橫向的間隔件中的通道開口的邊緣的高度，并且在所述滾筒的端部表面中或者在側表面中形成多個孔，用于供應和排出所述氣態(tài)助劑。所述裝置的這種結構由于在所述滾筒之內的氣態(tài)助劑的通道的路徑上產生了活性區(qū)域而能夠實施本發(fā)明的方法，并且這種結構在所述活性區(qū)域中的所述初始原材料和氣態(tài)助劑之間提供了活性的相互反應。為了控制所述初始原材料和氣態(tài)助劑之間的相互反應的強度，有利地，使所述裝置具有用于使所述滾筒回轉的可調整驅動機構，所述驅動機構能夠提供如下操作改變所
8述滾筒的轉速，和/或翻轉所述滾筒的回轉和/或所述滾筒在預定角度處的角位移，和/或在所述滾筒運動的過程中使所述滾筒停下特定時限。為了增大在所述滾筒中存在的與所述氣態(tài)助劑相互反應所涉及的所述初始原材料的程度，有望使所述滾筒的各部段具有安裝在所述橫向的間隔件上的甩料板，并且有望在所述滾筒的內表面上安裝散置刃片。為了以迅捷的方式改變所述活性區(qū)域的模式，合理地，所述滾筒的部段的橫向的間隔件中的多個通道開口的面積是能夠改變的，這樣的改變可以利用例如多葉片隔片而提供，就象在照相機中用以改變通過物鏡的光通量所采用的多葉片隔片那樣。為了擴大所述裝置的技術可行性，有利地，用于不同的處理的并且/或者用于所述滾筒的不同的部段的所述惰性填料的主體由不同的形狀和/或尺寸和/或材料制成。為了使待處理材料更為多樣，并且使所述裝置的可行性更寬，有利地，使所述惰性填料的主體為具有穿孔表面的空心膠囊的形式，在所述空心膠囊之內能夠保持惰性材料 (例如，陶瓷或玻璃珠)的顆粒和/或活性物質(例如，硅膠、催化劑等)，并且/或者活性物質能夠施用在所述膠囊的內表面和/或外表面上。


圖1-8闡述了本發(fā)明的要旨。圖1示意性地顯示了用于對產品進行干燥的裝置，該裝置包括滾筒1，其由具有多個通道開口 3的多個橫向的間隔件2分隔為多個工作部段4 ；輸入部段5，其具有穿孔支撐壁6 ；以及輸出部段7，其具有穿孔支撐壁8，每一個部段4填充有填料主體9，并且填充直至動態(tài)填充高度10 ；裝載單元11，其具有螺旋式裝載設備12和適于接收填充主體9的裝載腔室13 ；卸載單元14，其具有卸載開口 15和進氣開口(air-intake opening) 16 ；驅動機構，其包括齒輪電動機(geared motor) 17，齒輪電動機17具有小齒輪軸18和齒環(huán)(toothed ring) 19，以及推力軸承輥子20和軸承輥子22，推力軸承輥子20集中于推力冠部(thrust crown) 21周圍；密封單元23 ；可移動支撐平臺M，其適于圍繞軸線旋轉；固定支撐板25，其用于固定穿孔支撐壁6和8 ；空氣過濾器沈；以及風機27。圖2示意性地顯示了滾筒的軸向截面的一部分，其闡明了產生活性區(qū)域的原理和氣流的流動路線，在該圖中示出了 甩料板(shake-off plate)28 ；散置刃片 (interspersing blades) 29 ；活性區(qū)域30 ；主氣流31 ；以及次氣流32和33。圖3示意性地顯示了滾筒的橫截面(未顯示填料)，其闡明了甩料板28和散置刃片四的操作原理，在該圖中示出了在滾筒的側表面處累積的經處理的材料34和35以及傾倒在甩料板上的經處理的材料36。圖4顯示了用于對空氣進行液態(tài)清潔而去除氨的裝置，該裝置附加地包括吸氣腔室37，其安裝在裝載單元11上；貯存器39，其適于包含液態(tài)清潔劑，并且具有活栓40 ；空氣流出腔室(air-tapping chamber) 41 ；引出腔室42，其配置為引出用過的液態(tài)清潔劑，并且具有活栓43 ；以及滾筒貯罐44，其具有活栓45。圖5顯示了用于對空氣進行粉末清潔而去除氨的裝置，該裝置附加地包括引出腔室46，其引出處理后的清潔劑；分配單元47，其具有推動桿48 ；以及貯存器49，其用于裝填干燥肥料。
圖6顯示了用于干燥沼氣的裝置，該沼氣是從反應器中在對例如糞便進行生物處理之后獲得的，該裝置附加地包括中空填料球50，其穿刺有多個孔51并且填充有硅膠細粒52。圖7顯示了用于對糞便進行焚化以獲得熱能的雙滾筒裝置的示圖(未顯示可移動支撐平臺)，該雙滾筒裝置包括左滾筒53，其具有穿孔壁M ；中央裝置(central head) 55，其具有槽狀引導件56 ；右滾筒57，其具有換熱單元58和穿孔壁59 ；右裝置(right head) 60，其具有內燃燒焚化爐(imblazing burner) 61、灰燼倉63、格柵64、投擲托盤65和開閉器(shutter)66 ；傳送帶67，其用于提升填料；熱氣體反應器68 ；換熱單元69 ；灰燼容器70 ；CO2檢測器71 ；以及&檢測器72。圖8顯示了與圖7所示裝置相比經過修改的雙滾筒裝置的示圖，該修改附加地設置了對廢料進行氣化，以便例如獲得鍋爐燃料和熱能。該裝置與圖7中的裝置的不同之處在于，其具有制冷機73，制冷機73具有水冷肋條74，廢料氣化的液態(tài)產品在水冷肋條74上進行冷凝，這些產品流經導管75，水冷凝物流經排出閥76。圖9顯示了用于對空氣進行液態(tài)清潔而去除氨的裝置。該裝置的不同之處在于， 其具有固定填料77，固定填料77呈圓柱形桿(swabs)的形式，該圓柱形桿通過扇形進入孔 78置入在滾筒1的每一個部段之內。為了從滾筒1的底部提升溢出的液體79而使用提升槽狀刃片80，提升槽狀刃片80設置在滾筒1的內表面上，每一個提升槽狀刃片被固定為與固定點中的表面法線成一定角度，以便形成用于將液體提升到所需高度的一種容器。
具體實施例方式下面將參考圖1-3所示的裝置描述本發(fā)明所涉及的方法的實施方案。圖1顯示了用于對諸如谷物、梨果類水果或豆類的產品進行干燥的裝置。此外，其能夠用于例如對糞便、鳥糞(fowl dung)等進行干燥。裝置的滾筒1通過可移動支撐平臺 24而預先傾斜，并且填充以填料主體9，填料主體9例如形成為直徑30mm至150mm的球，其容積密度(bulk density)為100kg/m3至1000kg/m3。為此目的，在滾筒1回轉的同時，填料主體9被灌注到裝載腔室13中。滾筒1通過齒輪電動機17和齒環(huán)19而被驅動進行回轉，齒輪電動機17具有主驅動小齒輪軸18，齒環(huán)19固定到滾筒1的主體。為了保持惰性填料主體9的動態(tài)填充高度10，分別在輸入部段5和輸出部段7使用固定支撐壁6和8，壁 6和8分別利用支撐板25而固定地附接到裝載單元11和卸載單元14。由于通過可移動支撐平臺M提供的滾筒1的傾斜位置，惰性填料主體9通過間隔件2中的通道開口 3而逐漸填充了部段4、5和7的內部空間，直至高度10。為了防止?jié)L筒1在回轉的過程中在其軸向發(fā)生位移，使用了推力軸承輥子20和推力冠部21，而并不依賴輥子22，軸承輥子22為滾筒 1提供穩(wěn)定回轉。一旦滾筒1的所有部段均填充有惰性填料主體9，就可以開始對初始原材料進行干燥的處理。為此目的，初始原材料通過螺旋式裝載設備12而被供應到輸入部段5， 并且開始在球形惰性填料主體9之間進行灌注。由于已經基于經驗為對應的待處理初始原材料選擇了裝置的具體特征(即滾筒1的旋轉速度和操作模式、滾筒1的軸線的傾斜角度、球形惰性填料主體9的直徑及其制造材料、間隔件2中的通道開口 3的尺寸、以及惰性填料主體9填充部段4、5和7達到的動態(tài)高度10)，所以由風機27產生的氣流沿著最短路程A-B(參見圖2)從進氣開口 16通過通道開口 3運動，并且產生主軸向氣流31，主軸向氣流31通過活性區(qū)域30，而并不在彎曲的次氣流32和33的區(qū)域之內。通過控制滾筒1的轉速并改變回轉方向，在滾筒中1中存在待處理材料的大部分時間中，產生了在活性區(qū)域30中持久地灌注初始原材料的這種狀態(tài)，其存在于其承受與主氣流31相互強烈反應的活性區(qū)域30中，結果，對材料進行干燥的處理加速進行。散置刃片 29設置在所述裝置中，當初始原材料灌注到活性區(qū)域30內時，其滾筒1的側表面處捕獲所述材料(參見圖幻并將其從如下位置提升，從該位置處，從刃片四和間隔件2處的甩料板 28灌注的材料被再次導入惰性填料主體9之間并且落到活性區(qū)域30內，同時，由于滾筒1 的傾斜位置，所述材料通過間隔件2中的通道開口 3灌注并且落到下一部段4或7內。因此，在其從輸入部段5到其輸出部段7的路程結束時，初始原材料得到了完全干燥。經干燥的材料從輸出部段7通過穿孔壁8灌注到卸載單元14內，并且通過卸載開口 15而從所述裝置移出。下面將參考圖4示例性地描述本發(fā)明的方法，圖4顯示了對空氣進行液態(tài)清潔而去除諸如氨的氣體污染物的的裝置。經受清潔的含氨空氣從例如牲畜屋圈經過安裝在裝載單元11上的進氣腔室37并經過穿孔壁6而進入滾筒1，滾筒預先填充有惰性填料主體9。 稀硝酸溶液(3-5% )從用于液態(tài)清潔劑的貯存器39通過活栓40進入滾筒1。硝酸溶液灌注在惰性填料主體9之間，并且由于滾筒在回轉，該硝酸溶液連續(xù)地灌注在惰性填料主體9 之間，硝酸溶液基本停留在主氣流31(參見圖2~)的路徑上的活性區(qū)域30之內，該主氣流 31與包含在待清潔空氣中的氨發(fā)生活性反應，該待清潔空氣基本沿著滾筒1的軸線從進氣腔室37進入到排氣腔室41內并且到達風機27。硝酸和氨之間的化學反應產生了硝酸銨 (NH4NO3)溶液，該硝酸銨溶液經過穿孔壁42流動到引出腔室42內。通過周期性地打開活栓43而將硝酸銨溶液灌注到泵貯罐44內。硝酸銨溶液是液態(tài)形式的氮肥，能夠用來滋養(yǎng)植物。下面將參考圖5示例性地描述本發(fā)明的方法，圖5顯示了對空氣進行粉末清潔而去除氨的裝置。經受清潔的含氨空氣例如從牲畜屋圈經過排氣腔室41上安裝的裝載單元 14和穿孔壁8進入到滾筒1，滾筒1填充有惰性填料主體9和諸如沸石的粉末清潔劑，沸石灌注有硝酸并且預先被干燥。該裝置在運行上與圖1所示的裝置相似。在此情況下，沸石充當載體粉末，該粉末載體在硝酸與氨進行反應時成為成塊的氮肥(NH4NO3)，該肥料利用具有推動桿48的分配單元(portioning unit)47可以立即預先裝填在劑量容器中。在濕潤土壤中，這樣的肥料將長時間釋放硝酸銨，沸石改進了土壤結構。為了對沼氣進行干燥，可以使用如圖6所示的裝置。該裝置基本是再現了如圖4 所示的在上文中討論的裝置，其不同之處在于，使用放置在穿刺有多個孔51的填料球50中的硅膠細粒52來代替清潔劑。當沼氣中存在的水蒸氣穿過多個孔51時，其被硅膠細粒52 捕獲，并且熱值(calorific value)增大的經干燥的沼氣被送向消費者。為了焚化糞便以獲得熱能，可以使用圖7所示的雙滾筒裝置，該裝置的滾筒填充有高熱容量的填料主體，例如鋼球或生鐵球。糞便經過螺旋式裝載裝置12進入左滾筒53， 在此處，通過來自右滾筒57的熱填料主體9的熱量對其進行預先干燥。之后，糞便與填料主體9通過穿孔壁M和槽狀弓I導件56 —起進入右滾筒57。在右滾筒57中，干燥的糞便通過焚化爐61供給的熱空氣而被加熱到溫度在400°C之上，并且開閉器66處于關閉。此時， 糞便開始自燃。糞便的燃燒處理受到CO2檢測器71和O2檢測器72的控制。當達到CO2和O2容納物的預定值時，切斷經過焚化爐61的熱空氣的供應，開閉器66打開，并且驅動滾筒回轉。經過傳送帶67的受熱填料主體9從滾筒57被輸送到裝載腔室13內。填料主體9 到達裝載腔室13內的比率和其經過滾筒53和57而循環(huán)的比率，受到其在滾筒53和57之內存在的填料主體的數量之上的超出量(數量上的優(yōu)勢)的控制，并且受到滾筒轉速的控制。由于滾筒53中存在受熱的填料主體9，所以在該滾筒之內對糞便進行干燥的比率增大。 在滾筒53中耗盡熱能的過量的填料主體9滾落過穿孔壁M而進入具有槽狀引導件56的中央裝置55，填料主體9從中央裝置55被輸送到滾筒57內，在滾筒57處，填料主體9通過燃燒糞便的熱能而再次受熱，過量的填料主體9沿著覆蓋灰燼倉63的格柵64而經過裝置60離開。在滾筒53中被預先干燥的糞便與填料主體9 一起沿著槽狀引導件56通過穿孔壁到達滾筒57內。另外，在滾筒57中移動到穿孔壁59的糞便在經過穿孔壁59而來的空氣逆流中燃燒。為了從滾筒57中抽取熱量，固定地安裝的換熱單元58配置為通過對流和輻射兩者來收集來自滾筒57的外表面的熱量。從滾筒57通過中央裝置55而來的熱空氣到達熱氣反應器68內，在存在高濃度的CO (其通過CO檢測器(未顯示)進行檢測)的情況下，熱氣反應器68將氣體后燃燒(after-burns)為CO2，從而更大地升高了溫度。風機 27通過換熱單元69吸取熱氣體，從而用于將氣流的熱能傳遞到換熱單元，之后，耗盡熱能的氣體被排出到大氣中。經過穿孔壁59和格柵64而落到滾筒57外的灰燼到達分配單元 47內，并隨后被裝填在容器70中。因此，所述裝置為過量糞便提供焚化并且產生可以用來為居住區(qū)和工業(yè)廠房供暖的熱能，并且灰燼可以用作無機肥料。與上文相似，在這樣的裝置中可以焚化其它材料，例如稻草(提前被切碎)、工業(yè)廢木材、生物反應器廢料、釀酒廢料、 城市廢料等。理想地，所有這些廢料應當被提前切碎為能夠在填料主體之間和/或通過主體本身進行灌注的顆粒尺寸，并且廢料應當進行充分干燥，以便能夠進行燃燒處理。在可獲得具有不同熱值(calorific capacity)的廢料的情況下，似乎有理由將較高熱值的廢料添加到較低熱值的廢料(或更濕的廢料)。 對于相對大型的企業(yè)而言，產生廢料多得使得對廢料全部進行焚化而不切實際 (因為不需要如此多的熱能)，可以使用對有機材料進行氣化的技術，以便從中獲得有用的攜能產品(energy carrying products)(熱解樹脂(pyrolytic resins))，這些攜能產品可以例如用作鍋爐燃料。為此目的，可以使用圖8中所示的裝置，與圖7所示的裝置不同，該裝置作為氣化裝置進行工作。為了實施氣化模式，將足量的空氣供應到滾筒57內，以維持(需要付出的是將碳部分地燃燒為CO2)對滾筒之內的碳進行氣化的足夠溫度(大約1000°C )。 在此情況下，以燃燒碳而產生的熱氣體的熱能為代價，對廢料的有機成分的熱解發(fā)生在滾筒57的左部中。對廢料的有機成分的熱分解產生了熱解的揮發(fā)性產品。熱解的固體殘留物(其為焦炭狀的結塊(aggregation))在滾筒57的中央和右部中部分地燃燒掉，其余的碳由通過焚化爐61供應的附加的氣化劑(例如，水蒸氣)進行氣化。所述氣化劑足量地供應以將所有其余碳轉化為一氧化碳(CO)。燃燒掉碳的處理受到CO2和CO檢測器以及不會包含碳的殘余灰燼的含量的控制。稱為“人造天然氣(product gas)”的氣化產品從中央裝置55到達利用水進行冷卻的制冷機73內，這些水通過肋條74而循環(huán)。由于被快速冷卻， 所以液態(tài)碳氫化合物和水從人造天然氣中被冷凝，所述碳氫化合物稱為熱解樹脂，所述碳氫化合物和水在制冷機73的下部(盆部)中進行分離。沉降的水(Settled water)通過排水閥76而被排放。液態(tài)的氣化產品(熱解樹脂)通過導管75而流出。這些產品可以例如用作替代性的鍋爐燃料。人造天然氣的不可冷凝的可燃燒成分在熱氣體反應器68中進行后燃燒，其方式與在圖7所述的裝置中的方式相同。為了對空氣進行清潔而去除氨，可以使用圖9所示的裝置，與圖4所示的裝置的不同之處在于，該裝置使用具有圓柱形擦帚(cylindrical swabs)的固定填料77，這些圓柱形擦帚例如用作滾筒式收集器，其與在街道中收集污物和廢品的垃圾卡車中所用的收集器類似，這些擦帚由兩根或更多根相互纏結的簾線、聚合物或金屬細絲形成，這些簾線、聚合物或金屬細絲在直徑上限定在這些擦帚之間。含氨空氣通過通過安裝在裝載單元11上的進氣腔室37并滾筒1的穿孔壁6而被輸入，滾筒1通過扇形進入孔78而預裝有填料77。 稀硝酸溶液從用于液態(tài)清潔劑的貯存器39通過活栓40進入滾筒1。在填料77的細絲的表面上存在的硝酸與攜帶待清潔空氣流而至的氨反應，該空氣沿著滾筒1的軸線從進氣腔室 37通過空氣排放腔室41流動到風機27。為了延長清潔劑和氨之間相互反應的時間，在滾筒的底部上累積的液體79通過刃片80而被提升，且均沿著填料細絲再次流下，并且利用沿著滾筒的軸線流動的空氣而被傳遞到穿孔壁8。硝酸和氨之間的反應產生了硝酸銨溶液，該硝酸銨溶液經過穿孔壁8流動到引出腔室42內。工業(yè)應用性因此，本發(fā)明的方法和裝置能夠在農業(yè)、木材加工和其它企業(yè)中產生一種不同類型的處理廢料的新技術以及一種配置為實施本發(fā)明的方法的通用裝置，在這些企業(yè)中產生的固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)廢料能夠被處理為可市售的產品。
權利要求
1.一種用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，所述滾筒由多個間隔件分割為多個部段，在這些間隔件中具有通道開口，所述方法包括如下步驟將初始原材料、惰性填料的主體以及氣態(tài)助劑供應到所述裝置內；使所述裝置處于操作中；并且通過所述裝置產生氣流，其特征在于，所述方法包括如下操作利用所述惰性填料的主體部分地或完全地填充所述裝置的各部段，并且填充直至高度高于所述通道開口的高度；在氣流的路徑上形成活性區(qū)域，在所述活性區(qū)域中，所述初始原材料以預定比率且/或在預定時限期間下落且/或溢出，從而使所述初始原材料在所述惰性填料的主體的表面之間且/或通過所述主體本身運動；并且控制在所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間相互反應的持續(xù)時間和/或強度。
2.根據權利要求1所述的用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，其特征在于，通過為所述滾筒提供特定的運動條件并且/或者提供滾筒軸線的傾斜度，并且/或者通過選擇所述惰性填料的主體的形狀和/或尺寸和/或材料，并且/或者通過選擇所述滾筒的內部部段的數量，并且/或者通過選擇在所述滾筒的相鄰部段之間的間隔件中形成的通道開口的數量和/或面積和/或形狀和/或尺寸和/或位置，而形成所述活性區(qū)域的形狀和/或尺寸。
3.根據權利要求1所述的用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，其特征在于，在所述滾筒連續(xù)回轉的情況下，所述初始原材料在所述活性區(qū)域中存留的持續(xù)時間和/ 或運動的速度通過改變滾筒的轉速而受到控制。
4.根據權利要求1所述的用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，其特征在于，通過翻轉所述滾筒的回轉方向，或者通過改變所述滾筒的回轉持續(xù)時間，或者在所述滾筒進行脈動回轉的情況下通過調整回轉相位之間的間隔，而對所述初始原材料在所述活性區(qū)域中存留的持續(xù)時間和/或運動的速度進行控制。
5.根據權利要求1所述的用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，其特征在于，通過選擇所述惰性填料的主體的形狀和/或尺寸和/或材料，來控制所述初始原材料在所述活動區(qū)域中存留的持續(xù)時間和/或運動的速度。
6.根據權利要求1所述的用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，其特征在于，通過選擇所述滾筒的內部部段的數量，并且/或者通過選擇在所述滾筒的相鄰部段之間的間隔件中形成的通道開口的數量和/或面積和/或形狀和/或尺寸和/或位置，而對所述初始原材料在所述活動區(qū)域中存留的持續(xù)時間和/或運動的速度進行控制。
7.根據權利要求1所述的用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，其特征在于，通過將固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)狀態(tài)的活性成分導入到所述滾筒內，而對所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間的相互反應的持續(xù)時間和/或強度進行控制，所述活性成分例如為催化劑或吸附劑的形式，并且所述活性成分能夠施用到所述惰性填料的主體的內表面和/或外表面上，并且/或者能夠插入到所述惰性填料的主體之間或者/以及所述惰性填料的主體之內。
8.根據權利要求1所述的用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，其特征在于，通過選擇所述滾筒的內部部段的數量，并且/或者通過選擇在所述滾筒的相鄰部段之間的間隔件中形成的通道開口的數量和/或面積和/或形狀和/或尺寸和/或位置，而對所述活動區(qū)域中的所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間相互反應的持續(xù)時間和/或強度進行控制。
9.根據權利要求1所述的用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，其特征在于，通過選擇所述氣態(tài)助劑的噴流裝置或者所述氣態(tài)助劑的流速或者所述氣態(tài)助劑的流量，而對所述活性區(qū)域中的所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間相互反應的持續(xù)時間和/ 或強度進行控制。
10.根據權利要求1所述的用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，其特征在于，通過利用所述惰性填料的主體對所述滾筒和/或對所述滾筒的各分離部段的填充程度，并且/或者通過所述惰性填料的主體本身的滲透性，并且/或者通過選擇所述惰性填料的主體的尺寸，并且/或者通過選擇所述惰性填料的主體的形狀和/或材料，而對所述活性區(qū)域中的所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間相互反應的持續(xù)時間和/或強度進行控制。
11.根據權利要求1所述的用于在分段的滾筒式裝置中處理材料的通用方法，其特征在于，通過改變所述惰性填料經過所述滾筒的循環(huán)比率，而對所述活性區(qū)域中的所述初始原材料和所述氣態(tài)助劑之間相互反應的持續(xù)時間和/或強度進行控制。
12.—種滾筒式裝置，包括滾筒，所述滾筒填充有惰性填料的主體，并且在長度上由多個橫向間隔件分割為多個部段，在所述間隔件中具有通道開口，所述滾筒式裝置具有輸入設備和輸出設備以及對滾筒進行驅動的驅動機構，其特征在于，利用所述惰性填料的主體對所述滾筒的每一個部段進行填充，并且直至高度不低于在所述滾筒的任意工作位置中的所述橫向間隔件中的通道開口的邊緣的高度，并且在所述滾筒的端部表面中或者在側表面中形成多個孔，用于供應和排出所述氣態(tài)助劑。
13.根據權利要求12所述的滾筒式裝置，其特征在于，所述滾筒式裝置具有用于驅動所述滾筒的可調整驅動機構，所述驅動機構能夠提供如下操作改變所述滾筒的轉速，并且 /或者翻轉所述滾筒的回轉方向和/或所述滾筒在預定角度處的角位移，并且/或者在所述滾筒運動的過程中使所述滾筒停下特定時限。
14.根據權利要求12所述的滾筒式裝置，其特征在于，所述滾筒的各部段具有安裝在所述橫向間隔件上的甩料板。
15.根據權利要求12所述的滾筒式裝置，其特征在于，所述滾筒的各部段具有安裝在所述滾筒的內表面上的散置刃片。
16.根據權利要求12所述的滾筒式裝置，其特征在于，所述滾筒的各部段的橫向間隔件中的通道開口的面積能夠改變。
17.根據權利要求12所述的滾筒式裝置，其特征在于，用于不同的處理并且/或者用于所述滾筒的不同的部段的所述惰性填料的主體由不同的形狀和/或尺寸和/或材料制成。
18.根據權利要求12所述的滾筒式裝置，其特征在于，使所述惰性填料的主體被制成為具有穿孔表面的空心膠囊的形式，在所述空心膠囊之內能夠保持惰性材料和/或活性物質的顆粒，并且/或者所述活性物質能夠施用在所述膠囊的內表面和/或外表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及材料處理，特別是涉及用于處理農業(yè)廢料的方法和設備。本發(fā)明的方法包括將初始原材料、惰性填料部分以及氣態(tài)助劑供應到分段的滾筒式裝置內，所述裝置在其各部段之間的多個間隔件中具有多個通道開口。使所述裝置處于活動中，并且通過所述裝置形成氣體助劑氣流。利用所述惰性填料部分裝載所述滾筒的每一個部段，并且裝載直至高度不低于在所述滾筒的任意工作位置中的所述間隔件中的通道開口的邊緣。在氣體助劑氣流的路徑上形成活性區(qū)域，在所述活性區(qū)域中，所述初始原材料以預定比率且/或在所需的時間灌注或下落，使得所述初始原材料在所述填料部分之間且/或在所述填料部分的表面之間運動。此外，所述初始原材料和所述氣體助劑之間相互反應的時間和/或強度受到調整。本發(fā)明可以強化相似或不同聚集狀態(tài)的物質之間的相互反應，并且可以擴展處理操作的次數以及待處理材料的類型。
文檔編號C10B53/00GK102307681SQ200980156130
公開日2012年1月4日 申請日期2009年2月11日 優(yōu)先權日2008年7月21日
發(fā)明者S·Y·維爾奇科 申請人:S·Y·維爾奇科