包括冷输送机的去涂层系统的制作方法

文档序号:20167158发布日期:2020-03-24 21:49阅读:205来源:国知局
包括冷输送机的去涂层系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年5月26日提交的名称为用于装饰系统的冷输送机的美国临时申请62/511,381的权益,其全部公开内容通过引用合并于此。

本申请涉及金属回收,更具体地涉及用于金属回收的去涂层系统。



背景技术:

在金属回收期间,将金属废料(例如铝或铝合金)压碎、切碎、切断或以其他方式减小成较小片的金属废料。通常情况下,金属废料具有各种涂层,如油、涂料、油漆、塑料、油墨和胶,以及各种其它有机污染物,如纸、塑料袋、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、糖残留物等等,它们必须先通过去涂层工艺清除,然后进一步处理和回收金属废料。

在使用去涂层系统去涂层的过程中,非挥发性有机化合物会热裂解,以及一些有机化合物会冷凝并与其他细分的材料(铝粉、粘土、玻璃、各种无机材料(例如颜料)等)一起作为粉尘通过去涂层系统的粉尘旋风分离器被除去。由于该粉尘包含高浓度的有机化合物和其他可燃物例如金属粉,并且处于高温下(由于去涂层过程),因此,当将粉尘从去涂层系统中排出时易于燃烧并产生粉尘火灾。即使使用水或灭火器,也很难灭掉这些火灾。此外,如果使用水将粉尘弄湿以形成水和粉尘的浆液混合物,则由于浆液混合物的含量,该混合物的处置成本可能高,由于每天需要水的数量多,该方法的实施成本可能高,并且混合物可能会带来潜在的安全和环境问题。



技术实现要素:

本专利中使用的术语“发明”、“该发明”、“这发明”和“本发明”旨在广泛地指代此专利的所有主题和下文的专利权利要求。含有这些术语的陈述应理解为不限制本文所描述的主题或不限制下文的专利权利要求的含义或范围。本专利所涵盖的本发明的实施例由下文的权利要求限定,而不是由此发明内容限定。此发明内容是本发明的各个实施例的高级概述,并且介绍了在下文的具体实施方式部分中进一步描述的概念中的一些。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征,也不旨在单独使用以确定所要求保护的主题的范围。应当通过参考本专利的整个说明书的适当部分、任何或所有附图和每个权利要求理解本主题。

在各种实例中,去涂层系统包括粉尘旋风分离器(或其他合适的固/气分离器)和冷输送机。粉尘旋风分离器配置成接收来自去涂层窑的排气,将排气中的颗粒物作为粉尘过滤,并以降低的排放温度排放粉尘。在一些实例中,冷输送机包括可旋转地定位在槽中的一个或多个螺杆。螺杆或槽中的至少一个由冷却剂内部或外部冷却。冷输送机配置成从粉尘旋风分离器接收粉尘并将粉尘冷却至小于旋风分离器温度的粉尘处理温度。在各种实例中,旋风分离器温度可以对应于粉尘易于自燃的温度。

在一些实例中,一种冷却来自去涂层系统的粉尘旋风分离器的粉尘的方法包括从所述去涂层系统的粉尘旋风分离器中提取含有机颗粒物的粉尘,并进入冷输送机中。该方法还包括利用螺杆使粉尘沿着槽前进,并且利用冷输送机将粉尘从旋风分离器温度冷却至粉尘处理温度。

本公开中描述的各种实施方案可以包含另外的系统、方法、特征和优点,所述另外的系统、方法、特征和优点不一定在本文中明确地公开,但是在审查了以下详细描述和附图时对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。旨在将所有这种系统、方法、特征和优点包含在本公开内容内并且由所附权利要求保护。

附图说明

展示了以下附图的特征和部件以强调本公开的一般原理。为了一致性和清楚起见,可以通过匹配附图标记来指定整个附图中的对应特征和部件。

图1是描绘根据本公开的方面的包括冷螺杆输送机的去涂层系统的示意图。

图2是与图1的去涂层系统一起使用的示例性冷螺杆输送机的一部分的剖视图。

图3是与图1的去涂层系统一起使用的另一冷螺杆输送机的一部分的剖视图。

图4是与图1的去涂层系统一起使用的螺杆输送机的护套的一部分的剖视图。

图5是描绘根据本公开的方面的包括冷螺杆输送机的另一去涂层系统的示意图。

图6是描绘根据本公开的方面的包括冷螺杆输送机的另一去涂层系统的示意图。

具体实施方式

本文以具体的方式描述了本发明的实例的主题以满足法定要求,但是此描述不一定旨在限制权利要求的范围。所要求保护的主题可以以其它方式体现,可以包含不同的元件或步骤,并且可以与其它现有或未来技术结合使用。除了明确描述各个步骤的顺序或元件的布置之外,该描述不应被解释为暗示各个步骤或元件之间或之间的任何特定顺序或布置。

图1示出了根据本公开实例的用于从诸如铝或铝合金的金属废料去除涂层的去涂层系统100。去涂层系统100通常包括窑炉102、旋风分离器104(或其他合适的固/气分离器)和后燃器(afterburner)106。诸如再循环风扇108、热交换器110和排气系统112的其他部件可以被包括作为去涂层系统100的一部分。如以下详细描述的,去涂层系统包括冷输送机124,其从旋风分离器104接收粉尘并将粉尘的温度从旋风分离器温度降低到粉尘处理温度。

在使用去涂层系统100去涂层过程中,金属废料101被送入窑炉102。将加热的气体115注入到窑炉102中以升高窑炉102内的温度,并且在不熔化废金属的情况下蒸发和/或热裂解有机污染物。在许多情况下,去涂层系统100内的氧气浓度保持在低水平(例如约6%至约8%的氧气),使得有机涂层不会点燃。例如,在去涂层系统内,气氛可以为7%的氧气,使得即使由于脱涂层过程而处于高温下,有机化合物也不会点燃。从窑炉102中移除去涂层的废金属103,以进一步处理,并最终处理成新的铝产品。随着废料前进通过窑炉102,废料被气体加热,从而冷却所述气体。该热分布导致先前已经蒸发的某些有机化合物重新冷凝在颗粒物表面上。

包含蒸发的有机化合物和颗粒物的排气通过管道114离开窑炉102,管道114将窑炉102连接到旋风分离器104(或其他合适的固体/气体分离器)。在旋风分离器104内,包含冷凝的有机化合物的较大颗粒作为粉尘从排气中去除,并最终从旋风分离器104中排出以进行处理。颗粒物由各种金属和非金属固体以及含碳材料组成。将排气从旋风分离器104导入后燃器106。后燃器106焚化排气中的剩余有机化合物,并将加热的气体排放到管道116中,该管道最终通向排气系统112(例如集尘室)、大气或回到窑炉102。后燃器106可以包括热空气燃烧器119或用于加热气体的其他合适的装置。导管116内的加热气体的温度高于导管114内的窑炉102的排气的温度。例如,在各种情况下,管道114内的排气温度通常为大约250℃至大约400℃,而管道116内的加热气体的温度通常为大约700℃至大约900℃。可选地,一些加热的气体通过再循环管道118再循环回到窑炉102。在各种实例中,设置冷却装置113(例如喷水器)以在气体再循环回到窑炉102之前冷却来自后燃器106的加热气体的温度。

如图1所示,在一些实例中,通过管道116离开后燃器106的排气被引导通过热交换器110,该热交换器降低了排气的温度。在各种实例中,离开热交换器110的一些冷却的排气可以通过气体推进器105再循环回到窑炉102。替代地或另外地,离开热交换器110的一些冷却的排气可通过气体推进器107作为冷却空气121再循环回到后燃器106,以防止在处理过量的有机化合物时过热,同时仍控制后燃器106中的气氛。在各种实例中,提供附加的气体推进器109和111以供应氧气以燃烧有机化合物并控制后燃器106(气体推进器109)和燃烧器燃烧空气(气体推进器111)内的气氛。

传统上,从旋风分离器104排出的粉尘由箱或漏斗收集。从旋风分离器104排出并保留在料斗内的粉尘易于燃烧并着火,因为粉尘在相对较高的温度下离开旋风分离器,并且它可能包含低温点燃化合物以及催化物质和化合物。粉尘颗粒松散堆积更加剧了这种情况,空气进入粉尘堆的速率相对较高(即,更多的空气可以渗透到粉尘堆中,使得更多的粉尘与空气接触),以及远离局部反应部位的热传导相对较低。即使使用水或灭火器,也很难灭掉这些粉尘火灾。此外,如果使用水润湿粉尘以形成水和粉尘的浆液混合物,则由于浆液混合物的含量和材料的体积,处理该混合物的成本可能很高。由于每天需要水的数量多,该方法的实施成本可能进一步高,并且混合物可能会带来潜在的安全和环境问题。

如图1所示,去涂层系统100包括冷输送机124,其从旋风分离器104接收粉尘并将粉尘的温度从旋风分离器的温度降低到粉尘处理温度。从旋风分离器104排出的粉尘通常处于约250℃至约400℃的排出温度。粉尘处理温度是低于粉尘点燃温度的温度,该温度通常为约175℃至约300℃。在各种实例中,粉尘处理温度小于约100℃。在一些实例中,粉尘处理温度为约50℃。通过将粉尘冷却到低于粉尘点燃温度的粉尘处理温度,可以减少或消除粉尘点燃的风险。

在各种实例中,冷输送机可以是配置成接收来自旋风分离器104的粉尘并将粉尘的温度从旋风分离器温度降低到粉尘处理温度的任何合适类型的输送机,如下面详细描述的。在图1-6所示的实例中,冷输送机124和524是螺杆输送机。然而,在各种其他实例中,输送机可以是斗式输送机、振动输送机或适于从旋风分离器104接收粉尘的各种其他类型的输送机。在一些实例中,去涂层系统100可以包括多个输送机,其可以是或可以不是相同类型的输送机。在其他实例中,除了冷输送机之外或者不使用冷输送机,可以使用能够冷却粉尘的各种其他装置或部件。作为一个非限制性实例,在一些情况下,可以使用具有各种冷却特征的各种混合器,例如带式混合器,代替冷输送机或除冷输送机之外也使用。

参考图1,在一些实例中,输送机124是螺杆输送机,其包括螺杆126和槽128。在操作期间,螺杆126在槽128内旋转以在槽内移动粉尘。如以下详细描述的,在各种实例中,螺杆126和/或槽128通过水基的、乙二醇基的、石化基的、生物基的和/或熔融盐基的冷却剂,水、乙二醇、油、氮气或其他气体、或其他流体冷却剂进行内部或外部冷却,以提供与粉尘接触的冷却表面。通过提供冷却的表面,来自粉尘的热量被传递到螺杆126和/或槽128,并且降低了粉尘的温度。

尽管输送机124示出了槽128内的一个螺杆126,但是槽128内的螺杆126的数量不应被认为是对本公开的限制。例如,在一些实例中,可以在槽128内设置多个螺杆126(见图5)。在这些实例中,可以减小槽128的长度,而可以增大槽128的宽度以容纳多个螺杆126。以这种方式,可以根据需要修改输送机124的构造/尺寸。另外,尽管示出了去涂层系统100的单个输送机124,但是输送机124的数量可以变化。例如,在一些实例中,可以以各种构造提供多个输送机124,诸如顺序的、之字形的或折回的构造(参见图6),以及其他构造。在另外实例中,去涂层系统100可选地包括风扇或其他类似的鼓风机,以将空气引导到输送机124上以进一步冷却粉尘。在各种实例中,提供螺杆126和/或输送机124的数量和/或构造以形成紧凑系统,其具有在去涂层系统100内减小的占地面积。

在一些实例中,去涂层系统100可选地包括沿着输送机124的各个位置处的喷雾器或其他喷射器,其配置成将减少量的水或其他液体或固体冷却剂喷射到输送机124中的粉尘中。在这样的实例中,水的注入量与冷输送机124结合足以将粉尘从排放温度降低到粉尘处理温度,但不足以与粉尘形成浆液混合物。

在各种实例中,去涂层系统100包括引入器,该引入器被配置为将预定量的冷却材料与粉尘一起注入输送机124中,以进一步帮助冷却粉尘。在各种实例中,冷却材料可以是惰性材料,尽管不必如此。例如,在某些情况下,可以与粉尘一起注入输送机124中的冷却材料包括惰性或非惰性的材料。例如,冷却材料包括但不限于各种盐、碳酸氢钠、沙子、岩石粉尘、金属丸、碎石、浮渣粉、水泥窑粉尘、石灰、落尘、沙尘以及各种其他可能有助于冷却粉尘的合适材料。在其中冷却材料与粉尘一起注入输送机124中的实例中,取决于对冷却的粉尘的附加处理(如果有的话),可以可选地利用分离器将冷却材料与下游的粉尘分离。

图2示出了用冷却剂在内部冷却并且可以与图1的冷输送机124一起使用的螺杆226的实例。如图2所示,螺杆226包括具有螺旋形螺纹230的空心体228。如箭头232所示,将温度比粉尘低的冷却剂引入空心体228。当冷却剂流过空心体228时,由于螺杆226与粉尘接触而使冷却剂的温度升高,并且由于与低温冷却剂接触而使粉尘的温度降低。然后,如箭头234所示,将加热的冷却剂从空心体228引导。尽管未在图2中示出,但加热的冷却剂可以在离开空心体228之后随后通过热交换器冷却,使得冷却剂可以再循环回到螺杆226。

图3示出了用冷却剂在内部冷却并且可以与图1的冷输送机124一起使用的螺杆326的另一实例。类似于螺杆226,螺杆326包括空心体328。另外,对于空心体328,螺杆226还包括空心螺纹330。与螺杆226相比,在运行期间,螺杆326提供了增加的与粉尘接触的冷却表面积,因为空心体328和螺纹330均被冷却。

与螺杆226相似,在螺杆326的操作过程中,将温度低于粉尘的冷却剂如箭头332所示引入空心体328中,然后如箭头334所示穿过螺杆326。冷却剂从空心体328被引导至空心螺纹330。当冷却剂流过空心体328并且螺杆326使粉尘前进时,由于与粉尘接触,螺纹330和/或空心体328中的冷却剂的温度升高,并且粉尘的温度降低。然后,如箭头324所示,从螺纹330和空心体228引导加热的冷却剂。与螺杆226相似,来自螺杆326的加热的冷却液随后可以通过热交换器冷却,然后再循环回到螺杆326。

图4示出了用冷却剂在内部冷却并且可以与图1的冷输送机124一起使用的槽428的实例。如图6所示,槽428限定了用于冷却剂流动的内部通道436,使得在操作期间与表面438接触的粉尘被冷却。与螺杆226和326相似,来自槽428的加热的冷却液可以通过热交换器冷却,然后再循环回到槽428。在各种实例中,槽428可以与未内部冷却的传统螺杆一起使用。在其他实例中,槽428可与内部冷却的螺杆226或326(或其他内部冷却的螺杆)一起使用,从而通过螺杆226或326以及槽428两者从粉尘中去除热量。可选地,可以如箭头432所示将冷却剂引入槽428中,然后如箭头434所示引导冷却剂通过通道436。

图5示出了去涂层系统500的实例,其与去涂层系统100基本相似,不同之处在于,去涂层系统500包括在槽128内具有多个螺杆126的输送机524。图6示出了去涂层系统600的实例,其与去涂层系统100基本相似,不同之处在于去涂层系统600包括多个输送机124。可以实现许多其他配置。在某些实例中,槽和/或输送机可以在内部或外部被冷却,并且槽和/或输送机可以限定内部或外部通道,以使冷却剂流动。

下面提供了示例性实例的集合,其包括至少一些明确列举为“ec”(实例组合),提供了根据本文所述概念的各种实例类型的附加描述。这些实例并不意味着相互排斥、穷举或限制;并且本发明不限于这些示例性实例,而是包括在授权的权利要求及其等同物的范围内的所有可能的修改和变化。

ec1.一种去涂层系统,其包括:粉尘旋风分离器,其配置为:接收来自去涂层窑炉的排气;将有机颗粒物作为粉尘从所述排气过滤;和在旋风分离器排放温度下排放所述粉尘;以及冷输送机,其包括可旋转地定位在槽中的螺杆,其中所述螺杆或所述槽中的至少一个由冷却剂内部冷却,并且其中所述冷输送机配置成:接收来自所述粉尘旋风分离器的粉尘;并将所述粉尘冷却至比所述旋风分离器排放温度低的粉尘处理温度。

ec2.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述旋风分离器排放温度为约250℃至约400℃,并且其中所述粉尘处理温度为约50℃至约150℃。

ec3.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述粉尘处理温度小于约120℃。

ec4.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述粉尘处理温度小于约100℃。

ec5.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述粉尘处理温度小于约80℃。

ec6.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述粉尘处理温度约50℃。

ec7.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述粉尘处理温度小于所述粉尘的点燃温度。

ec8.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述点燃温度为约175℃至约300℃。

ec9.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述冷输送机的螺杆和槽都被所述冷却剂内部或外部冷却。

ec10.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述冷却剂是流体。

ec11.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述冷却剂是水基的、乙二醇基的、石化基的、生物基的和/或熔融盐基的冷却剂,水,乙二醇,或油中的至少一种。

ec12.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述螺杆包括空心体和从所述空心体延伸的至少一个螺旋形螺纹,并且其中所述螺杆被配置成将所述冷却剂容纳在所述空心体中以冷却在操作过程中接触所述粉尘的所述空心体的外表面。

ec13.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述螺旋形螺纹是与所述空心体流体连通的空心螺旋形螺纹,并且其中所述螺杆配置成在所述空心螺旋形螺纹内接收所述冷却剂以冷却在操作过程中接触所述粉尘的所述空心螺旋形螺纹的外表面。

ec14.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述槽限定内部通道,所述内部通道配置成在所述内部通道内接收所述冷却剂,以冷却在操作期间接触所述粉尘的所述槽的表面。

ec15.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述冷输送机是第一冷输送机,其中所述去涂层系统包括多个冷输送机,并且其中每个冷输送机或所述多个冷输送机包括可旋转地定位在槽中的螺杆。

ec16.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述螺杆是第一螺杆,并且其中所述冷输送机包括可旋转地定位在所述槽中的多个螺杆。

ec17.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,还包括引入器,其被配置成将冷却材料注入到所述冷输送机内的粉尘中。

ec18.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述冷却材料包括岩石粉尘、金属丸、碎石、浮渣粉、水泥窑粉尘、石灰、盐、碳酸氢钠、沙子和落尘中的至少一种。

ec19.一种从去涂层系统的粉尘旋风分离器冷却包含有机颗粒物的粉尘的方法,包括:从所述去涂层系统的粉尘旋风分离器中提取所述粉尘,并进入冷输送机,所述输送机包括可旋转地位于槽中的螺杆,其中所述螺杆或所述槽的至少一个用冷却剂在内部冷却;和利用所述螺杆使所述粉尘沿所述槽前进,并利用所述冷输送机将所述粉尘从旋风分离器排放温度冷却至粉尘处理温度。

ec20.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,其中所述旋风分离器排放温度为约250℃至约400℃,并且其中所述粉尘处理温度为约50℃至约150℃。

ec21.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,其中所述粉尘处理温度小于所述粉尘的点燃温度。

ec22.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,其中所述点燃温度为约175℃至约300℃。

ec23.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,其中所述冷却剂是流体。

ec24.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,其中所述冷却剂包括水基的、乙二醇基的、石化基的、生物基的和/或熔融盐基的冷却剂,水,乙二醇,或油中的至少一种。

ec25.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,其中冷却所述粉尘进一步包括:使所述冷却剂循环通过所述螺杆的空心体,并且冷却所述空心体的外表面;和使所述空心体的外表面接触所述粉尘。

ec26.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,其中冷却所述粉尘进一步包括:使所述冷却剂循环通过与所述空心体流体连通的所述螺杆的空心螺旋形螺纹,并冷却所述空心螺旋形螺纹的外表面;和使所述空心螺旋形螺纹的外表面与所述粉尘接触。

ec27.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,其中冷却所述粉尘进一步包括:使所述冷却剂循环通过所述槽的内部或外部通道以冷却所述槽的表面;和使所述槽的冷却的表面与所述粉尘接触。

ec28.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,还包括用引入器将冷却材料注入到所述冷输送机中的所述粉尘中。

ec29.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,其中所述冷却材料包括岩石粉尘、水泥窑粉尘、金属丸、碎石、浮渣粉、石灰盐、碳酸氢钠、沙子或落尘中的至少一种。

ec30.根据前面或后面实例组合中任一项所述的方法,其中所述冷却材料包括惰性材料。

ec31.一种去涂层系统,其包括:粉尘旋风分离器,其配置为:接收来自去涂层窑炉的排气;将有机颗粒物作为粉尘从所述排气过滤;和在旋风分离器排放温度下排放所述粉尘;以及冷输送机,其配置成:接收来自所述粉尘旋风分离器的粉尘;并将所述粉尘冷却至比所述旋风分离器排放温度低的粉尘处理温度。

ec32.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述旋风分离器排放温度为约250℃至约400℃,并且其中所述粉尘处理温度为约50℃至约150℃。

ec33.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述粉尘处理温度小于约120℃。

ec34.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述粉尘处理温度小于约100℃。

ec35.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述粉尘处理温度小于约80℃。

ec36.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述粉尘处理温度约50℃。

ec37.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述粉尘处理温度小于所述粉尘的点燃温度。

ec38.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述点燃温度为约175℃至约300℃。

ec39.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述冷输送机包括槽,并且其中所述槽用冷却剂在内部或外部进行冷却。

ec40.根据前面或后面实例组合中任一项所述的去涂层系统,其中所述冷输送机包括螺杆输送机、槽式皮带输送机、料斗输送机、气动输送机或振动输送机中的至少一种。

上文所描述的方面仅仅是实施方案的可能实例,仅被阐明用于清楚地理解本公开的原理。在不实质偏离本公开精神和原理的情况下可以对(多个)上述实例做出多种变化和修改。所有这种修改和变化包含在本公开的范围内,并且对于各个方面或元件或步骤的组合的所有可能的权利要求旨在由本公开支持。此外,尽管本文以及随后的权利要求中采用了特定术语,但所述特定术语仅在一般性和描述性意义上使用,而不是用于限制所描述的发明的目的,也不用于限制随后的权利要求。

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