CN101069056A - 用来干燥并加热处理材料的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系统和方法，其用来转换湿度很高的废料从而干燥或降低产品的湿度以便回收或再利用。该设备系统包括一个燃气涡轮发生器单元(其优选为热源)，一干燥容器以及一个处理单元，其中的燃气涡轮和干燥容器之间的连管将燃气涡轮的所有排气基本上都导入到干燥容器中，并且基本上没有空气引入到干燥容器中，其中处理单元将来自干燥容器的干燥材料变成粒状、球状或者是最终产品所需的其它形状。作为选择，该系统和方法进一步对来自生产设备的通风气体进行处理从而减少其排放物。

Description

用来干燥并加热处理材料的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种方法、系统和设备，其能将废料、中间物料或原料，天然的有机或无机原料，经济地转换成产品，如动物饲料或人的食物、燃料、可循环材料以便进一步处理或进行新的处理、肥料或土壤增进产品、体积更小的处理材料以及最终用于市场的有用物品。

背景技术

用于食品、纸张、药物以及其它加工领域、处理领域和包装领域的工海量的废料，如食品碎料、熟过头的食物、切下不要的碎料、变质的废料以及扔掉的动物部分。这些都集中在大型处理设备中，并且必须在市政排污系统中、垃圾填埋厂或焚化炉中处理掉。这些废料绝大多数都是在那些生产如下食品的设备中产生的：预先准备好的食品如速冻食品、预先准备好的准备食用的色拉食品、加热即食的食品等用于家庭、工业、航空、宾馆及其它场合的食品。这种废料的处理通常很困难并且成本很高，这主要是因为这些食品的含水量通常很高并且作为燃料的经济价值又很小。该领域到处都是各种复杂的方法和系统，它们用来解决这类废料的处理问题并/或将这类废料转换成有用的、可循环利用的或者是可处理的产品。然而，现有的大部分方法和系统都因为经济性的原因、特定系统所处理或加工废料类型的限制、该方法或系统在操作过程中所引起的环境问题、或者是其它的缺点而不很实用或者说不令人满意。此外，流行性绵状脑病(transmittable spongiform encephalopathy-----TSE)，特别是牛绵状脑病(bovino spongiform encephalopathy--BSE)以及痒病的爆发使得废料无论是处理后回收还是处理后扔掉其病原介质的灭活都非常重要。动物废料如废弃部分、腹腔废料以及屠宰后的畜体等都可能会带上感染原如真菌、细菌、病毒以及与BSE、TSE等相关的病原。现有的处理方法要么是在技术很难有效，要么是在经济上不令人满意。因此，就需要一种对食品处理废料、屠宰场废料及类似废料进行加工和/或处理的方法，其能够克服现有技术在技术上或经济性上的缺点和不足。

现有的文献例如是通过消化、焚化、体积减少和/或分解的方式来解决上述问题的，这些文献包括：Dickinsion等人美国专利文献US5,685,153，Schmidt的US6,197,081，Degarmo等人的US6,506,311，Kartchner的US6,534,105，Teran等人的US6,638,757，Titmas的US6,716,360；Kartchner的美国专利申请2002/0122850，Okamoto等人的2003/0098227以及Landalv等人的2004/0055716，这里这些文献的全文以引用的形式并入本申请。

在废物处理及处置操作中的另一个问题是空气污染，这包括温室气体如甲烷和CO₂的排放以及有毒气体的排放如屠宰厂及炼厂操作中排放的气体。随着居住区的扩展，许多居住区已扩展到与食品加工及其它工业相邻的土地上，居民对有毒气体的投诉不断升级。现有技术很少能够令人满意并经济地控制防止这些工业加工设备和废料处理设备中排放出来的有毒气体。

这里还有一个通常都会遇到的问题，即如何将水从含水量高的稀释工艺流如废料流、最终的产品流或中间工艺流中去掉。将水份从含水量高的工艺流中去掉成本很高，并且要消耗大量的能量和时间。

显然，现在还没有一种技术方案能够在环境保护上以及经济上以一种令人接受地方式来处置各个废料，控制有毒气体和温室气体，将废料转换成可用的或可回收的产品，并且将废料从含水量很高的工艺流中高效并经济地支除。本发明旨在提供一种方法、装置、系统和产品以便满足上述的某些或所有需要。

发明内容

本发明提供一种经济并且简单的方法、系统和装置，其用来将有机和无机废料转换成动物饲料、燃料、可回收以便进一步处理及其它用途的产品。本发明进一步提供一种经济并且简单的方法、系统和装置，其用来从各种工业操作和废料处理操作中控制并去掉有毒的、有味的气体以及温室气体。

本发明的一个方面是提供一种用来处理废料给料的方法，其包括：使燃气涡轮发生器工作从而产生电力和排气；使该排气与重量含湿量至少约为30％的废料给料在一干燥容器中进行接触，其接触时间应充分从而在废料给料不出现明显氧化的条件下足以产生一重量含湿量小于20％的干料；作为选择还可对该干料进行处理并使之形成适于常规处理并运输的粒状、球状或颗粒形式的产品。

本发明的另一方面提供一种用来处理废料给料的方法，其包括：使燃气涡轮发生器工作从而产生电力和温度大于1000的排气；使该温度大于1000排气与重量含湿量至少约为30％的废料给料在一干燥容器中进行接触，其接触时间应充分并足以产生一重量含湿量小于20％的干料；作为选择，还可对将该干料粒化、球化或颗粒化从而形成一种适于常规处理并运输的产品形式。作为选择，排气与废料给料的接触是在废料给料不出现明显氧化的条件下进行的。

本发明的另一方面是提供一种干燥和/或转换废料给料的装置，其包括：一个与干燥容器组合使用的燃气涡轮，该干燥容器适用于接收废料给料并能通过一个连接管接收来自燃气涡轮的排气；其中燃气涡轮和干燥容器之间的连接管基本能防止空气被引入到干燥容器中，并且作为选择还能使该干燥容器适于通过排气与废料给料的直接接触来干燥和/或转换废料给料。

本发明的另一方面是提供一种加工废料给料的可移动系统，其包括：至少一个可移动的干燥单元，该干燥单元适于干燥并加热处理一废料给料从而产生一干燥的或改变的材料；以及至少一个可移动的加工单元，其适于将来自干燥单元的干燥了的或改变了的材料转换成一种形式适于常规处理和运输的产品。作为选择，本发明可进一步提供这样的一种可移动系统，其中的干燥单元包括一个燃气涡轮和一个干燥容器。此外，本发明还可提供这样的一种可移动系统，其中的燃气涡轮和干燥容器通过一种结构连接起来，该结构适于将燃气涡轮的排气送到干燥容器，并能防止空气被引入到燃气涡轮的排气中。

本发明的另一方面是提供上述的可移动系统，其包括：一第一滑装单元，其包括适于产生电力的燃气涡轮发生器；以及一第二滑装单元，其包括干燥容器，该干燥容器适于连接到燃气涡轮上从而接收燃气涡轮的排气并且基本上能防止空气被引入到该干燥容器中。作为选择，还可包括一第三滑装单元，其包括有加工单元。本发明的可移动系统优选包括火车装载单元、卡车装载单元或半拖车装载单元。本发明的另一方面提供的可移动系统包括燃气涡轮和干燥容器，除了可选择的加工单元之外，其结构和尺寸应适于单体的滑装或卡车的装载。本发明的另一方面是包括有一个或多个用于可移动单元的封闭腔，其主要是用来隔音并保护其免受不同天气条件的影响。

本发明的另一方面是提供一种产品，其包括一废料给料，该给料在足够高的温度下在不出现明显氧化的条件下热处理足够的时间从而将废料给料中几乎所有的有害成分都破坏掉或转换成可接受的形式，这些有害的成分包括有害的有机物、微生物、害虫、抗生素、激素、锯天牛或病毒。该产品中所包含的每一种未被破坏或转换的有害成分优选少于可检测出的量级。作为选择，热处理过的材料做成适于常规处理和运输的产品形式。本发明进一步提供这样的一种产品，其包括热处理过的废料给料，该给料包含有NO_x、SO_x或CO_x，这些物质是废料给料与燃气涡轮排气在一有限空间中接触时在废料给料没有出现明显氧化的条件下吸收或合成的。

本发明的另一方面提供一种干燥或变性材料或产品，其包括一种在足够高温度下在不出现明显氧化的条件下热处理后的废料给料，其中热处理的时间应足以形成一种适于常规处理和运输的自缠结产品。

本发明的另一方面是提供一种系统和方法，其用来对来自废料给料的温室气体及有毒或有味气体以及/或生产一废料给料的设备所发出这类气体进行处理，其包括：一燃气涡轮，其具有一燃烧空气入口；以及一设备，其具有从其排出的通风空气；其中的燃烧空气入口适于接收上述设备排出的至少一部分通风空气，作为优选是全部通风空气。该燃气涡轮作为选择可包括一燃气涡轮发生器，并且作为选择能包括一干燥容器，该干燥容器适于接收燃气涡轮的排气还能接收并热处理该废料给料。本发明的另一方面是使所述系统通过一往复式发动机的燃烧空气入口来处理生产气体以及有毒或有味的气体或燃气，其中的发动机作为选择可包括一发电机，并且作为选择还可包括一个适于接收发动机排气的干燥容器。

本发明另一方面是提供一种用来处理废料给料的装置，其包括：一燃气涡轮，其具有一燃烧空气入口，该入口适于接收来自废料给料生产设备的通风空气；一干燥容器，其具有一连接管，该连接管适于接收来自燃气涡轮的排气并具有一个入口以便接收废料给料。作为选择，该燃烧空气入口可连接到设备通风系统上，由此该燃烧空气入口基本上能够接收上述设备排出的所有通风空气。此外，干燥容器和燃气涡轮排气之间的连接管基本上能够防止空气被引入到干燥容器中。

本领域技术人员通过下面的内容能够更好地理解上述各个方面以及其它的方面。

附图说明

图1是采用本发明方法和设备来处理废料给料时的示意性工艺流程图；

图2是本发明加工单元在采用可移动的滑装式卡车装载单元形式时的平面图；

图3是本发明加工单元在采用可移动的滑装式卡车装载单元形式时的另一种结构配置的平面图；

图4A和4B分别是本系统在安装到半拖车上时其结构配置的平面图和立面图；

图5是采用本发明系统来防止温室气体、有毒气体及其它气体排放到大气时的工艺示意图。

具体实施方式

本发明提供一种经济、高效并且简单的解决方案来解决废料及工业废气所引起的日益严峻的环境问题。现有的方法和系统要么是不能充分有效地将这些废料和气体转换成安全环保的形式，要么是在经济性上无法适用于小型和大型商业操作。现有的许多系统还存在有其它的问题，这包括：操作不经济，不能净化以及不能防止空气污染(或者是在操作中会产生其它的环保问题)。

现有的系统及其低效性例如包括下面的方面。消化工艺，无论是好氧的还是厌氧的均存在速度低效率低的缺点，并且所产生的残渣通常必须在垃圾填埋场进行处理。设计上用来产生通常为甲烷的沼气燃料的消化和堆肥系统不能经济有效地生产出燃料并且其操作成本也很高，这是因为燃料的产生速率不够，热值不高，不能形成经济的操作，并且该燃料属于“脏”燃料，其燃烧时会产生不环保的排放物，并且/或由于其含量不断变化，因此很难实现高效地燃烧。杂质及燃料值的变化及含量的不稳定性甚至有可能会因其侵蚀性或难控性或者是不可预期的燃烧状态而导致某些系统和发动机如燃气涡轮的损坏。设计上用来产生可用浆料或堆肥的消化及堆肥系统存在以下缺点，即所产生的浆料或堆肥通常都会含有生物杂质或化学杂质，这些物质在农田里使用或处置时都是有害或禁用的。因此，生物气生成操作会产生废浆料，其以环保方式处置时成本很高，其中的处置通常是在有资格接收这类浆泥的填埋场中进行的。

采用加热及化学处理的处理系统效率都很低并且它们不能有效地生产出安全的最终产品。这些系统包括有pH调节及化学添加剂，其通常与加热一起来杀灭其中的生物体。某些热处理系统采用加压(以便高温蒸煮)、微波加热、辐射以及其它的附加处理，这些处理只能增加操作的成本并降低产品的质量或环保的净利。在许多情况下，处理的复杂性以及操作步骤的组合还会给所采用资源和所产生的副产品带来更为负面的环境影响，而其在整个处理上所带来的环保收益却很少。许多系统还会产生其它的副产品，这些副产品在其操作中会被污染或者是产生间接的环境污染。涉及焚化、部分焚化、气化或高温分解的系统同样存在低效及有效性差的缺点，这是因为焚化会产生其它的排放物，其必须包含在系统才能防止增加的空气污染。还有，尽管焚化和高温分解系统所产生的产品可能经充分的消毒，但该产品有可能含有焚化和高温分解所产生的其它有害的副产品如致癌物质，由此使该产品不适用于动物饲料、回收或其它用途，因此需要在填埋场进行进一步处理。还有，焚化或部分焚化系统有可能会存在其它潜在的不可控的或瞬间的冒火危险，这一危险至少会损坏处理设备，糟糕的话会出现安全问题。

现有的系统不能很好地解决工业生产过程中以及废料处理过程所产生的有毒气体和温室气体的问题。这些气体均来自于生产工艺本身、所产生的废料以及废料的生物转化或降解过程。这些气体通常都通到或排到大气，但也有可能会因其有毒的气味而影响到附近居民，并因其中所含温室气体所产生的大气污染而带来环保问题。

本发明提供一种新的方法、装置和系统，其用来将废料给料转换成有用的环保的材料和产品。此外，本发明提供的技术能够减少或消除生产过程中以及废料在生产过程中进行生物转换时所产生的有害气体和温室气体对环境的不利影响。本发明的一个主要优点在于，在本发明对大部分废料给料进行加工的过程中，所有的废料固体均可选择保留在该方法和系统中，并做成本发明方法和系统所生产出的最终产品的一个部分。因此，本发明通过将所有的废料给料固体转换和/或做成本发明的最终产品而完全消除了剩余残渣处理的必要性以及固体填埋的必要性。从给料中去除掉的水分优选回收并循环到废料源那里或其它设备那里以便再利用。这一点使本发明具有很好的环保性和经济节水性，而现有废水氧化塘和废渣堆则会将水损失到大气中，并且在堆肥的过程中氧化塘和废渣堆还会释放出温室气体。

术语“废料给料”在这里是指，包括有机物质的废弃物质和包括有无机物质的废弃物质，或者是它们的混合物。其中的有机废弃物质包括有：农业生产中产生的木制的、纤维的以及化学废物，如甘蔗渣、稻壳、稻草、苜蓿、果树及葡萄剪枝、橘肉果浆、玉米果浆、玉米棒、甜菜废丝、孵卵废料、养殖场废料、景点废料、蘑菇养殖废料等；林业及木材加工产生的木制的、纤维的以及化学废物，如木屑、锯沫、树皮、树枝等；浆料加工和纸张生产的废料，其包括牛皮纸碎浆机产生的牛皮纸黑液；脱墨厂加工产生的废料；养殖中产生的废料，如病死的植物以及建筑物拆除和建造产生的废料；塑料混合物或汽车切碎后的废料(ASR)；食品生产加工或预处理产生的食品加工废料，如冷冻食品，预先制备的即食色拉混合物，加热食用的食物，罐装食物，以及食品服务行业如宾馆、机构的配餐公司、航空配餐公司等的废料；屠宰场以及肉鱼包装中产生的残剩废肉、骨头、下水、肉皮、禽粪、羽毛、羽绒、毛发、毛绒、海鲜、血、血液食品、骨制食品等；农场、养殖场、屠宰场以及兽医诊所产生的牲畜、家禽及宠物身体，如牛、绵羊、山羊、猪、马、鸡、鹅、鸭以及来自其它动物的必须进行处理的身体、肢体、器官或组织；来自医疗设备的身体部分、器官和组织；发酵蒸馏操作的废弃物，如酱油废料、酒及米酒的酒糟、豆渣、葡萄皮和籽、薯泥及酸性糖化醪残渣等；奶酪制造中及回收废料加工中，如纸、塑料、轮胎、发泡聚苯乙烯、纸板等产生的废料，以及其它涉及有机材料的服务、加工和制造过程中产生的废料。其中的无机废弃物质包括有：采矿、钢铁治炼、打井中以及硼酸锌、氧化锌、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氢氧化铝、陶瓷纤维、氧化铁、石膏、石膏板、硅石、石灰、碳酸钙等生产中产生的产品流、废物流和材料。可用于本发明的另一种给料是需要进行治理的污染土壤，如带有碳氢燃料、害虫、硝酸盐、PCB等的污染土壤。显然，有机废料和无机废料的混合物也适用于本发明。本发明的优选废料给料是那种含水量高、用现有方法处理加工不经济或有害的给料。废料给料的绝大多数成分如剪枝、建筑物拆除材料、果核、轮胎、骨头、畜体等优选被切割粉碎到适于本发明系统和设备进行加工的颗粒尺寸。细化操作可用一些合适的设备如研磨机、切刀或粉碎机来进行。这种细化操作应在一封闭环境中进行以免气态的病原体扩散到外面的环境中。这种废料的含水量如下所述通常都很高。术语“废料给料”在这里还包括需要进一步加工成其它非废弃产品的中间产品和原料。例如，本发明提供一种高效的方法和系统以便将水从工艺流中去掉和/或进行加热从而使一产品流热转换或反应成一种转换后或反应后的产品(以批处理或连接处理的方式)。本发明的其它用途例如还包括：干燥并处理屠宰场废料从而生产出一种浆状的或固态(如颗粒状)的并具有显量蛋白质和/或钙质的动物饲料；对木材和纸张的加工废料或中间流进行加工从而生产出可回收的纤维材料、纸张或木材或者是可用来生产粒板、纸板等的产品，再或者是生产出一种可用作燃料的纤维或木制产品；对土豆皮以及土豆加工设备所产生的其它废料进行干燥和加工从而生产出一种动物饲料填加剂或者是一种肥料/土壤增效剂；将人用食品生产设备中如麦片、玉米粉、玉米浆、玉米面、磨碎的土豆、糖、牛奶、奶酪、快餐食品以及其它食品如宠物食品生产设备中的工艺流进行转换和/或将其中的水分去掉；以及将制药、化学和其它制造设备中的工艺流进行转换或反应和/或去掉水分。显然，本发明的系统和方法可用来在不进行转换或反应的情况下通过脱水来加工给料，也可在不脱水的情况下通过转换或反应来加工给料，还可将这两种方式进行组合或者是按比例进行。本发明的系统和装置还可用来安装在特定的设备上从而截取来自该设备的废料流并防止这种废料流进入市政汗水处理设备。例如，用来给机构、航空公司等生产预加工食品的大型食品加工设备正常情况下会将它们的食品废料倒入市政污水管网或填埋场。本发明的废物处理系统和单元可设计安装在这样的一种设备上从而能对这类食品废料进行加工进而生产出一种有用的产品，如动物饲料或者是一种具有经济价值的肥料/土壤增进剂，并进而减少市政污水处理设备的负担。随着许多污水处理设备达到满负荷，城市所面临着的主要资金负担就是建造新的处理厂或扩建处理厂，本发明提供一种在经济上更有吸引力的替代方式，其将废弃流在大型加工厂原处进行处理从而生产出一种有用的产品，从而缓减市政污水系统的负担。本发明的系统还可适用于在原处对办公楼、医院、宾馆等进行公共卫生方面的处理、污水处理、有机在害废料的处理等，从而在原处就生产出肥料、可回收的或经过安全处理的产品，进而缓减市政污水系统的负担。本发明在设计上用来处理动物废料和市政污水的方面公开在同一申请人于2004年7月19提出的美国专利申请10/894645中，这里该申请以引用的方式全文本申请。

本发明相对于现有技术提供一种简单并且经济高效的替代方案，其优选提供一种100％可用的产品，其能将废料给料100％地转换成有用的产品，并能消除现有技术所不能解决的各种废料给料处理之后残留固体物的处理问题。本发明在理论上可根据需要处理的废料给料的不同而将废料加工成食品、动物饲料、燃料、肥料或者是土壤增进剂/土壤添加剂、适用于有效循环利用、再加工、再利用或运输的产品，以及适用于环保使用和/或处理的安全产品。根据本发明，由废料给料得到的产品中其动物或植物营养价值可通过堆肥而最大化，从而避免或者是将废料给料的消化、焚化和氧化降到最少。在本发明中，废料给料的高温处理优选通过废料给料与高温气体如＞1000的高温气体的直接接触来进行，从而将废料给料中存在的所有有害成分如生物体、微生物(其包括)、种籽、害虫、抗生素、激素、锯天牛和病毒基本都破坏掉或转换成无害的形式，特别是在这种热处理在废料给料没有明显氧化、焚化和高温分解的条件下进行足够的时间时更是如此。在没有明显氧化和/或高温分解“蒸煮”或其它变化的条件下在足够高的温度下处理足够长的时间能够将废料给料转换或变换成一种自缠结产品，由此就能在不加入粘结剂或其它凝结剂的条件下做成传统的丸状、颗粒状、球状或其它形式，其具有足够的物理硬度和强度从而能用在常规的产品处理和运输设备中和操作中。此外，本发明的方法和系统可用来生产出包括有废料给料(其包括中间工艺流或中间产品)的液态或浆状产品，该废料给料经脱水处理从而达到所需的含湿量和/或根据需要进行转换、反应或者是物理和/或化学方面的改性。本发明还能将废料给料中去掉的水分回收并再利用，该水可用作生产用水、牲畜用水、灌溉或者是其它工业用途，同时本发明还能回收并再利用流程中产生的所有固体物(细末或其它形式)，因此除了市场所需的产品之外，本发明不会生产或形成显量的固体产物。显然，本领域技术人员根据这里所公开的内容可对本发明的方法、装置和系统进行不同的选择和调整从而对一种特定的给料进行处理或加工进而生产出所需的固态、液态或浆状产品以便最终的使用、再循环或处理。

根据本发明，提供高温气体与废料给料进行接触的最有效的方式就是燃气涡轮的排气，其优选为燃气涡轮发电机的排气。在本发明的系统中，燃气涡轮的燃料可以是当地可买到的常规燃料，这是因为常规燃料能使燃气涡轮的操作更为高效、可靠和可控。燃气涡轮发电机所产生的电力优选卖给当地的电网从而用作本发明操作的一项收入，当然该电力也可用作本发明系统工作所使用的内部电力，或者是作为附近其它系统工作的替代电源，其也可是本发明方法所回收热电的综合利用。在本发明操作中最为高效并且优选的方案就是把所产生的电力卖给当地电网。这样能使本发明方法和设备的操作能够按照更为高效和有效的方式来处理废料给料从而生产出所需质量和数量的产品，而不必去关心或限制于电力输出所必须达到的最低水平以及电力输出的变化。

本发明方法和装置的一个重要特征是燃气涡轮和接收燃气涡轮排气的废料给料干燥容器连接起来从而能基本避免外界空气被引入到干燥容器中，并且干燥容器优选为直接接收来自燃气涡轮的排气。作为优选，燃气涡轮100％的排气都送到干燥容器中，并且为了更为高效地工作，其优选不穿过任何热交换器、消音器或其它设备，从而能使干燥容器最大限度地接收来自燃气涡轮排气的热量。但是，需要注意的是可将干燥容器不需要的过量排气分出从而给本发明系统的其它操作步骤或者是附近的其它操作提供所需的热量。还有，该排气优选来自于燃气涡轮常规的高效燃烧比，这样该排气就只含有最少量或有限量的自由氧，并且基本没有未燃烧的燃料，没有明火，能达到最佳排气温度(EGT)，单位燃料所产生的热量最大。如果需要，燃烧可在本发明方法和系统输入温度和热量最大的情况下在操作处于峰值EGT的化学计量比率下进行。排气中没有过量的氧气，外界空气不能引入干燥容器，没有明火并且操作在这里设定的温度下进行，这些都能大大地防止废料给料在干燥容器中被氧化的情况出现，从而使废料给料中的营养价值最大限度地保留在最终产品中，并且当干燥容器的输出是一种干燥并且可氧化的材料时，能够防止火焰对设备的损坏，并提供一种安全的干燥容器中没有闪火的操作。排气中没有过量的燃料就能防止排气中含有碳氢化合物，而该碳氢化合物必须在本发明的操作中在蒸气排放物排放到大气之前去掉。在本发明其它优选实施例中，有可能需要将控制量或控制比率的空气或氧引入从而使废料给料在干燥容器中能够进行所需的氧化或化学转变。

在本发明方法和装置的操作中，当废料给料是有机材料时，该有机材料优选为尽可能的新鲜，并且含湿量高也可以接受。换句话说，这种废料给料在进行本发明的加工之前应该尽可能少地或者是没有出现堆肥、分解、变质、消化或者是其它生物转换过程。这样在最终的产品就会含有最高的营养价值和有机物质，特别是在所生产的产品是人的食品、动物饲料、肥料或土壤增效剂或者是其它营养价值或有机物质含量如下所述非常重要的产品时更是如此，这一点还能将碳最大地进入到肥料(和土壤)以及其它产品中，并防止这些碳以甲烷、CO₂和其它温室气体的形式排放到大气中。

本发明的各个优选方面都能通过本发明系统的优选设计来实现，该优选设计是工艺单元之间以滑装形式或适于卡车运输的其它形式安装起来的模块化设计。这种设计能使本发明的整个系统具有合适的尺寸并能在各种操作和加工设备的现场进行安装，这种设计还能使这种操作和设备的废料给料在生产之后能被立即加工出来。适用于这种操作的优选系统具有更好的经济性和高效性，因为其消除了将废料给料运送到远处以便进行加工或处理所带来的成本和环保影响。废料给料不需从一处运送到另一处还使厂房之间具有生物安全性的好处，即其消除了有害或不好植物和动物疾病的传播和扩散。这种设计还能使特定或分发的废料给料在车载单元容易从废料给料生产或集放的一个地点移到另一个地点的地方进行加工，从而使本发明设备系统的投资利用率达到最大。这种可移动性还能使本发明的设备被完全利用，本发明设备可按比例缩放到合适的尺寸以便高效、经济地工作，这样其就能用在一部分时候用在某一特定区域中的各个不同的操作或加工地点，其中的区域并不需要在某一地方永久地安装本发明的设备，或者是不能经济地调节本发明设备。本发明的系统还能缩放到合适的尺寸以便用于单个的操作或加工地点，从而全天运行并连续地处理该地点连续生产出来的废料给料，这样在加工设备工作的任何时间里，该废料给料的堆放或者是过量的废料给料都是最少的。模块化的设计还能使资金的返还在给料量很大时达到最大，并且本发明多个标准模块单元的放置也能满足所加工给料体积的需要(而不是设计并建造大型的单元)。多个单元的安装能使单元的维护操作存在冗余，并且在某一处给料体积减少时也能使某些单元灵活地移到另一个地方。

本发明中所使用的废料给料优选具有很高的含湿量，如至少为30％重量的水，其优选为至少50％，更为优选的是至少为70％。含水量高有助于对该原料进行机械处理通过搅拌混合使其均匀并准备好进一步使用。该废料给料通常搅龙、前端装载器、背铲、传送带等来移动，特别是在屠宰场、农场、林场、景点和其它类似的操作场合中更是如此。然而，在这些以及其它的操作场合中，废料给料有可能制备成一种可泵送的浆状物，此时该废料给料的含水量有可能会高到90％、95％甚至98％。此外，该废料给料也可以是一种所有固体物都溶解在其中的溶液，此时这些固体可随着本发明方法和系统中水分从给料中的蒸发而沉淀出来。本发明可用来经济高效地加工这种含水量很高的废料给料，从而不仅能将固体成分以最终产品的形式回收回来，还能将工艺用水也回收回来，该工艺用水经回收可用作工业用水或工艺用水，牲畜的饮用水，或者是农田或景点灌溉用水等。本发明能够经济高效地处理含水量很高的废料给料的原因是：干燥容器所产生的过量蒸气可用在下游、上游或者是附近其它的操作场合，如用来预热废料给料，或者是用作过程热源等。本发明除了能像现有的许多工业和加工操作那样将含水量很高的废料给料承装在一个开放的水池之外，还能将该废料装在一个封闭空间或罐子中以便中间的加工处理，这样就消除了空气污染、恶臭和环保等与开放池塘有关的问题。本发明如这样所公开的那样不仅能用来包含处理水和固体物，还能用来处理加工过程中产生的气体。在某些情况下，出于经济上的原因，最好是在本发明系统对该废料进行加工之前，通过离心、过滤或者是挤压等方法将部分水分从含水量很高的废料中分离出来。如此分离开出来的水分可回收用作上述的用途。显然，给料可经混合达到所需的含水量(湿干给料)以便加工并提供所需的产品性能。

我们知道，原状的废料给料通常都含有其它材料如稻草、细线、电线、水泥、石块、黄麻或塑料带等。只要这些材料的含量不是异常的高，那么这些材料可作为本发明废料给料的一个部分进行处理而不会有什么不好的影响。然而，正常情况下优选方案是分离出这些材料，特别是石块、电线等材料，因为它们有可能会破坏干燥容器或下游的加工设备。否则，在准备该废料给料时最好是通过切割、研磨或其它方式将这些东西如细线、塑料带等粉碎成细末，从而在不明显干扰本发明方法和装置正常操作以及产品最终使用的条件下将它们加工成最终的产品。需要注意的是，那些无害的或者是可生物降解的材料可在不存在不好影响的条件下包含在肥料中或者是动物饲料中，这一点特别适用于如果将这些材料从废料给料中去除，其操作很不经济的情况，或者是在本发明的加工过程中去除这些材料不经济的情况。通过磨、切、砍、压等方式来准备废料给料不仅能提高给料加工的均匀性，还有助于将其它的材料如稻草、木片、养殖场废料等加入到给料中。此外，该废料给料的准备还可包括冲洗的步骤，该操作可用在非常干的废料中，从而去掉过量的盐分或者是最终产品中不需要的其它成分。

这里所用的术语“燃气涡轮”是指任何一种涡轮发电机，其具涡轮压缩级、燃烧区以及排气涡轮级，其中的排气涡轮级能够产生温度至少为500，优选至少为700，更为优选的是900，最为优选的是超过1000的排气。燃气涡轮是本发明的优选热源，这是因为其运行效率高并且热输出也很高。该燃气涡轮发生器优选用在本发明中的另一个原因是发生器会产生能量，该能量可被利用或卖掉从而提高本发明系统运行的经济性。该发生器通常是一种发电机，因为其生成电力的使用和/或买卖非常方便。然而，该发生器也可是所需的其它类型的能量发生器，如能够驱动本发明系统中泵、搅龙、传送带和其它类型设备上或者是附近其它设备上液压电机的液压泵或动力单元。这种热需求以及系统的经济性决定了是否采用燃气涡轮或燃气涡轮发生器。如果需要从一台更小的燃气涡轮获得更高的排气温度和更高的输出热，那么最好使用燃气涡轮而不是小尺寸的燃气涡轮发生器。与燃气涡轮相比，燃气涡轮发生器使排气进一步吸收能量膨胀并冷却从而驱动发生器，其中在燃气涡轮中能量是含在高温气体中的，该高温气体可用在本发明的干燥容器中。在本发明的经济性更为重要时，这一点是可选的，由此可选择一个小型(车载)的高温单元而不是选择形成一个获利气流或者是选择由燃气涡轮发电或产能带来经济利益。

用在本发明中的燃气涡轮或燃气涡轮发生器可利用任何一种合适的燃料来给本发明特定的工作设备和燃气涡轮提供燃料。优选并且常规的燃料是脱硫的天然气、柴油、煤油以及航空燃油，因为燃气涡轮在设计上如果采用这些种类的高质量燃料时能够运行得更为高效，并且这些燃料非常普通且容易买到，特别是在本发明单元最频繁使用的地点，即偏远的农村更是如此。然而，其它的燃料也可用于燃气涡轮中，这包括甲烷、丙烷、丁烷、氢、沼气以及生物液态燃料(如甲烷、油、柴油和煤油)。由于本发明的系统并不产生生物燃料，因此本发明所用燃气涡轮的燃料必须能够获得，其优选在本发明使用的现场通过管道获得。如果燃料不能在现场获得，那么可用卡车将像柴油这样的燃料运送到所需的现场。

本发明燃气涡轮和燃气涡轮发生器可在市场上买到，其例如包括下面的几个例子(其中的额定输出(MW)是近似值)：

-Rolls Royce Gas Turbine Engines Allison 501-KB5，KB5S或-KB7，其标准条件下的额定输出为3.9MW或5.0MW

-European Gas Turbines Tornado，其额定输出为7.0MW

-Solar Mars 90，其额定输出为9.4MW；Solar Mars 100，其额定输出为10.7MW

-Solar Tarus 60，其额定输出为5.5MW；Solar Tarus 70，其额定输出为7.5MW

当额定产品输出容量为2.5砘/小时(2500kg/hr)时，可采用大小约为4MW的燃气涡轮发生器，其取决于整个系统设计的绝热性能和热回收功效。对于小型的单体半拖车或卡车来说，该单元可按比例缩小。对于产品输出量更小的系统来说，例如对于产品输出量为0.3公砘/小时的系统来说，可根据系统的功效和所需输入热量的范围而选用小型的燃气涡轮如Solar Spartan 0.8MW、Solar Spartan 0.2MW或Capstone 0.5MW，或者是0.3MW的发生器。我们知道本发明的系统还可在设计上利用往复式发动机如汽油机或柴油机排气的热量。

本发明这里采用的干燥容器可以任易一种的类型或结构，只要其适于干燥所能得到的废料给料并适于接收燃气涡轮的排气和废料给料，同时还能防止显量的外界空气进入干燥容器的干燥腔即可，其中的排气在干燥容器这里与废料给料接触。在本发明的设计上，燃气涡轮的排气与干燥容器连接的目的在于防止显量的外界空气进入到干燥容器中，从而防止废料给料出现明显的氧化。如前所述，本发明优选将这些类型的废料给料中的有机物质、含碳物质和/或营养价值均保留下来，由此来防止起火并提供安全的操作。正如本发明这里所使用的那样，我们优选涡轮按照常规的燃料/空气比进行运行，从而为干燥容器提供最有效的排气温度(EGT)，并且使所生成的进入干燥容器的气体含有最少量的自由氧。本领域技术人员基于本发明所公开的内容都知道：除了燃气涡轮之外，还可用其它的热气源连接到干燥容器上，如常规的油燃烧器或气燃烧器和往复式发动机所产生的排气，条件是它们按照常规的燃烧比工作从而使自由氧达到最少，或者是按照化学当量比工作从而使排气中没有自由氧，这些热源与干燥容器连接的形式必须能够防止显量的外界空气进入到干燥容器中从而防止给料出现明显的氧化。当然，也可选择将这种替代的附加的热气源连接到本发明的干燥容器上并用来增补燃气涡轮输出的排气，从而在需要时给干燥腔提供额外的热输入容量，以备启动阶段、关机阶段、脉冲负载时期或者是燃气涡轮下线的准备阶段时使用。

我们知道，在本发明的某些操作中，不是所有的外界空气都能被排除出去，并且废料给料的氧化也不可能被完全防止，这主要是因为废料给料中存在并夹带有空气，废料给料中的水分中溶解有空气，并且涡轮排气中也可能会因燃料和空气没有达到化学当量比而存在有多余的氧气。此外，在某些情况下，废料给料中的有机或其它材料也有可能会在热处理、转换以及分解时产生或释放出氧。因此，这里所用的术语“防止空气的引入”或“没有明显的氧化”等在上文中是指空气或氧作为废料给料或排气的一部分进入到系统中或者是在热变换过程中产生出来的情况并非绝对排除，当空气随着废料给料一起进入到系统中的情况并非绝对排除时就有可能出现氧化。然而，这样的氧化在本发明的范围、内容和实现过程中或者是这里所用术语含义中并不属于明显氧化的范围。同样，这里所用的术语“没有明显的高温分解”是指废料给料中最多只有很少的一部分被高温分解，这一点参见美国专利文献US6039774。高温分解的产物在本发明的方法和产品是不好的，同时本发明的方法和设备在操作上使废料给料达到所需的干燥并且使各种废料给料成分如害虫、锯天牛、有机体、种子等达到所需的转换和破坏，但操作上还需避免明显的氧化，优选为避免明显的高温分解，或者是至少将氧化和高温分解减到最低。显然，本领域技术人员基于上面的内容在本发明的某些应用场合下能够对排气的温度、干燥容器内的接触时间和/或滞留时间、干燥容器中固体物和蒸气的含湿量以及其它的变量进行控制从而对一种特定的废料给料进行加工过而达到所需的结果并使最终产品中的营养价值达到最大。在本发明的其它应用场合中，本发明的温度、接触时间和其它操作参数可用来控制氧化或高温分解达到所需量级或程度，条件是本发明系统所制作的最终产品在性质上需要对给料进行氧化或高温分解。

干燥的或者是含湿量低的废料给料在颗粒之间的空隙中有可能会比湿的或者是含湿量高的废料给料夹带更多的空气，并且将这些夹带的空气在废料给料引入到干燥容器之前从干燥的废料给料中排除掉在正常情况下有可能并不经济。为了与本发明的其它操作相一致，通常优选采用含湿量高、空气含量低的废料给料，并且还优选将水加到干燥的废料给料中从而在废料给料进入到本发明的系统进行加工之前将空气排除出去。作为优选，将引入到干燥容器中的空气和氧降到最低能够防止废料中的营养成分以及给料听其它成分如稻草、灰土等被明显氧化，如果干燥容器中存在有过量的空气或氧则有可能出现火情或安全风险。

将外界空气排除出去对经济性也是优选的，因为在加热废料给料的同时加热过量的空气或外界的空气会降低处理的效率。在某些情况下当废料给料的含湿量很低时或者说对本发明的优选操作来说非常干时，向给料、涡轮排气、涡轮进气或干燥容器加入水分从而将干燥容器中的含湿量提高到一个适于高效运行并能使干燥容器出来的固体材料具有所需含湿量和所需自缠结性能的水平。向干燥的废料给料加入水分然后再混合、揉捏或挤压，如按行混合并用辊子挤压，也能用来在废料给料被送入干燥容器之前将空气从给料中排出。在废料给料非常干燥时，也可在给料进入干燥容器之前出于工艺考虑而加入水分。

我们知道干燥容器的操作在正常情况下是用来干燥或减少废料给料中的含湿量，但其也可用来高温加热废料给料从而将不需要的成分转换或破坏，并使给料出现化学或热变性从而使最终的产品具有所需的性能。如此可见，本发明的一个方面是在废料给料没有被外界空气明显氧化的情况下将废料给料中的各种成分进行热转变。由于各种废料给料的成分非常多变，因此我们并不清楚在各种热转变中到底会发生什么样的化学反应，申请人也不希望束缚于这方面的理论和构思。然而，通过已有的观察以及下面这些观察的理解能够使本领域技术人员更为有效并高效地实施本发明。

首先是不需要成分如有机体、化学物质等的热转变和破坏，这一点正如本发明其它地方所论述的那样。第二点是废料给料中各种成分在化学或物理上出现的热转变。例如，所生产出来的产品有可能是一种本质上为自缠结的固体产品，其在不加入粘结剂或类似材料的情况下可被做成具有很高物理强度的球、细粒或颗粒状。尽管常规的用来使固体产品成球、细粒化或颗粒化的粘结剂也可用在本发明中，但本发明优选的是在一定的热处理温度下操作一定的滞留时间从而使生产出来的产品在不加入粘结剂的情况下自缠结并成球/细粒化/颗粒化。我们相信从一定程度上讲当给料中的有机物质在化学上改性和/或热转变时，这一转变类似于“烧熟”，其就将分子团、纤维素、淀粉、碳水化合物等转换成在最终产品中可用作粘结剂的材料。其提供的粘结性能够使最终形成的产品具有一定的颗粒强度以及自由流动的抗结团性和不易碎的性质，这一点使之非常适用于常规的干燥产品的处理、运输和应用设备中。那些所含有机物质的比例范围从很高到很低的废料给料均可转变成自缠结材料，其在不加入其它粘结剂的情况下能够形成强度很好的球状、细粒状或颗粒状产品。当然，如果需要也可加入额外的粘结剂以提高本发明最终产品的强度。第三是我们知道在某些加工含湿量很低的废料给料的情况下，实际上有可能不会有什么明显的干燥，即进入干燥容器的给料的含湿量与离开干燥容器的材料的含湿量实际上相同，此时该干燥容器实质上用作一个烤炉。此时，最主要的加工就是至少使给料中的一部分有机物质或其它成分受到热处理或转变和/或化学改性(“烧熟”)。

可用于本发明的干燥容器的类型例如可以是：带或不带内刮刀、搅拌板和/或叶的旋转汽包，带或不带内刮刀、搅拌板和/或叶的静止型“放射状”汽包干燥器，全透视型烤炉以及本领域公知的其它干燥容器。市场上可获得的那些适用于或者是可用于本发明的干燥容器例如包括：ScottAST Dryer^TM Systems，Simon Dryer Ltd.-Drum干燥器，Wyssmont TurboDryer系统和Duske Engineering Co.，Inc.的干燥器。适用于或者是可用于本发明的干燥容器例如还公开在Duske等人的美国专利US5746006以及Luker的US5570517和US6367163，其公开的内容在这里以引用的方式并入本申请。

如上所述，“干燥容器”在本发明的系统中并不必自始至终都主要用作干燥器来将湿汽从废料给料去掉。该干燥容器还可用作热处理/转变/改性容器或者是烤炉，在该容器或烤炉中废料给料被加热到足够高的温度并加热足够的时间从而如这里所述的那样生产出所需的最终材料和产品。此外，该干燥容器并不需要使涡轮排气或其它热源与废料给料直接接触，其也能用来间接地加热废料给料从而实现本发明所需的干燥和/或热处理/转变/改性。该干燥容器还可内衬合适的材料从而防止或减少侵蚀、腐蚀或过度的磨损。我们知道本发明的系统可用来以特定安装形式或操作方式并以各种结构形式来完成各种功能。例如，可将两个干燥容器串联起来操作，其中在第一个干燥容器中干燥含湿量高的给料，然后在第二干燥容器中对第一干燥容器出来的物料进行热处理从而实现所需的化学或物理转变或改性。在这种布置形式中，排气可由两个干燥容器之间的一单级燃气涡轮排气分离出来提供，或者是由两个分开的燃气涡轮来提供。从该例可以看出，本发明的方法、装置和系统可用来使各种设备部件串联或并联起来从而根据本发明的教导完成所需的各个处理功能进而实现有效和经济的操作。

适用于本发明的干燥容器的另一方面是该干燥容器还优选用作燃气涡轮的消音器或者是其它用来提供热排气的发动机的消音器。我们知道，燃气涡轮(主要是指喷气飞机发动机)，会对周围环境带来强烈的噪音污染。当地的、国家的和联邦的法规通常都要求用于发电或其它目的的固定式燃气涡轮安装有消音器从而将燃气涡轮排气的噪音降到可接受的水平。消音器的缺点是在经济上其会使成本增高并且会在燃气涡轮的排气上形成背压，而背压会降低燃气涡轮工作的效率。本发明的一个优点是，由于燃气涡轮排气和干燥容器之间的连接优选封闭于外界的空气，因此该干燥容器能有效地用作燃气涡轮的消音器。这是干燥容器与含湿量很高的废料给料组合起来工作时其内部结构所带来的至少一部分结果，这种组合形式能有效地吸收并抑制燃气涡轮排气的噪音。这一点也是因为干燥器的下游端靠近大气，干燥容器的蒸气和废气被收集并经冷凝、净化、再循环以便在其排到大气之前在一封闭系统下游的加工中进行热回收的结果。显然，本领域技术人员都知道本发明方法和设备系统中各个点的通气容量最好都能满足启动、关机、失常或者是给料发生变化时的需要，但其在正常情况下工作时作为一种闭路系统只有最终的产品输出以及洁净的燃气排出。作为选择，该涡轮排气可部分或者是暂时全部地转移到其它的下游单元，其从干燥容器旁通过去，在需要时增补其它过程单元或者是启动、关机或失常时所需的热量。

本发明的另一个优点是蒸气和废气通过一个合适的风扇、通风扇等从干燥容器的排气端抽出从而使干燥容器上游入口的压力降低，进而降低涡轮排气的背压。这样可以提高燃气涡轮的运行效率，其之所以能够降低背压是因为燃气涡轮排气和干燥容器之间的连接并不开口于外界空气。显然，本系统商品在设计上可包括一个通风管甚至是一个常规的消音器，其通过一个T型接头或其它的结构连接到燃气涡轮排气和干燥容器之间的连接管道上以便在启动、关机或者是失常时使用，但如上所述这种设计并不适用于本发明方法和装置的正常运行结构中。为了使本发明的运行效率达到最佳，燃气涡轮排气和干燥容器入口之间的连接管道优选没有任何阻挡，由此使排气在燃气涡轮和干燥容器之间以最小的热损失及能量损失输送到干燥容器。从这里所公开的内容我们还知道，燃气涡轮发电器的运行优选控制到使废料给料的干燥、热转变、化学变性及所需的其它加工处理达到最佳的效率或经济性，当然这有可能并不是燃气涡轮发电所需的最佳或最好状态。发电是本发明系统的一项成本回收，但本发明整个运行的经济性在燃气涡轮按照下述条件运行时可能会更好，即燃气涡轮的运行有利于达到最佳的排气热输出，而不是有利于发电，其中最佳的排气热输出是指对干燥容器的运行效率是最佳。显然，本领域技术人员基于这里的教导都能确定出本发明特定布置条件下所对应的这种运行条件。这种燃气涡轮控制系统公开在2004年7月19日提出的、同一申请人的未授权美国专利申请10/894875中，这里其公开的内容以引用的方式全文并入到本申请。

本发明的另一个优点源自于燃气涡轮排气与废料给料在干燥容器的有限空间在没有显量的外界空气的条件下的接触。燃气涡轮排气中的排放物NO_X和SO_X以及某种程度上排放物CO和CO₂均得到明显地降低，在有些情况下其甚至降低到零，这里因为NO_X和SO_X被吸收或混合到废料给料中，并在这里其始终被吸收、混合或结合到干燥容器排出的干燥后的或处理过的材料中以及被加工成细粒、小球、颗粒或其它形状的产品中。由此得到的优点是，NO_X和SO_X(以及CO和CO₂)到大气的排放量得到降低或者是消除，同时氮、硫和碳则被加到本发明方法和装置所生产产品的营养价值中。

显然，本领域技术人员基于本发明这里所公开的内容都知道干燥容器的运行条件和操作步骤。进入到干燥容器的涡轮排气的温度通常大约在500到1500的范围内，这取决于废料给料的含湿量和废料给料中其它成分的含量以及干燥容器所输出肥料或土壤增效剂所需的条件。在带有小型发动机的小型系统中，入口的排气温度可低到大约300或350。优选的范围大约为600到1200，更为优选的入口温度是至少约为650，最为优选的是至少约为700。进入到干燥容器的燃气温度和流量部分取决于废料给料的含湿量和废料给料的其它的性质。含湿量越高显然通常需要温度更高的进口燃气才能降低所含的湿量。显然，本发明的系统在含湿量很高的废料给料与高温燃气接触时能够获得额外的效率。这种接触有时在瞬间能够使湿气在离开废料给料时形成过热蒸气，然后该过热蒸气再加热并将湿气从附近的废料给料中排出。我们相信这种机理能够使废料给料快速干燥到含湿量很低的状态，由此废料给料在干燥容器中的滞留时间有助于实现本发明所需的热处理/转变/改性或“烧熟”。某些废料给料有可能需要较低温度以及更长的滞留时间来实现所需的转变或“烧熟”从而生产出具有自缠结性质或所需其它属性的产品。材料离开干燥容器时的温度通常大约在150到450的范围内，其优选在200到250的范围内。在某些操作中，材料在干燥容器的出口温度至少应约为175，其优选至少为200。

本发明材料和产品的自缠结性是本发明的一个重要的优选方面。尽管本发明可选用常规的粘接剂和添加剂来使所需形状和形式的细粒、小球或颗粒具有所需的物理强度，但本发明通常优选的是通过对废料给料烧制和转变条件的控制来生产出自缠结产品，如动物饲料、可回收产品、燃料产品等。这些运行条件取决于废料给料的含湿量以及废料给料中能够转变成具有缠结特性的成分的有机物质。尽管本发明并不能按照或者束缚于某一特定的理论，但显然淀粉、蛋白质、碳氢化合物和糖均能转变成麸质材料或其它能用作粘结剂的材料，并且油质和配体类成分会聚合从而用作粘结剂。在任何一种情况下，这些操作条件均包括排气的温度、废料给料与排气之间的接触时间、给料固体物所达到的温度、废料给料固体物在干燥容器中处于高温状态下的滞留时间以及其它的过程因素。这些条件将用来确定为了生产出自缠结产品需要固体物达到的温度以及需要固体物在高温下滞留的时间。该温度对加入的某一段固体物来说有可能不是一个恒定的温度，而是一个温度曲线，其经过一段时间才上升到最大温度，然后再经过一段时间降下来，如果干燥容器的输出在出口处被淬火那么其也有可能是快速降温。使产品具有最佳自缠结性能的最佳条件可根据面这里的内容针对特定的废料给料确定出来。

现有的生产设备能够即刻有效地利用本发明来消除现有氧化塘及其它废物存放或处理设备的需要和使用。采用本发明来处理所有的废料给料就不必再需要氧化塘和垃圾填埋厂了。此外，现有的操作在安装了本发明装置和方法后能够将氧化塘和存放物作为工艺给料与运行中每日新处理的给料混合起来进行处理从而能清除现有的氧化塘和存放废料。同样，现有的废料堆也能通过与本方法每日新处理的给料混合起来进行处理而用作给料从而被清除干净。当然，在新厂房的设计和建造中，引入本发明的设备和方法能够消除废物存放或消化所需的氧化塘或其它空间，这是因为废料通过本发明每天都能被处理掉或者是被连续地处理掉。

本发明能防止碳以甲烷、CO₂以及其它温室气体的形式损失到大气中并将最大量的碳保留在土壤中，从而在农业及其它操作的多级环节中具有环保方面的好处。在废物被分解或消化时，其(主要通过厌氧消化)会将甲烷、CO₂以及其它温室气体，包括氨，释放到大气中。在分解和消化之前对新废料进行加工，就能保留废料中的碳和氮并使之固定到细粒状肥料中或者是本发明生产出的其它产品中，从而防止其作为温室气体释放到大气中。当本发明的肥料产品用于土壤时，其中的碳氮就进入到土壤中，这里土壤中微生物和其它自然作用会使这些碳和氮能够被农田里的作物吸收。同样，现有的废料堆肥工艺会将碳和氮在堆肥的过程中释放并损失到大气中。本发明的肥料产品代替并消除了堆肥，从而消除了堆肥所产生的空气污染问题。

这里所用的术语“转变后的材料”是指干燥后的废料给料，根据本发明其是废料给料在干燥容器中通过将含湿量从现有的水平降低到一个更低的水平和/或完成这里所提到化学改性和转变而得到。“转变后的材料”可被看成是一种中间产品，其可用来进一步加工成一种适用于消费者、市场或工业使用的最终肥料产品。从干燥容器出来的转变后的材料通常会经研磨从而形成一处粉末或粗粉，接着再将这些粉末或粗粉经细粒化、球化或颗粒化而生产出最终适用于常规处理、包装和/或运输的产品。转变后的材料还可经研磨或者是经其它的粉末方式做成一种浆状或其它液态或能够泵送的产品，然后再循环使用或按需使用。当地的经济状态会对干燥设备出来的材料的最终用途或者是本发明系统所生产出来的产品产生影响，同时也会对干燥容器出来的材料是否如下所述进行进一步处理产生影响。

这里所用的术语“细粒”和“细粒化”等均用来指本发明所生产的任易一种细粒形式的材料或产品，其包括常规的细粒、粉末、细末、碎屑等，其通过由常规细粒化方法和设备得到，这包括挤压或粉碎前面已形成的小球或颗粒。术语“小球”和“球化”等是指本发明所生产的任易一种球形的材料或产品，其包括柱体、弹形、球形或其它的形状，其通常由常规的球化方法和设备得到，如挤出一浆体或糊体并切割、剁碎或者是将挤出物破碎成所需的大小。术语“颗粒”和“颗粒化”等是指本发明所生产的任易一种颗粒状的材料或产品，其可通过常规的颗粒化方法和设备来制成，这包括喷塔法、冷冻干燥法等。

挤压成丸机是一种优选的适用于与本发明一起使用或者是作为本发明一个部分使用的处理单元，这是因为其优点是干燥容器生产的材料具有自缠结性能，同时其能在有助于材料进一步“烧熟”的温度和压力条件下工作，从而使本发明的产品具有基本的和/或更好的自缠结性能。在通常的操作中，干燥容器出来的材料经研磨，然后研磨单元出来的粉末或粗粉可与水蒸气或水进行混合，例如与来自干燥容器的水蒸气或冷凝水进行混合，由此形成的材料能够在高压和高温下挤压形成小球或其它的形状。挤压成丸机中的加热和温度可来自于被加热的螺杆、型模或气包，也可来自于高压挤压的能量。无论哪一种情况，挤压材料均被加热到工艺过程的一个很高温度上。显然，对于某些废料给料来说，挤压成丸机中的高温和高压可进一步“烧熟”或转变材料中的特定成分从而提供或有助于所形成的球化的、细粒化的或颗粒化的产品具有附加的或增强的自缠结性能。这种挤压成丸机的通常运行条件是一种重量含湿量大约高到20％或更高的挤压材料，这取决于所采用的挤压设备。挤压机的温度和压力是常规挤压设备所用的温度和压力。显然也可根据所加工的废料给料和所形成产品所需的性能而采用其它的操作条件。生产出的小球经干燥可将含湿量降低到一个适于产品稳定保存的水平，如大约10％的重量含湿量。如这里所述的那样，在本方法这里所去掉的湿分可经回收从而用在本发明系统的其它步骤和处理过程中。

废料给料的重量含湿量通常大约在50％到90％之间，优选约在60％到80％之间，更为优选的是约在65％到75％之间。(这里所用的重量百分比是指相关成分占所述混合物总重量的百分数)。尽管本发明也能对含湿量较低的废料给料如重量含湿量大约低至40％甚至30％的废料给料进行处理，但废料给料的重量含湿量优选至少约为50％，更为优选的是至少约为60％，最为优选的是至少约为70％。当废料给料具有该范围中的高含湿量时，1000的排气才能在干燥容器中与该高含湿量的废料给料在大气压下或者是低于大气压的压力下接触并在干燥容器的入口迅即产生水蒸气或过热蒸气从而达到这种加工的优点。由此产生的水蒸气或过热蒸气有助于相邻的或附近的以及下游的废料给料颗粒的干燥、烧熟和转变，这一点能提高这种处理的效率。本发明的方法和装置优选按如下方式操作：不同批的或者是同一批不同部分(顶部、底部、内部、外部等)的废料给料经掺杂混合从而形成均匀的废料给料。如此优选的准备过程能够使干燥容器生产出更为均匀的材料，并简化过程的控制。废料给料的温度通常为环境温度，即大约在30到100的范围内，但也有可能会低于30，其条件是冰冻的团块不会影响给料的制备或者是干燥容器和给料进送设备的工作。该废料给料可在从一加工设备或一工艺单元直接出来的任何温度下使用，其也可在一个升高的温度下使用。如果废料给料能够处于一个升高的温度下或者是在引入到干燥容器之前被预热，那么本发明系统的经济性通常能够得到提高。  如果采用预热，该预热优选是在废料给料用在本发明之前进行，这样就能将堆肥和生物转变保持在最低。如果对给料进行预热，那么其可按所需的方式进行，如通过热交换器、太阳能加热、加热了的传送带或搅龙或者是运送和给料制备区域中的加热了的混凝土板，并且预热也可用本发明工艺系统所回收并循环利用的热量来完成。

涡轮排气和废料给料之间的接触时间由多种变量来确定，这些变量包括：给料的含湿量、干燥容器输出材料所需的含湿量、所需达到的化学变性/转变、进入干燥容器的排气的体积和温度以及其它的因素。对接触时间进行调节不仅能够实现所需的干燥，而且还能将废料给料固体物的颗粒提升到足够高的温度从而在需要时将给料中的有害成分如有机体、微生物、种籽、害虫、抗生素、激素、锯天牛、病毒等破坏或转变成无害的形式，并且在需要时生产出一种自缠结的产品。颗粒所达到的实际温度并不重要，只要所述成分的破坏和转变能够达到所需的水平，自缠结或所需的其它性能能够达到所需水平即可。所需的接触时间可由干燥容器的体积和尺寸以及给料和排气的通过体积来改变和调节。从排气传给给料的热量以及给料被加热的温度基本上是排气与给料之间质量比率的函数。与一台燃气涡轮发电机一起工作的干燥容器例如可以是：排气输出在1000时大约为122000磅/小时的Rolls Royce Allison 51-KB5发电机(其额定输出为3.9MW)，其连接到美国Minnesota州New Prague的ScottEquipment Company生产的一台旋转型管式干燥器model AST8424上，后者的内腔体积大约为26立方米(m³)。该废料给料是一种粉碎到很小颗粒、重量含湿量大约为70％、温度大约为65的屠宰场废料，其以6500kg/小时(即大约10m³/小时或者是16200磅/小时)的流量送到干燥容器中，从而使固体物在干燥容器中的平均或额定滞留时间大约在10到18分钟，同时排气与废料给料的重要比大约为7.5。干燥容器的输出大约在200。排气与给料之间的重量比通常大约在15∶1到1∶1之间，其优选约在10∶1到3∶1之间，更为优选的是约在8∶1到4∶1之间。当给料很冷且含湿量很高同时排气又不处于高温或最大温度时，处理的热需求可能会要求该比值至少约为20∶1，或者是至少为25∶1甚至更高。流过干燥器的排气流和废料给料流可以是顺流、逆流、单级、多级等，这取决于所需的结果、各类系统的设计以及经济性的考虑。

干燥容器的输出包括蒸气、水蒸汽、燃烧气体以及干燥和/或热处理并转变成所需形式的固体物。这些气体和/或固体物在干燥器出口的温度通常大约在200到350之间，但出于经济性原因或者是产品质量和/或过程效率的考虑，更低或更高的温度也有可能会选择和/或是最佳的。该出口温度至少大约在110到500，优选至少为180，更为优选的是至少为200。一般来讲，离开干燥容器的固体材料的重量含湿量通常大约在10％到15％之间，但该范围也可在约5％到约25％之间。再有，出于同样的考虑，干燥容器输出固体物有可能会选择更低或更高的含湿量。离开干燥容器的蒸气、水蒸汽和燃烧气体正常情况下会流过热交换器(以便回收过程热量并将其用在下游的颗粒化或球化操作中或者是用在上游的给料或涡轮进气的预热中)、冷凝器(其用来回收过程水分并将其用于上下游需要的地方，或者是其它农用或处置需要)、洗涤器、过滤器或悬风器(其用来回收气体或液体中的夹带的固体物并使该气体和液体适于环保排放)以及其它常规的工艺设备。

从干燥容器输出的固体物，在这里其被称为转变后的材料，通常需要进行研磨、细粒化、球化、颗粒化或其它的加工等进一步的处理从而生产出最终的饲料产品、燃料产品、回收产品或其它产品，其形状上应适于包装或大量的配送、运输和使用。本发明所用的这些研磨、细粒化、球化或颗粒化设备和操作都是一些常规公知的设备和操作，因为干燥容器输出中的固体物和蒸汽本身就适于这种加工处理。无论最终的产品是什么形式，本发明的方法、系统和设备均能环保地、经济有效地处理废料给料从而将它们变成环保的材料并使最终的产品具有经济价值，同时这样还能消除市政污水或填埋场的处理。本发明可用来将废料给料生产出各种产品和材料，但优选的产品和材料是那些其中没有显量不好成分的产品和材料，其中的有害成分已在干燥容器或其它操作的加热处理、化学改性处理和/或干燥处理中被转变或破坏。本发明生产出来的产品和材料优选为可用的饲料产品、燃料产品、可回收产品或其它产品，但本发明也可用来生产体积减小了的固体物以便其在填埋场进行处理，其优点是这些固体物中只有少量有害物质或没有有害物质会从填埋场渗透到表面或地表水中。

本发明的产品和材料可包括并用作和其它材料、产品或化学物质混合的混合物，这一点特别适用于需要特定性能或特性的特定用途。所述的其它材料和添加剂可在工艺过程的合适地方加入并混合，如：与废料给料进行混合；加到干燥容器中；加到任何一个地方的工艺用水中；加到干燥容器出口的材料中；作为研磨、细粒化或球化处理的一部分加入；或者是简单地与最终的产品混合或者是在装袋、包装或使用地点混入。例如，尽管最终的产品在通常情况下没什么气味，但其也可与其它的材料混合从而使之具有香味或者是将不好的气味盖住。这些材料既可是人工合成的(芳香剂)也可是天然的，但优选是天然材料。其中天然的有机材料可包括鼠尾草、茴香、大蒜、迷迭香、松木、柑橘及类似的能识别为有机添料的材料。其它用来混入的材料可包括：铁、矿物质、碳、沸石、珍珠岩、化工肥料(尿素、硝酸铵等)、杀虫剂及其它适用于产品专门用途的材料。

本发明的系统所包括的结构能够用来减少并且在某些操作上基本上能消除有害气体及温室气体从加工操作中、各个加工设备中以及堆肥或有机废料中排放到大气中，其中的气体被称为“排放气体”。加工操作均来自于这些操作附近人口压力所带来的联邦及国家法规的提高。该法规针对的是空气质量的两个方面。第一是排放气体中的有害气体，其含有硫醇和其它许多存在异味并令社区居民反感的化合物。第二是对空气质量有害的温室气体排放物。这些温室气体包括CO₂，CH₄、N₂O，它们通常以对大气的CO₂当量影响值的形式出现。甲烷(其通常从堆肥的废料堆料或氧化塘中释放出来)的当量系数大约为23(按USDOE使用的情况)，其意味着释放到大气1公斤的CH₄相当于释放23公斤的CO₂。(某些数据给出该当量系数为21。)尽管CH₄是有机废料生物转变过程中所产生的主要温室气体，但该过程中也会产生CO₂和NO_x。人们特别希望能够防止NO_x释放到大气中，这是因为其CO₂当量系数大约为310。如这里所公开的那样，本发明可通过以下措施基本消除排放气体释放到大气中：容纳并加工排放气体；即刻处理废料给料从而防止有机物质的分解或生物转换以及/或容纳并加工废料给料在加工之前分解或生物转变所产生的排放物。

本发明的系统特别能用来基本消除排放气体从加工操作中的释放。在本发明的基本系统中，燃气涡轮的排气连接到干燥容器上。为了控制加工操作中所产生的排放气体，燃气涡轮的空气入口连接到加工设备的通风系统上，由此从设备排出的通风空气就被导入燃气涡轮的空气入口，这里正常情况下会出现两种过程。第一，排放气体与常规的燃气涡轮燃料一起燃烧，从而将CH₄转换成H₂O和CO₂，同时将硫醇和其它有毒或酸性化合物转换成H₂O、CO_x、NO_x和SO_x。第二，使燃气涡轮的排气与废料给料接触，这里NO_x和SO_x以及一定程度的CO_x在废料给料被干燥和/或热处理的同时被吸收到废料给料中并与之混合，从而形成转变后的材料，并且其优选形成一种最终产品。本发明的这一方面能够防止排放气体进入到大气中。

现有的那些能够直接有效利用本发明以控制排放气体的加工设备是那些正常情况下完全封闭仅通过新风入口和排气出口进行通风的设备，特别是那些能通过加热和空调来控制热平衡的设备。这些设备的排气被导到燃气涡轮的燃烧空气入口。此外，这些设备可被简单地封闭起来(如通过帆布)并通过强制对流来通风(有或没有热控制)，从而将加工过程所产生的所有排放气体基本上都收集起来并将排出的通风空气导到燃气涡轮的空气入口。

在利用本发明的这一方面时，优选操作显然是将加工设备所排出的所有通风空气都送到燃气涡轮的空气入口从而防止排放气体释放到大气中。燃气涡轮所需的任何存留的燃烧空气均是通过常规的空气过滤器来自于环境空气，当然设备排出的通风空气也优选通过燃气涡轮进口的空气过滤器从而防止涡轮部分被夹带的灰尘或其它颗粒所破坏或侵蚀。在空气过滤器中收集的固体物可送到干燥容器或者是系统中其它的工艺单元以便合并到本发明系统所生产的最终产品中。尽管排放气体中的甲烷或其它可被氧化的气体在正常情况下并不能构成本发明系统所需燃料的一个显著部分，但其经燃烧产生热量并且不会释放到大气中。然而，每燃烧一公斤排放气体就会使燃气涡轮所需外界燃料等量地减少一公斤。本发明的这一方面还有益于涡轮进口的噪声控制。与干燥容器被用作涡轮排气的消音器一样，将涡轮进口封闭并且使空气从加工设备导入一封闭系统，由此基本能消纳并抑制涡轮进口的高频噪声。

我们还知道，尽管上述说明采用的是燃气涡轮的形式，但无论系统中所使用的热源如何，本发明的这一方面内容均可用来对排放气体进行控制。无论该热源是一燃气涡轮、燃气涡轮发电机、往复式内燃机或柴油发动机，还是常规的燃油器或气体燃烧器(如图1中的标记107)，该加工设备排出的通风空气均可被导到燃烧空气的进口，这样排放气体就能燃烧，并且该燃烧气体优选与废料给料进行接触。

如本发明方法、系统和设备所进一步公开和展示的那样，现在来参考图1的示意性流程图。在图1所示的工艺示例中，燃气涡轮发电机单元100包括燃气涡轮101和发电机102。该燃气涡轮具有空气进口过滤器104以及燃料进料装置103。如果需要，可包括一个旁通的排气消音器106以便在启动、关机或失常状态时使用，因为在这些时候，燃气涡轮虽然在运行但排气不能导到干燥容器中。然而，干燥容器200在本发明系统正常工作时可用作消音器。作为选择，也可不用消音器106，而是将绕过干燥容器的排气旁通(参见图5中的标记908)导到任何一个合适的下游单元，如分离器208和/或分离器600，该分离器可用作一个临时的消音器。这种结构消除了分离消音器的成本和分离消音器所占用的空间，这一点对于可移动式车载系统来说非常重要。燃气涡轮101的排气通过连接器105连接到干燥容器200上。干燥容器200在连接器105中或其它地方可包括一个空气入口(图中未示)以便在启动、关机或其它时候特别是在干燥容器200中没有排气或废料给料时吸扫干燥容器或系统。然而，在干燥容器中有排气和废料给料时，任何空气入口均应关闭并且不能使用，从而基本排除了空气被引入到干燥容器的可能，同时还排除了干燥容器200中正在被加工的材料出现明显氧化的可能。在选择上还可包括有燃烧器107，从而为干燥容器增补热源和燃烧气体，其可布置在连接器105的输入点或其它的地方。该增补热源可在启动、关机、处理失常、涡轮损耗时，或者是在遇到峰值负荷或给料含湿量异常的高但仍需保持所需产量时使用。

该废料给料通常通过机械装置如泵、搅龙或其它适于特定给料的装置引入到系统中。在本示例中，一前端承载装置201将一固体废料倒入到一个石块分离器、混合器、切碎单元202。该给料可在螺旋传送器203、204中进一步混合并将异物除去，然后再通过215送到干燥容器200中。该给料还可在其被承载装置201装入到本系统之前经预混合或调整来达到所需的均匀性，例如可被组合并混合的库存干草。

干燥容器200的输出被管道205、206转移到分离器208，并在这里将固体物和气体分开。其中的气体流过209和吹风机210从而经211排到大气或者是经212排到其它下游加工设备。吹风机210在操作上可用来降低分离器208和干燥容器200中的压力，由此会降低水在干燥容器中的沸点以及涡轮排气的背压并提高涡轮的输出和效率。作为选择，吹风机210还可在操作上使干燥容器中保持较高的压力以便废料给料能够在更高的温度下进行所需的处理、转变或“烧熟”。干燥容器200的输出可流过热交换器207以便回收过程热量用于下游或者是用来预热废料给料或涡轮进口空气。来自分离器208的固体输出物经管道流到球磨机或锤式粉碎机、传送带或搅龙301和可选的混合器和调节装置302和303。此外，来自回收流路的回收固体物如细粉可经304在303混合从而经混合送到球磨机或锤式粉碎机300。系统中各个地方产生的细粉和不符合规格的材料经回路305收集并回收，然后再经所需的地方引入到产品处理系统中以便进一步处理，如经304送入研磨单元300，经404送入成球单元400，或者是送去用于废料给料准备或其它的地方。本发明系统的一个重要的能力就是所有细粉或不符合规格的固体物均经回收回路305形成完整循环，并由此最终用在最终的产品中。因此，本发明的系统能将废料给料固体物(除了石块和其它不能易处理的异物)100％地转变成最终产品，同时不会产生那些必须经过例如填埋处理的固体废流。

球磨机或锤式粉碎机300用来生产出一种小颗粒尺寸均匀的短纤维长度材料，即所说的“粗粉”，其适合在成球单元400中进行处理从而提供一种产品，其硬度以及机械强度和稳定性足以满足干燥产品正常情况下所进行的常规处理、包装和存放。球磨机或锤式粉碎机300的输出物流过分离器310，并在这里将水蒸汽去掉，然后经315送到分离器600以便将固体物经回收回路回收，同时水蒸汽经吹风机601和通气管602排到大气。分离器310取出细粉或者是那些适合经回收回路305回收的材料，并将该粗粉送到混合器311。之后，该粗粉经312送到分离器401，然后经408导到成球机400，或者是经409a和409b送到承装箱或蒸沸箱402以便与其它材料、来自404的回收材料或者添加剂进行混合，或者是在启动、关机或异常时承装起来。粗粉从沸腾箱402送过混合器403，然后其要么经417直接送到成球单元400，要么是经412送到混合器311以便在需要时与新的粗粉进行混合。

来自成球机400的小球流过热交换器、蒸气去除单元405，然后从这里经406和414送到单元407和415中进行最终产品的清洗并经416a、416b、501和503对产品进行装运或存放到存放箱500中，或者是经413和沸腾箱410送到一粉碎机或者是成粒器单元411，然后再送到最终产品清洗单元407和415。该最终产品经501、503或者是经存放箱500装载在卡车502中以便运送到市场上。在最后的清洗单元415分离出来的细粉和不符合规格的产品可经回收回路305回收回来以便再次进行处理。粉碎机或者是成粒器411将小球转变成颗粒更小或粒度更小但硬度和机械强度和稳定性基本与小球一样的颗粒。该固体物可通过常规的搅龙、提升机、传送带、气动管传送器等适于材料和环保的装置在本发明的加工单元之间运送。显然，该系统在设计和构造上可用来从干燥容器200生产出一种材料或产品(其可打包后直接使用)，从研磨单元300生产粗粉(其可装袋以便以后的加工或直接使用)，或者是从415生产出一种细粒产品、小球状产品或者是颗粒产品。

下面的表格是本发明系统操作的一个示例。该示例使用的是一台Rolls Royce Allison 501-KB5(额定功率3.9MW)的燃气涡轮发电机和一台Scott Equipmen t公司的型号为AST8424的干燥器来处理屠宰场废料从而生产一种蛋白质动物饲料。

        最终产品额定产量为2.5公制砘/小时的系统示例

图1中的流编号

103	天然气	820kg/小时	环境温度
				104	燃烧空气	48140kg/小时	环境温度
105	排气	48960kg/小时	1200
				215	废料给料	6500kg/小时	含水70％，环境温度
200	滞留时间	10-18分钟
				301	干燥后的材料	2730kg/小时	重量含水量12％，200
312	粗粉	2500kg/小时	重量含水量10％，125
				503	球化后的动物饲料	2500kg/小时	重量含水量12％，高出环境温度15。

图2展示了本发明系统的一种结构，其采用滑装、车载或轨道车载单元的形式，从而可运送到所需的加工地点并在那里进行操作，其中所需的加工地点是指每天或每隔一段时间都能获得废料给料的地方。第一单元700包括燃气涡轮101和发电机102。第二单元701包括干燥容器200和分离器208。该干燥容器200上具有废料给料进口215，同时该干燥容器在运行和停止时还通过连接装置105连接到燃气涡轮的排气上。第三单元702包括特定操作所需的加工设备，如球磨机和成球机。产品输出通过501传送到存放单元500或者是卡车502上以便运到市场上。可选的设备还包括：为各个市场将最终产品装袋及包装的单元。

图3与图2展示的是同样的单元，只是以不同的结构布置在操作地点。显然，本发明的可移动式车载单元适用于各种对场地空间有限制的场合。

图4A和4B分别是本发明系统另一种可移动结构的平面图和立面图，其中所有的操作单元均安装在一半拖车800a和800b上。燃气涡轮单元100的排气通过连接装置105连接到干燥容器200上。干燥容器200具有废料给料进口215，同时其还通过管道206连接到分离器208上。分离器208通过管道209连接到蒸汽/空气清洁分离器600上，同时分离器600通过通风装置602通到大气。分离器208的底部出口经管道301连接到球磨单元300。球磨单元300的出口经管道312连接到成球器单元400上，该成球器单元400通过管道414连接到产品清洗单元415。清洗单元415具有产品出口416。图2、3和4中并没有展示出一个可选的用于每个滑装单元或车载单元的围墙，其用来封闭整个单元使之免受天气的影响并用来降低噪音。

图5是本发明某些可选系统的示意性流程图。加工设备的外壳900和废料点901被封闭起来并用新鲜空气902进行通风。来自设备的通风空气903作为燃烧空气进气904的一个部分通过空气过滤器104送到燃气涡轮101。该废料点901可布置在同一个外壳中，其也可是独立的承装罐或者是被封闭起来的氧化塘，由此该废料所释放出来的所有蒸气均能被承装起来并与设备通风空气903一起送到燃气涡轮101，从而与常规的燃气涡轮燃料103如当地可获得的天然气一起燃烧。这样做能防止温室气体和有毒气体或酸性气体从加工操作中以及废料中释放到大气，上述气体还包括废料在被本发明系统处理之前发生生物转换时所产生的沼气。这样做不仅能降低温室气体的排放使本发明的商业使用具有有利于空气质量的好处，还能使加工操作能够被附近居住区域的居民所接受，这是因为在操作过程中以及从废料中发出的所有有毒和酸性的气体均包含在本系统中，其要么做到最终的产品中，要么是在排放到大气之前被转换成无毒或者是非酸性的成分。

燃气涡轮发电机101/102产生电力905，其要么是卖给当地的电力公司906，要么是通过907分配以便用在本发明系统中的加工操作中或处理单元上。某些加工操作会发现：开放加工设备的封闭成本以及安装并运行通风装置从而通过903包含并处理所有温室气体的成本如果不能完全地话也能部分地被电力905所抵销以便通风系统的操作。例如，可以，或者是在某些情况下因政府规定而必须用充气帐蓬来覆盖一正常情况下开放的加工操作从而使系统包容并收集这种操作所产生的所有排放气体，这样这些气体就可通过本发明的903进行处理了，其中的帐蓬类似于网球场中所用的那种帐蓬。商业运行、燃料成本、电力的卖价/购买价格以及设备资产中每一项的经济性均会决定该电力是用于内部的加工操作呢，还是卖给电力公司，亦或是用在本发明的系统中、本发明系统附近的其它操作中或者是同时用于这两者。

来自燃气涡轮101的排气经一连接装置105送到干燥容器200，其中的连接装置能够防止外界空气进入到干燥容器中。如这里所述的那样，该系统在操作上能使废料给料在干燥容器200以及该系统其它地方的氧化达到最小并基本没有。干燥容器200还可用作燃气涡轮的消音器。还可选择使用一旁通908，这样排气就能送到下游的设备中，如分离器/冷凝器208，从而在干燥容器离线时对燃气涡轮的排气进行消音并且在这种临时操作的过程中在排气释放到大气之前对其进行清洗。该旁通消除了干燥容器离线时单独使用一个消音器来使燃气涡轮的噪声满足规定所带来的成本的增加，同时使可移动单元或车载单元的设计更为紧凑。

废料给料215与来自连接装置105的排气以及来自其它或辅助热源107的辅助加热一起送到干燥容器200。该废料给料优选直接来自于厂房900中的废料点901，这样该废料就是新鲜的没有或没时间进行生物转换的废料。该系统中也可使用或包括其它的废料给料源910，如堆放的废料或来自其它操作的废料，其送进来与设备即将处理的废料进行组合或混合。如这里所述的那样，其它的温室废料、有机材料、无机材料或添加剂也可与该废料组合起来以便本发明的系统进行加工处理。

干燥容器200的输出物经205送到分离器/冷凝器中，该离器/冷凝器在设计上用来将固体物912分离出来以便在下游进一步处理，同时将水蒸汽冷凝成回收水912，并对通到大气的气体914进行清洗。回收回来的水可在下游中用作工艺用水，其回收以便用在加工设备中或者是用来制备或调整废料给料，或者是用于牲畜饮水或农田灌溉。来自分离器单元208的固体输出物912正常情况下需经研磨、成球、细粒化、装袋等进一步的加工处理。然而，该固体物912也可用作中间产品以便形成其它类型的产品。例如，该干燥材料可经打包形成特定的形状，打浆以便泵送，其也可单独使用或者是与其它材料组合起来使用以便焚化从而利用该材料的燃料价值。在需要的时候，干燥容器200的功能以及分离器208的功能，或者是至少第一级的气/固分离，可组合到一个容器中，其后才是其它的分离功能、蒸气冷凝功能和热回收功能。

在下游的每一项操作中，水蒸气均可被回收并循环到分离器/冷凝器208中以便重复使用。显然，本发明的系统可根据加工的需要以及特定动物饲料操作的经济性而适用于各种结构和各种设计。可利用本领域中通常的工程设计技巧来将各种常规的热回收及热循环技术(图5中未示出)设计到本发明的商业系统中，这包括图1中所示细粉回收回路315，用气体/蒸气流914提供各种热回收和预热处理，在系统所需的地方加入粘结剂、添加剂以及混合材料，例如通过喷水来冷却燃烧空气和/或设备的通风，从而提高燃气涡轮的效率和功率输出，对含湿量很高的废料给料进行脱水等。最后球化、细粒化或颗粒化的产品915可被装袋或集运以便常规的处理、运输和最终的使用。

显然，对本领域技术人员来说，可将多个燃气涡轮、以及其它的发动机和/或相同或不同类型和尺寸的燃烧器集合起来从而将相同或不同类型和尺寸的多个干燥容器安装在一个装置中。这样做不仅能提高对给料的处理能力，还能使操作能灵活地适用于给料负载的变化，并且能够在操作不停下来的情况下完成设备的维护。

显然，本领域技术人员基于这里的说明都知道，本发明能够提供一种能够峰值发电并分配所发电力的装置。当本发明包含有每一个模块单元时，例如一台4MW的燃气涡轮发电机时，25台这样的单元就能产生100MW的电力并且在在24/7的基础上其在线效率或稳定性超过95％。这25个单元固有地布置在农用设备(牛奶场、饲育场、养猪场、养禽场)、食品加工场、小型市政污水场以及其它的市政场所或者是在生产废料并需要电力的加工设备处。因此，这25个单元能够就近将100MW的电力分配给加工或市政客户需要电力的地方。本发明所分配的电力能够在不需要长距离传送线路的情况下直接分配给用户，其中的长距离传送线路是一种基础设施，其负担很大并且扩展的成本也很高。本发明提供一种系统，其能有效地分配电力同时还能使废料转变从而有利于环保并能产生有用的肥料、动物饲料和其它有用的产品。此外，本发明的系统在操作上能够产生电力来满足峰值电力所需，其要么是16/5、16/6或其它峰值时刻。由于该废料通常可按一个比较灵活的时刻来进行加工，因此也可灵活地安排发电时刻从而在不对废料处理产生破坏性影响的条件下满足峰值需要。在许多工业操作中，废料流均是在电力消耗处于峰值时产生，这一情况非常适合本发明单元在加工设备废料的同时给该设备提供电力。

尽管我们在这里已经展示并描述了本发明的各个实施例，但这此实施例均是示例性的，对其提出的各种变化和修改均在本发明的构思之内并在本发明权利要求所要求保护的范围之内。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1、一种用来处理废料给料的方法，其包括：

使燃气涡轮发电机工作，从而产生电力并产生温度超过1000的排气；

使该温度超过1000的排气与重量含湿量至少约为30％的废料给料在一干燥容器中进行接触，其接触时间应充分，从而能在废料给料不出现明显氧化的条件下足以产生一重量含湿量大约小于20％的干料。

2、如权利要求1的方法，其中与废料给料接触的排气其初始温度大约在1000到1600之间。

3、如权利要求1的方法，其中的废料给料至少包括大约50％重量的水分。

4、如权利要求3的方法，其进一步包括下面的操作步骤：对干燥材料细粒化、球化或颗粒化从而生产出一种适于常规干燥产品处理、运输或使用的产品。

5、一种对废料给料进行处理的方法，其包括：

使一燃气涡轮发电机运行从而产生电力和排气；

使该排气与重量含湿量至少约为30％的废料给料在一干燥容器中进行接触，其接触时间应充分从而能在废料给料不出现明显氧化的条件下足以产生一重量含湿量大约小于20％的干料。

将该干燥加工并形成细粒、球形或颗粒状的产品，该产品适于常规干燥产品的处理、运输或使用。

6、如权利要求5的方法，其中的干燥产品的重量含湿量至少约为10％。

7、如权利要求5的方法，其中的给料包括有机废料。

8、如权利要求5的方法，其中的给料包括无机废料。

9、一种用来处理废料给料的装置，其包括：

一个燃气涡轮；以及

一干燥容器，其适于通过一个连接装置来接收来自燃气涡轮的排气，同时还适于接收废料给料；

其中燃气涡轮和干燥容器之间的连接装置基本能防止空气被引入到干燥容器中。

31、如权利要求30的装置，其中干燥容器和燃气涡轮之间的连接装置基本能够防止空气引入到干燥容器中。

32、如权利要求30的装置，其中的燃气涡轮包括一个燃气涡轮发电机。

33、一种从加工操作中减少排放气体排放到大气的方法，其包括：

封闭至少一部分会产生排放气体的操作从而容纳该气体；

将至少一部分气体导到一燃气涡轮、燃油器、气体燃烧器或者是一个往复式发动机的一个燃烧空气入口；

将至少一部分排气从涡轮、燃烧器或发动机导到一干燥容器以便干燥或处理一废料给料。

34、如权利要求33的方法，其中的燃气涡轮包括一个燃气涡轮发电机。

35、一种制造一产品的方法，其包括：

从一燃气涡轮、燃油器、气体燃烧器或者是一个往复式发动机生产出很热的燃烧排气；

将通风空气从一加工设备导到涡轮、燃烧器或发动机的燃烧空气进口；以及

使很热的燃烧排气与一废料给料接触。

36、如权利要求35的方法，其包括：使排气与废料给料在一个封闭系统中接触，该封闭系统基本能够防止废料给料的明显氧化。

Claims (36)

1、一种用来处理废料给料的方法，其包括：

使燃气涡轮发电机工作，从而产生电力并产生温度超过1000的排气；

使该温度超过1000的排气与重量含湿量至少约为30％的废料给料在一干燥容器中进行接触，其接触时间应充分，从而能在废料给料不出现明显氧化的条件下足以产生一重量含湿量大约小于20％的干料。

2、如权利要求1的方法，其中与废料给料接触的排气其初始温度大约在1000到1600之间。

3、如权利要求1的方法，其中的废料给料至少包括大约50％重量的水分。

4、如权利要求3的方法，其进一步包括下面的操作步骤：对肥料细粒化、球化或颗粒化从而生产出一种适于常规干燥产品处理、运输或使用的产品。

5、一种对废料给料进行处理的方法，其包括：

使一燃气涡轮发电机运行从而产生电力和排气；

使该排气与重量含湿量至少约为30％的废料给料在一干燥容器中进行接触，其接触时间应充分从而能在废料给料不出现明显氧化的条件下足以产生一重量含湿量大约小于20％的干料。

将该干燥加工并形成细粒、球形或颗粒状的产品，该产品适于常规干燥产品的处理、运输或使用。

6、如权利要求5的方法，其中的干燥产品的重量含湿量至少约为10％。

7、如权利要求5的方法，其中的给料包括有机废料。

8、如权利要求5的方法，其中的给料包括无机废料。

9、一种用来处理废料给料的装置，其包括：

一个燃气涡轮；以及

一干燥容器，其适于通过一个连接装置来接收来自燃气涡轮的排气，同时还适于接收废料给料；

其中燃气涡轮和干燥容器之间的连接装置基本能防止空气被引入到干燥容器中。

10、如权利要求9的装置，其中燃气涡轮和干燥容器之间的连接装置基本能将100％的燃气涡轮排气导入到干燥容器中。

11、如权利要求10的装置，其中的干燥容器适于通过排气与废料给料的直接接触来干燥或热处理一废料给料，从而生产出一种转变后的材料。

12、如权利要求9的装置，其进一步包括一处理单元，该处理单元适从干燥容器接收转变后的材料，并将该材料做成细粒状、球状或颗粒状。

13、如权利要求9的装置，其中燃气涡轮包括一燃气涡轮发电机。

14、如权利要求9的装置，其中的干燥容器适于利用排气的热量来间接加热废料给料。

15、一种转变后的材料，其包括一废料给料，其中的废料是在足够的温度下，并在没有明显氧化的条件下热处理足够的时间进行破坏或转变成无害的形式，此时废料给料，其中废料给料中几乎所有的有害成分，这包括不需要的有机体、微生物、活的种子、害虫、抗生素、激素、锯天牛或病毒等均被破坏或转变。

16、一种产品，其包括权利要求15所述的转变后的材料，其形式为细粒状、球状或颗粒状这些适于常规干燥产品处理、运输或使用的形式。

17、一种产品，其包括一废料给料，该废料给料是在足够的温度下，并在没有明显氧化的条件下热处理足够的时间从而形成一种自缠结废料，该废料适于做成细粒、球状或颗粒状产品，其适于进行常规干燥产品的处理、运输或使用。

18、如权利要求17的产品，其至少包括15％重量的水分。

19、一种产品，其包括一废料给料，该废料给料是在足够的温度下在没有明显氧化的条件下热处理足够的时间，从而使废料具有自缠结性，并且将废料做成细粒、球状或颗粒状，其适于进行常规干燥产品的处理、运输或使用。

20、一种如权利要求19的有机肥料或土壤增效剂，其至少包括15％重量的水分。

21、一种加工废料给料的可移动系统，其包括：

至少一个可移动的干燥单元，其适于干燥一废料给料，从而生产出一种转变后的材料；以及

至少一个可移动的加工单元，其适于将来自干燥单元的改变了的材料转换成一种形式适于常规处理和运输或使用的产品。

22、如权利要求21的一种可移动系统，其中的干燥单元包括一个燃气涡轮发电机和一个干燥容器。

23、如权利要求21的一种可移动系统，其中的燃气涡轮和干燥容器通过一种结构连接起来，该结构适于将燃气涡轮的排气送到干燥容器，并基本能防止空气被引入到干燥容器中。

24、一种热处理过的废料给料，该给料包含有NO_x、SO_x或CO_x，这些物质是废料给料与燃气涡轮排气在一有限空间中接触时在废料给料没有出现明显氧化的条件下吸收或合成进来的。

25、如权利要求24的热处理过的废料给料，其做成适于进行常规干燥产品处理、运输或使用的细粒状、球状或颗粒状，

26、一种对排放气体进行处理的装置，其包括：

一燃气涡轮，其具有一燃烧空气入口；以及

一加工设备，其具有从其排出的通风空气；

其中的燃烧空气入口适于接收上述设备排出的至少一部分通风空气。

27、如权利要求26的装置，其中的燃烧空气进口通过一个连接装置连接到所述设备上，其中的连接装置至少能够将排出的通风空气的一部分导到燃烧空气进口中。

28、如权利要求27的装置，其中的燃气涡轮包括一个燃气涡轮发电机。

29、如权利要求28的装置，其中燃气涡轮的排气连接到一个干燥容器上，该干燥容器适于接收废料给料。

30、一种用来处理废料给料的装置，其包括：

一燃气涡轮，其具有一燃烧空气入口，该入口适于连接到并接收来自一加工设备通风装置的通风空气，其中的通风装置能够将空气从该设备排出；以及

一干燥容器，其具有一连接管，该连接管适于接收来自燃气涡轮的排气并具有一个入口以便接收废料给料。

31、如权利要求30的装置，其中干燥容器和燃气涡轮之间的连接装置基本能够防止空气引入到干燥容器中。

32、如权利要求30的装置，其中的燃气涡轮包括一个燃气涡轮发电机。

33、一种从加工操作中减少排放气体排放到大气的方法，其包括：

封闭至少一部分会产生排放气体的操作从而容纳该气体；

将至少一部分气体导到一燃气涡轮、燃油器、气体燃烧器或者是一个往复式发动机的一个燃烧空气入口；

将至少一部分排气从涡轮、燃烧器或发动机导到一干燥容器以便干燥或处理一废料给料。

34、如权利要求33的方法，其中的燃气涡轮包括一个燃气涡轮发电机。

35、一种制造一产品的方法，其包括：

从一燃气涡轮、燃油器、气体燃烧器或者是一个往复式发动机生产出很热的燃烧排气；

将通风空气从一加工设备导到涡轮、燃烧器或发动机的燃烧空气进口；以及

使很热的燃烧排气与一废料给料接触。

36、如权利要求60的方法，其包括：使排气与废料给料在一个封闭系统中接触，该封闭系统基本能够防止废料给料的明显氧化。

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