工程燃料原料制造技术

本发明专利技术涉及工程燃料原料，公开了新型工程燃料原料、由所述工艺生产的原料以及制造该燃料原料的方法。由处理过的城市固体废物废物流衍生的组分可用于制造那些实质上不含玻璃、金属、砂砾和不燃物的原料。这些原料具有多种用途，包括作为气化和燃烧燃料。

【技术实现步骤摘要】
本申请是中国专利技术专利申请(申请日：2009年6月25日；申请号：200980125168.2(国际申请号：PCT/US2009/048719)；专利技术名称：工程燃料原料)的分案申请。参照相关申请本申请要求在35U.S.C.119(e)下在2008-6-26提交的题为“工程燃料颗粒”的美国申请61/076,025及在2008-6-26提交的题为“工程的惰性燃料颗粒”的美国申请61/076,020的优先权，其公开的全部内容被并于此以作参考。专利
本申请与代用燃料相关。尤其是与适合于特殊应用的工程燃料原料，包括如供燃烧的化石燃料替代品、用于生产高质量合成气体的气化的原料。原料可被工程处理以控制由燃烧或气化引起的气体排放情况(如二恶英类、排放硫、以及其它污染物)和避免造渣。在此描述的原料包括至少一种处理过的城市固体垃圾组分，以及可选择的其它组分。
技术介绍
对加热、运输、制造化学品及石油化工产品有用的化石燃料资源变得越来越稀少和昂贵。诸如制造能量和石油化工产品的工业都在积极地寻找成本有效的工程燃料原料的替代品，以用于生产那些产品以及许多其他产品。此外，由于化石燃料的价格不断增长，运输用于制造能量和石油化工产品的交通费用正在迅速的上升。这些能源和石油化工产品的制造工业及其他都依赖化石燃料，如煤、石油、天然气，用于制造能源的燃烧，气化过程，用于加热和转换为电能，用于制造下游的化学品和液体燃料的合成气的生产，以及用于气轮机的能源。燃烧和气化是用于释放储藏在燃料资源中的能量的热化学过程。燃烧发生在有过量的空气或过量氧气存在的反应器中。一般通过燃烧产生蒸汽，用蒸汽给涡轮机提供动力，从而产生电能。然而，燃料燃烧的强力的性质导致生成的气体中产生显著量的污染物。例如，在氧化性的气体中的燃烧，如化石燃料如煤、石油、天然气，释放氮氧化物，一种地面臭氧的前体，其能刺激引发哮喘。燃烧也是二氧化硫的最大来源，二氧化硫转而生成硫酸盐，其是极小的微粒。每年来自美国发电厂的微粒污染缩短超过30000人的生命。几十万的美国人遭受与来自发电厂的微粒有关的哮喘发作，心脏问题，上下呼吸道问题。气化也可在无空气，或在低于化学计量的氧气存在的反应器内发生。在缺乏氧气下或在低于化学计量的氧气下发生的热化学反应不导致氮氧化物或硫氧化物的形成。因此，气化能消除在燃料燃烧时的形成的大部分污染物。气化产生气体的，燃料富足的产品如已知的合成气体(syngas)。在气化中，发生将燃料资源转化为有用的燃料气体的两个过程。在第一阶段，在低于600℃(1112°F)下，热解释放挥发的燃料组分，此过程也称为去挥发作用。热解也产生炭，其主要由碳或木炭及灰分组成。在气化的第二阶段，在热解后留下来的碳与蒸汽，或是氢，或是纯氧反应。与纯氧的气化由于没有空气中的氮气的稀释因而产生高质量的一氧化碳与氢气的混合物。发展了多种气化器，其主要分为四种主要类别：向上通风的固定床，向下通风的固定床，鼓泡流化床，循环的流化床。差异基于反应器槽体的支持燃料资源的方式，燃料及氧化剂流动的方向，提供给反应器的加热方式。这些气化器设计的优劣势被很好的记载在文献里，如Rezaiyan，J.and Nicholas P.Cheremisinoff，Gasification Technology，A Primer for Engineers and Scientists.Boca Raton：CRC Press，2005，其内容被作为参考并于此。向上通风的气化器，也称为逆流气化，是最古老的及最简单的气化器形式，仍被用于煤炭气化。燃料从反应器的顶部引入，在反应器底部的炉栅支持反应床。以空气或氧气和/或蒸汽的形式的氧化剂被从炉栅的下方引入，流过装有燃料和炭的床体。炭的完全燃烧发生在床体底部，放出二氧化碳和水。这些热的气体(～1000℃)流过在上方的床体，在那里他们被还原成氢气和一氧化碳，并冷至大约750℃。继续往反应器上行，还原气体(H2 and CO)热解下行的干燃料，最后干燥任何进来的湿的燃料，在低温(～500℃)离开反应器。向上通风的气化是一种简单的低成本的过程，它能处理那些含有高水分和高无机组分的燃料。向上通风的气化的最主要的劣势是合成的气体包含10-20％重量的焦油，需要在用于引擎、涡轮机或合成应用前进行广泛的合成气体清洁。向下通风气化，也称为顺流气化，与向上通风的气化器具有相同的机械构造，区别是氧化剂和产物气体向下流过反应器，与燃料的方向相同，能燃烧高达99.9％的所形成的焦油。低水分燃料(<20％)和空气或氧气在反应器顶部的反应区被引燃，产生热解气体/蒸汽，其剧烈燃烧，释放5–15％的炭和热的燃烧气体。这些气体向下流动，与炭在800–1200℃反应，产生更多的一氧化碳和氢气并冷至800℃以下。最后，未转化的炭和灰分通过炉栅的底部，被送至处理。向下通气的气化的优势是形成的焦油高达99.9％被消耗，需要最低的或不需要焦油清洁。矿物与炭/灰分留下来，减少对气旋的需求。向下通气的气化的劣势是它需要供给干燥到低水分含量的(<20％)的燃料。从反应器出去的合成气体的温度高，需要次级的热恢复系统；以及4-7％的碳未转化。鼓泡流化床包含细小的惰性微粒沙子或矾土(alumina)，其被选择以适合尺寸，密度和热量特征。由于气体(氧气，空气或蒸汽)被迫通过这些惰性的颗粒，当颗粒与气体之间的摩擦力与固体的重力平衡，达到一个点。在此气体速度(最低流化作用)下，固体颗粒悬浮起，通过媒介可能发生鼓泡和气体的窜流，那些颗粒保持在反应器中，并且显示出“沸腾状态”。最低流化作用速度不等于最低鼓泡速度和窜流速度。对于粗糙颗粒，最低鼓泡速度和窜流速度很接近或几乎相等，但窜流速度有可能由于气体分布问题而差别很大。流态化的颗粒倾向于打破加入床体的燃料，并确保在通过反应器时的好的热量交换。鼓泡流化床气化的优势是它产生一致的产物气体，并且在反应器内各处，显示出几乎一致的温度分布。它也能接受一个宽的燃料颗粒大小的范围，包括细小的；提供惰性矿物、燃料和气体之间的高速的热交换。循环流化床气化器在气体速度高于所谓的运输速度或者是循环流化开始速度下操作，在此速度下床体上的颗粒的夹带显著地增加，以至于要求连续的进料或回收夹带的颗粒至床体以便维持床体上的稳定的气体-固体系统。循环流化床气化适合于提供高的热量交换速率的快速反应，由于床体材料的高热容。高转化率伴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含至少一种由加工过的城市固体废物废物流衍生的组分的工程燃料原料，此原料包含：碳含量在约30％至约80％之间；氢含量在约3％至约10％之间；硫含量低于2％；灰分含量低于约10％；并且其中所述原料实质上不含玻璃、金属、砂砾及不燃物。

【技术特征摘要】
2008.06.26 US 61/076,025;2008.06.26 US 61/076,0201.一种包含至少一种由加工过的城市固体废物废物流衍生的组分的工
程燃料原料，此原料包含：
碳含量在约30％至约80％之间；
氢含量在约3％至约10％之间；
硫含量低于2％；
灰分含量低于约10％；并且
其中所述原料实质上不含玻璃、金属、砂砾及不燃物。
2.如权利要求1所述的原料，其进一步包含水分含量低于约30％。
3.如权利要求2所述的原料，其中水分含量在约5％至约30％之间。
4.如权利要求3所述的原料，其中水分含量在约10％至约20％之间。
5.如权利要求1所述的原料，其中原料具有的HHV值在约3,000BTU/lb
至约15,000BTU/lb之间。
6.如权利要求1所述的原料，其中原料具有的挥发性物质的含量在约
40％至约80％之间。
7.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰姆·W·保利，丁容·白，
申请(专利权)人：谐和能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US