含氟和含水燃料的有效利用方法技术

一种利用有燃烧值的较低级含碳燃料的能量的可连续操作的方法，其特征在于它包括如下步骤： 提供浆状燃料； 对燃料浆进行加压，以使它基本上保持在液态； 将加压的燃料浆加热到一个含碳燃料分子中化学结合的大部分氧裂解成二氧化碳的温度，形成一种包括从燃料产生的碳粒的碳浆和一种放出的气体。 使碳浆中的碳粒与含氧的气体反应，以便将碳浆中的碳粒的燃烧值转化成热能；并 利用该热能。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的背景本专利技术涉及在不污染环境的条件下从低质有机材料中回收能量的方法。众所周知，燃料(除核能以外)是含碳的，即燃料包括碳的骨架。流体燃料即油和燃气基本上是烃的混合物，而固体燃料的分子结构中含有相当量的氧。煤是按照地质年代“分级”的。高级(最老)的煤有高的含碳量和低的含氧量、极低的亲水性，且是矿物状的。无烟煤和烟煤被认为是高级的。当煤的等级(年代)降低时，其含碳量降低，含氧量和亲水性增加，且更具纤维状。次烟煤和褐煤是低级煤。虽然泥炭不称为煤，但它是更低级、更年轻的化石燃料。次烟煤和褐煤是重要的工业燃料，它们的开采成本通常较低。(粉末状的江河流域次烟煤还有另一个突出的特点—它的含硫量低，因此许多难以满足二氧化硫排放规定的企业非常需要这种煤。)然而，它们的高含水量和较低的热值造成其运输费用高，而燃烧效率低。通常报道的热值会使人误认为水仅是一种稀释剂。除稀释作用以外，水的蒸发还浪费了另外的能量，这样使这种杂质有更大的缺点，特别对高价运输的固体燃料而言。更低级的是许多具有干热值的有机废物和副产物(生物材料)，虽然它们通常不算作能源，但它们可对家庭供应作出有益的贡献。这类有机废物和副产物包括城市固体废物、工业废物、建筑和拆毁废物、造纸厂淤泥和污泥。其中包括许多农业、林业和采用农林原料的工业的木质和纤维副产物。与等级最低的化石燃料相比，这类废物和副产物的含碳量更低，含氧量更高。其中大多数也是纤维状的，且一般含有大量的水分。专利技术家和企业家提出了许多碳化方法，企图克服低级煤的水/热值缺点，这些方法通过加热赶出水分和氧。换句话说，使含碳材料的碳富集。虽然提高了热值，但这种产物会有粉尘飞扬和自发燃烧的麻烦。被复杂有机化合物严重污染的副产物水产生了难于解决的处理问题(参见本专利技术人的美国专利5,000,099)。另外，这些碳化工艺通过一系列固体输送、加热、冷却、碾碎、筛分等步骤处理和加工原料和固体燃料产物，代价较高，且有污染和损失的可能。与在国内管道输送流体燃料的容易、经济和干净相比，固体需用开放式的机械挖土机、输送机、推垛机、粉碎机、加料斗、火车车箱、堆土机、回收设备、研磨机等输送。所有这些设备都需要劳动力，且会产生噪声、粉尘、损失和污染废物的排出。现有的利用固体燃料的机械设备(culture)需要尺寸范围受到限制的块状燃料。在碾碎过大的材料使其尺寸一致的过程中必须剔除相当多过小的材料。这些“细”燃料几乎没有市场，它们造成材料的损耗和环境的污染。能源部(DOE)和私人企业家曾试图解决固体燃料相对于流体燃料即油和燃气所具有的常被忽略的形式的困难。这些极普遍的尝试中的一种包括将煤转化成液体浆状燃料的方案，所述的液体浆状燃料称为煤—水燃料(CWF)，它已成功地在锅炉和为燃油设计的炉中进行燃烧。特别制备的煤—水燃料也已在实验用柴油机和燃气轮机燃烧器中燃烧。但不幸的是，大多数煤需要广泛的富集和昂贵的添加剂，这样使煤—水燃料的成本大约是所用煤的二倍。在提出本申请时，世界上油价很低，结果这种技术上可行的替代变得没有经济意义。高级煤(无烟煤和烟煤)可被碾碎并浆化成50％或更高浓度的可泵送的固体浓缩物。当等级降低时(次烟煤至褐煤)，浆化能力变差。低级和废物燃料的浆化性差与其纤维性和亲水性有关。然而，在我的美国专利4,380,960中曾指出，通过将亲水性燃料浆加热到一个发生分子重排并裂解出二氧化碳和水的温度，使所述的燃料浆浓集，可得到低亲水性和纤维性的燃料(炭)，这样大大地提高了其可泵送的最大浓度。我曾称这种方法为“浆料碳化”。北达科他大学的能量和环境研究中心(EERC)曾广泛研究北达科他和其它地方的褐煤的碳化(他们称这种方法为水热处理或水热干燥)。在一个连续的中间试验装置中与DOE签订合同的EERC碳化了低灰次烟煤浆。在浓集后，theAllison Division of General Mo-tors第一次成功地用这种固体燃料为工业规模的燃气轮机供应燃料。EERC也曾研究了木质副产物如锯木屑的浆料碳化，使可泵送浆料的浓度(及能量密度)提高了约300％。在能源市场上使煤这种形式的缺点复杂化的是它的杂质。可变的含灰量增加了运输费、排放(emmision)控制费、维持费和处理费。水份增加了运输费用并降低了锅炉效率。含硫量和含氮量被认为是酸雨的原因，为符合洁净空气的标准需要昂贵的控制设备。某些煤中的氯造成昂贵的锅炉管道腐蚀，和/或需要高价的合金。另外，氯与一系列还未被控制的，被认为存在于燃煤排放物中痕量毒物有关(最有害的是二噁英类(dioxins))。国家研究委员会的国家地球化学委员会在1980年将元素砷、硼、镉、铅、汞、钼和硒确定为与煤有关的“对环境影响最大的因素”，并将元素钒、铬、镍、铜、锌和氟确定为“对环境影响中等的因素”。伊利诺斯煤田是一个较大的已探明的烟煤资源。虽然含硫量和含氯量随矿层而变化，但两者都较高。随着环境压力的增加，在该地区广大的采矿业遭受到经营和就业的损失。伊利诺斯清洁煤研究所(ICCI)(以前为煤中硫研究中心(CRSC))管理的大型研究预算没有得出处理这些杂质的经济的办法。本人的美国专利4,714,032和5,050,375专门考虑硫和氮的氧化物而在环境上合理地利用伊利诺斯的6号煤。本申请的专利技术涉及到除去其它杂质，特别是氯。杂质同样也妨碍了将城市固体废物转化为能量。含水量高且变化极大。含灰量也高。美国每年所用的1000吨汞中约一半用在一次性的电池中，其中大多数进入城市固体废物。抛弃的电池也是镉和铅的可观来源。有毒的铅、镉和汞出现在烟道气中，需通过洗涤器和过滤器控制。来自氯化塑料如PVC(40％氯)的氯平均约为0.5％，但可高达1.8％。氯可在燃烧室中形成腐蚀条件，因此需要碱洗涤器，并导致形成二噁英类、呋喃类物质和其它可能的空气污染物。环境保护论者对烟道气中的汞蒸汽特别敏感；现在对它是否能充分说明其甲基化形式的原因存在着争论。另外，根据环境保护局(EPA)TCLP沥滤试验，有时将底灰分类于有害物质，而飘尘(飞灰)几乎总是有害物质。进入灰分的有毒金属包括铅、砷、镉、硒、铬和汞。文献揭示了一种将有害灰分加热达到或超过其熔点而使其通过TCLP试验的方法，这种方法称为“玻璃化”。因为当煤燃烧时，硫氧化物的排放常是一个问题，而城市固体废物和来源于它的燃料(RDF)含硫量低，所以曾作过无数将燃料掺合的试验，结果燃烧混合燃料(称为共燃)产生的烟道气能符合硫氧化物的规定。共燃在硫污染方面的优点被包括对过量空气的较高要求、较差的燃烧控制、增加了炉渣和腐蚀等实际锅炉问题所掩盖。最近，由于某些证据表明煤产生的硫氧化物能抑制RDF中的氯形成二噁英类，所以重新对此产生了兴趣。然而，由常规干资源回收方法产生的RDF不能被粉末化，因此不能与粉末化的煤共燃，限制了在较老式的小型机动和活动炉排锅炉中的应用。几十年甚至几世纪来，世界上有许多地方倾倒垃圾。虽然已改进了倾倒的方法，倾向于采用“废渣埋填法”，但大量的废弃物在现认为不利于环境的条件下腐烂。公众要求改善这些旧的垃圾场和填土场地，而这些场地肯定会增加。除了这些潜在的危险以外，大量的可再生材料和潜能处于埋没状态，需要有经济的回收方法。许多造纸厂淤泥(除因含水量和含灰量高，而引起麻烦之外)也含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：N·L·迪肯森，
申请(专利权)人：环境能量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：