產(chǎn)生具有減少的氯含量的工程化燃料原料的系統(tǒng)和方法
【專利說明】產(chǎn)生具有減少的氯含量的工程化燃料原料的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年5月11日提交的美國臨時申請?zhí)?1/645，999和2013年3月15日提交的美國臨時申請?zhí)?1/786，951的優(yōu)先權(quán)和益處，所述申請的公開內(nèi)容各自全部以引用的方式并入本文。
[0003]背景
[0004]本文描述的實施方案總體上涉及替代燃料、化學(xué)品和工程化燃料原料，并且尤其涉及生產(chǎn)具有顯著減少氯含量的工程化燃料原料的系統(tǒng)和方法。工程化燃料原料可包括添加劑以便在燃燒或氣化應(yīng)用期間控制排放、防止腐蝕和/或改進(jìn)操作性能。本文描述的原料包括經(jīng)過加工的城市固體廢物、添加劑和任選地其它組分中的至少一種組分。
[0005]適用于加熱、運輸和生產(chǎn)化學(xué)品以及石油化學(xué)產(chǎn)品的化石燃料來源變得越來越稀少且越來越貴。如生產(chǎn)能量和石油化學(xué)產(chǎn)品的那些的產(chǎn)業(yè)正在積極尋找成本有效的工程化燃料原料以用于產(chǎn)生那些產(chǎn)品和許多其它產(chǎn)品。另外，由于化石燃料持續(xù)增加的成本，用于移動用以生產(chǎn)能量和石油化學(xué)產(chǎn)品的工程化燃料原料的運輸成本迅速逐步升高。
[0006]這些能量和石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)和其它產(chǎn)業(yè)依靠使用化石燃料，如煤炭、石油和天然氣，以便在燃燒和氣化過程中用于生產(chǎn)能量、加熱和供電，并且產(chǎn)生用于下游生產(chǎn)化學(xué)品和液體燃料的合成氣體，以及渦輪機(jī)的能量來源。
[0007]用于生產(chǎn)工程化燃料的原料的一種潛在顯著來源是固體廢物。固體廢物，如城市固體廢物(MSW)，通常在垃圾填埋場中處置或用于燃燒過程中以產(chǎn)生用于渦輪機(jī)的熱量和/或蒸汽。伴隨燃燒的缺點包括產(chǎn)生破壞環(huán)境的污染物如氮氧化物、硫氧化物、顆粒和氯產(chǎn)物。具體地說，氯化塑料的不完全燃燒是尤其危險的，因為它可導(dǎo)致形成二噁英。為了減少形成二噁英，期望在燃燒之前從塑料中去除氯。
[0008]因此，需要清潔并有效地燃燒，并且可用于生產(chǎn)能量和/或化學(xué)品的替代燃料原料。同時，存在對于實施在利用這類廢物中減少廢物的溫室氣體排放的方法的廢物管理系統(tǒng)的需要。具體地說，需要分選廢物材料并且從廢物材料的組分中回收資源價值的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。通過控制并使用廢物中包含的能量含量，可減少溫室氣體排放和/或另外減少在加工廢物期間產(chǎn)生的排放，從而有效地使用由商業(yè)和住宅消費者產(chǎn)生的廢物。
[0009]概述
[0010]本文描述由城市固體廢物材料生產(chǎn)工程化燃料的系統(tǒng)和方法。在一些實施方案中，方法包括將包括硬塑料、軟塑料和混合塑料中的至少一種的第一廢物流與吸附劑組合并且將組合第一廢物流和吸附劑的溫度增加到至少約200°C的溫度。所述方法進(jìn)一步包括將熱處理的第一廢物流和吸附劑與包括纖維的第二廢物流組合，并且將組合的第一廢物流、吸附劑和第二廢物流壓縮以形成致密工程化燃料原料。
[0011]附圖簡述
[0012]圖1是示出根據(jù)一個實施方案的由廢物材料生產(chǎn)工程化燃料原料的方法的流程圖。
[0013]圖2是根據(jù)一個實施方案的由廢物材料生產(chǎn)工程化燃料原料的系統(tǒng)的示意圖。
[0014]圖3是根據(jù)一個實施方案的由廢物材料生產(chǎn)工程化燃料原料的系統(tǒng)的示意圖。
[0015]圖4是根據(jù)一個實施方案的由廢物材料生產(chǎn)工程化燃料原料的系統(tǒng)的示意圖。
[0016]圖5是根據(jù)一個實施方案的用于由廢物材料生產(chǎn)工程化燃料原料的預(yù)處理機(jī)構(gòu)的圖解。
[0017]圖6是根據(jù)一個實施方案的用于由廢物材料生產(chǎn)工程化燃料原料的預(yù)處理機(jī)構(gòu)的圖解。
[0018]圖7是根據(jù)一個實施方案的用于由廢物材料生產(chǎn)工程化燃料原料的預(yù)處理機(jī)構(gòu)的圖解。
[0019]詳述
[0020]本文描述由城市固體廢物材料生產(chǎn)工程化燃料的系統(tǒng)和方法。在一些實施方案中，方法包括在多材料加工平臺處接收廢物流并且分離廢物流以去除不可加工廢物、禁止物品和可出售的可回收物。所述方法進(jìn)一步包括將可加工的材料輸送至材料分類系統(tǒng)，熱處理所分類的材料以減少氯含量并且進(jìn)一步并入添加劑以由廢物流的成分來生產(chǎn)工程化燃料。
[0021]術(shù)語“約”在緊接在數(shù)值之前時意指所述值加上或減去10%的范圍，例如，“約5”意指4.5至5.5，“約50”意指45至55，“約25，000”意指22，500至27，500等。此外，應(yīng)鑒于本文所提供的術(shù)語“約”的定義來理解短語“小于約”某個值或“大于約”某個值。
[0022]術(shù)語“碳含量”意指固定碳(參見以下定義)中以及燃料的所有揮發(fā)性物質(zhì)中所含有的全部碳。
[0023]術(shù)語“商業(yè)廢物”意指由商店、辦公室、餐廳、倉庫和其它非制造非加工活動產(chǎn)生的固體廢物。商業(yè)廢物不包括家庭廢物、工藝廢物、工業(yè)廢物或特殊廢物。
[0024]術(shù)語“拆建廢料”(C&D)意指由于公共事業(yè)、構(gòu)筑物和馬路的建造、改建、修復(fù)和拆除而造成的未污染的固體廢物；以及由于場地清理而造成的未污染固體廢物。所述廢物包括但不限于磚塊、混凝土及其它砌體材料、泥土、巖石、木材(包括涂漆的、處理的和涂覆的木材和木制品)、場地清理廢料、墻面涂料、灰泥、干砌墻、衛(wèi)生器具、非石棉絕熱體、屋頂木瓦及其它屋頂覆蓋層、瀝青路面、玻璃、沒有以遮蔽其它廢物的方式密封的塑料、大小為十加侖或更小并且具有不超過一寸殘余物剩余在底部的空桶、電線和不含有害液體的部件以及管道和以上任一者所附帶的金屬。不是C&D廢料(即使是由于公共事業(yè)、構(gòu)筑物和馬路的建造、改建、修復(fù)和拆除以及場地清理而造成)的固體廢物，其包括但不限于石棉廢物、垃圾、瓦楞箱紙板、含有害液體的電器具如日光燈鎮(zhèn)流器或變壓器、日光燈、地毯、家具、用具、輪胎、鼓、尺寸大于十加侖的容器、具有超過一英寸殘留物剩余在底部的任何容器以及燃料箱。明確地排除在拆建廢料的定義之外的是由于任何加工技術(shù)而造成的固體廢物(包括將以另外的方式為拆建廢料的那些)，所述加工技術(shù)使得單獨廢物組分無法識別，如粉碎或擊碎。
[0025]術(shù)語“脫揮發(fā)”意指對燃料進(jìn)行加熱并排出揮發(fā)性物質(zhì)的過程。脫揮發(fā)分增加了工程化燃料原料中的碳的相對量。
[0026]術(shù)語“纖維”意指包括但不限于紡織品、木材、生物質(zhì)、紙張、纖維板和卡紙板的材料。另外，術(shù)語“纖維”可指體積密度為約4鎊每立方英尺的上述材料，并且通常包括天然產(chǎn)品或基于木質(zhì)、纖維質(zhì)或木質(zhì)纖維素的生物質(zhì)、植物和家畜的人造產(chǎn)品。就化學(xué)特征而言，纖維材料通常具有35重量％至50重量％、平均約45重量％的碳含量，5重量％至7%重量%、平均約6重量%的氫含量，35重量％至45重量%、平均約40重量%的氧含量，以及約6，000至9，000Btu/lb、平均約7，500Btu/lb的較高的熱值(均以干物質(zhì)基礎(chǔ))。
[0027]術(shù)語“固定碳”為在燃料脫揮發(fā)分后剩下的固體可燃?xì)堄辔?。燃料的固定碳含量通過從樣品中減去水分、揮發(fā)性物質(zhì)以及灰的量來確定。
[0028]術(shù)語“垃圾”意指易腐爛的固體廢物，其包括由于搬運、儲存、銷售、制備、烹調(diào)或提供食物而產(chǎn)生的動物和蔬菜廢物。垃圾主要來源于家庭廚房、商店、市場、餐廳以及儲存、制備或提供食物的其它地方。
[0029]術(shù)語“硬塑料”(還被稱為硬質(zhì)塑料)意指包括但不限于高密度聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯的塑料材料。另外，術(shù)語“硬塑料”可指體積密度為約15至25鎊每立方英尺并且實際材料密度為約56至87鎊每立方英尺的上述材料。
[0030]術(shù)語“有害廢物”意指展現(xiàn)出有害廢物的四種特征(反應(yīng)性、腐蝕性、可燃性和/或毒性)之一并且確切地說像EPA在40CFR的第262部分中的規(guī)定的那樣來指定的固體廢物。
[0031]術(shù)語“可出售的可回收物”意指存在材料可作為商品出售的活躍市場的材料，包括但不限于，舊瓦楞紙板(OCC)、舊報紙(ONP)、混合紙、高密度聚乙烯(HDPE)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、混合塑料、黑色金屬和/或有色金屬，和玻璃。
[0032]術(shù)語“混合塑料”意指包括硬塑料、軟塑料和任何其它類型塑料的塑料的任何組入口 ο
[0033]術(shù)語“城市固體廢物”(MSW)意指住宅、商業(yè)機(jī)構(gòu)或工業(yè)機(jī)構(gòu)以及事業(yè)機(jī)構(gòu)處產(chǎn)生的固體廢物，并且包括所有可加工的廢物連同可加工的拆建廢料的所有組分廢物，但排除有害廢物、汽車廢料和其它機(jī)動車廢物、用過的輪胎、感染性廢物、石棉廢物、污染土壤和其它吸收性介質(zhì)以及不同于來自家用火爐的灰的灰。用過的輪胎被排除在MSW的定義之外。城市固體廢物的組分包括但不限于塑料、纖維、紙張、庭院廢物、橡膠、皮革、木材以及還有回收殘余物，所述回收殘余物是含有在城市固體廢物已用從城市固體廢物中分類出來的多種組分進(jìn)行加工之后剩余的可回收材料的不可回收部分的殘余組分。
[0034]術(shù)語“不可加工的廢物”(也稱為不可燃燒的廢物)意指不容易在氣化系統(tǒng)中氣化或在反應(yīng)器中燃燒，并且對于在氣化期間產(chǎn)生的合成氣體或燃燒期間的能量不給出任何有意義的碳或氫貢獻(xiàn)的廢物。不可加工的廢物包括但不限于:電池，如干電池、汞電池和車輛電池；制冷機(jī)；火爐；冷凍機(jī)Γ冼滌機(jī)；干燥機(jī)；床墊彈簧；車架零件；曲軸箱；變速器；發(fā)動機(jī)；割草機(jī)；除雪機(jī)；自行車；文件柜；空調(diào)器；熱水加熱器；儲水箱；水軟化器；鍋爐；儲油箱；金屬家具；以及丙烷箱。
[0035]術(shù)語“加工的MSW廢物流”意指MSW已在例如材料回收設(shè)備處通過根據(jù)MSW組分的類型進(jìn)行分類而進(jìn)行加工。MSW組分的類型包括但不限于塑料(包括軟塑料和硬塑料，例如，#1至#7塑料和其它聚合物，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(也稱為尼龍，PA)、聚對苯二甲酸丁二醇酯-PBT)、纖維、紙張、庭院廢物、橡膠、皮革、木材以及還有回收殘余物，所述回收殘余物是含有在城市固體廢物已用從城市固體廢物中分類出來的多種組分進(jìn)行加工之后剩余的可回收材料的不可回收部分的殘余組分。加工的MSW基本上不含玻璃、金屬、砂礫或不可燃燒的廢物。砂礫包括污垢、粉塵和沙，因此所加工的MSW基本上不含不可燃燒物。
[0036]術(shù)語“可加工的”廢物意指可容易地由設(shè)備如粉碎機(jī)、密度分離器光學(xué)分揀機(jī)等來加工并且可在熱力和生物轉(zhuǎn)化過程中用作燃料原料的廢物。可加工的廢物包括但不限于報紙、郵寄宣傳品、瓦楞卡紙板、辦公用紙、雜志、書籍、紙板、其它紙張、橡膠、紡織品、和僅來自住宅、商業(yè)和公共機(jī)構(gòu)來源的皮革，木材、食品廢物以及MSW流的其它可燃燒部分。
[0037]術(shù)語“回收殘余物”意指在回收設(shè)施已加工其來自進(jìn)入的廢物的可回收物品之后剩余的殘余物，所述殘余物從回收的角度來看不再含有經(jīng)濟(jì)價值。
[0038]術(shù)語“污泥”意指從城市、商業(yè)、或工業(yè)廢水處理廠或過程、供水處理廠、空氣污染控制設(shè)施或具有類似特征和作用的任何其它這樣的廢物中產(chǎn)生的任何固體、半固體或液體。
[0039]術(shù)語“軟塑料”意指塑料薄膜、塑料袋和塑料泡沫，如低密度聚乙烯、發(fā)泡聚苯乙烯和擠出聚苯乙烯泡沫。另外，術(shù)語“軟塑料”可指體積密度為約I至4鎊每立方英尺并且形狀通常是二維的或扁平的上述材料。
[0040]術(shù)語“固體廢物”意指具有不足的液體含量而無法自由流動的不需要的或丟棄的固體材料，所述材料包括但不限于廢物、垃圾、廢舊材料、廢舊雜物、渣滓、惰性填充材料和景觀渣滓，但不