废弃物存储一体化的系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及废弃物存储一体化的系统与方法。本发明专利技术根据废弃物流的组成与特点，提供一种一体化的废弃物流仓储系统。具体地，本发明专利技术根据一组物料特性，提供了一种能产生个性化废弃物流的加工方法。根据本发明专利技术的系统和方法，将存储在仓中的个性化废弃物流以特定的物料比相互混合可得到一种原料，该原料在化学转化过程中，比如在气化过程中，能产生预期输出。原料的组成数据可由任意第三方进行鉴定。

【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：200980125176.7(国际申请号：PCT/US2009/048638)；专利技术名称：废弃物存储一体化的系统与方法)的分案申请。相关专利申请的互相参照根据美国专利法第35条第119款的规定，本专利技术以2008年6月26号提交的美国临时申请文件NO.61/075,988作为优先权，该申请的名称为废弃物存储一体化的系统和方法，在此作为参考文献整体引入。
本专利技术一般涉及替代能源、燃料以及石油化学产品。本专利技术具体涉及从存储在一体化仓储系统中的废物材料中回收能源和/或原料，还涉及将废物流中回收的原料最大化地转化为能源、燃料或石油化学产品的方法。
技术介绍
对供暖、运输以及石油化学产品非常有用的燃料来源越来越缺乏，因此，其成本越来越高。那些生产能源和石油化学制品的行业正积极地寻找经济有效的工程燃料原料替代品，以将其用于生产那些产品和许多其他产品。另外，由于矿物燃料成本的不断增加，用于生产能源和石油化学制品的工程燃料原料的运输成本也在急剧攀升。这些生产能源和石油化学制品的行业以及其他行业，通常在用于能源生产、取暖和电能的燃烧和气化过程方面、以及合成气体(用于化学制品和液态燃料以及涡轮机能源的下游操作)的产生方面，已经对矿物燃料(例如煤、油和天然气)的使用形成依赖。燃烧和气化是热化学处理，用来释放储存在燃料源中的能量。当存在有过剩的空气，或者过剩的氧气时，反应器中发生燃烧。燃烧通常用来产生蒸汽，而蒸汽用来对动力涡轮机(汽轮机)发电。然而，燃料完全燃烧的强力特 性导致生成的气体中将产生大量的污染物。例如，在矿物燃料的氧化空气中进行燃烧，例如，煤释放氧化氮，而氮氧化物是地面臭氧的前身，会引起哮喘发作。包含含硫的矿石，例如煤，的燃烧还是二氧化硫产生的最大源头，而二氧化硫不断产生形状为细小颗粒的硫酸盐。每年，美国的燃煤电厂造成的颗粒污染缩短了30000多人的寿命。成千上百的美国人受到哮喘、心脏疾病以及上呼吸道和下呼吸道疾病的困扰，这些都与电厂排放的细小颗粒物有关。即使没有空气或者只有少量的氧气存在，气化也能在反应器中发生。在没有空气或者亚化学计量的氧气的情况下发生的热化学反应不会形成氮化物和硫化物。气化产生气态的、富含燃料的产物。气化期间发生有两个将燃料源转化为可用燃气的工艺。在第一个阶段，高温分解或高温分解，在低于600℃(1112°F)的温度下原料释放出燃料的挥发性成分，这个工艺被称作脱挥发。高温分解中，难以挥发的副产物为焦碳，主要由固定碳和灰组成。气化的第二步，将高温分解剩下的碳进行还原，与水蒸气和/或氢气进行反应。在纯氧气条件下进行的气化可得到高质量的一氧化碳和氢气的混合物，该混合物不含氮气。所发生的基本的气化反应：1)C+1/2O2→CO-110.5kJ/mol(放热反应)2)C+H2O→CO+H2+131kJ/mol(吸热反应)3)C+CO2→2CO+172kJ/mol(吸热反应)4)C+2H2→CH4-74kJ/mol(放热反应)5)CO+→CO2+H2-41kJ/mol(放热反应)H2O6)CO+3H2→CH4+H2O-205kJ/mol(放热反应)所有的反应都是可逆反应，它们的反应速率取决于反应动力学，而反应动力学是反应器中温度、压力和反应物浓度的函数。可直接或间接地提供热量以满足吸热反应的要求。现在已经发展出了各种各样的气化器。它们可以归为四个主要的类别：固定床上吸式(fixed-bed updraft)、固定床下吸式(fixed-bed downdraft)、起泡流化床式(bubbling fluidized＝bed)以及循环流化床式(ciculating fluidized)。其 差别主要是在于反应容器中对燃料源的支持方式、燃料和氧化剂的流向以及供热至反应器的方式。上吸式气化器，也被称作逆流气化，是最古老也最简单的气化器形式；而且现在它仍然用于煤的气化。从反应器的顶部引入燃料，并且反应器底部设置有炉排，对反应床进行支撑。空气或氧气形式的氧化剂和/或蒸汽从炉排下方引入并向上流动通过燃料和炭的反应床。在理想的气化器中，焦炭在反应床的底部被完全转化，释放出二氧化碳和水。这些热气体(约1000℃)穿过上面的反应床，并在那里还原成H2和CO，然后冷却至约750℃。还原气体(H2和CO)继续进入反应器，热解下降的干燥燃料并且最后对任何进入的湿燃料进行干燥，使得反应器的温度较低(约500℃)。上吸式气化的优势在于：简单，热效率更高，操作成本较低，并能处理湿气含量较高以及无机含量较高的燃料。上吸式气化最主要的缺点在于，合成气体含有10-20重量百分比的焦油，这就要求在引擎、涡轮机或合成应用前，要进行大范围的合成气清除。下吸式气化器，也被称作并流气化，具有和上吸式气化器相同的机械构造，除了一点，下吸式气化的氧化剂和产物气体沿着反应器流动(方向与燃料方向相同)。下吸式气化与上吸式气化的主要区别在于这个过程能撞碎形成达到焦油的99.9％。将湿度较小的燃料(小于20％)与空气或氧气在反应器上部的反应区域点燃。火焰引起裂解气体或蒸气，气体或蒸气剧烈燃烧只留下5％-15％重量的焦炭和热气体。这些气体往下流动并在800至1200℃时与炭发生反应，以在冷却至800℃的同时产生更多的CO和H2。最后，未转化的焦炭和灰尘穿过炉排底部以进行处理。下吸式气化的优点在于消耗了所形成的焦油的99.9％，这就使得对焦油清除的要求很小甚至可以不进行清除。矿物质和炭/灰尘在一起，使得不再需要旋风器。下吸式气化的缺点在于：需要将原料干燥成湿度较低的组分(小于20％)；反应器中的合成气温度很高，使得需要二次热量回收系统；并且4至7％的碳未被转化。起泡流化床由沙或氧化铝的细小惰性颗粒构成，且已经在粒度、密度和热特性方面对这些颗粒进行了选择。由于使气体(氧气、空气或蒸汽)强制性地通过颗粒床，那么当颗粒和气体之间的摩擦力抵消固体物的重量时，就实现了目的。在这个气体流速下(称为最小流化速度)，气体能在介质上鼓泡并通过，使得颗粒仍处于反应器中并表现出“沸腾状”。流化的颗粒趋向于将加 入到流化床上的生物质破碎并保证热量在整个反应器中能很好地进行转移。起泡流化床式气化的优势在于：可得到均一的产品气体；整个反应器的温度基本一致；可接受的燃料颗粒的大小范围较大，包括细粉；惰性材料、燃料以及气体之间的热量能以较快的速度进行转移；转化率较高，焦炭和未转化的碳的数量还可能会较少。起泡流化床式的缺点在于：由于气泡的形成，气体与固体之间的接触率较低，增加了磨损与灰尘夹带的比率，大的气泡可能会使得气体绕过了液化床。在循环流化床气化器的操作中，气体速率大于所谓的运送速率导致气体气流中夹带了大量的颗粒。因此，气体中夹带的颗粒从反应器的上部出去后必须通过旋风分离器进行分离并再次返回到反应器中。循环流化床气化的优势在于：适合快速反应；较高的热传递速率，这可能是流化床材料热容量较大的原因；较高的转化率，焦炭与未转化碳的含量可能也比较低。同时产生能量更高的合成气体，这可能是由于气化所需要的热量可以通过充当热载体的循环颗粒从外部带入。循环流化床气化的缺点在于：在固体流动的方向形成温度梯度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，含有：第一仓，用于存储从混合的城市固体废弃物中分离出来的第一种废弃物组分；第二仓，用于存储从混合的城市固体废弃物中分离出来的第二种废弃物组分；其中，所述的第一种废弃物组分与第二种废弃物组分的区别在于废弃物组分中化学成分的不同，及第一仓与第二仓的废弃物组分组合得到的混合原料如何对在该原料转化的所述气化过程中产生的1)氢气与一氧化碳的产量比及其2)对气化过程中得到的氢气与一氧化碳的总量的至少一个产生影响。

【技术特征摘要】
2008.06.26 US 61/075,9881.一种系统，含有：第一仓，用于存储从混合的城市固体废弃物中分离出来的第一种废弃物组分；第二仓，用于存储从混合的城市固体废弃物中分离出来的第二种废弃物组分；其中，所述的第一种废弃物组分与第二种废弃物组分的区别在于废弃物组分中化学成分的不同，及第一仓与第二仓的废弃物组分组合得到的混合原料如何对在该原料转化的所述气化过程中产生的1)氢气与一氧化碳的产量比及其2)对气化过程中得到的氢气与一氧化碳的总量的至少一个产生影响。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的第一种废弃物组分主要含有塑料材料。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的第二种废弃物组分主要含有纸质材料。4.一种系统，含有：第一仓，用于存储从固体废弃物流中分离出来的第一种废弃物组分；第二仓，用于存储从固体废弃物流中分离出来的第二种废弃物组分；其中，所述的第一种废弃物组分与第二种废弃物组分的区别在于它们之间至少有一种废弃物组分的物理性质与化学性质是不同的，及第一仓与第二仓的废弃物组分组合得到的混合原料在所述原料被转化的化学转化过程中如何对化学转化过程的输出的影响。5.一种方法，包括：提供第一仓；提供第二仓；其中，所述的第一种废弃物组分与第二种废弃物组分的区别在于废弃物组分中至少有一种物理性质或化学性质不同，及第一仓与第二仓的废弃物组分组合得到的所述混合原料在所述的化学转化过程中如何对化学转化过程的输出的影响；将第一种废弃物组分置于第一仓...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰姆·W·保利，道格拉斯·R·凯斯勒，
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