由混合固体废弃物形成固体燃料组合物的工艺制造技术

公开了制造固体燃料组合物的系统和方法。具体地，公开了通过如下制造固体燃料组合物的系统和方法：将固体废弃物混合物在低于大气压下加热和混合至足以使所述固体废弃物混合物内的混合塑料熔融的最大温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由混合固体废弃物形成固体燃料组合物的工艺交叉引用本公开内容根据35U.S.C.§119要求于2014年10月30日提交并且题为“ProcessforFormingaSolidBlockCompositionFromMixedSolidWaste”的美国临时专利申请序号62/072,822的申请日的权益，将其公开内容完全引入本文作为参考用于所有目的。
本公开内容涉及加工混合固体废弃物的方法。更具体地，本公开内容涉及由固体废弃物混合物尤其是在不形成合成气的情况下制造固体燃料组合物的方法。
技术介绍
固体废弃物例如来自住宅、公共机构、和商业来源的市政废弃物，农业废弃物，和其它废弃物例如下水道污泥的管理仍然是解决方案不断演进的富有挑战性的问题。随着世界上填埋场达到和超过容量，并且随着固体废弃物行业和社会普遍地限制填埋场的使用，已经开发了如下的管理固体废弃物的替代方法：其额外地加工固体废弃物以减少引入到填埋场中的体积。金属、塑料、和纸产品的回收利用以及将有机物质堆肥是减少去往填埋场的固体废弃物的总体积的相对常见的方法。还已经开发了废弃物至能量(waste-to-energy)工艺以将固体废弃物的能量含量(energycontent)转化为更有用的形式例如电力。多种废弃物至能量工艺可使用热处理例如焚烧、热解、或气化(gasification)以释放固体废弃物物流的能量含量，其随后用于驱动下游发电机。虽然在废弃物至能量工艺中热解和气化相对于焚烧提供许多优点，但是当使用市政固体废弃物(MSW)或农业废弃物作为原料时，由于高的水含量、低的密度、和均匀性不足，热解或气化的有效使用受限。热解或气化室的高效操作典型地使用这样的原料：其为高密度并且具有一致的组成，且基本上没有水分。由于固体废弃物物流固有的低密度并且在组成方面是可变的，因此大多数废弃物至能量工厂(plant)将固体废弃物物流焚烧以释放固体废弃物物流的能量。增强的热解机制例如先进气化可克服与固体废弃物组成的固有不一致性有关的低效，但是这些先进机制需要在专门装备方面的显著投资。进一步地，它们仍然受原料品质的限制。其它工艺使用造粒机以使热解室的固体废弃物物流在尺寸方面更均匀。但是经造粒的固体废弃物保持固体废弃物物流所固有的在组成方面的变化。进一步地，将固体废弃物物流造粒无法将固体废弃物转变成适合于热解(或气化)室的高效操作的高密度和低水分燃料。对于固体燃料组合物以及由待用作原料的可包括混合固体废弃物和其它废弃物的固体废弃物物流制造固体燃料组合物的工艺存在需要。这样的燃料将提供作为废弃物至能量工艺的部分的热解(或气化)室的高效操作，而无需在先进机械方面的额外的资金投资。此外，对于将具有可变组成的固体废弃物物流转变成高密度且低水分的具有相对一致组成的固体燃料组合物的工艺存在需要，因为这提供更好的燃料组合物。进一步地，对于如下的由固体废弃物物流形成固体燃料组合物的工艺存在需要：其可进一步消除用于制造固体燃料组合物的固体废弃物物流的臭气、细菌、和其它不期望的性质。通过提供准备好用于热解或气化的经均化的、干燥、致密且富含能量的燃料，由这样的工艺得到的固体燃料组合物可使得实现使用高效率热解或气化方法作为废弃物至能量工艺的部分。
技术实现思路
本文中公开的方法加工固体废弃物混合物，而无需如对于制造工程(设计，engineered)燃料所典型采用的广泛的预拣选或预干燥。由于源材料无需干燥或预拣选(除了任选除去不燃物金属、玻璃、和危险材料之外)，因此基于来源地、季节或气候的含量(内容物)变化基本上不影响所述工艺。所述工艺通过获得包括有机材料、废物(trash)、和塑料的固体废弃物混合物而开始。所述系统在低于大气压的工艺容器中加工固体废弃物混合物，从而赶走过多的水分、挥发性有机化合物(VOC)、氯化有机物、和氯气，其被隔离而不将这些气体暴露于大气。然后在水和VOC的除去之后热增加以使固体废弃物混合物中的混合塑料熔融。该工艺使经干燥的固体废弃物混合物内的塑料内容物熔融，从而使塑料遍及固体燃料组合物分布并且提高固体燃料组合物的密度，这与现有的组合物形成对照。成品尚未热解并且包括有机化合物和塑料。成品具有大致均匀的一致性，意味着固体废弃物混合物内的大的块(碎块，piece)被减小至等于或小于固体废弃物混合物内的其它各个(individual)块的平均粒度。成品还具有低的水含量(<1％重量)，并且适合用于多种后工艺应用，包括作为用于焚烧的燃料、或者(例如经由热解或气化)作为合成气原料使用。简而言之，因此本公开内容涵盖由固体废弃物混合物制造具有至少8,000BTU/磅的能量含量的没有合成气形成的固体燃料组合物的方法。所述方法包括在工艺容器内将包括至少5％重量混合塑料的固体废弃物混合物加热至不大于110℃(例如约100℃、或者在约90℃和约110℃之间)的温度以将所述固体废弃物混合物分离成经干燥的固体废弃物混合物和从所述经加热的固体废弃物混合物释放的蒸发(vaporize)的化合物。所述蒸发的化合物可包括如下的任意一种或多种：水蒸气、至少一种挥发性有机化合物、氯化有机化合物、氯气、以及其任意组合。所述方法还可包括：通过使用连接在真空端口处的真空系统将所述工艺容器内的压力降低至小于约50托而将所述蒸发的化合物从所述工艺容器除去；将所述经干燥的固体废弃物混合物加热到至少160℃的最大温度并且混合以形成包括熔融的混合塑料的经加热的固体废弃物混合物；使用挤出出口将所述经加热的固体废弃物混合物从所述工艺容器挤出；和将所挤出的混合物冷却至小于约65℃以形成所述固体燃料组合物。所述固体废弃物混合物可包括约20％重量-约40％重量混合塑料。替代地，所述固体废弃物混合物可包括约5％重量-约35％重量混合塑料。所述固体废弃物混合物包括市政固体废弃物和农业废弃物。所述方法可进一步包括对所述固体废弃物混合物进行不可燃固体废弃物的分析，并且如果存在的话，除去所述不可燃固体废弃物。最终，原料必须基本上不含不可燃金属废弃物。所述方法可进一步包括对所述固体废弃物混合物进行混合塑料含量的分析并且如果必要，将所述固体废弃物混合物中的混合塑料的量调节至约5％重量-约60％重量。所述混合塑料可包括选自如下的一种或多种塑料：聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚乙烯/丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚氨酯、马来酰亚胺/双马来酰亚胺、三聚氰胺甲醛、酚醛(苯酚甲醛)、聚环氧化物、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、和脲-甲醛。特别地，所述混合塑料可包括聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、以及其组合，并且将所述经干燥的固体废弃物加热到至少约190℃。更特别地，所述固体废弃物混合物可包括约20％重量-约40％重量混合塑料。替代地，所述固体废弃物混合物可包括约5％重量-约35％重量混合塑料。所得固体燃料组合物可为疏水性的、稳定的、且不可生物降解的材料。所述材料可包括约40％重量-约80％重量碳；约5％重量-约20％重量氢；约％重量-约20％重量氧；小于约2％重量硫；小于约2％重量氯；和小于约1％重量水。所得固体燃料组合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
由固体废弃物混合物在不形成合成气的情况下制造固体燃料组合物的方法，所述方法包括：将包括约5％重量‑约60％重量混合塑料的固体废弃物混合物在工艺容器内加热至不大于约110℃的温度以将所述固体废弃物混合物分离成经干燥的固体废弃物混合物和蒸发的化合物；将所述蒸发的化合物从所述工艺容器除去；将所述固体废弃物混合物加热和混合到至少160℃且低于大气压以形成包括熔融的混合塑料的经加热的固体废弃物混合物；将所述经加热的固体废弃物混合物在低于约200℃挤出以产生挤出的固体废弃物混合物；和将所述挤出的固体废弃物混合物冷却至小于约65℃以形成所述固体燃料组合物，所述固体燃料组合物具有范围为约8,000BTU/磅‑约14,000BTU/磅的能量含量、范围为约30磅/英尺

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.30 US 62/072,8221.由固体废弃物混合物在不形成合成气的情况下制造固体燃料组合物的方法，所述方法包括：将包括约5％重量-约60％重量混合塑料的固体废弃物混合物在工艺容器内加热至不大于约110℃的温度以将所述固体废弃物混合物分离成经干燥的固体废弃物混合物和蒸发的化合物；将所述蒸发的化合物从所述工艺容器除去；将所述固体废弃物混合物加热和混合到至少160℃且低于大气压以形成包括熔融的混合塑料的经加热的固体废弃物混合物；将所述经加热的固体废弃物混合物在低于约200℃挤出以产生挤出的固体废弃物混合物；和将所述挤出的固体废弃物混合物冷却至小于约65℃以形成所述固体燃料组合物，所述固体燃料组合物具有范围为约8,000BTU/磅-约14,000BTU/磅的能量含量、范围为约30磅/英尺3-约80磅/英尺3的密度、和小于约1重量％的水含量。2.权利要求1的方法，其中所述固体废弃物混合物包括市政固体废弃物和农业废弃物。3.权利要求2的方法，进一步包括对所述固体废弃物混合物进行不可燃固体废弃物的分析，并且如果存在不可燃固体废弃物的话，将其除去。4.权利要求3的方法，其中所述固体废弃物混合物基本上不含不可燃金属废弃物。5.权利要求2的方法，进一步包括对所述固体废弃物混合物进行混合塑料含量的分析并且如果必要，将所述固体废弃物混合物中的混合塑料的量调节至约5％重量-约60％重量。6.权利要求1的方法，其中所述混合塑料包括选自如下的一种或多种塑料：聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚乙烯/丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚氨酯、马来酰亚胺/双马来酰亚胺、三聚氰胺甲醛、酚醛、聚环氧化物、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、和脲-甲醛。7.权利要求6的方法，其中所述混合塑料包括聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、以及其组合，和将所述经干燥的固体废弃物加热到至少约190℃。8.权利要求1的方法，其中所述固体废弃物混合物包括约5％重量-约35％重量混合塑料。9.权利要求1的方法，其中所述材料包括：约40％重量-约80％重量碳；约5％重量-约20％重量氢；约5％重量-约20％重量氧；小于约2％重量硫；和小于约2％重量氯。10.权利要求1的方法，其中所述工艺容器包括：保持在至少约190℃的壁温度的一个或多个加热壁、在所述工艺容器的内部容积中并且可操作地连接至所述工艺容器的混合器、穿过所述工艺容器中的第一开口的挤出元件、和穿过所述工艺容器中的第二开口的真空端口；其中所述工艺容器经由所述真空端口连接至包括真空泵的真空系统。11.权利要求10的方法，其中所述真空系统包括冷凝器，所述冷凝器包括上部端口、在所述上部端口下方的下部端口、在所述下部端口下方的冷凝物池、和在所述冷凝物池中的排放口，所述冷凝器经由所述冷凝器的上部端口可操作地结合至所述工艺容器的真空端口，并且所述冷凝器经由所述冷凝器的下部端口可操作地结合至所述真空泵。12.权利要求11的方法，其中所述真空泵经由所述真空端口除去所述蒸发的化合物，所述蒸发的化合物包括水蒸气、挥发性有机化合物、氯化有机化合物、氯气、以及其任意组合。13.权利要求1的方法，进一步包括在将所述固体废弃物混合物引入到所述工艺容器中之前，将所述固体废弃物混合物撕碎成具有约2英寸的最大尺度或最大直径的块。14.由固体废弃物混合物在不形成合成气的情况下制造固体燃料组合物的方法，所述方法包括：对固体废弃物混合物进行不可燃固体废弃物的分析，并且如果存在不可燃固体废弃物的话，将其除去；对所述固体废弃物混合物进行混合塑料含量的分析并且如果必要，将所述固体废弃物混合物中的混合塑料的量调节至约5％重量-约60％重量；将所述固体废弃物混合物撕碎以将粒度减小至等于或小于所述固体废弃物混合物内的其它各个块；将所述固体废弃物混合物引入到工艺容器中，所述工艺容器包括保持在约190℃-约260℃的壁温度的一个或多个加热壁、可操作地连接至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：B怀特，
申请(专利权)人：埃科金苏斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US