用于吸收甲烷的方法和装置以及测定排放配额的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及吸收甲烷和其他含碳气体的方法和装置。所述方法包括将固体碳质物质装载至一个容器中，并将待吸收的气体装载至所述容器中。所述气体优选由家畜排泄物形成，主要由家畜排泄物的液相或浆体相形成。所述固体碳质物质优选通过以下方式形成，即在热解过程中加热植物材料，从而形成具有一种固体结构的碳质物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于吸收甲烷和可能的其他含碳气体的方法，目的是降低甲烷 和具有温室气体特征的其他含碳气体向大气中的排放。本专利技术还涉及一种用于确定温室 气体吸收源(greenhouse gas sink)在吸收家畜排泄物产生的温室气体后的排放配额 (emission credit)的方法。本专利技术还涉及用于该方法的装置，所述装置包含一个热解装置 和一个容器(优选封闭容器)，分别用于装载包含含碳气体的物质和用于装载含碳物质，所 述含碳物质是在所述热解装置内的热解过程中形成的。
技术介绍
由有害污染物如甲烷和二氧化碳(CO2)排放引起的环境和健康负面效应如全球变 暖、烟雾和人类呼吸问题已经致使全世界的国家、政府和地区对企业和工业的允许排放量 进行规定。一些科学家认为CO2排放正造成全球变暖，依据的理论是其排放产生温室效应。 这些和其他排放污染物可源自许多产业，例如家畜饲养工业和能源工业。许多国家已经同意依据京都议定书减少其CO2排放。京都议定书是一个有关气候 变化的国际框架公约的协议，目标是减少温室气体，以努力防止人为的气候变化。截至2008年5月，182个成员已经批准了该协议。包括巴西、中国和印度在内的 137个发展中国家已经批准了该协议，但其义务仅仅是监测和报告排放。包括欧盟作为一个 权益体在内的36个发达C. G.国家被要求将温室气体排放减少至条约中对每个国家规定的 水平(为附录I中国家的排放量的61.6%以上)。美国是唯一一个未批准该条约的发达国 家，并且是一个重要的温室气体排放国家。在该目标下，提供了一种复杂体系，该体系允许 一些国家从其他国家购买排放配额。排放配额(或碳配额)以“二氧化碳的当量公吨数”衡量，科学家将二氧化碳归咎 于导致气候变化的主要吸热气体。因此，1配额等于1公吨的CO2当量。这意味着所有其他 温室气体必须被转换成CO2当量。根据京都议定书，成员会议决定(第2/CP. 3号决定)，在计算总体来源和吸收源 时，为IPCC第二次评估报告计算的“全球变暖潜能”值被用于将各种温室气体排放转换为 相当的CO2当量。GWP是给定质量的温室气体据估计造成全球变暖的程度的量度。它是一 个所述气体与相同量二氧化碳相比较的相对水平，二氧化碳的GWP被定义为1。清洁发展机制(CDM)是京都议定书下面的一个协定，允许有温室气体减少义务的 工业化国家(称为附录1国家)在发展中国家投资于减少排放的项目，换取在其本国更昂 贵的排放减少量。被批准的CDM碳计划的一个关键特征是它已经建立称为“额外性”的概 念，即如果没有排放减少配额提供的额外激励，计划的减少将不会出现。吸收从家畜排泄物形成的甲烷和其他气体已知有多种不同方法。此外，已知有物 质包含所述气体的离子型成分，例如液体粪肥或者部分液体、部分固体粪肥的浆体。经常将 甲烷和其他气体收集在密封罐中，或者向该粪肥加入催化剂等以通过电化学离子键合而消 除甲烷和/或其他含碳气体的形成。在热解过程中形成含碳固体物质也是已知的。还已知，热解物质具有空隙，使得所 述含碳物质具有一定孔隙率。热解过程经常被用于燃烧在热解过程中形成的气体。热解中 形成的固体物质可通过燃烧产生能量或者通过作为肥料被再利用进行处理。JP 60106889公开了一种方法，通过使用粉煤由家畜排泄物制造燃料。通过在干 燥炉中或者在温室中的阳光下燃烧排出气体从而将家畜排泄物干燥至含水量不超过50% 的程度。将干燥后的排泄物和粉煤进料至一个进料斗，所述煤具有这样的粒度分布，即粒度 9-150目的颗粒构成其30-70wt%，且粒度150-500目的颗粒构成其70_30wt%。将该混合 物从所述进料斗进料至一个混合器，它们在所述混合器中均勻地相互混合。将所形成的均 质混合物进料至粒化机或压块机，以得到含水量不超过20%的团粒或压块。煤被粉化目的 是能够制成团粒或压块。US 6，205，793公开了一种用于存储和运输煤矿甲烷气体的方法和装置。所述装置 利用了转换丙烷罐。在标准的丙烷罐中装入活性炭或具有高容积甲烷吸附能力的市售炭。 在井下通过较小的压缩机将甲烷气体压缩，并装载至转换罐中。在该方法中至少使用3个 转换罐，一个用于在井下装载，一个用于在终端用户处释放其甲烷气体，一个用于在井和终 端用户之间运输。利用所述存储和运输的装置和方法将会减少来自矿的和来自发电厂的温 室气体排放，并且将为所有权人和经营者带来大量的课税信用和净化空气激励。它还为公 众提供了更廉价来源的更清洁燃烧燃料，以用于大型公共设施和其他大的终端用户。使用 了活性炭，所用的活性炭必须通过使碳质原料经高于700°C的温度处理而形成。
技术实现思路
本专利技术的一个目标可看作是提供一种方法和装置，所述方法和装置都使得家畜饲 养产业可增加饲养家畜的数量，而对于饲养增加数量的家畜，不必因为所产生排泄物的量 增加而增加所需的用地量。该目标可通过一种用于吸收有机废料形成的甲烷和其他含碳挥发性气体的方法 实现，所述方法包括_将一种固体碳质物质装载至一个容器中，-将待吸收的所述挥发性气体装载至所述容器中，-所述气体为有机废料如家畜排泄物的游离成分或离子型成分，优选是家畜排泄 物的液相的离子型成分，并且-所述方法使用碳质物质作为吸收剂，其形成是通过使植物材料在热解过程中处 于最高700 V的温度，从而形成具有固体结构的含碳物质。本专利技术用于吸收甲烷或其他组成温室气体的含碳挥发性气体的方法具有的优点 是甲烷以如下方式被吸收，即仅农场产生的产品被应用于吸收甲烷。用于热解过程的原料可以是谷物、秆、木或其他有机材料，并且包含甲烷的离子型 成分的粪肥形成自家畜排泄物。因此，不需要来自其他产业的产品。此外，所产生二氧化碳的量被限制至尽可能低的量。由于原料的不完全燃烧，热解 是一个形成有限量的二氧化碳的过程。此外，其他温室气体的排放也被限制至最低。尤其 是，甲烷作为污染性温室气体，有害性是二氧化碳的约20倍。本专利技术的碳质物质可发挥温室气体吸收源的功能，其中可以从家畜排泄物吸收温 室气体并将其储存直至进一步处理。同时，本专利技术的碳质物质可作为在家畜排泄物中形成 甲烷和二氧化碳的微细菌的抑制剂，从而额外地减少温室气体向大气中的排放。通过本专利技术的方法，甲烷被吸收在热解过程中形成的碳质物质中。所述来自热解 过程的碳质物质随后可燃烧掉，从而如所有燃烧一样产生二氧化碳。或者，所述来自热解过 程的碳质物质可被用作土壤改良剂，例如作为浓缩的粪肥，其不仅具有碳质物质本身的施 肥优点，而且具有碳质物质中吸收的甲烷的施肥优点。本专利技术的方法还可被私人、被工业实体和被政府用来履行京都议定书。京都议定 书是一种“总量管制和交易”体系，该体系对温室气体排放的国家总量进行管制。虽然这 些总量管制是国家层面的行为，但是实际上大多数国家会将其排放目标传递至各个工业实 体，例如具有家畜的农场。可能的配额购买者可以是预计其排放超过其限额的私人和工业实体。一般而言， 它们会直接从具有过量许可量的其他团体，从经纪人或者从节能公司(ESCO)购买配额。碳配额是可交易的标的物，具有透明的价格并具有可量度的交易量。随着银行、经 纪人、基金、套利人、ESCO和个体商人的最终加入，预计该市场会大大增大。根据本专利技术的一个方面，所述方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于吸收由有机废料形成的甲烷气体或其他含碳挥发性气体的方法，所述方法包括－将一种固体碳质物质装载至一个容器中，－将待吸收的所述挥发性气体装载至所述容器中，－所述气体为有机废料如家畜排泄物的游离成分或离子型成分，优选是家畜排泄物的液相的离子型成分，并且－所述方法使用碳质物质作为吸收剂，其形成是通过使植物材料在热解过程中处于最高７００℃的温度，从而形成具有固体结构的碳质物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DK 2007-10-16 PA200701492一种用于吸收由有机废料形成的甲烷气体或其他含碳挥发性气体的方法，所述方法包括 将一种固体碳质物质装载至一个容器中， 将待吸收的所述挥发性气体装载至所述容器中， 所述气体为有机废料如家畜排泄物的游离成分或离子型成分，优选是家畜排泄物的液相的离子型成分，并且 所述方法使用碳质物质作为吸收剂，其形成是通过使植物材料在热解过程中处于最高700℃的温度，从而形成具有固体结构的碳质物质。2.根据权利要求1的方法，所述方法包括_装载物质结构中有空隙的固体碳质物质，使得所述物质具有的孔隙率使存储量与体 积之比为至少50比1，可能为至少100比1，甚至更可能为150比1，甚至还可能使存储量与 体积之比超过180比1。3.根据权利要求2的方法，所述方法包括_装载物质结构中有空隙的固体碳质物质，使得所述物质具有的孔隙率使存储量与体 积之比为至少50比1，可能为至少100比1，甚至更可能为150比1，甚至还可能使存储量与 体积之比超过180比1，-将一种包含待吸收气体的离子型成分的气体物质装载于容器中，所述气体物质在 0°C和大气压下测量的粘度低于20 · 10_6Pa-s。4.根据权利要求2的方法，所述方法包括_装载物质结构中有空隙的固体碳质物质，使得所述物质具有的孔隙率使存储量与体 积之比为至少50比1，可能为至少100比1，甚至更可能为150比1，甚至还可能使存储量与 体积之比超过180比1，-将一种包含待吸收气体的离子型成分的液体物质装载于容器中，所述液体物质在 25°C和大气压下测量的粘度高于0. 500 · 10_3Pa · S。5.根据权利要求2的方法，所述方法包括_装载物质结构中有空隙的固体碳质物质，使得所述物质具有的孔隙率使存储量与体 积之比为至少50比1，可能为至少100比1，甚至更可能为150比1，甚至还可能使存储量与 体积之比超过180比1，-将一种包含待吸收气体的离子型成分的气体物质装载于容器中，并且其中在被装 载于所述容器中后所述气体物质和所述固体碳质物质之间的重量比为至少5%，优选至少 10 %，更优选至少25 %，可能为至少50 %。6.根据前述权利要求任一项的方法，所述方法包括步骤-装载物质结构中有空隙的固体碳质物质，所述物质具有小于25mm的最大尺寸，优选 小于20mm的最大尺寸，更优选小于15mm的最大尺寸，甚至更优选小于IOmm的最大尺寸，可 能小于5mm的最大尺寸，并且具有大于Imm的最小尺寸，_将一种包含待被吸收气体的离子型成分的液体物质装载于容器中，并且其中在被装 载于所述容器中后所述固体碳质物质和所述液体物质之间的重量比为至少2%，优选至少 5%，更优选至少10%，可能为至少15%。7.一种用于实施权利要求1-6任一项的方法的装置，所述装置包含-至少一个容器，优选封闭容器，其具有第一进口，用于在燃烧室内进行的热解过程所 形成的固体碳质物质，所述容器还具有“至少一个第二进口，用于由有机废料形成的物质，优选液体物质，所述物质含有甲烷 或其他含碳挥发性气体。8.根据权利要求7的装置，其中-所述燃烧室形成斯特林机的一部分，所述斯特林机具有至少一组4个以四边形排布 同方向放置的气缸，每个气缸中装有双动活塞，将气缸分成热气缸室和冷气缸室，每个气缸 的热气缸室与沿四边形周边排布的一系列气缸中的下一气缸的冷气缸室连通，以及_所述斯特林机包含所述气缸组共用的一个燃烧室，其布置于气缸四边形排布之内或 与之相邻，所述燃烧室具有在其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：TAN哈坦，
申请(专利权)人：黑炭公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]