可流化的基于藻类的粉末状燃料及其制造和使用方法技术

基于藻类的粉末状燃料配置为在气流中流化。通过干燥藻类淤浆以产生粉末状组合物并接着粉碎粉末状组合物以产生燃料，制造基于藻类的粉末状燃料。基于藻类的粉末状燃料可在燃气轮机中燃烧以发电和/或推进飞行器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及源自藻类的固体粉末燃料以及制造这些燃料和使用燃料驱动燃气轮机的方法。2.相关技术随着世界范围对化石燃料需求的增加，同时现有资源以目前的消耗速度减少，用于产生能源的可再生资源日益重要。甘油三酯形成植物细胞的脂类能量储藏并可通过溶剂萃取或更复杂的方法从植物生物质中提取以产生油品。这些方法包括从生物质中两相提取油(见，例如，美国专利号6，166，231)和无溶剂萃取方法(见，例如，美国专利号 6，750, 048)。从这些方法中所得的油是甘油三酯和各种亲脂色素如类胡萝卜素和叶黄素的混合物。该油如果送入锅炉或发动机可直接用作燃料或者如果经酯基转移作用转化为生物柴油可间接地用作燃料。通常当它们经酯基转移作用转化为生化柴油时，源自植物如大豆、芸苔、向日葵、 金盏花和棕榈的植物油可用作可再生能源。除了植物油外还可使用从微生物如藻类产生的油，或者从微生物如藻类产生的油可用作植物油的替代品。尽管来自植物的植物油可用于替代一些化石燃料，但是源自微生物如藻类的油品具有满足更大部分全球能量需求的潜能。每年每英亩藻类可产生比陆地植物高10到250倍的油产量。例如，美国整个陆地的一半必须种植大豆以产生足够的植物油，替代目前美国柴油消耗。相反，只需该面积的一部分就可培养足够的藻类，产生足够的油品，替代目前美国柴油消耗。目前，从植物和微生物中大规模生产油的系统的建立在经济上还不可行。增加油在植物和微生物中的积累速度、开发便宜的生长系统和产生基本上纯形式的油的困难已使从生物中制造的油比化石燃料更昂贵。简述本专利技术涉及可流化的基于藻类的粉末状燃料以及制造和使用该燃料的方法。该燃料是通过将湿的藻类干燥和粉碎制造的颗粒。该燃料包括藻类的多细胞球形颗粒。颗粒的大小和形态可使燃料在气流(例如，空气)中流化。在一种实施方式中，流化的基于藻类的燃料可在燃气轮机中燃烧。基于藻类的燃料可用作推进剂(例如，喷气机燃料)或用于点燃轮机以发电。本专利技术的基于藻类的燃料避免了提取脂类所需的昂贵且耗能的方法，而改为利用藻类中的蛋白质和碳水化合物作为热量能量来源。根据本文描述方法制备的基于藻类的燃料的独特性质可使燃料流化并有效地燃烧，同时产生最少的燃烧残余物。在一种实施方式中，用于制造可流化的基于藻类的粉末状燃料的方法包括提供包括水和藻类的淤浆。在大于约70 °F的温度下干燥淤浆，产生按重量计含水量在约3%到约 18%范围的粉末状组合物。接着粉碎粉末状组合物,产生按体积计至少80%颗粒具有在约 I微米到约150微米范围的颗粒大小的粉末状燃料。干燥和粉碎产生了可流化的粉末状燃料。在一种实施方式中，可流化的基于藻类的粉末状燃料包括这样的干燥粉末状藻类含水量在约3%到约18%范围和至少80被％颗粒的大小在约I微米到约150微米范围。 颗粒形状是球形的并由许多藻类细胞组成。在一种实施方式中，粉末状燃料可具有小于约I.4的豪斯纳比率(Hausner ratio)。可通过干燥藻类的淤浆而不破坏藻类细胞壁并避免焦化细胞中的碳水化合物，提供小于I. 4的豪斯纳比率。选择合适的干燥条件可产生大致类似球体(即，球状或大致球样)的颗粒和/或在颗粒和/或细胞中具有脂类和碳水化合物的大致均匀混合物的颗粒。合适的干燥结合合适的颗粒大小可产生可在气流中流化的粉末状的基于藻类的燃料。本专利技术的粉末状燃料可以以足够的浓度夹带在空气中，用作燃气轮机发动机中的燃料。本专利技术基于藻类的燃料的可流化特性不同于冻干的或“冷冻干燥的”藻类，后者不容易夹带在气体载体中，而是当暴露于空气流、天然气流、丙烷流和/或氮气流时结块。在另一种实施方式中，本专利技术涉及在燃气动力轮机中使用粉末状基于藻类的燃料的方法。方法包括提供燃气轮机和源自藻类的粉末状燃料。粉末状燃料在载气流中流化和在燃气轮机中燃烧。燃气轮机可配置为驱动发电机或可选地推进飞行器。载气流可以是空气和/或甲烷。本专利技术粉末状藻类基燃料令人吃惊地产生相对高的燃烧热，即使在脂类浓度低的时候。该燃料对于它们在燃气轮机中的使用尤其有利，因为燃烧后留下少的残留物。燃烧本专利技术粉末状燃料几乎不产生或不产生烟灰或未燃烧的碳，这产生高燃烧热和有效的能量输出。基于藻类的燃料也是非磨损性的，其对轮机叶片产生低的磨损和破损。而且，整个藻类细胞的燃烧避免了提取脂部分的昂贵和复杂的过程。基于藻类的粉末状燃料以足够低的加工成本从给定量的藻类生物质产生足够的热量输出，以致在成本上可与传统化石燃料竞争。当基于藻类的粉末状燃料由具有负价值的废藻类或有公害的藻类(即，需要处理成本或消除成本的藻类)制造时，这尤其明显。因此，源于藻类的粉末状燃料提供了与传统化石燃料竞争的潜在可行的可再生能源，其可引起碳排放减少和对环境的影响减小。通过使用来自燃烧煤的发电厂的二氧化碳排放物生长用于制造本文描述的粉末状燃料的藻类，可进一步减少系统的碳洛(carbon footprint)。本专利技术的这些和其他目的以及特征从下面的描述和所附的权利要求将变得更加明了，或可通过如下文提出的本专利技术实施了解。附图简述为了进一步阐明本专利技术上面和其他的优点和特征，通过参考其图解在附图中的具体实施方式进行本专利技术的更具体描述。应当认识到，这些附图仅仅描绘本专利技术图解的实施方式并因此不应被认为限制它的范围。通过使用附图将更加具体和详细地描述和解释本专利技术，其中图I是图解用于制造可流化的基于藻类的粉末状燃料的步骤的流程图；图2是干燥器的示意图；图3是显示在燃气轮机中使用流化粉末状燃料的步骤的流程图；图4是轮机的示意图；图5是根据实施例I制造的粉末状燃料的显微照片；和图6是使用冻干法产生的粉末状藻类的显微照片，并提供用于和图5比较。详述I.定义本专利技术涉及粉末状的源于藻类的燃料，其具有期望的性质，用于使燃料在任何载气流如空气中流化。已经发现本文描述的基于藻类的粉末状燃料比通过传统手段如通过冻干法制备的藻类粉末可具有更加规则和球形的颗粒。如本文所使用，“类似球体的”包括球形的、近似球形的、圆形的、近似圆形的、圆的、球形状的、团状的、球状的、圆球状的和/或类似形状。通过直径测量完美球形颗粒的颗粒大小。尽管本专利技术燃料的藻类颗粒可以是大致球形的，但是该颗粒没有必要形成完美的球体。因此，应当根据用于测定圆形物或其他显示类似球体形状的非球形材料的颗粒大小的接受方法，确定“颗粒大小”。样品中颗粒的大小可通过肉眼估计或通过使用一套筛测定。颗粒大小可通过光学或电子显微镜分析，单个地测定。还可通过以本领域惯常方式的激光衍射(XRD)，测定或估计颗粒大小分布(PSD)。在一种实施方式中，本专利技术粉末状燃料具有期望的流动性性质。可按照豪斯纳比率描述固体的流动性，其根据式(I)定义H= P T/ P B 式(I)其中p B是粉末的自由堆积密度，和P T是粉末的拍实堆积密度。本领域技术人员熟悉用于计算粉末状材料豪斯纳比率的仪器和技术。 除非另外指出，百分数应当理解为重量百分数。II.用于制造可流化的基于藻类的粉末的方法图I图解了用于制造可流化的基于藻类的粉末状燃料的示例性方法100的流程图。在步骤110中提供包括藻类的淤浆。在步骤120中干燥所述淤浆，产生粉末状组合物。 在步骤130中粉碎粉末状组合物，产生可流化的粉末状燃料。可以以藻类和水的淤浆提供藻类。尽管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·富尔顿三世，
申请(专利权)人：R·富尔顿三世，
类型：发明
国别省市：