废弃物存储一体化的系统与方法

专利名称：废弃物存储一体化的系统与方法
技术领域：
本发明一般涉及替代能源、燃料以及石油化学产品。本发明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。
背景技术：
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°C (1112 T )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l)C+l/202 — CO-110. 5kJ/mol (放热反应)
2) C+H20 ^ C0+H23)C+C02 —2C04)C+2H2 —CH45) CO+ ^ C02+H2
+131kJ/mol (吸热反应) +172kJ/mol (吸热反应) -74kJ/mol (放热反应) -41kJ/mol (放热反应)H2O6) C0+3H2 — CH4+H20 _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°C )穿过上面的反应床，并在那里还原成压和⑶，然后冷却至约750°C。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°C)。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°C时与炭发生反应，以在冷却至800°C的同时产生更多的⑶和压。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；热交换的效率低于起泡流化床式。通常，这些气化器使用的是同类性质的燃料，因为持续不变地使用同一种燃料可 使得气化器能针对这种特定的燃料进行最优化设计，用于生产所期望的产品。现在气化器 所使用的燃料通常为木材、煤、石油以及生物质。由于一些燃料来源越来越昂贵，能源与石 油化学产品的供应商正在寻在一种可替代的燃料原料。废弃物是可用于气化的、潜在的大量原料的来源。目前，废弃物比如城市固体废弃 物通常是被丢弃或焚烧以产生热或蒸汽供涡轮机使用。焚烧是一种燃烧过程，其缺点如前 文所述。今天，环境所面临的最大威胁是排放到大气中的温室气体(GHGs)。温室气体(例 如二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、水蒸汽、一氧化碳、氧化氮、二氧化氮和臭氧)从射入的太 阳辐射中吸收热量，但并不将长波辐射反射回天空中。大气中的温室气体将吸收的热量和 地表的热量截留下来。在美国，温室气体的排放大多来自于因经济增长而需要大量使用能 源、发电所用的燃料以及受天气模式影响的供暖与冷气需求。与能量相关的二氧化碳排放 来源于石油和天然气，占到美国人为温室气体排放量的百分之82。另一种温室气体，甲烷， 来源于填埋场、煤矿、石油和气体操作以及农业；它占到总排放量的百分之9。同时，一氧 化二氮(占到总排放量的百分之幻来源于燃烧的矿物燃料以及某些肥料的使用和工业加 工。在2001至2025年间，整个世界的二氧化碳排放量预计要以每年百分之1. 9的速度增 长。预计这些气体排放量的增长大多都发生在发展中国家，例如中国和印度，其新兴经济的 发展需要矿物燃料。在2001至2025年间，预计发展中国家的排放量每年的增长率高于世 界平均水平，达到百分之2. 7，并且在2018年来临之前超过工业化国家的排放量。如果在垃圾填埋处没有或缺乏垃圾填埋气体连接系统，那垃圾填埋也是温室气体 的主要来源。这主要是因为在废弃物分解的过程中会释放出甲烷，比如城市的固体废弃物 (MSW)。与二氧化碳相比，甲烷的温室效应比二氧化碳的要强21倍。今天，垃圾填埋的气体 排放量占人类活动产生的气体排放量的4%。燃烧废弃物或在垃圾填埋处收集甲烷都能极 大地减少甲烷气体的排放。从垃圾填埋处收集的甲烷气体还不能直接用于能源生产或燃 烧排放，换而言之，即通过燃烧排放而没有产生能源。参见科学日报2007年12月8号出 版的《燃烧废弃物能减少温室气体的排放》(Combustion Of Waste Reduce Greehouse Gas Emissions, Science Daily, DEC 8 2007)根据人类活动产生的温室气体的量来衡量人类活动对环境的影响，方法之一是检测碳足迹(Carbon footprint)，即以二氧化碳(CO2)为单位进行检测。碳足迹可看作是一 个产品或一种服务整个周期期间排放的二氧化碳和其他温室气体的总量。正常情况下，碳 足迹通常表述为(X)2当量(单位通常为千克或吨)，其说明了不同温室气体的对全球变暖产 生同样的影响。可采用“生命周期评价”方法来对碳足迹进行计算，或者可将碳足迹只限定 为使用矿物燃料的能量所带来的立接产生的排放。碳足迹的另一定义是在一年的期间，个体行动(主要是通过能量使用)产生的C02 的总量。该定义解释了对个体碳的计算(器)。这个术语源自于这样一种想法，即个人活 动后所剩下的就是足迹。碳足迹可以只考虑直接排放(通常由家庭中和移动中的能量使用 所引起，包括开车、坐飞机、乘火车和乘坐其他公共交通工具进行旅行)，或者也包括间接排 放，其中包括消费商品和享受服务所带来的C02排放以及随之而来产生的垃圾。通过执行下列步骤，可有效减少碳足迹(i)进行生命周期评价，以准确确定当前 的碳足迹；(ii)根据能量消耗和与其相关的C02排放，确认热点；(iii)优化能量效率，并 且由此生产工艺使得C02排放和其他温室气体排放量减少；以及(iv)确认解决办法，以处 理节能措施无法消除的C02排放。最后一个步骤包括碳补偿以及目的在于减少C02排放的 工程的投资。购买碳补偿是另一种减少碳足迹的方法。一个碳补偿可减少一吨CO2当量。出售 碳补偿的公司对可再生能源研究、农业和填埋场气体捕获以及植树等工程进行投资。购买和取回排放交易信用额的行为也是存在的，这就在自愿的碳市场和管制的碳 市场之间建立了联系。排放交易方案为组织和公司提供了降低其碳足迹的经济刺激。这些 方案受总量管制交易体系的管理，在这一体系中，某一国家、地区或部门的总碳排放量为一 定值，且组织被准许排放总排放量的一部分。那些排放的碳少于其排放目标值的组织可以 出售他们“多出来的”碳排放量。对于许多废弃物来说，经过处理的材料表现为经过一系列步骤后所剩下的东西， 这些步骤包括(i)原材料的提取和处理；(ii)产品制造；(iii)运输材料和产品至市场； (iv)消费者使用；以及(ν)废弃物管理。实际上在“生命周期”的每一步骤中，温室气体 (GHG)的潜在影响都存在。废弃物管理对温室气体的影响是影响与制造、运输、使用以及处 理变为废弃物的产物或材料相关的能量消耗(具体地，矿物燃料的燃烧)以及影响来自垃 圾填埋场中的废弃物的温室气体排放。从传统意义上说，人们尝试了各种各样的焚烧方法，以减少在废弃物填埋处必须 丢弃的材料的数量或体积。然而，基本没有经济可行的改进方法或能有效解决固体废弃物 问题的方法。当然，尽管焚烧能减少废弃物填埋处的废弃物体积，但是焚烧会产生大量的温 室气体，因此，已变成废弃物的产品的碳足迹并没有减少。人们对直接利用固体废弃物也做 了很多尝试，与其它固体或液体燃料混合或经过一定的加工作为电力生产的燃料。尽管已 证明，一些项目在技术上是可行的，但是只有一部分是环境友好的或具有经济吸引力的，大 多数的废弃物能源回收项目与其所代替的废弃物填埋相比，要耗费更多的政府资金，同时 也没表现出环境的大体改善。焚烧通常能将城市固体废弃物的体积减少90%，只留下原体积的10%，这部分残 余物通常采用废弃物填埋的方式进行处理。在焚烧的过程中产生了大量的温室气体二氧化 碳。通常，在焚烧过程中排放等量的二氧化碳所产生的能量的焦耳数是相当低的。因此，为能源生产而焚烧城市固体废弃物不仅向大气释放出温室气体，而且所得到的能量是相对较 低的。因此，如果需要避免温室气体的排放，那么还需要除了填埋和焚烧以外的新的废弃物 (例如，都市固体废弃物)处理办法。每种经过处理成为废弃物的材料都会产生不同的温室气体影响，这取决于制造和 处理方式。废弃物管理的目标中最重要的温室气体是二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和全氟碳 (perfluorocarbons) 0在这些温室气体中，二氧化碳(⑶幻是目前为止美国排放的最常见 的温室气体。大多数二氧化碳的排放都来源于能量的使用，特别是矿物燃料的燃烧。二氧化 碳是测量截热潜能值(heating-trapping potential)(也被称作全球变暖潜能值(GWP)) 的参比气体。就定义来看，一千克二氧化碳的GWP是1。甲烷的GWP是21，也就是说一千克 甲烷的截热潜能值与21千克的C02—样。一氧化二氮的GWP是310。全氟碳的GWP最高， 其中CF4达到6500的GWP以及C2F6达到9200的GWP。二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和全氟 碳的排放量通常以“碳当量”来表示。由于C02按重量算是碳的12/44，所以一公吨C02等 于12/44或者0. 27公吨碳当量(MTCE)。一公吨其他气体的MTCE值是通过将其GWP与因 子12/44相乘而确定的(参见政府间气候变化问题小组(IPCC)，气候变化1995 气候变化 的科学，1996，121页)。在无氧(厌氧的)环境中，例如填埋场中，有机废弃物分解时会产 生GHG更高的甲烷(CH4)。在美国，填埋场是产生甲烷的最大源头。与废弃物填埋相比，用具有生物降解能力的废弃进行物堆肥和消化的处理方法能 减少温室气体的排放。在植物的消化中产生的沼气与堆肥相比，如果沼气能被用于热量、电 或运输燃料，能减少更多的气体排放。如果在来源处对废弃物进行分类并用沼气代替化石 燃料，效能还可以更好。当回收的废弃材料经过处理后用于取代矿物燃料时，通常会更好地实现温室气体 排放的减少。如果被取代的材料具有生物性(来源于活生物体的材料)，那么并不总是能 降低排放量。即使是其他因素(例如废弃材料的处理和使用过的产品的处理)也会影响排 放平衡。例如，回收由回收织物制造的吸油片(面纸)，与使用新的塑料相比，会降低排放。 另一个例子发现，将回收的塑料用作建筑材料的原料比采用浸渍木材要好。这是因为塑料 的燃烧在降低排放上比起浸渍木材会导致更多的排放。如果被取代的材料是基于矿物燃料 的，或者是混凝土或钢，那么结果可能会比回收的塑料的结果更好。考虑到温室气体对环境的影响，各级政府正考虑，在一些情况下已经启动以降低 在燃料转化为能量期间释放至大气中的温室气体为目的的项目。一个类似的行动就是“区 域温室气体减排行动”(RGGI)。RGGI是面向市场的项目，旨在降低东北地区发电厂造成的 全球变暖性污染。美国的不同地区正在考虑在整个联邦内进行其他此类行动。RGGI是位于 美国东北部的政府托管的温室气体交易体系。例如，该项目将要求燃煤发电厂平均每年积 极地减少其2. 5%的温室气体排放。实现该目的的其中一个方式就是更换燃料来源或清洗 排放物以减少污染物。另一个替代方式就是向那些能够补偿其大气排放的其他公司购买碳 信用额。因此，需要一种能高效燃烧并清洁的替代燃料，该燃料可用于能源生产或/和用 于生产石油化学产品的粗原料的生产。同时，还需要一种可采用各种方法以减少废弃物的 温室气体排放量的废弃物管理系统。特别地，需要通过影响材料的末端生命晚期管理来降 低其碳足迹。通过利用废弃物含有的能含量，能够在废弃物处理期间降低温室气体的排放，并且有效地利用商业和居民消费者产生的废弃物。本发明的目的在于通过回收废弃物中的能源与所含物质以及减少对矿物燃料的 需求，为国内废弃物的处理提供一种改良的、经济的方法。本发明的又一个目的在于为能源 生产和/或石油化学产品的原料生产提供一种产率可控的原料。本发明的再一目的是为含 碳材料的热转化提供一种改良的原料以避免现有技术的不足。基于废弃物的物理或化学性质，为废弃物流提供一种一体化的仓储系统也是本发 明的目的之一。这些物理和/或化学性质在化学转化中会对能源生产和/或石油化学产品 粗原料生产过程中的产量产生影响。本发明的另一目的是基于废弃物的化学组分和在化学 转化过程中将废弃物用作混合原料，提供为废弃物流一种一体化的仓储系统。本发明的又 一目的是基于废弃物流的能源组分，为废弃物流提供一种一体化的仓储系统。本发明的再 一目的是基于在物料流中的能源组分需要最优的热转化，提供一种废弃物流的存储工艺。发明概述本发明基于废弃物流的组成和性质，提供一体化的仓储系统。具体的，本发明根 据一套物料特性，提供一种产生个性化(单个)废弃物流的加工方法。根据本发明的系统 和方法，从存储在仓中的废弃物筛分出来的单个废弃物流以一定的物料比相互混合得到原 料，该原料在化学转化过程中能得到预期的产出，比如在气化过程中。根据本发明所述的系统，该系统包含有用于存储从混合的都市固体废弃物流中分 拣出来的第一种废弃物组分的第一仓，以及用于存储从混合的都市固体废弃物流中分拣出 来的第二种废弃物组分的第二仓。第一种废弃物组分与第二种废弃物组分的区别在于化学 组分的不同的。这两种废弃物组分的区别在于它们相互混合得到的混合原料在该混合物被 转化的气化过程中对如何气体产品中1)氢气与一氧化碳的比例和2、氢气与一氧化碳的总 量的至少一个有影响。另一方面，根据本发明所述的系统，该系统包含有用于存储从固体废弃物流中分 拣出来的第一种废弃物组分的第一仓，以及用于存储从固体废弃物流中分拣出来的第二种 废弃物组分的第二仓。第一种废弃物组分是根据至少一种废弃物组分的物理性质和化学性 质与第二种废弃物组分区分开来的。废弃物类型的区别还在于包含由第一和第二仓中的废 弃物组分组合得到的混合原料对化学转化过程的产率的影响，在所述的转化过程中上述的 混合原料发生了转化。再一个方面，根据本发明所述的固体废弃物流，该固体废弃物流含有城市固体废 弃物的混合物。根据本发明所述的固体废弃物流，该固体废弃物流含有来源分离流。任意 地，来源分离流含有可回收的材料，来源分离流可含有回收的残渣。又一方面，根据本发明所述的第一种废弃物组分，该组分含有的材料包括高密度 聚乙烯、低密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯、纤维、纸张、报纸、木材、 脂肪、油以及油脂(FOGs)中的一种。类似地，第二种废弃物组分区别于第一种废弃物组 分，所含的材料包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene ter印thalate)、纤维、纸张、报纸、木材、脂肪、油以及油脂(FOGs)中的一种。在本发明的一方面，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所 含的废弃物组分至少包含一种碳、氢、氮、氧、硫、氮、氯以及灰分中的一种。在本发明的另一 方面，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的水分含量。
根据本发明所述的方法，该方法包括提供第一、第二仓以及根据废弃物组分中至 少一种物理性质或化学性质区分第一种固体废弃物组分与第二种废弃物组分，以及根据第 一种与第二种废弃物组分组合得到的可用于化学转化过程中的混合原料中废弃物组分对 化学转化产率的影响区别第一种固体废弃物组分与第二种废弃物组分。该方法还包括将第 一种废弃物组分置于第一仓，将第二种废弃物组分置于第二仓。根据本发明的另一方面，该方法还包括将第一种废弃物组分与第二种废弃物组分 相互混合得到混合的原料。任意地，该方法还包括混合原料的稠密化(硬化或固化)。根据本发明的另一方面，所述的制备含有所期望的化学组分的工程原料的方法包 括提供了放置第一种废弃物组分的第一仓以及放置第二种废弃物组分的第二仓，其中第一 种废弃物是从混合固体废弃物流中挑选出来的，第二种废弃物是从混合固体废弃物流中挑 选出来的。该方法还包括第二仓中废弃物化学组分的测定。该方法进一步包括第一仓的废 弃物组分与第二仓的废弃物组分之间的数量比的测定，当该废弃物组分以一定的数量比相 混合时可得到含有所期望的化学组合物的工程原料。该方法还包括将第一仓和第二仓的废 弃物组分以一定的数量比相互混合得到含有预期化学成分的工程原料。根据本发明的又一方面，第一仓废弃物组分的化学组分的测定与第二仓废弃物组 分的化学组分的测定中至少有一种是根据化学组分所收集到的信息来测定的，该信息是与 普遍发生在市政固体废弃物流的废弃物种类有关。任意地，在城市固体废弃物流中收集到 化学组分信息可以是一个查询表。根据本发明的另一方面，光学筛分器(光照拣选机)应至少收集一个仓中或/和 混合成的混合原料的废弃物组分的体积和质量相关的数据。任意地，这些数据可由第三方 进行鉴定。


图Ia和Ib是筛分废弃物材料的流程图；图2是将筛分的废弃物处理成气化原料的流程图；图3是将各种来源的废弃物料进行加工的流程图；图4是估计美国社区废弃物的典型组成；图5说明水分对废弃物料的发热值的影响；图6为废弃物原料的发热值；图7是将废气物料加工成具有同一性质的、含有适于气化的能源组分的燃料。
具体实施例方式气化是一种热化学过程，它能得到富含燃料的气态产品。不管气化器是如何设计 的，为了得到有用的燃料气体，气化操作必须经过两步。第一步，在600摄氏度((1112°F) 以下高温分解将燃料的易挥发组分释放出来。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、氢气、空气或 纯氧气进行反应。在空气中气化可得到富含氮的、含有能源组分较少的燃料气体。在纯氧 气条件下进行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。在水蒸 气条件下进行气化通常称为改造，气化得到富含氢气和二氧化碳的合成气体(syngas).。通常，碳与氧之间的放热反应可为高温分解和焦炭气化反应提供所需的热量。所发生的基本的气化反应
l)C+l/202co-110. 5kJ/mol (放热反应)
2) c+h20co+h2+131kJ/mol (吸热反应)
3) c+c022c0+ 172kJ/mol (吸热反应)
4) c+2h2ch4-74kJ/mol (放热反应)
5) c0+h20co2+h2-41kJ/mol (放热反应)
6) c0+3h2ch4+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。可通过气化生成合成气体的原料，其潜在的来源 是废弃物。气化过程可液化和气化废弃物中的固态或液态的碳氢化物，并将其转化为能源 含量较低或中等的气体。将废弃物气化与传统的焚烧相比，具有一些优势。气化发生在还 原性的环境中，限制了二恶英、硫化物(SOx)与氮化物(NOx)的形成。而且，它所需要的氧气 仅是焚烧所需的化学计量的一小部分。因此，所加工的气体的体积是很小的，只需使用规模 较小，价格低廉的空气清洁设备和热交换设备。气体体积的减小也意味着废气中的污染物 的局部压力增加。根据化学热力学公式AG = -RTln(P1ZPtl)，压力增加有利于完全吸附和 颗粒的俘获。最后，气化产生的燃料气体与相互连接的循环涡轮机和往复式发动机，还可能 与燃料电池形成一体，该体系与传统的蒸汽锅炉相比，能更有效地将燃料能源转化成电力。参见附图，尤其是参见图Ia和图lb，一般为100，筛分废弃物材料用作工程燃料的 原料的流程。例如，废弃物材料可以是混合的城市固体废弃物流，一来源不同的物料流(比 如在废弃物的源头将可回收材料与不可回收材料区分开的流)，和/或循环利用的残遗物 流，即废弃物流除去一定数量的可回收材料后，仍然存在的物料流。废弃物材料通过废弃物 收集工具以单一物流或多股物流的形式运送到大的接收区。废弃物流可以是装袋的、未装 袋的或拆建物料(C&D)流。未装袋的废弃物材料包括，比如，混合的废弃物材料、单一的废 弃物材料和陈旧的波纹纸板(OCC)。将废弃物材料倒入倾翻板102上，然后通过运输装载机 将其推到传送装置上。在一个实施例中，未装袋的废弃物材料由客户进行预分类。在另一 个实施例中，未装袋的废弃物在用户现场通过收集服务进行预分类。未装袋的废弃物材料 通过传送装置从倾翻板102运输至预分类站104，在预分类站104，将未装袋的废弃物材料 分成大块的铁、大块的塑料(比如大块的硬塑料)和塑料薄膜的子物流。从预分类站104 出来的每一个子物流又进一步分为两个物料流10 和104b。从预分类站104出来的干净 的、已分类的废弃物材料归于第一物料流104a，然后传送至仓106。在一个实施例中，仓106 为第一物料流10 的每一种材料设置了间隔。从预分类站104出来的，已分类的废弃物材料包括污染物分入第二物料流104b， 并传送至OCC筛114。OCC筛114将，比如，纸、袋子和褶皱的光纤从物料流104b中筛分出 去。根据本发明所述的OCC筛114，该筛是一种OCC圆盘筛，含有各种各样可旋转和加料的 圆盘，比如，波状运动会使大的物体比如OCC向上移动，远离物料流104b的残余物。在一些 实施例中，OCC筛114可用于将混合的、办公室纸张从OCC中去除。OCC筛114可用于，比 如，0.5英寸厚的钢板制成椭圆形的锯齿状圆盘。圆盘的大小可以改变，而且圆盘之间的距 离或排数也可以调节以应对废弃物材料的物料流。在一个实施例中，OCC筛114含有3个层面以去除OCC纤维、非OCC纤维和大小在8到12英寸之间的器皿。被OCC筛114消极分 选的OCC物料流11 被转移到挑选平台118，在挑选平台118上纤维碎片和垃圾从物料流 114a中除去。纤维碎片、垃圾和OCC从挑选平台118下来后被转移到仓120.如果从倾翻板上下来的废弃物含有袋装的废弃物材料，传送装置将袋装的废弃物 材料传送去进行袋撕裂。在袋子被传送去撕裂之前，可能会用天平对材料进行称量。袋子 分裂机108将袋子撕开并将废弃物材料传送至流程中的其它单元进行筛检的操作。流程中 的每一个单元均可从废弃物材料中取出某一类型的材料。首先，从袋子分裂机108出来的材料被输送至夹杂物筛选单元110。夹杂物筛选单 元110可除去长长的缕(如线、纤维状夹杂物、丝、磁带以及绳子等)，这些物质会损坏下游 的装置。除去纤维状夹杂物后，废弃物材料被运送至滚筒筛112。在滚筒筛112处，过大的 材料将被去除以免造成下游分拣装置的损坏。滚筒筛是一种旋转的圆柱形筛子，该筛子偏 离水平线向下倾斜一定的角度。例如，滚筒筛设置有8英寸大小的洞，使得小于8英寸的材 料能穿过圆筛而大于8英寸的材料还继续留在圆筒中。材料从滚筒筛翘起的一段加入，在 材料下滑的过程的同时也进行了筛分。滚筒筛的翻转可将相互黏贴的材料分离开。在本发 明的一个实施例中，筛检的程序可能会进行调整使得袋装的废弃物材料可直接送至含有截 齿的滚筒筛。滚筒筛的截齿可连接到圆柱筛上，它可用于温和地解开袋子，将材料分散而没 有对其大少进行筛分。经滚筒筛分级得到的废气物材料经过夹杂物筛选单元以除去废弃物 材料中的线。被滚筒筛112消极分选的物料流11加(比如，在滚筒筛中大小超过8英寸的材料) 与倾翻板102上出来的未装袋的废弃物材料相混合，然后加入到预分类站104.例如，未筛 选的物料流11 可能含有大于8英寸的材料和较高的纤维组分。被滚筒筛112肯定筛选 的物料流112b与被OCC筛114肯定筛选的物料流114b(比如，OCC筛子下面的物料)相混 合，然后加入中圆盘筛116中。尽管没有表明，在滚筒筛112的后面可连接另外一个筛检平 台以除去那些有问题的物料或那些不能被流程100所加工的材料。圆盘筛116将器皿从加入物料流114b的纤维中筛检出来，并将分类的材料分成输 出物料流116a-Co在一个实施例中，圆盘筛116类似于OCC筛114，但圆盘间的间隔更小。 例如，圆盘筛116的圆盘间隔可允许尺寸在2. 5到3英寸之间的器皿从圆盘间落下。在另 外一个实施例中，那些如美国2008年9月19号提交的美国临时中请文件NO. 61/098525所 公开的系统，可用于将器皿从纤维中分离出来或进一步丛其它材料中分离纸和/或纤维， 该申请的题目为使用空气流混合材料的系统和方法，在此作为参考文献整体引入。尤其地， 可在OCC筛114的下方放置空气喷嘴，从物料流的平衡中除去纸和/或纤维。从圆盘筛和/ 或其它器皿/纤维分离装置输出的物料流116a输入到上方的磁铁线122。输出物料流116a 可能还包括滚筒筛下部的物质、OCC下部的物质，大多数的玻璃材料以及从圆盘筛116的圆 盘间落下的器皿。将正筛选的输出物料流116a输入到上方的磁铁线122以从输出物料流116a中分 离金属铁。被筛选出去的材料可进一步分成双线输出物料流116b-c，该材料还可输入到磁 铁线122，将金属铁从输出物料流116b分离出去。输出物料流116a-c减少了重负，增加了 回收率以及减轻了污染程度。上方的磁铁线122包括一个磁铁传送带，该传送带悬挂在传 送装置的上方以拾起铁材料并将其传送到将铁材料运送至铁仓储1 的传送装置上。从上方的磁铁线122出来后，剩下的不含铁的废弃物流被分成12h_b。第一个从物料流(次物料流)12 可能含有块状的轻材料(主要是玻璃的碎片)， 塑料以及尺寸小3英寸或等于3英寸的非铁器皿。从物料流12 输入到圆盘筛126以打 破玻璃并将其与塑料分开。在一个实施例中，圆盘筛126将可尺寸小于3/8英寸的颗粒从 亚物料流12 中除去。从圆盘筛1 中分离出来的玻璃颗粒存储在仓128。圆盘筛输出的 126a主要含有塑料、少量的玻璃以及可漂浮的材料，将这些材料输入到去石器130(比如， 空气震荡分类器)以分离密度更大的材料，比如玻璃和可漂浮的材料。废弃物材料经过去 石器130的震荡筛，密度较大的材料比如玻璃和可漂浮的材料可从筛的孔隙间落下，而较 轻的物质由于电风扇提供空气仍然停留在筛子的上面。含有从去石器130中分离出来的玻 璃材料的输出物料流130b与输入物料流126b相混合，然后传送至存储仓128。将含有从去 石器130中分离出来的可漂浮的材料的输出流130c传送至存储仓132。从去石器130出来 后，剩下的输出物料流130a输入到光学筛分器146(如图Ib所示).主要由光纤和少量的塑料组成的第二个从物料流122b加入到光学筛分器(挑拣 器)134。光学筛分器134可将塑料棕色光纤中除去。光学筛分器134的光照射在传送装置 上，传感器可检测塑料反射回来的光线。通过这种信息，传感器将塑料材料定位，往塑料的 位置喷射空气流撞击塑料，将塑料从传送装置上除去。在一个实施例中，光学筛分器134能 在8英尺宽的传送装置上检测塑料材料。经光学筛分器134后，剩余的物料流主要含纤维， 该物料流又分成棕色纤维与其它纤维。将棕色纤维转移并存储在仓136中，其它纤维输入 至挑拣平台138。在挑选平台138，可将棕色物质、旧报纸、塑料与垃圾物除去。在一个实施 例中，其它纤维作为双线物料加入到挑拣平台138。经挑拣平台138筛选出来的棕色物质、 旧报纸以及垃圾物被转移至仓140.接着，运用一套级联的光学筛分器根据塑料的颜色、大小进行筛分。这些级联的光 学筛分器中的传感器能鉴别不同颜色和大小的塑料。光学筛分器134喷出的、大于预定尺 寸的塑料将被加入到光学筛分器142。比如，将喷出的3英寸以上的塑料加入到光学筛分器 142，光学筛分器142对其进行检测并将密度较大的聚乙烯彩色塑料从物料流中剔除。在一 个实施例中，光学筛分器能在8英尺宽的传送装置上检测聚乙烯彩色塑料。含有喷出的聚 乙烯彩色塑料的输出物料14 被运送至仓144进行储存。对于剩下的塑料材料，光学筛分 器142对预定尺寸的塑料进行检测并在下行的弹道中将其弹出。在一个实施例中，小于3 英寸的分类塑料在下行的弹道中被弹出。在另一个实施例中，大约3英寸-大约7英寸的 分类塑料被在下行的弹道中被弹出。输出地物料流142b含有被弹出的、预定大小的塑料， 该物料流被运送至仓160进行存储。将剩下的所有尺寸大于预定尺寸的塑料加入到光学筛 分器148。光学筛分器148对物料流中的聚乙烯对苯二酸酯进行检测并将其除去。在一个实 施例中，光学筛选器148能在8英寸宽的传送装置上对聚乙烯对苯二酸酯进行检测。输入物 料流148a含有弹出的聚乙烯对苯二酸酯，该物料流被运送至仓150进行存储。光学筛分器 148对剩下的物料流进行检测，尺寸大于预定尺寸的塑料将在下行的弹出道中被弹出。在一 个实施例中，大小小于3英寸的分类塑料在下行的弹出道中被弹出。在另一个实施例中，大 小在3-7英寸之间的分类塑料在下行的弹出道中被弹出。输出物料流148a含有被弹出的、 预定尺寸的塑料，该物料流与输出物料流142b相混合，然后运送至仓160进行存储。将剩下的大小大于预定尺寸的塑料加入到光学筛分器154。光学筛分器巧4对物料流中所有天然的聚乙烯对苯二酸酯进行检测并剔除。在一 个实施例中，光学筛分器巧4能在6英寸宽的传送装置上对天然的聚乙烯对苯二酸酯进行 检测。输出物料流15 含有弹出的天然的聚乙烯对苯二酸酯，该物料流被运送至仓156进 行存储。在预定尺寸内，光学筛分器1 对剩下的塑料进行检测，检测到的塑料在下行的弹 出道中被弹出。在另一个实施例中，大小为3-7英寸的塑料在下行的弹出道中被弹出。输 出物料流154b含有被弹出的、预定尺寸的塑料，该物料流于输出物料流142b相混合，运送 至仓160进行存储。运用另一套级联光学筛分器对去石器130的输出物料流130a中的塑料进行颜色 和大小的分类。光学筛分器146对输出物料流130a中的高密度聚乙烯对苯二酸酯进行检 测并将其剔除。在一个实施例中，光学筛分器146能在4英寸宽的传送装置上检测聚乙烯 对苯二酸酯彩色塑料。输出物料流146a含有被弹出的聚乙烯对苯二酸酯彩色塑料，该物料 流与输出物料流14 相混合，运送至仓144进行存储。在预定尺寸内，光学筛分器146对 剩下的塑料进行检测，并将检测到的塑料在下行的弹出道中弹出。在一个实施例中，小于3 英寸的分类塑料在下行的弹出道中被弹出。在另外一个实施例中，3-7英寸的分类塑料在下 行的弹出道中被弹出。输出物料流146b含有被弹出的、预定尺寸的塑料，该物料流与输出 物料流142b相混合，并运送至仓160进行存储。输出物料流146含有剩下的、所有大于预 定尺寸的塑料，将该物料流加入到光学筛分器152。光学筛分器152对输出物料流146c中所有的高密度聚乙烯对苯二酸酯塑料进行 检测。在一个实施例中，光学筛分器152能在4英寸宽的传送装置上对聚乙烯对苯二酸酯进 行检测。输出物料流15 含有被弹出的聚乙烯对苯二酸酯塑料，该物料与输出物料流148a 相混合，并运送至仓150进行存储。在预定尺寸范围内，光学筛分器152对剩下的塑料进行 检测，检测到的塑料将在下行的弹出道中被弹出。在一个实施例中，小于3英寸的分类塑料 在下行的弹出道中被弹出。在另一个实施例中，3-7英寸的分类塑料在下行的弹出道中被 弹出。输出物料流152b含有被弹出的、预定尺寸的塑料，该物料流与输出物料流142b相混 合，并运送至仓160进行存储。输出物料流152c含有所有剩下的、尺寸大于预定尺寸的塑 料，将该物料流加入到光学筛分器158。光学筛分器158对输出物料流152c中的所有高密度的聚乙烯天然塑料进行检测。 在一个实施例中，光学筛分器158能在4英尺宽的传送装置上检测聚乙烯、天然塑料。输出 物料流158a含有被弹出的聚乙烯天然塑料，该物料流于输出物料流15 相混合，并运送至 仓156进行存储。在预定尺寸范围内，光学筛分器158对剩下的塑料进行检测，并在下行的 弹出道中将检测到的塑料弹出。在一个实施例中，小于3英寸的分类塑料在下行的弹出道 中被弹出。在另一个实施例中，大约3英寸-大约7英寸的分类塑料在下行的弹出道中被 弹出。输出物料流158b含有被弹出的、预定大小的塑料，该物料流与输出物料流130c相混 合并进行再次分类，然后被加入光学筛分器146。含有所有的、大于预定尺寸的塑料的输出 物料流158c加入到(辊式)涡电流分选机162。辊式涡电流分选机162对输出物料流158c中的非铁金属的材料进行分离。辊式 涡电流分选机含有一个旋转磁铁，该磁铁可将非金属铁的材料比如铝从传送装置上弹出。 分离装置将带有电荷的非铁材料加入，所述的电荷与小磁铁所带的电荷为同种电荷。由于同性相斥，非铁材料从磁铁上蹦出，进入斜槽。输出物料流16 含有分类的非铁材料，将该 物料流运送至仓164进行存储。经过辊式涡电流分选机166出来的剩余材料作为残遗物放 置于仓166中。尽管没有标明，在辊式涡电流分选机166之后还可添加去石器，比如去石器 130，用于将较轻的材料与较重的材料分开。同样，在经过了各种分离操作以后剩下的材料 可通过流程100进行再次回收以增加各仓中的分离得到的材料。上述的分类、分离技术可 与下述专利公开的技术相结合，这些专利文件分别为2008年9月25号提交的美国临时申 请文件NO. 61/100，038，该申请文件的题目为《用于组分鉴定的产品标示系统与方法》;2008 年5月27号提交美国专利申请文件No. 11/883，758，该申请文件的题目为《在材料回收工厂 中可循环分类的系统与方法》;2006年7月17号提交美国专利申请文件No. 11/487，372，该 申请文件的题目为《在材料回收工厂中可循环分类的系统与方法》；2005年4月15号提交 美国专利申请文件No. 11/106，634，该申请文件的题目为《在材料回收工厂中用于分类、收 集并证明可循环数据系统与方法》，2008年3月11号颁发的现在是美国专利No. 7341156 ； 2007年5月23号提交的美国专利申请文件No. 11/802497，该申请文件的题目为《在原料回 收工厂中优化单一物料流的系统与方法》；所有这些文件在此作为参考文献整体引入。在上述每个仓中的分类材料可根据市场与经济需求，打包卖给回收工厂，或是作 为工程原料加工以产生燃料。分类的废弃物通常分为光纤维、塑料、油脂/油/油膏(FOG) 和污泥。分类垃圾的每一类均可用于生产具有预定组成的工程原料，该原料通过化学转化 操作可得到预期的产出。如本文所述，预期的产出包括化学转化操作得到的产品的一个或 多个方面。比如，预期的产出包括，但不限制于，操作得到的产品的总量，操作得到的产品中 特定材料的数量，操作得到的材料中特定的物料比，操作得到的产品某种杂质的含量，以及 操作得到的材料具有较高的发热值。正如前文所述，一个气化单元能够很好地利用各种各样的工程原料。因此，用作说 明的目的，下面将描述本发明的一个实施例，该实施例将气化用作以化学转化操作。但是， 其它化学转化操作均可理解在本发明的范围之内。比如，在气化单元，工程原料可转化为合 成气体。所得的合成气体可用于锅炉以生产蒸汽，该蒸汽可带动涡轮机(汽轮机)，或是用 于Fischer-Tropsch加工以产生燃料。图2，通常为流程200，是将筛分的废弃物处理成气化原料的流程图。在204步，称 量从仓202中取出的每一种废弃物的重量，并通过湿度传感器206测定其湿度。比如，原料 湿度成分可用红外检测器或微波检测器进行检测。控制单元208接收湿度传感器206发出 的每一种废弃物的水分含量信息，然后相应地调整废弃物的取出速率。控制单元208根据 预定的方法对将取出的废弃物的类型和数量进行分类，而这种特定的方法则是基于各种废 弃物不同的化学与物理性质。比如，可以考虑放热量和/或含化学组分的废弃物。因此，废 弃物的绝对基本含量(比如，碳，氧，硫和/或氮)以及特定化合物或元素在废弃物所占的 比率均可用于决定废弃物取出的数量与类型。在204步中将取出的废弃物进行称量以后， 将废弃物转移至器皿210中，用于混合和干燥。比如，用螺旋钻将器皿210中的废弃物混 勻。根据本发明所述的废弃物热量，该废弃物热量可从气化器222或Fischer-Tropsch装 置230中得到，可用于器皿210中废弃物的干燥。利用从湿度传感器206得到的湿度信息， 控制单元208可决定用于调整器皿210中的废弃物混合物的湿度含量所需要的废弃物热量 的量。控制单元208将气化器224中或Fischer-I^ropsch装置230中的热量导向器皿210直到器皿210中的混合物达到了预期的湿度含量。将器皿210中混合并经过湿度调整的废弃物转移至磨碎机212。磨碎机212可将 废弃物材料磨碎得到预定大小的废弃物材料，该尺寸与预期气化器的产出相对应。预期气 化器的产出由控制单元208决定，同时磨碎机212的磨碎率由控制单元208进行调整。控制 单元208也可将废弃物的磨碎成本考虑进去，因为磨碎的尺寸越小，操作成本就越高。根据 气化器对原料的要求，控制单元208决定是否在214步中将磨碎的废弃物转换成球状。如 果控制单元208决定不用将磨碎的废弃物转化成球状，磨碎的废弃物将被转移至废弃物加 料器216。为了得到预期的气化器输出值，废弃物加料器216将磨碎的废弃物加工成具有最 佳特性的加密的原料，并将加密的废弃物直接加入到气化器222。废弃物加料器216提供了 一个加工(过程)将稠密的废弃物驱入反应装置(任何一种类型的反应装置)，该程序需要 保持反应器的不同温度或压力使得反应器处于最佳的状态。该加工过程还可使反应器接收 以均一速率加入的原料。该加工具有极少的移动部件，并利用废弃物的性质来封闭反应器。而且，工程原料不仅能得到预期的气化器产出，而且能使得其它各种废弃物的堆 积物也能被利用，只要这些堆积物是同类的废弃物。将废弃物分解再重组成工程原料并不 会改变废弃物多样性，相反，本发明的实施例中所得到的工程原料是相互一致的。这种一致 性使得气化过程的可控性增加。没有工程原料，气化器操作的产出可能会因为反应器进料 性质的改变而出现很多不可预测的变化。工程原料可减少废弃物原料的变化，增加反应原 料系统的稳定性。因此，本发明的实施例使各种固体废弃物和液体的混合达到精确的水平， 优化由最佳的反应和燃料要求所要求的放电特性。而且，本发明的实施例提供了创建具有 化学组成的工程原料的方法，这种化学组成在自然中是不存在的，因此可减少自然燃料在 气化过程中发生的不期望的反应，比如硫氧化物(SOx)与氮氧化物的形成(NOx)。如果控制单元208决定将磨碎的废弃物转化成球状废弃物，将从磨碎机212出来 的磨碎废弃物运送到制粒机218。制粒机218将磨碎的废弃物转化成球状，转化成球状的 废弃物能以一定的速率进行高温分解。在一个实施例中，将Limdell 850的加(稠)密器 (购自Lundell Manu长度约2_6英寸的颗粒，颗粒的密度为451b/ft3到601b/ft3。其它加 密的方法可用于代替制粒机218，这些方法制备出来的长度更大或更小，密度更大或更小的 颗粒均落在本发明的范围之内。而且，本发明所述的制粒技术与下列专利中所公开的技术、 设备或系统相结合，这些专利为2009年6月25号提交美国专利申请文件No. TAB，该申请 文件的题目为《用工程燃料颗粒代替煤发电厂中使用的煤》；2009年6月25号提交美国专 利申请文件No. TAB，该申请文件的题目为《工程燃料颗粒》;2009年6月25号提交美国专利 申请文件No. TAB，该申请文件的题目为《惰性的工程燃料颗粒》；所有这些专利在此作为参 考文献整体引入，能被用作另外的或组合的上述球化技术。根据控制单元208所设定的加 料速率，将从制粒机218出来的颗粒加入到气化器222。将制粒机218中过多的颗粒调整成 含有标记物，并运送至仓220进行存储。加入到气化器222中的颗粒经过高温分解转化成合成气体。用红外检测器2 检 测合成气体的组成，并将信息转移到控制单元208。从红外检测器2M得到的组份信息可被 控制单元208用于调整将废弃物从202仓中取出的速率以及用于调整废弃物混合物中水分 的含量以获得期望的气化输出。至少某种程度上，颗粒的消耗速率也可用于测定物料加入 气化器222的速率，比如控制加料速率可在气化器222中维持材料的稳定。气化器222所产生的合成气体可用于锅炉2 以产生蒸汽带动涡轮机232，或用于Fischer-Tropsch操作 230以产生燃料。图3，通常为流程300，将存储在仓中的不同废弃物进行加工成适于气化的原料的 示例方法，所述的原料具有一定的成成份与特性，可得到期望的气化器输出，比如，含有特 定能源组分的气体，含有一定碳氢比率的组分和/或本文所提及的其它特性。图3还描述了 这样一种方法，该方法根据可得到气化器预期输出的原料的组成和特性，调整每一种废弃 物的数量组合成原料，比如，合成气体的能源组分，合成气体中氢气与一氧化碳的比率，和/ 或产品中总的氢气与一氧化碳的比例。进一步，分成纤维、塑料、FOG和污泥并存储在仓202 中的废弃物可能含有不同成分与水汽含量的组成。而且，可将混合的废弃物分成特定份类 型，而不是图3所描述的类型，比如，纸、报纸、杂志、具体的塑料类型、纺织物、庭院废弃物 和橡胶。每一种废弃物的组成与水分含量由于其时间和来源的不同会有所不同，但是整体 的区别并不是很明显。图4是对美国社区废弃物的典型组成的估计。尤其地，图4描述的 是美国社区所产生的城市固体废弃物在回收之前相当于2. 46亿吨。粗废弃物的热含量取决于废弃物中易燃有机材料的浓度、灰烬以及湿度含量。类 似的，不同类型的废弃物具有不同的化学组成。表1为废弃物中易燃组分的典型数据。表 权利要求
1.一种系统，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.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的固体废弃含有混合的城市固体废 弃物。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的固体废弃物含有来源不同的的物 料流的物料流。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的来源不同的物料流含有可回收的 材料。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的来源不同的物料流含有回收再利 用的残余物。
9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的化学转化过程包括气化过程。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，混合原料对输出的影响是指对气体产品 中一氧化碳与氢气的物料比的影响。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，混合原料对输出的影响是指对合成气体 产品的总量的影响。
12.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的化学转化过程包括燃烧过程。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述的混合原料对输出的影响是指对 燃烧过程中释放出的总热量的影响。
14.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的第一种废弃物组分含有高密度的 聚乙烯，低密度的聚乙烯，聚乙烯对苯二酸酯，纤维，纸，报纸，木材，脂肪，油以及油脂的一 种。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述的第二种废弃物组分不同于第一 种废弃物组分，含有以下材料的一种高密度的聚乙烯，低密度的聚乙烯，聚乙烯对苯二酸 酯，纤维，纸，报纸，木材，脂肪，油以及油脂。
16.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，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的碳、氢、氧、硫、氮、氯以及灰土组分中至少有一种是不同的。
17.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，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的湿度的不同。
18.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，该系统进一步含有将第一种废弃物组分 与第二种废弃物组分区别开的筛分系统。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述的筛分系统包括光学筛分器，该光 学筛分器可用于收集与第一种废弃物组分和/或第二种废弃组分中的体积和质量至少一 个相关的数据。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述的数据可由第三方进行鉴定。
21.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，该系统进一步含有一个用于至少将第一 种废弃物组分与第二种废弃物组分混合到所述的混合原料的混合系统。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述的混合系统包括光学筛分器，该光 学筛分器可用于收集与第一种废弃物组分和/或第二种废弃组分中的体积和质量的至少 一个的相关的数据。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述的数据可由第三方进行鉴定。
24.一种方法，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；以及将第二种废弃物组分置于第二仓；
25.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，所述的固体废弃物混合物料流包括城 市固体废弃物。
26.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，所述的固体废弃物物料流含有来源不 同的物料流。
27.根据权利要求沈所述的方法，其特征在于，所述的来源不同的物料流包括可回收 的材料。
28.根据权利要求沈所述的方法，其特征在于，所述的来源不同的物料流包括回收利 用的残余物。
29.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，所述的化学转化过程包括气化过程。
30.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括数据收集，收集与置 于第一仓的废弃物组分和/或置于第二仓的废弃物组分的体积和质量至少一个相关的数 据。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述的数据可由第三方进行鉴定。
32.根据权利要求四所述的方法，其特征在于，混合原料对输出的影响是指对气体产 品中氢气与一氧化碳的生产比例的影响。
33.根据权利要求四所述的方法，其特征在于，混合原料对输出的影响是指对合成气 体产品的总量的影响。
34.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，所述的化学转化方法包括燃烧过程。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述的混合原料对输出的影响是指对 燃烧过程中释放出的总热量的影响。
36.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，所述的第一种废弃物组分含有高密度 的聚乙烯，低密度的聚乙烯，聚乙烯对苯二酸酯，纤维，纸，报纸，木材，脂肪，油以及油脂。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述的第二种废弃物组分不同于第一 种废弃物组分，含有以下材料高密度的聚乙烯，低密度的聚乙烯，聚乙烯对苯二酸酯，纤 维，纸，报纸，木材，脂肪，油以及油脂。
38.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，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的碳、氢、氧、硫、氮、氯以及灰土组分中至少有一种是不同的。
39.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，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的湿度的不同。
40.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，该方法进一步含有将第一种废弃物组 分与第二种废弃物组分区别开。
41.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，该方法进一步含有一个混合系统用于 至少将第一种废弃物组分与第二种废弃物组分混合到混合原料。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，进一步含有数据收集，收集由第一种废 弃物组分与第二种废弃物组分混合得到的废弃物组分的化学成分数据。
43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，所述的数据可有第三方进行鉴定。
44.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，进一步含有使混合原料稠密。
45.一种生产含有希望的化学组分的工程原料的方法，该方法包括提供第一仓，用于存储从混合固体废弃物料流中分离出来的第一种废弃物组分；提供第二仓，用于存储从混合固体废弃物料流中分离出来的第二种废弃物组分；测定第一仓中的固体废弃物的化学组分；测定第二仓中的固体废弃物的化学组分；测定第一仓与第二仓的废弃物组分的数量比，将废弃物组分以该数量比进行混合时， 提供含有希望的化学组分的工程原料；根据该数量比将第一仓的废弃物组分与第二仓的废弃物组分相互混合以便得到含有 预期化学组分的工程原料。
46.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，所述的混合固体废弃物流含有城市固 体废弃物。
47.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，所述的混合固体废弃物流含有不同来 源的物料流。
48.根据权利要求47所述的方法，其特征在于，所述的不同来源的物料流含有可回收 的材料。
49.根据权利要求47所述的方法，其特征在于，所述的不同来源地物料流含有回收利 用的材料。
50.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，进一步含有将混合废弃物组分加工成 稠密原料。
51.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，测定第一仓中废弃物组分的化学成分 与第二仓中废弃物组分的化学成分的方法之一是基于收集到的化学组分的信息，该信息与 城市固体废弃物流经常出现的废弃物种类相关。
52.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，与城市固体废弃物流经常出现的废弃 物种类相关的化学组分信息的收集是一查找表。
53.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，进一步含有数据收集，收集由第一仓与 第二仓混合得到的废弃物组分的化学成分的数据。
54.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，所述的数据可由第三方进行鉴定。
55.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，进一步将混合废弃物组分与添加剂进 行混合。
56.根据权利要求55所述的方法，其特征在于，添加剂为脂肪、油、油脂中的一种或一 种以上。
57.根据权利要求55所述的方法，其特征在于，添加剂为庭院废弃物、污泥中一种或一 种以上。
58.根据权利要求55所述的方法，其特征在于，添加剂为轮胎、废胶末中一种或一种以上。
59.根据权利要求55所述的方法，其特征在于，添加剂为石油废弃物。
60.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，所述的第一仓废弃物组分主要含有报 纸材料，第二仓废弃物组分主要为塑料材料，数量比为大约82份的第一仓废弃物组分对大 约18份的第二仓废弃物组分。
61.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，所述的第一仓废弃物组分主要含有杂 志材料，第二仓废弃物组分主要为塑料材料，数量比为大约36份的第一仓废弃物组分对大 约64份的第二仓废弃物组分。
62.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，所述的第一仓废弃物组分主要含有纸 质材料，第二仓废弃物组分主要为纺织物材料，数量比为大约24. 5份的第一仓废弃物组分 对大约75. 5份的第二仓废弃物组分。
63.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，所述的第一仓废弃物组分主要含有报 纸材料，第二仓废弃物组分主要为塑料材料，数量比为大约91. 8份的第一仓废弃物组分对 大约2. 2份的第二仓废弃物组分，该方法进一步包括将该混合废弃物组分与6. 0份的庭院 废弃物相混合。
64.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，所述的第一仓废弃物组分主要含有纸 质材料，第二仓废弃物组分主要为橡胶材料，数量比为大约68. 0份的第一仓废弃物组分对 大约32. 0份的第二仓废弃物组分。
65.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，所述的第一仓废弃物组分主要含有橡 胶材料，第二仓废弃物组分主要为纸质材料，数量比为大约80. 0份的第一仓废弃物组分对 大约20. 0份的第二仓废弃物组分，该方法进一步包括将该混合废弃物组分与13. 0份的水 相混合。
全文摘要
本发明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。
文档编号B29B17/02GK102083601SQ200980125176
公开日2011年6月1日 申请日期2009年6月25日 优先权日2008年6月26日
发明者杰姆·W·保利, 道格拉斯·R·凯斯勒 申请人:凯斯勒废物系统公司