产生具有减少的氯含量的工程化燃料原料的系统和方法
【专利说明】产生具有减少的氯含量的工程化燃料原料的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年5月11日提交的美国临时申请号61/645，999和2013年3月15日提交的美国临时申请号61/786，951的优先权和益处，所述申请的公开内容各自全部以引用的方式并入本文。
[0003]背景
[0004]本文描述的实施方案总体上涉及替代燃料、化学品和工程化燃料原料，并且尤其涉及生产具有显著减少氯含量的工程化燃料原料的系统和方法。工程化燃料原料可包括添加剂以便在燃烧或气化应用期间控制排放、防止腐蚀和/或改进操作性能。本文描述的原料包括经过加工的城市固体废物、添加剂和任选地其它组分中的至少一种组分。
[0005]适用于加热、运输和生产化学品以及石油化学产品的化石燃料来源变得越来越稀少且越来越贵。如生产能量和石油化学产品的那些的产业正在积极寻找成本有效的工程化燃料原料以用于产生那些产品和许多其它产品。另外，由于化石燃料持续增加的成本，用于移动用以生产能量和石油化学产品的工程化燃料原料的运输成本迅速逐步升高。
[0006]这些能量和石油化工产品生产产业和其它产业依靠使用化石燃料，如煤炭、石油和天然气，以便在燃烧和气化过程中用于生产能量、加热和供电，并且产生用于下游生产化学品和液体燃料的合成气体，以及涡轮机的能量来源。
[0007]用于生产工程化燃料的原料的一种潜在显著来源是固体废物。固体废物，如城市固体废物(MSW)，通常在垃圾填埋场中处置或用于燃烧过程中以产生用于涡轮机的热量和/或蒸汽。伴随燃烧的缺点包括产生破坏环境的污染物如氮氧化物、硫氧化物、颗粒和氯产物。具体地说，氯化塑料的不完全燃烧是尤其危险的，因为它可导致形成二噁英。为了减少形成二噁英，期望在燃烧之前从塑料中去除氯。
[0008]因此，需要清洁并有效地燃烧，并且可用于生产能量和/或化学品的替代燃料原料。同时，存在对于实施在利用这类废物中减少废物的温室气体排放的方法的废物管理系统的需要。具体地说，需要分选废物材料并且从废物材料的组分中回收资源价值的改进的系统和方法。通过控制并使用废物中包含的能量含量，可减少温室气体排放和/或另外减少在加工废物期间产生的排放，从而有效地使用由商业和住宅消费者产生的废物。
[0009]概述
[0010]本文描述由城市固体废物材料生产工程化燃料的系统和方法。在一些实施方案中，方法包括将包括硬塑料、软塑料和混合塑料中的至少一种的第一废物流与吸附剂组合并且将组合第一废物流和吸附剂的温度增加到至少约200°C的温度。所述方法进一步包括将热处理的第一废物流和吸附剂与包括纤维的第二废物流组合，并且将组合的第一废物流、吸附剂和第二废物流压缩以形成致密工程化燃料原料。
[0011]附图简述
[0012]图1是示出根据一个实施方案的由废物材料生产工程化燃料原料的方法的流程图。
[0013]图2是根据一个实施方案的由废物材料生产工程化燃料原料的系统的示意图。
[0014]图3是根据一个实施方案的由废物材料生产工程化燃料原料的系统的示意图。
[0015]图4是根据一个实施方案的由废物材料生产工程化燃料原料的系统的示意图。
[0016]图5是根据一个实施方案的用于由废物材料生产工程化燃料原料的预处理机构的图解。
[0017]图6是根据一个实施方案的用于由废物材料生产工程化燃料原料的预处理机构的图解。
[0018]图7是根据一个实施方案的用于由废物材料生产工程化燃料原料的预处理机构的图解。
[0019]详述
[0020]本文描述由城市固体废物材料生产工程化燃料的系统和方法。在一些实施方案中，方法包括在多材料加工平台处接收废物流并且分离废物流以去除不可加工废物、禁止物品和可出售的可回收物。所述方法进一步包括将可加工的材料输送至材料分类系统，热处理所分类的材料以减少氯含量并且进一步并入添加剂以由废物流的成分来生产工程化燃料。
[0021]术语“约”在紧接在数值之前时意指所述值加上或减去10%的范围，例如，“约5”意指4.5至5.5，“约50”意指45至55，“约25，000”意指22，500至27，500等。此外，应鉴于本文所提供的术语“约”的定义来理解短语“小于约”某个值或“大于约”某个值。
[0022]术语“碳含量”意指固定碳(参见以下定义)中以及燃料的所有挥发性物质中所含有的全部碳。
[0023]术语“商业废物”意指由商店、办公室、餐厅、仓库和其它非制造非加工活动产生的固体废物。商业废物不包括家庭废物、工艺废物、工业废物或特殊废物。
[0024]术语“拆建废料”(C&D)意指由于公共事业、构筑物和马路的建造、改建、修复和拆除而造成的未污染的固体废物；以及由于场地清理而造成的未污染固体废物。所述废物包括但不限于砖块、混凝土及其它砌体材料、泥土、岩石、木材(包括涂漆的、处理的和涂覆的木材和木制品)、场地清理废料、墙面涂料、灰泥、干砌墙、卫生器具、非石棉绝热体、屋顶木瓦及其它屋顶覆盖层、沥青路面、玻璃、没有以遮蔽其它废物的方式密封的塑料、大小为十加仑或更小并且具有不超过一寸残余物剩余在底部的空桶、电线和不含有害液体的部件以及管道和以上任一者所附带的金属。不是C&D废料(即使是由于公共事业、构筑物和马路的建造、改建、修复和拆除以及场地清理而造成)的固体废物，其包括但不限于石棉废物、垃圾、瓦楞箱纸板、含有害液体的电器具如日光灯镇流器或变压器、日光灯、地毯、家具、用具、轮胎、鼓、尺寸大于十加仑的容器、具有超过一英寸残留物剩余在底部的任何容器以及燃料箱。明确地排除在拆建废料的定义之外的是由于任何加工技术而造成的固体废物(包括将以另外的方式为拆建废料的那些)，所述加工技术使得单独废物组分无法识别，如粉碎或击碎。
[0025]术语“脱挥发”意指对燃料进行加热并排出挥发性物质的过程。脱挥发分增加了工程化燃料原料中的碳的相对量。
[0026]术语“纤维”意指包括但不限于纺织品、木材、生物质、纸张、纤维板和卡纸板的材料。另外，术语“纤维”可指体积密度为约4镑每立方英尺的上述材料，并且通常包括天然产品或基于木质、纤维质或木质纤维素的生物质、植物和家畜的人造产品。就化学特征而言，纤维材料通常具有35重量％至50重量％、平均约45重量％的碳含量，5重量％至7%重量%、平均约6重量%的氢含量，35重量％至45重量%、平均约40重量%的氧含量，以及约6，000至9，000Btu/lb、平均约7，500Btu/lb的较高的热值(均以干物质基础)。
[0027]术语“固定碳”为在燃料脱挥发分后剩下的固体可燃残余物。燃料的固定碳含量通过从样品中减去水分、挥发性物质以及灰的量来确定。
[0028]术语“垃圾”意指易腐烂的固体废物，其包括由于搬运、储存、销售、制备、烹调或提供食物而产生的动物和蔬菜废物。垃圾主要来源于家庭厨房、商店、市场、餐厅以及储存、制备或提供食物的其它地方。
[0029]术语“硬塑料”(还被称为硬质塑料)意指包括但不限于高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯的塑料材料。另外，术语“硬塑料”可指体积密度为约15至25镑每立方英尺并且实际材料密度为约56至87镑每立方英尺的上述材料。
[0030]术语“有害废物”意指展现出有害废物的四种特征(反应性、腐蚀性、可燃性和/或毒性)之一并且确切地说像EPA在40CFR的第262部分中的规定的那样来指定的固体废物。
[0031]术语“可出售的可回收物”意指存在材料可作为商品出售的活跃市场的材料，包括但不限于，旧瓦楞纸板(OCC)、旧报纸(ONP)、混合纸、高密度聚乙烯(HDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、混合塑料、黑色金属和/或有色金属，和玻璃。
[0032]术语“混合塑料”意指包括硬塑料、软塑料和任何其它类型塑料的塑料的任何组入口 ο
[0033]术语“城市固体废物”(MSW)意指住宅、商业机构或工业机构以及事业机构处产生的固体废物，并且包括所有可加工的废物连同可加工的拆建废料的所有组分废物，但排除有害废物、汽车废料和其它机动车废物、用过的轮胎、感染性废物、石棉废物、污染土壤和其它吸收性介质以及不同于来自家用火炉的灰的灰。用过的轮胎被排除在MSW的定义之外。城市固体废物的组分包括但不限于塑料、纤维、纸张、庭院废物、橡胶、皮革、木材以及还有回收残余物，所述回收残余物是含有在城市固体废物已用从城市固体废物中分类出来的多种组分进行加工之后剩余的可回收材料的不可回收部分的残余组分。
[0034]术语“不可加工的废物”(也称为不可燃烧的废物)意指不容易在气化系统中气化或在反应器中燃烧，并且对于在气化期间产生的合成气体或燃烧期间的能量不给出任何有意义的碳或氢贡献的废物。不可加工的废物包括但不限于:电池，如干电池、汞电池和车辆电池；制冷机；火炉；冷冻机Γ冼涤机；干燥机；床垫弹簧；车架零件；曲轴箱；变速器；发动机；割草机；除雪机；自行车；文件柜；空调器；热水加热器；储水箱；水软化器；锅炉；储油箱；金属家具；以及丙烷箱。
[0035]术语“加工的MSW废物流”意指MSW已在例如材料回收设备处通过根据MSW组分的类型进行分类而进行加工。MSW组分的类型包括但不限于塑料(包括软塑料和硬塑料，例如，#1至#7塑料和其它聚合物，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(也称为尼龙，PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯-PBT)、纤维、纸张、庭院废物、橡胶、皮革、木材以及还有回收残余物，所述回收残余物是含有在城市固体废物已用从城市固体废物中分类出来的多种组分进行加工之后剩余的可回收材料的不可回收部分的残余组分。加工的MSW基本上不含玻璃、金属、砂砾或不可燃烧的废物。砂砾包括污垢、粉尘和沙，因此所加工的MSW基本上不含不可燃烧物。
[0036]术语“可加工的”废物意指可容易地由设备如粉碎机、密度分离器光学分拣机等来加工并且可在热力和生物转化过程中用作燃料原料的废物。可加工的废物包括但不限于报纸、邮寄宣传品、瓦楞卡纸板、办公用纸、杂志、书籍、纸板、其它纸张、橡胶、纺织品、和仅来自住宅、商业和公共机构来源的皮革，木材、食品废物以及MSW流的其它可燃烧部分。
[0037]术语“回收残余物”意指在回收设施已加工其来自进入的废物的可回收物品之后剩余的残余物，所述残余物从回收的角度来看不再含有经济价值。
[0038]术语“污泥”意指从城市、商业、或工业废水处理厂或过程、供水处理厂、空气污染控制设施或具有类似特征和作用的任何其它这样的废物中产生的任何固体、半固体或液体。
[0039]术语“软塑料”意指塑料薄膜、塑料袋和塑料泡沫，如低密度聚乙烯、发泡聚苯乙烯和挤出聚苯乙烯泡沫。另外，术语“软塑料”可指体积密度为约I至4镑每立方英尺并且形状通常是二维的或扁平的上述材料。
[0040]术语“固体废物”意指具有不足的液体含量而无法自由流动的不需要的或丢弃的固体材料，所述材料包括但不限于废物、垃圾、废旧材料、废旧杂物、渣滓、惰性填充材料和景观渣滓，但不