专利名称：燃料系统及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料系统和该燃料系统的制备方法。
背景技术：
通常，燃料在热流或电流产生过程中作为能量载体。现有技术中，已存在很多种不 同的燃料，其中主要是所谓化石燃料。褐煤、黑煤、泥炭、天然气和石油是化石燃料的一部分，它们是在地球历史过程中 的死亡植物和动物所形成的分解产物。化石燃料是基于碳循环，并以碳为主要的能量载体。 世界范围的能源需求81%来自化石燃料，据推测，在未来25年内90%的能源需求将来自化 石燃料。化石燃料的开采始于18和19世纪，并被认为工业革命的基础。特别是在近40年， 世界范围的能源需求和化石燃料的消耗的产物已经导致了环境问题。化石燃料通常基于有机碳化合物，在燃烧的氧化转化过程中，该有机碳化合物以 热量的形式释放能量。氧化转化过程的副产品是二氧化碳。由于在化石燃料的燃烧过程中产生的二氧化碳，来自于已经储存数百万年的碳化 物，大量的燃烧导致了地球大气聚集二氧化碳。另一方面，二氧化碳常常被称为所谓的“温室气体”，能破环地球上的生态平衡。大 气中的二氧化碳被认为可以降低从地球向宇宙的热量辐射，正如温室的玻璃屋顶，同时太 阳对地球辐射只降低了很少。这被认为导致了全球变暖。为了控制(X)2排放到大气中，欧盟考虑到京都协议(Kyoto Protocol)，已经确定 气候保护目标，关于这一点已经引进了所谓排放证书。从2005年起，欧盟排放贸易指令 (EUEmissions Trading Directive)要求欧盟成员国，在排放贸易初期每次上交国家分配 计划(National Allocation Plan)。该计划规定了一个国家的每个较大排放者在一定时期 内所允许的温室气体排放量。这些指令的第9款规定了欧盟委员会基于12标准对分配计 划进行审查和批准。这关系到京都协议范围内国家自身利益的兼容性，企业的平等对待，以 及欧盟竞争法的遵守。如果企业排放超出分配给它的允许量，企业必须从其他公司购买另 外的排放权利。例如，这可以通过能源交易(Energy Exchange EXXA)实现。另一方面，如 果企业排放低于分配给它的允许量，它可以将超出部分卖给其他企业。尽管如此，为了事实 上降低(X)2在大气中的含量，允许的排放量一步步地降低。CO2的主要排放者是具有高能源需求的工业和经济部门。例如，发电厂，石油精炼 厂，炼焦厂，钢铁厂，水泥工业，玻璃工业，石灰工业，砖块工业，绝缘材料工业，陶瓷工业，以 及纤维素和造纸业。避免大气中(X)2积聚的一种方法是采用所谓的再生能源。一般而言，这些是风能、 水能、太阳能、以及生物质作为燃料和生物气制造。尽管如此，如果生物质被用于能量载体， 问题在于这些生物质与化石燃料相比具有明显较低的能量含量。另一方面，生物质的优点 在于它们从现有的碳循环中作为能量载体。这意味着，在地球历史上，如果生物质再次同时培养，作为生物质氧化转化的结果的二氧化碳，在不久之前产生，并随后很快直接由再生植 物从碳循环中再次提取。从而，达到二氧化碳的平衡，并避免大气中二氧化碳的积聚。尽管如此，由于其能量含量明显较低，现有技术中生物质燃料迄今为止还不足以 为大工业提供足够的功效。此外，生物质作为燃料需要与化石燃料(例如，黑煤或褐煤)不 同的燃料技术。这意味着一方面，释放一定量的能量需要燃烧较大量(与化石燃料相比) 的生物质，另一方面生物质用于工业范围将需要昂贵的对已有燃料系统的更改。除了其能量含量之外，生物质作为燃料与化石燃料不同点还在于，灰烬含量，挥发 物质，氢含量，以及水含量。但是，这些因素对于工业用燃料很重要，因此常常不能在工业应 用中将化石燃料换成生物质燃料。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种燃料，该燃料一方面更有利于生态环境，另一方 面可以无限地开采用于工业应用。本发明的目的还在于提供一种该燃料的制备方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种燃料系统，该燃料系统包括由至少两种不 同常规化石燃料和至少一种生物碳原料(biogenic carbon donor)混合而成的混合物，所 述生物碳原料的含量按重量计至少为总质量的20%。优选地，根据本发明的燃料系统包括至少两种不同的常规的化石燃料和至少一种 生物碳原料。本发明的生物碳原料通常称为生物质(biomasses)。比较合适的生物碳原料是再 生原料，例如木头、自然纤维、植物油、糖、淀粉、干燥蔬菜和谷物。根据本发明的燃料系统中，常规化石燃料优选为褐煤、黑煤、和/或无烟煤。在本发明燃料系统的一个实施例中，第一种常规化石燃料的镜质组反射率Rm > 2. 0，第二种常规化石燃料的镜质组反射率Rm为0. 4-2. 0。镜质组反射率Rm提供了使用的常规化石燃料成熟度和发热信息。而且，镜质组反 射率与配置的常规化石燃料的燃烧性能是呈相关性的，因此，通过选择镜质组反射率参数 在特定范围内的常规化石燃料，从而可以使燃料系统的燃烧性能最优化。因此，本发明燃烧 系统的燃烧性能适用于纯化石燃料的燃烧性能，就像用于发电厂，需要清楚燃烧性能，尤其 是燃烧值、热值，还有灰烬。这使在已知燃烧系统中应用本发明燃料系统，而不需要再另外 修改设备。因此，本发明燃料系统是燃烧系统生态最优化，而不需要任何另外的修改。在本发明燃料系统的另一个实施例中，该燃料系统包括至少三种不同常规化石燃 料，其中一种燃料镜质组反射率Rm > 3. 0，第二种燃料镜质组反射率Rm > 2. 0至3. 0之间， 第三种燃料镜质组反射率Rm为0. 4-2. 0。在这个实施例中，本发明的燃料系统尤其适用于哈德格罗夫指数，因此，关于参 数，燃料系统可能适用于设置精确的条件，如磨煤机。此外，该实施例要求燃料系统的硫含量的精细化，因此，关于硫含量，该燃料系统 适用于设置精确的条件，如烟气除硫系统。本发明的燃料系统提供了一种符合化石燃料关于燃料技术特性要求的燃料，同时 基于可释放能量的含量，明显降低了化石碳载体的CO2排放。在根据本发明的燃料系统中，生物碳载体的含量按重量计至少为总质量的20%。
因此，所述燃料系统包括有效含量的化石碳，与化石燃料相比，该有效含量的化石 碳的热值降低了 11%，化石碳的百分比与热值相关、用于计算化石碳的有效含量。在本发明的另一个实施例中，该燃料系统除了化石燃料和生物碳载体外，还包括 提炼产品，该提炼产品选自焦炭、石油焦、褐煤焦或木炭。本发明的上述燃料系统的制备方法，该方法包括以下步骤(1)选择挥发物质含量低、镜质组反射率Rm> 2. 0的第一常规化石燃料，挥发物质 含量中度、镜质组反射率Rm为0. 4-2. 0的第二常规化石燃料，以及生物碳载体；(2)将所述第一常规化石燃料和所述第二常规化石燃料混合；(3)将步骤( 所获得的混合物与所述生物碳载体混合；其中，按重量计，在所述步骤C3)中将占总质量至少20%的生物碳载体与步骤(2) 获得的混合物混合。优选地，所述第一常规化石燃料按重量计，含挥发水和无灰部分(waf) < 10%。所 述第一常规化石燃料选自无烟煤和/或贫煤。优选地，所述第二常规燃料的挥发水和无灰部分为按重量计> 10%，且< 40%。 适合的这种常规燃料包括锻煤、肥煤、气煤、长焰煤、烟煤、预干燥黑色褐煤、或预干燥暗褐 iS ο在本发明步骤3中混合作为生物碳载体的固体生物质，例如木头、木头颗粒、木头 片、天然纤维、谷物、糖、和/或干燥蔬菜。本发明制备方法的一个实施例中，所述第一常规化石燃料在步骤1之前得到，是 混合两种具有不同镜质组反射率的常规化石燃料而得到的，其中一种常规化石燃料的镜质 组反射率Rm > 3. 0，另一种常规化石燃料的镜质组反射率Rm > 2. 0至3. 0之间。本发明的另一个实施方式中，固体生物质在与步骤2获得的常规化石燃料混合物 混合之前，注入液体生物碳载体，例如植物油、植物脂肪、和/或酒精。作为选择，液体生物 碳载体可以与步骤3所获得的常规燃料和生物碳载体的混合物混合。为了避免在燃料系统的运输过程中粘结，本发明的方法获得的燃料系统最后可以 与灰尘或粉末状添加剂混合。这些添加剂可以为锯屑、豆碎、或煤尘。尤其是在加入液体生 物碳载体的情况下，添加剂的添加避免了燃料系统的粘结，并且所获得的燃料系统进一步 保持了其在常用现有技术设备中运输的情况。根据本发明的方法所获得的燃料系统特别适合于发电厂用于供应电能和/或热 能，用于造纸、玻璃和矿物熔化生产，并且也适合作为家庭用燃料。
具体实施例方式下面结合非限制性的具体实施例，对本发明的燃料系统及其制备方法作进一步描 述。以下表1为不同化石燃料和生物碳载体的主要特性举例
权利要求
1.一种燃料系统，其特征在于，所述燃料系统包括至少两种不同常规化石燃料和至 少一种生物碳载体混合而成的混合物，所述生物碳载体的含量按重量计至少为总质量的 20%。
2.根据权利要求1所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料系统包括作为常规化石燃 料的褐煤、黑煤、和/或无烟煤。
3.根据权利要求1或2所述的燃料系统，其特征在于，一种常规化石燃料的镜质组反射 率Rm > 2. 0，另一种常规化石燃料的镜质组反射率Rm为0. 4-2. 0。
4.根据权利要求1-3任一项所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料系统包括至少三 种不同常规化石燃料，其中一种燃料镜质组反射率Rm > 3. 0，第二种燃料镜质组反射率Rm > 2. 0至3. 0之间，第三种燃料镜质组反射率Rm为0. 4-2. 0。
5.根据权利要求1或4所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料系统包括作为生物碳原 料的生物质。
6.根据权利要求1-5任一项所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料系统包括作为生 物碳原料的至少一种再生原材料，该再生原材料选自木头、天然纤维、植物油、酒精、糖、淀 粉、干燥蔬菜或谷物。
7.根据权利要求1-6任一项所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料系统包括提炼产 品，该提炼产品选自焦炭、石油焦、褐煤焦或木炭。
8.根据权利要求1-7任一项所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料系统包括有效含 量的化石碳，与化石燃料相比，该有效含量的化石碳的热值降低了 11%，化石碳的百分比与 热值相关，用于计算化石碳的有效含量。
9.权利要求1-8任一项所述的燃料系统的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)选择挥发物质含量低、镜质组反射率Rm>2.0的第一常规化石燃料，挥发物质含量 中度、镜质组反射率Rm为0. 4-2. 0的第二常规化石燃料，以及生物碳载体；(2)将所述第一常规化石燃料和所述第二常规化石燃料混合；(3)将步骤( 所获得的混合物与所述生物碳载体混合；其中，按重量计，在所述步骤C3)中将占总质量至少20%的生物碳载体与步骤( 获得 的混合物混合。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一常规化石燃料按重量计， 含挥发水和无灰部分(waf) <10%。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一常规化石燃料选自无烟煤或贫煤。
12.根据权利要求9-11任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二常规化石燃料 按重量计，含挥发水和无灰部分(waf) > 10%且< 40%。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述第二常规化石燃料选自锻煤、 肥煤、气煤、长焰煤、烟煤、预干燥黑色褐煤、或预干燥暗褐煤。
14.根据权利要求9-13任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一常规化石燃料 是通过将镜质组反射率Rm > 3. 0的常规化石燃料与镜质组反射率Rm > 2. 0至3. 0之间的 另一种常规化石燃料混合而得到的。
15.根据权利要求9-14任一项所述的制备方法，其特征在于，将固体生物质混合作为 生物碳载体，所述固体生物质为木头、木头颗粒、木头片、天然纤维、谷物、糖、或干燥蔬菜。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，在混合之前，所述固体生物质被注 入液体的生物碳载体，该液体的生物碳载体为植物油、植物脂肪和/或酒精。
17.根据权利要求9-16任一项所述的制备方法，其特征在于，在将所述生物碳载体混 合之前，将提炼产品与所述步骤( 所获得的混合物混合，该提炼产品选自焦炭、石油焦、 褐煤焦或木炭。
18.根据权利要求9-17任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤( 和/或步 骤(3)中，加入灰尘或粉末状添加剂，该添加剂为锯屑、豆碎、或煤尘。
19.根据权利要求9-18任一项所述制备方法制备的燃料系统的应用，其特征在于，所 述燃料系统用于发电厂供应电能和/或热能、用于造纸、用于玻璃和/或矿物熔化生产、或 作为家庭用燃料。
全文摘要
本发明公开了一种燃料系统和该燃料系统的制备方法。所述燃料系统包括至少两种不同常规化石燃料和至少一种生物碳载体，所述生物碳载体的含量按重量计至少为总质量的20％。在使用本发明燃料系统时基于化石碳的二氧化碳排放显著降低。
文档编号C10L5/00GK102131904SQ200980103996
公开日2011年7月20日 申请日期2009年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者乔治·斯贞兹纳, 托比尔斯·罗哈尔 申请人:托比尔斯·罗哈尔