工程燃料原料的製作方法

2023-06-08 16:02:16 1

專利名稱：工程燃料原料的製作方法
技術領域：
本申請與代用燃料相關。尤其是與適合於特殊應用的工程燃料原料，包括如供燃 燒的化石燃料替代品、用於生產高質量合成氣體的氣化的原料。原料可被工程處理以控制 由燃燒或氣化引起的氣體排放情況(如二惡英類、排放硫、以及其它汙染物)和避免造渣。 在此描述的原料包括至少一種處理過的城市固體垃圾組分，以及可選擇的其它組分。
背景技術：
對加熱、運輸、製造化學品及石油化工產品有用的化石燃料資源變得越來越稀少 和昂貴。諸如製造能量和石油化工產品的工業都在積極地尋找成本有效的工程燃料原料的 替代品，以用於生產那些產品以及許多其他產品。此外，由於化石燃料的價格不斷增長，運 輸用於製造能量和石油化工產品的交通費用正在迅速的上升。這些能源和石油化工產品的製造工業及其他都依賴化石燃料，如煤、石油、天然 氣，用於製造能源的燃燒，氣化過程，用於加熱和轉換為電能，用於製造下遊的化學品和液 體燃料的合成氣的生產，以及用於氣輪機的能源。燃燒和氣化是用於釋放儲藏在燃料資源中的能量的熱化學過程。燃燒發生在有過 量的空氣或過量氧氣存在的反應器中。一般通過燃燒產生蒸汽，用蒸汽給渦輪機提供動力， 從而產生電能。然而，燃料燃燒的強力的性質導致生成的氣體中產生顯著量的汙染物。例 如，在氧化性的氣體中的燃燒，如化石燃料如煤、石油、天然氣，釋放氮氧化物，一種地面臭 氧的前體，其能刺激引發哮喘。燃燒也是二氧化硫的最大來源，二氧化硫轉而生成硫酸鹽， 其是極小的微粒。每年來自美國發電廠的微粒汙染縮短超過30000人的生命。幾十萬的美 國人遭受與來自發電廠的微粒有關的哮喘發作，心臟問題，上下呼吸道問題。氣化也可在無空氣，或在低於化學計量的氧氣存在的反應器內發生。在缺乏氧氣 下或在低於化學計量的氧氣下發生的熱化學反應不導致氮氧化物或硫氧化物的形成。因 此，氣化能消除在燃料燃燒時的形成的大部分汙染物。氣化產生氣體的，燃料富足的產品如已知的合成氣體(syngas)。在氣化中，發生將 燃料資源轉化為有用的燃料氣體的兩個過程。在第一階段，在低於600°C (1112°F)下，熱 解釋放揮發的燃料組分，此過程也稱為去揮發作用。熱解也產生炭，其主要由碳或木炭及灰 分組成。在氣化的第二階段，在熱解後留下來的碳與蒸汽，或是氫，或是純氧反應。與純氧 的氣化由於沒有空氣中的氮氣的稀釋因而產生高質量的一氧化碳與氫氣的混合物。發展了多種氣化器，其主要分為四種主要類別向上通風的固定床，向下通風的 固定床，鼓泡流化床，循環的流化床。差異基於反應器槽體的支持燃料資源的方式，燃料及氧化劑流動的方向，提供給反應器的加熱方式。這些氣化器設計的優劣勢被很好的記載在 文獻裡，如 Rezaiyan, J. and Nicholas P. Cheremisinoff，Gasification Technology, A Primer for Engineers and Scientists. Boca Raton :CRC Press，2005，其內容被作為參考 並於此。向上通風的氣化器，也稱為逆流氣化，是最古老的及最簡單的氣化器形式，仍被用 於煤炭氣化。燃料從反應器的頂部引入，在反應器底部的爐柵支持反應床。以空氣或氧氣 和/或蒸汽的形式的氧化劑被從爐柵的下方引入，流過裝有燃料和炭的床體。炭的完全燃 燒發生在床體底部，放出二氧化碳和水。這些熱的氣體( 1000°c )流過在上方的床體，在 那裡他們被還原成氫氣和一氧化碳，並冷至大約750°c。繼續往反應器上行，還原氣體(H2 and CO)熱解下行的幹燃料，最後乾燥任何進來的溼的燃料，在低溫( 500°C )離開反應 器。向上通風的氣化是一種簡單的低成本的過程，它能處理那些含有高水分和高無機組分 的燃料。向上通風的氣化的最主要的劣勢是合成的氣體包含10-20%重量的焦油，需要在用 於引擎、渦輪機或合成應用前進行廣泛的合成氣體清潔。向下通風氣化，也稱為順流氣化，與向上通風的氣化器具有相同的機械構造，區 別是氧化劑和產物氣體向下流過反應器，與燃料的方向相同，能燃燒高達99. 9%的所形成 的焦油。低水分燃料(< 20% )和空氣或氧氣在反應器頂部的反應區被引燃，產生熱解 氣體/蒸汽，其劇烈燃燒，釋放5-15%的炭和熱的燃燒氣體。這些氣體向下流動，與炭在 800-1200°C反應，產生更多的一氧化碳和氫氣並冷至800°C以下。最後，未轉化的炭和灰分 通過爐柵的底部，被送至處理。向下通氣的氣化的優勢是形成的焦油高達99. 9%被消耗，需 要最低的或不需要焦油清潔。礦物與炭/灰分留下來，減少對氣旋的需求。向下通氣的氣 化的劣勢是它需要供給乾燥到低水分含量的(< 20% )的燃料。從反應器出去的合成氣體 的溫度高，需要次級的熱恢復系統；以及4-7%的碳未轉化。鼓泡流化床包含細小的惰性微粒沙子或礬土(alumina)，其被選擇以適合尺寸，密 度和熱量特徵。由於氣體(氧氣，空氣或蒸汽)被迫通過這些惰性的顆粒，當顆粒與氣體之 間的摩擦力與固體的重力平衡，達到一個點。在此氣體速度(最低流化作用)下，固體顆粒 懸浮起，通過媒介可能發生鼓泡和氣體的竄流，那些顆粒保持在反應器中，並且顯示出「沸 騰狀態」。最低流化作用速度不等於最低鼓泡速度和竄流速度。對於粗糙顆粒，最低鼓泡速 度和竄流速度很接近或幾乎相等，但竄流速度有可能由於氣體分布問題而差別很大。流態 化的顆粒傾向於打破加入床體的燃料，並確保在通過反應器時的好的熱量交換。鼓泡流化 床氣化的優勢是它產生一致的產物氣體，並且在反應器內各處，顯示出幾乎一致的溫度分 布。它也能接受一個寬的燃料顆粒大小的範圍，包括細小的；提供惰性礦物、燃料和氣體之 間的高速的熱交換。循環流化床氣化器在氣體速度高於所謂的運輸速度或者是循環流化開始速度下 操作，在此速度下床體上的顆粒的夾帶顯著地增加，以至於要求連續的進料或回收夾帶的 顆粒至床體以便維持床體上的穩定的氣體-固體系統。循環流化床氣化適合於提供高的熱 量交換速率的快速反應，由於床體材料的高熱容。高轉化率伴隨低焦油和未轉化碳是可能 的。通常這些氣化器使用同類的燃料來源。一種恆定的不變的燃料來源允許氣化器被 校準始終如一地形成需要的產物。每一種氣化器的類型僅在某些燃料性質範圍內能對穩定
8性、氣體質量、效率以及的壓力損耗進行滿意地操作。要考慮的一些燃料的性質是能量含 量、水分含量、揮發性物質、灰分含量以及灰分化學組成、反應活性、尺寸以及尺寸分布、體 積密度、炭化性質。在挑選適合於任何個別的燃料的氣化器之前，重要的是確保燃料符合氣 化器的需求，或者是它能被處理後符合那些需求。需要操作測試，燃料是否沒有被預先成功 地氣化。通常地，氣化器使用同類的燃料來源以製造合成氣體。一種恆定的不變的燃料來 源允許氣化器被校準始終如一地形成需要的產物。每一種氣化器的類型僅在某種燃料性質 範圍內能對穩定性、氣體質量、效率以及壓力損耗進行滿意地操作。對燃燒和氣化需考慮的 一些燃料的性質是高熱值(high heating value, HHV)含量，碳(C)、氫(H)和氧(0)的含 量，BTU值，水分含量，揮發性物質含量，灰分含量以及灰分化學組成，硫含量，氯含量，反應 活性，尺寸以及尺寸分布，體積密度。在挑選適合於任何個別的燃料的氣化器之前，重要的 是確保燃料符合氣化器的需求，或者是它能被處理後符合那些需求。需要操作測試，燃料是 否沒有被預先成功地氣化。一種用於氣化的原料的大量潛在來源是廢棄物。廢棄物，如城市固體廢棄物 (municipal solid waste, MSff) 一般是被處理，或是用在燃燒過程以產生用於渦輪機的熱 和/或蒸汽。伴隨燃燒的缺點在上文中已有描述，包括產生損害環境的汙染物如氮氧化物、 硫氧化物、微粒和含氯產物。今天環境面臨的一個最重要的威脅就是通過燃料燃燒釋放的汙染物和進入大氣 的溫室氣體(greenhouse gaseS，GHGS)。溫室氣體，例如二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、水蒸 汽、一氧化碳、氧化氮、二氧化氮以及臭氧，從射入的太陽輻射吸收熱量但不允許長波輻射， 而反射其到太空中。大氣中的溫室氣體導致了吸收熱量的俘獲以及地球表面的變暖。在美 國，溫室氣體排放主要來自於受經濟增長驅動的能源使用，用於發電的燃料，以及影響加熱 和冷卻需求的天氣模式。來自於石油和天然氣的能量相關的二氧化碳釋放，代表了美國總 的人為溫室氣體排放的百分之八十二。另外一個溫室氣體甲烷，來自於垃圾堆、煤炭礦山、 油和氣操作，以及農業；它佔了總釋放的百分之九。同時，一氧化二氮(佔總釋放的5%)， 是在燃燒化石燃料時以及通過使用特定化肥和工業過程釋放的。在2001至2025之間，預 計世界二氧化碳的釋放將以每年1.9%上升。以及這些釋放的大量增長發生在發展中國家， 在那裡經濟新起，如中國和印度，伴隨化石能源的燃料經濟的發展。在2001至2025年，預 計發展中國家的釋放超過世界平均水平的2. 7%，在接近2018年超過工業化國家的釋放。廢物填埋地也是溫室氣體釋放的重要來源，主要是由於廢物分解時放出甲烷，例 如MSW。對比二氧化碳，甲烷作為一種溫室氣體比二氧化碳強20倍，廢物填埋地是大約 4%的人為釋放的來源。甲烷釋放的大量減少可由燃燒廢物或者從填埋地中收集甲烷來實 現。從填埋地中收集的甲烷可直接用於能量生產或者發散開，如通過無能量生成的燃燒消 除掉° (Combustion Of Waste May Reduce Greenhouse Gas Emissions, ScienceDaily, Dec. 8,2007)。一種測量人類活動對環境的影響就產生的溫室氣體的量而言是碳印記，以二氧化 碳(CO2)單位測量。碳印記可被看作在一個產品或服務的完全的生命周期裡，總的二氧化碳 量及其他溫室氣體釋放量。通常地，碳印記被表達為二氧化碳的等價物(通常以千克或噸 計)，其具有不同溫室氣體的同樣的全球變暖效應。碳印記能使用生命周期評估方法計算，或可以限制為直接歸結於化石燃料的能量使用的釋放。一個可替換的碳印記定義是歸結於在一年的一段時間的個體行為(主要通過他 們的能量使用)的總co2。此定義是個人碳計算的基礎。這個詞歸於其起源的觀念，印記是 在個體行為後留下的。碳印記可或者僅僅考慮直接的釋放(典型為在家及在交通中，包括 通過汽車、飛機、鐵路和其他公共運輸，使用的能量)，或者包括非直接釋放，包括作為物品 或服務消耗的結果，伴隨附屬廢物產生的二氧化碳釋放。碳印記能被高效的以及有效的還原，通過應用以下的步驟(i)生命周期評估以 準確的確定通用的碳印記；(ii)依據能量消耗和與相關的CO2-釋放確認熱點；(iii)能量 效率最優化以及，因此，降低CO2-釋放和降低由於生產過程產生的其他GHG釋放；以及(iv) 確認通過能源節省措施不能消除的抵消(X)2釋放的方法。最後一步包括碳補償，以及投資 以降低CO2-釋放為目標的項目。碳補償的購置是降低碳印記的另一方法。一個碳補償代表為一噸的CO2-等價體 的降低。那些出售碳補償的公司投資那些如可再生能源研究，農業的和填埋物氣體俘獲，植 樹的項目。也出現了排放貿易信貸的購買和撤銷，其創造了自願的和受管制的碳市場之間的 聯繫。排放貿易方案為組織和公司提供了一個財政動機以減少他們的碳印記。那些方案 存在於限額交易系統，其中對一個特殊的國家、地區或片區，總的碳排放被限定在一個特定 值，以及組織被發布允許排放總排放量的部分值。那些排放量低於其排放目標的公司可以 出售他們「剩餘的」碳排放。對許多廢物，捨棄的材料代表在經過一長系列的步驟後留下來的物質，一長系列 的步驟包括(i)提取和加工原材料；(ii)製造產品；(iii)材料和產品運輸到市場；(iv)消 費者的使用；和(ν)廢物管理。事實上，每一步伴著這個「生命周期」，此潛能存在對溫室氣 體(GHG)的影響。廢物管理通過影響與製造、運輸、使用和產品或變成廢物的物質的處理， 以及由處理廢物的填埋場的廢物的釋放相關的能量消耗(特別是化石燃料的燃燒)來影響 溫室氣體GTOs。焚化代表性的減少城市固體廢物(MSW)的體積的約90%，留下原始MSW的10%， 其仍然需要被填埋。這種焚化過程產生大量的溫室氣體co2。典型地，在焚化中產生每當量 的CO2排放的能量是非常低的，因此，使城市固體廢物的焚化對於產生能量是最糟糕的情況 之一，其產生釋放到空氣中的溫室氣體。因此，如果要避免溫室氣體，需要新的廢物，如城市 固體廢物，的處理方法，而非填埋和焚燒。依賴其被如何製造和處理，每一種作為廢物處理的材料都有不同的GHG影響。在 廢物管理選擇中，最重要的溫室氣體是二氧化碳、甲烷、一氧化二氮以及全氟碳化物。在這 些中，二氧化碳是在美國至今最普遍的排放的溫室氣體。大多數的二氧化碳排放來自能量 使用，特別是化石燃料的燃燒。二氧化碳是測量熱捕獲潛能(也稱為全球變暖潛能或GWP) 的參照氣體。定義一公斤的二氧化碳的全球變暖潛能GWP值是1，甲烷的GWP值是21，意 思是一公斤的甲烷與21公斤的二氧化碳具有同樣的熱捕獲潛能。一氧化二氮的GWP值為 310。全氟碳化物(Perfluorocarbons)是最具潛在溫室氣體的，CF4具有6500個GWPs，而 C2F6有9200個GWPs。二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和全氟碳化物被通常表達為「碳等價體」。 因為CO2中12/44是碳，一公噸的(X)2等於12/44或0. 27公噸的碳等價體(metric tons of
10carbon equivalent，MTCE)。每一公噸的其他氣體的MTCE值是用其GWP值乘以12/44這個 13子: 計冑0 (The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Climate Change 1995 :The Science of Climate Change，1996，p. 121)。甲烷(CH4)，一種更加有效的溫室 氣體，是當有機廢物在無氧環境下(厭氧的)，如垃圾填埋場，分解時產生。在美國，垃圾填 埋場是最大的甲烷來源。更多的溫室氣體排放的減少通常是通過回收廢棄材料的加工以及用於替代化石 燃料來獲得。如果替代材料是源於生物的(由活生物體衍生的材料)，通常不可能獲得釋放 的減少。甚至其他因素，諸如廢棄材料的處理以及使用後的產品的處理，影響排放的平衡。 例如，對比使用未經利用的塑料，由回收紡織品製備的再生吸油片導致釋放的減少。在另外 一例中，發現使用回收塑料作為建築原材料比使用侵漬木材更好。這是因為對於減少排放， 塑料燃燒比侵漬木材導致更多的排放。如果替代材料是基於化石燃料的，或是混凝土，或是 鋼材，結果可能會對回收塑料更加有利。考慮到溫室氣體對環境的影響，考慮不同的管制水平，在一些例子中，在燃料轉化 為能量時，以減少溫室氣體排放入大氣的計劃已經被發起。其中的一個倡議是區域溫室氣 體倡議(Regional Greenhouse Gas Initiative, RGGI)。RGGI 是一個基於市場的計劃，其 設計是為了減少來自東北部電力工廠的全球變暖汙染。美國的不同片區，以及聯盟水平考 慮了其他的如是倡議。RGGI是一個在美國東北部強制溫室氣體貿易體系的管制。這個計劃 將需要，諸如那些燒煤的電力工廠強有力的以平均每年減少其2. 5%的GHG排放。為此一個 方法是通過改變使用的燃料來源或者是洗滌排放物以減少汙染。一個可選擇方法是購買其 他人的碳信用，其能抵消他們的向大氣排放。其他要避免的釋放是硫釋放，以及氯釋放。含有大量的硫和氯的燃料和廢物應被 避免用於燃燒和氣化反應。大量的定義是那樣的量，當其加入至最終的燃料原料中引起最 終原料有超過2%的硫或者是超過的氯。材料諸如煤、舊輪胎、地毯和橡膠，當其燃燒 時，釋放不被接受量的有害的含硫以及含氯氣體。因此，需要那些能有效地以及乾淨地燃燒的替代燃料，其能被用於製造能量和/ 或化學品。同時，也需要能實施通過利用廢物，減少廢物的溫室氣體排放的方法的廢物處理 系統。尤其是，需求通過影響其的生命周期管理的最終階段來減少碳印記的材料。通過駕 馭和使用包含在廢物中的能量，在廢物處理和有效利用那些由商業和住宅的消費者產生的 廢物的過程中，有可能減少產生的溫室氣體排放。本發明的一個目標就是提供包含有特別化學分子特性的工程燃料原料(feed stock，EF)，如碳含量、氫含量、氧含量、硫含量、灰分含量、水分含量以及高熱值(HHV)，用於 含碳材料的熱量轉換。這些工程燃料原料對許多用途有用，包括，但不限於，製造合成氣體。 合成氣體依次對各種目的，包括在Fischer-Tropsch技術中製造液體燃料很有用。

發明內容
本文公開了一種工程燃料原料，其包含至少一種由處理過的城市固體廢物的廢物 流(waste stream)衍生的組分，此原料包含一個範圍的使其對各類燃燒和氣化目的有用的 化學分子特性。描述了其諸如當用作煤炭替代物以及用做煤的補充物來產生能量的那些目 的，也描述了其作為原料來源被用在氣化和生產合成氣。原料的形態可以是鬆散材料、增密的小塊、煤團、小球或者其他合適的形狀及形式。描述了一種生產工程燃料原料的方法，其 包括這樣的過程，在此過程中大量的廢物流，包括固體和液體廢物，被加工，以及如果必要， 在材料回收中心先進行分離以便盤點廢物流包含的組分。在一些實施例中，包含廢物流的 材料在材料回收設備裡被按化學分子特性盤點，並不分離；這些盤點過的材料可以被儲藏 用於隨後的生產理想的具有特別化學分子組成的工程燃料原料。在另一實施例中，包含廢 物流的材料進入材料回收設備，被按照其化學分子特性分開以及分別的盤點用於生產工程 燃料原料。這些包含廢物流的材料當被分離時，進入材料回收設備，依據例如BTU燃料含 量、碳含量、氫含量、灰分含量、氯含量，或任何其他合適的特徵，這些材料能被肯定或者否 定地選擇用於氣化或者燃燒。製造工程燃料原料的方法在此也有描述。公開了工程的高熱值(HHV)燃料的算法。高熱值(HHV)燃料能被設計為，例如，具 有儘可能最高的含熱量並有可容忍的灰分含量以防止出渣。這些燃料具有與煤相當的能量 密度(BTU/lb)，而沒有出渣、熔結和硫汙染的問題；能被用作煤的替代或補充。工程燃料原 料也可被設計為，例如，通過在氣化前優化原料中的碳、氫，和氧含量來製造高質量的合成 氣。那些工程燃料原料生產高質量合成氣，換算為HHV如果合成氣是被用於電力生產應用 或者換算為吐/CO比例，合成氣產品中的CO和H2的量，在合成氣被用於化學合成應用的情 況下。工程燃料原料也能被工程加工，以便減少有害釋放，例如，包含低於2%硫含量的工 程的原料。各種廢物流組分，包括回收材料和回收殘殘渣，能被用於製造理想的工程燃料原 料。儘管在進入材料回收設備的廢物的生命周期的任何特定時間，對廢物流中的一些或全 部組分，都有可能決定對其而言，最高的和最好的用途是被回收。相應地，本發明的一個方面是提供一種工程燃料原料，其包含一種由加工過的MSW 廢物流衍生的組分，此原料的碳含量在30 %至80 %之間，氫含量在3 %至10 %之間，灰分 含量低於10%，硫含量低於2%，以及氯含量低於1%。在一些實施例中，原料的HHV為約 3，000BTU/lb至約15，000BTU/lb之間。在一些實施例中，原料的揮發物質的含量在約40% 至約80%之間。在一些實施例中，原料的水分含量低於約30%。在一些實施例中，原料的水 分含量在約10%至約30%之間。在另一些實施例中，原料的水分含量在約10%至約20%之 間。在進一步的一些實施例中，原料的水分含量在約至約10%之間。工程燃料原料大 體上不包含玻璃、金屬、砂礫和不燃物(除了那些必要的引起工程燃料原料成為惰性的)。在一些實施例中，原料的碳含量在約40%至約70%之間。在一些實施例中，原料 的碳含量在約50%至約60%之間。在一些實施例中，原料的碳含量在約30%至約40%之 間。在一些實施例中，原料的碳含量在約40%至約50%之間。在一些實施例中，原料的碳含 量在約60%至約70%之間。在一些實施例中，原料的碳含量在約70%至約80%之間。在 一些實施例中，原料的碳含量在約35%。在一些實施例中，原料的碳含量在約45%。在一 些實施例中，原料的碳含量在約陽％。在一些實施例中，原料的碳含量在約65%。在一些 實施例中，原料的碳含量在約75%。在一些實施例中，原料的氫含量在約4%至約9%之間。在一些實施例中，原料的 氫含量在約5%至約8%之間。在一些實施例中，原料的氫含量在約6%至約7%之間。在一些實施例中，原料的水分含量在約12%至約之間。在一些實施例中，原 料的水分含量在約14%至約之間。在一些實施例中，原料的水分含量在約16%至約 22%之間。在一些實施例中，原料的水分含量在約18%至約20%之間。
在一些實施例中，原料的灰分含量低於約10%。在一些實施例中，原料的灰分含量 低於約9%。在一些實施例中，原料的灰分含量低於約8%。在一些實施例中，原料的灰分 含量低於約7%。在一些實施例中，原料的灰分含量低於約6%。在一些實施例中，原料的 灰分含量低於約5%。在一些實施例中，原料的灰分含量低於約4%。在一些實施例中，原 料的灰分含量低於約3%。在一些實施例中，原料的HHV值在約3，000BTU/lb至約15，000BTU/lb之間。在一 些實施例中，原料的HHV值在約4，000BTU/lb至約14，000BTU/lb之間。在一些實施例中，原 料的HHV值在約5，000BTU/lb至約13，000BTU/lb之間。在一些實施例中，原料的HHV值在約 6，000BTU/lb至約12，000BTU/lb之間。在一些實施例中，原料的HHV值在約7，000BTU/lb至 約11，000BTU/lb之間。在一些實施例中，原料的HHV值在約8，000BTU/lb至約10，000BTU/ Ib之間。在一些實施例中，原料的HHV值在約9，000BTU/lb。在一些實施例中，原料的揮發物質含量在約50%至約70%之間。在一些實施例 中，原料的揮發物質含量在約60 %。在一些實施例中，工程燃料原料的H/C比例為約0. 025至約0. 20之間。在一些實 施例中，工程燃料原料的H/C比例為約0. 05至約0. 18之間。在一些實施例中，工程燃料原 料的H/C比例為約0. 07至約0. 16之間。在一些實施例中，工程燃料原料的H/C比例為約 0. 09至約0. 14之間。在一些實施例中，工程燃料原料的H/C比例為約0. 10至約0. 13之 間。在一些實施例中，工程燃料原料的H/C比例為約0. 11至約0. 12之間。在一些實施例 中，工程燃料原料的H/C比例為約0. 13。在一些實施例中，工程燃料原料的H/C比例為約 0. 08。在一些實施例中，工程燃料原料的0/C比例為約0. 01至約1. 0。在一些實施例中， 工程燃料原料的0/C比例為約0. 1至約0.8。在一些實施例中，工程燃料原料的0/C比例為 約0. 2至約0. 7。在一些實施例中，工程燃料原料的0/C比例為約0. 3至約0. 6。在一些實 施例中，工程燃料原料的0/C比例為約0. 4至約0. 5。在一些實施例中，工程燃料原料的0/ C比例為約0. 9。在一些實施例中，工程燃料原料的0/C比例為約0. 01。在一些實施例中，工程燃料原料的氣化在850°C以及ER為0. 34下，其製備的合成 氣包含H2的量在約6%體積至約30%體積，CO的量在約14%體積至約25%體積，CH4的量 在約0. 3%體積至約6. 5%體積，CO2的量在約6. 5%體積至約13. 5%體積，以及N2的量在 約44%體積至約68%體積。在一些實施例中，工程燃料原料的氣化在850°C以及ER為0. 34下，其製備的合成 氣的H2/C0比例為約0. 3至約2. 0。在一些實施例中，工程燃料原料的氣化在850°C以及ER 為0. 34下，其製備的合成氣的H2/C0比例為約0. 5至約1. 5。在一些實施例中，工程燃料原 料的氣化在850°C以及ER為0. 34下，其製備的合成氣的H2/C0比例為約0. 8至約1. 2。在 一些實施例中，工程燃料原料的氣化在850°C以及ER為0. 34下，其製備的合成氣的H2/C0 比例為約1.0。在一些實施例中，工程燃料原料的氣化在850°C以及ER為0. 34下，其製備的合成 氣的H2的量為約20%體積，N2的量為約46%體積，CO的量為約25%體積，CH4的量為約 體積，CO2的量為約8%體積，以及BTU/scf值為約160。在一些實施例中，工程燃料原料在燃燒時比煤燃燒產生更少的有害釋放。在一些
13實施例中，工程燃料原料在燃燒時比煤燃燒產生更少的硫釋放。在一些實施例中，工程燃料 原料在燃燒時比煤燃燒產生更少的氯化氫釋放。在一些實施例中，工程燃料原料在燃燒時 比煤燃燒產生更少的重金屬，如汞，的釋放。在一些實施例中，工程燃料原料設計為避免微 粒物質，NOx, CO, CO2，揮發的有機化合物(volatile organic compounds, VOCs)，以及含滷 素氣體的釋放。在一些實施例中，工程燃料原料設計為，對照燃燒煤所釋放的GHGs，減少其有關 於GHGs的釋放情況。在一些實施例中，工程燃料原料設計為，對照燃燒諸如木材，柳枝稷 (switch grass)等的生物物質所釋放的GHGs，減少其有關於Giffis的釋放情況。在一些實施例中，燃料原料是鬆散的，非緻密的形式。在一些實施例中，工程燃料 原料是緻密的形式。在一些實施例中，緻密的形式是立方體。在一些實施例中，緻密的形式 是矩形的。在一些實施例中，緻密的形式是圓柱體的。在一些實施例中，緻密的形式是球形 的。在一些實施例中，緻密的形式是團塊(briquette)。在一些實施例中，緻密的形式是小 球。在一些實施例中，緻密的燃料被切割為不同厚度的片。在一些實施例中，厚度為約3/16 英寸至3/4英寸之間。在一些實施例中，工程燃料原料除了含有由加工過的提升了燃料小 球的氣化的MSW廢物流衍生的組分外，還進一步包括至少一種廢物材料。在一些實施例中， 工程燃料原料除了含有由加工過的提升了燃料小球的氣化的MSW廢物流衍生的組分外，還 進一步包括至少一種廢物材料。在一些實施例中，提高是降低了灰分。在一些實施例中，提 高有助於控制溫度。還在其他一些實施例中，提高是降低產生的硫釋放的量。還在其他一 些實施例中，提高是降低產生的氯釋放的量。還在其他一些實施例中，提高是降低產生的重 金屬釋放的量。在一些實施例中，工程燃料原料被賦予惰性。在一些實施例中，工程燃料原料包含 至少一種賦予燃料原料惰性的添加劑。在一些實施例中，添加劑可被混合在加工過的MSW 廢物流中使獲得的小球惰性。一些溼的MSW的類型是包含相對大量的活細菌細胞，其在潮 溼條件下，在發酵中能產生熱量和氫氣，例如在延長儲藏或者運輸時。例如，添加劑如氫氧 化鈣能被加入MSW，以防止食物廢物的腐敗和加速乾燥固體廢物。在一些實施例中，賦予燃 料原料惰性的添加劑是氧化鈣。其他非限制性添加劑的例子如硫鋁酸鈣及其他硫酸鹽化合 物，只要他們不幹擾使用小球的下遊加工過程。可選擇的，也可通過任何已知的鈍化生物物質的方法來賦予MSW生物學上的惰 性。例如，X-射線可用於MSW在加工前或加工後的去活化。乾燥可用於移走對生物體如微 生物生長必要的水分。對MSW以高熱以及可選擇地在壓力下的高熱(高壓滅菌法)也會賦 予MSW生物學上的惰性。在一個實施例中，由工程的小球加熱的往復式發動機或渦輪機產 生的過量熱量能被重新傳入系統，用於致使MSW變成惰性的。在另一實施例中，通過如微波 輻射的方式使燃料原料變成惰性的。在一些實施例中，工程燃料原料的緻密形式具有約0. 25英寸至約1. 5英寸之間 的直徑。在一些實施例中，工程燃料原料的緻密形式具有約0. 5英寸至約6英寸之間的長 度。在一些實施例中，工程燃料原料的緻密形式具有表面與體積比例(surface to volume ratio)為約20 : 1至約3 : 1之間。在一些實施例中，工程燃料原料具有約101b/ft3至 約751b/ft3的堆積密度(bulk density) 0在一些實施例中，工程燃料原料具有約0. 2至 約0.6的孔隙率(porosity)。在一些實施例中，工程燃料原料具有約1至約10的縱橫比(aspectratio)。在一些實施例中，工程燃料原料具有約0. 023BTU/(ft · hr · °F )至 約 0. 578BTU/(ft · hr · 0F )的熱傳導率(thermal conductivity)。在一些實施例中， 工程燃料原料具有約4. 78X KT5BTU/(lb · 0F )至約4. 78X KT4BTU/(lb · 0F )的比熱容 (specific heat capacity)。在一些實施例中，工程燃料原料具有約1. 08 X l(T5ft7s至約 2. 16Xl(T5ft2/s 的熱擴散率(thermal diffusivity)。在一些實施例中，至少一種提升燃料小球的氣化的廢物選自脂肪、油及油脂 (fats, oils and grease, FOG) 0在一些實施例中，至少一種提升燃料小球的氣化的廢物是 淤泥。在一些實施例中，工程燃料原料的緻密形式是內部大量地包有FOG組分的。在一些 實施例中，封裝層上有刻痕。在更進一步的實施例中，工程燃料原料的緻密形式的包裝上的 刻痕使得燃料比那些沒有刻痕的燃料在氣化過程中更有效地去揮發性(devolatize)。在另一方面，描述了一種工程燃料原料，其具有碳含量在約30%至80%之間，氫 含量在約3 %至10 %之間，水分含量在約10 %至30 %之間，灰分含量低於約10 %，硫含量低 於約2%，氯含量低於約1 %，其通過包含以下的過程製備a)在材料回收設備中收到大量的MSW廢物原料；b)當由步驟a)所得的大量的MSW廢物原料通過材料回收設備時，基於組分的化學 分子特性盤點其組分；c)將由步驟b)盤點的大量MSW廢物原料組分的化學分子特性與工程燃料原料的 化學分子特性進行對照；d)可選擇性的加入額外的工程燃料原料組分，其包含有化學分子特性，其與由步 驟b)盤點出的組分的總和等於工程燃料原料的化學分子特性。在一些實施例中，燃料原料 的HHV值在約3，000BTU/lb至15，000BTU/lb之間。在一些實施例中，燃料原料的揮發性物 質的含量在約40%至約80%之間。在一些實施例中，燃料原料被減小尺寸以便使其均勻。 在一些實施例中，燃料原料是緻密的。在一些實施例中，緻密的燃料原料的形式是團塊。在 一些實施例中，緻密的燃料原料的形式是小球。在一些實施例中，緻密的燃料原料的形式是 立方體。在另一方面，描述了一種工程燃料原料，其通過包含以下的過程製備a)在材料回收設備中分離大量的MSW廢物原料為大量的基於化學分子特性的MSW 廢物組成；b)選擇化學分子特性適合於工程燃料原料的，其包含碳含量在約30%至80%之 間，氫含量在約3%至10%之間，水分含量在約10%至30%之間，灰分含量低於約10%，硫 含量低於2%，氯含量低於約；c)選擇自步驟a)來的MSW廢物組分，其總的化學分子特性等於選自步驟b)的化 學分子特性；d)選擇性地添加其他的燃料組分到步驟C)的選擇，如果選自步驟C)的MSW廢物 組分的化學分子特性不等於步驟b)的化學分子特性的選擇；以及e)混合步驟C)的組分以及選擇性的步驟d)的組分。在一些實施例中，步驟e)的混合物的尺寸被減小以有助於工程燃料原料的均勻 化。在一些實施例中，測量了緻密形式的步驟e)的混合物或者減少了尺寸的步驟e)的混合 物的尺寸和形狀。在一些實施例中，步驟e)的混合物是緻密的。在另一些實施例中，減少了尺寸的步驟e)的混合物是緻密的。在一些實施例中，燃料原料的HHV值在約3，000BTU/ Ib至15，000BTU/lb之間。在一些實施例中，燃料原料的揮發性物質的含量在約40%至約 80%之間。在另一方面，描述了一種從加工過的MSW廢物流中生產工程燃料原料的方法，其 包含步驟a)從加工過的MSW廢物流選擇大量的組分，該廢物流的組分結合起來包含的化學 分子特性，包括碳含量在約30%至80%之間，氫含量在約3%至10%之間，水分含量在約 10%至30%之間，灰分含量低於約10%，硫含量低於2% ；b)結合併混合選自步驟a)的組分以形成燃料原料；c)將步驟b)獲得的的燃料原料的化學分子特性與步驟a)的化學分子特性進行對眧.
/、、、 d)如果步驟b)選擇的MSW廢物組分的化學分子特性不等於步驟a)的化學分子特 性，選擇性的添加其他的燃料組分至步驟b)的選擇組分中。在一些實施例中，步驟b)或步驟d)的混合物的尺寸被減小以有助於使工程燃料 原料均勻。在一些實施例中，測量了步驟b)的混合物或者減少了尺寸的步驟b)或d)的混 合物的緻密形式的尺寸和形狀。在一些實施例中，步驟b)的混合物是緻密的。在另一些實 施例中，減少了尺寸的步驟e)的混合物被緻密到密度在約lOlbs/ft3至約751bs/ft3之間。 在一些實施例中，工程燃料原料的HHV值在約3，000BTU/lb至15，000BTU/lb之間。在一些 實施例中，燃料原料的揮發性物質的含量在約40%至約80%之間。在另一方面，描述了一種生產工程燃料原料的方法，該方法包括a)收到大量的MSW廢物流；b)選擇用於工程燃料原料的化學分子特性，其包含碳含量在約30%至80%之間， 氫含量在約3%至10%之間，水分含量在約10%至30%之間，灰分含量低於約10%，硫含量 低於2% ；c)盤點大量的MSW廢物流的組分，基於組分的化學分子特性；d)將由步驟C)盤點過的大量的MSW廢物流的組分的化學分子特性與步驟b)選擇 的化學分子特性進行對照；並且e)選擇性的添加具有需要的化學分子特性的額外的燃料組分至步驟C)的盤點過 的組分中，以滿足用於工程燃料原料的步驟b)的理想化學分子特性。在一些實施例中，步 驟c)或e)的工程燃料原料是混合的。在一些實施例中，步驟c)或e)的工程燃料原料減 小了其尺寸。在一些實施例中，步驟c)或e)的工程燃料原料是緻密的。在一些實施例中， 減小了尺寸的步驟c)或e)的工程燃料原料是緻密的。在一些實施例中，工程燃料原料被 緻密到約101bs/ft3至約751bs/ft3之間。在一些實施例中，工程燃料原料被緻密化為形成團塊。在一些實施例中，工程燃料 原料被緻密化為形成小球。


結合附圖中所示的實施例對本發明進行說明，其中圖1顯示了通常可獲得的燃料原料，例如，煤、F0G、木材、淤泥、黑液、橡膠和城市
16固體廢物廢物流，它們所處的位置是根據其氫含量和碳含量的比值(H/C) (lb/lb)以及其 氧含量和碳含量的比值(0/C) (lb/lb)來確定的。圖2顯示了一些新型工程燃料原料，其通過選擇點線中已知的工程燃料原料並直 接混合所選的燃料原料，以及在某些情況下，增加或減少水分含量來製造。圖3顯示了燃料原料直接燃燒的示意圖。圖4顯示了溼的燃料原料在不減少其水分含量的情況下直接燃燒的示意圖。圖5顯示了在恆定的空氣當量(ER)比(ER = 0. 34)時，水分對典型的煤燃料原料 的氣化溫度、碳轉化以及壓+co生產率的可預測影響。圖6顯示了，對於典型的木材原料在800°C時，具有不同水分含量的燃料原料在合 成氣組成上的預測變化。圖7顯示了對於典型的煤原料在850°C .時，燃料水分含量對碳轉化、冷煤氣效率 以及CCHH2生產率的預測影響。圖8顯示了對於純碳在1000°C時，燃料水分含量對碳轉化、冷煤氣效率以及CCHH2 生產率的預測影響。圖9顯示了對於通常的木材原料在850°C時，生產H2/C0 = 2. 0的合成氣所需要的 預測的總供水量和外部供水量。圖10顯示了對於通常的木材原料在850°C、以及ER = 30時，預測的CCHH2生產率、 冷煤氣效率和H2/co比值。圖11提供了等式2的圖解表示，顯示了依據鏈增長參數α的不同產品的重量分數。圖12提供了生產具有各種H2/C0比值的合成氣所需要的預測的所用燃料原料中 C/H禾口 C/0比值。圖13提供了圖表，其顯示了與球形度、圓柱體長度和比表面積相對應的圓柱體直徑。圖14提供了圖表，其顯示了具有不同碳含量和氫含量的燃料原料以及其在空氣 氣化中預測產生CO和H2的量。圖15提供了圖表，其顯示了具有不同碳含量和氫含量的燃料原料以及其在空氣/ 蒸汽氣化中預測產生CO和吐的量。
具體實施例方式提供了新型的工程燃料原料，其包含至少一種由MSW衍生的廢物流組分，例如回 收殘渣，其是可回收材料的不可回收部分，其被工程化為具有預定的化學分子特性。這些燃 料原料能具有生物燃料，如木材和柳枝稷的化學分子特性，它也能具有高BTU含量燃料，例 如煤，的積極特徵，而不具有煤的消極特徵如有害硫釋放。也描述了新型的工程燃料原料， 其包含在天然燃料如生物物質、煤或石油燃料中沒有觀察到的化學分子特性。這些新型的 燃料包含，如獨特的碳、氫、硫及灰分的比例，當與已知的燃料對比，他們提供了不同的燃燒 或氣化的情況。由於這些新型的燃料原料具有不同的燃燒或氣化情況，他們為許多不同類 型的燃燒器或氣化器提供了新型的燃料，由於天然燃料的均勻性，那些燃燒器和氣化器都 充分運行，但不能最佳地運行，這是由於天然燃料的較少的優化化學分子特性。依據在此公開的方法，能工程化及合成那些工程燃料原料，其對於生產熱能、電、生物燃料、石油以及化 學品都很有用。高度多變的和不均勻的廢物流能以一種可控制方式被加工，大量的由此得到的組 分再次組合成一種工程燃料原料，其表現為一種恆定的和均勻的燃料，用於隨後的轉化過 程。這些過程中包含熱解、氣化和燃燒。該工程燃料原料能被單獨用於生產熱能、電、生物 燃料或化學品，或者它也能作為補充與其他燃料一起用於這些或其他的用途。描述了從天 然的不同種類的以及各種廢物流其包含了多種的最佳的物理和化學特徵以用於不同的轉 換過程來生產的均勻的工程燃料原料的方法及過程，同樣也描述了不同的燃料原料本身。依據工程燃料原料所用於的轉化過程的類型，製造成為具有化學屬性的工程燃料 原料。燃料原料能被工程化用作燃料包括合成燃料，含高BTU(HHV燃料)的燃料，用於生產 高質量合成氣的燃料，以及其他的有用的燃料類型。例如，工程的燃料能被設計為具有與已 知的固體燃料，諸如木材、煤、焦炭等相同的或相似的化學分子組成，以及作為用於燃燒和 氣化的燃料的替代品或補充。其他燃料能被設計及合成為具有與天然存在的燃料不同的化 學分子特性，例如高BTU燃料能被設計為具有可能的最高的熱量，並且具有可容許的灰分 含量以便防止出渣。這些燃料具有與煤可比較的能量密度(如碳含量、氫含量)，但無出渣、 溶結、硫汙染的問題(灰分含量、硫含量、氯含量)，以及能作為煤的替代品或補充。通過優 化，例如在工程燃料原料中的碳、氫、氧、水分以及灰分的含量，燃料可被設計為用於生產高 質量合成氣。那些燃料生產高質量合成氣，依據諸如合成氣的熱量值、H2/C0比例、CO、H2、 CO2，及CH4的含量。這些燃料能生產高質量的合成氣，使得氣化器能穩定地操作，這是由於 沒有或者最低限度的渣生成以及最低的焦油生成(在適當的氣化器溫度下)。在本領域中， 描述了熱轉換設備，其被設計為適合於自然界發現的特定的燃料，在這些情況下，當使用燃 料而不是設計的燃料一起燃燒時，經常會遇到操作的問題，或者需要改善設備。本發明提供 了一種被加工的優化的燃料，其將最適合已知的熱轉換設備，這些設備也不需要改善。在此描述的工程燃料原料提供了一個有效的緩和熱轉換設備的操作條件的方式， 例如通過降低操作溫度，降低對氧氣供應或蒸汽供應的需求，允許釋放控制的放鬆。在此描 述的方法提供了一個提升低級燃料，諸如淤泥(sludge)，庭院垃圾，食品廢物及其類似，轉 換為高質量燃料的強有力的方法。下面的說明書更加詳細地描述本發明。定義術語「空氣當量比」是指供應到氣化器的空氣的量除以燃料完全燃燒所需的空氣 的量的比例。「空氣當量比」，「ER」，可以用下面的等式表示
權利要求
1.一種包含至少一種由加工過的城市固體廢物廢物流衍生的組分的工程燃料原料，此 原料包含碳含量在約30%至約80%之間；氫含量在約3%至約10%之間；硫含量低於2% ；灰分含量低於約10% ；並且其中所述原料實質上不含玻璃、金屬、砂礫及不燃物。
2.如權利要求1所述的原料，其進一步包含水分含量低於約30%。
3.如權利要求2所述的原料，其中水分含量在約5%至約30%之間。
4.如權利要求3所述的原料，其中水分含量在約10%至約20%之間。
5.如權利要求1所述的原料，其中原料具有的HHV值在約3，000BTU/lb至約 15，000BTU/lb 之間。
6.如權利要求1所述的原料，其中原料具有的揮發性物質的含量在約40%至約80%之間。
7.如權利要求1所述的原料，其中原料具有的碳含量在約40%至約50%之間。
8.如權利要求1所述的原料，其中原料具有的碳含量在約60%至約70%之間。
9.如權利要求1所述的原料，其中原料具有的碳含量為約75%。
10.如權利要求1所述的原料，其中原料具有的氫含量在約6%至約7%之間。
11.如權利要求1所述的原料，其中原料具有的水分含量在約15%。
12.如權利要求1所述的原料，其中原料具有的灰分含量低於約5%。
13.如權利要求1所述的原料，其中原料具有的HHV值在約7，000BTU/lb至約 11，000BTU/lb 之間。
14.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料具有的H/C比例在約0.09至約0. 14 之間。
15.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料具有的0/C比例在約0.3至約0. 6之間。
16.一種包含至少一種由加工過的城市固體廢物廢物流衍生的組分的工程燃料原料， 此原料包含碳含量在約40%至約50%之間；氫含量在約5%至約6%之間；硫含量低於0.5% ；灰分含量低於約10% ；並且其中所述原料實質上不含玻璃、金屬、砂礫及不燃物。
17.如權利要求16所述的原料，其進一步包含水分含量低於約30%。
18.如權利要求17所述的原料，其中水分含量在約5%至約30%之間。
19.如權利要求18所述的原料，其中水分含量在約10%至約20%之間。
20.如權利要求16所述的原料，其中原料具有的HHV值在約5，000BTU/lb至約 10，000BTU/lb 之間。
21.如權利要求16所述的原料，其中原料具有的揮發性物質的含量在約40%至約80%之間。
22.如權利要求16所述的原料，其中原料具有的灰分含量低於約5%。
23.如權利要求16所述的原料，其中原料具有的HHV值在約7，000BTU/lb至約 9，500BTU/lb 之間。
24.如權利要求16所述的原料，其中工程燃料原料具有的H/C比例在約0.11至約0. 15 之間。
25.如權利要求16所述的原料，其中工程燃料原料具有的0/C比例在約0.6至約0. 9 之間。
26.一種包含至少一種由加工過的城市固體廢物廢物流衍生的組分的工程燃料原料， 此原料包含碳含量在約70%至約80%之間； 氫含量在約5%至約7%之間； 硫含量低於2% ； 灰分含量低於約7% ；並且其中所述原料實質上不含玻璃、金屬、砂礫及不燃物。
27.如權利要求沈所述的原料，其中原料具有的水含量低於約30%。
28.如權利要求27所述的原料，其中原料具有的水分含量在約5%至約30%之間。
29.如權利要求觀所述的原料，其中原料具有的水分含量在約10%至約20%之間。
30.如權利要求沈所述的原料，其中原料具有的HHV值在約13，000BTU/lb至約 15，000BTU/lb 之間。
31.如權利要求沈所述的原料，其中原料具有的揮發性物質的含量在約60%至約70% 之間。
32.如權利要求沈所述的原料，其中原料具有的灰分含量低於約5%。
33.如權利要求沈所述的原料，其中原料工程燃料原料具有的H/C比例在約0.05至約 0. 1之間。
34.如權利要求沈所述的原料，其中工程燃料原料具有的0/C比例在約0.01至約0. 05 之間。
35.一種包含至少一種由加工過的城市固體廢物廢物流衍生的組分的工程燃料原料， 此原料包含碳含量在約60%至約70%之間；氫含量在約6%至約9%之間；硫含量低於0.2% ；灰分含量低於約10% ；並且其中所述原料實質上不含玻璃、金屬、砂礫及不燃物。
36.如權利要求35所述的原料，其中原料具有的水分含量低於約30%。
37.如權利要求36所述的原料，其中原料具有的水分含量在約5%至約30%之間。
38.如權利要求37所述的原料，其中原料具有的水分含量在約10%至約20%之間。
39.如權利要求35所述的原料，其中原料具有的HHV值在約11，000BTU/lb至約 15，000BTU/lb。
40.如權利要求35所述的原料，其中原料具有的揮發性物質的含量在約80%至約95% 之間。
41.如權利要求35所述的原料，其中原料具有的灰分含量低於約 %。
42.如權利要求35所述的原料，其中原料具有的HHV值在約7，000BTU/lb至約 9，500BTU/lb 之間。
43.如權利要求35所述的原料，其中工程燃料原料具有的H/C比例在約0.11至約0. 15 之間。
44.如權利要求35所述的原料，其中工程燃料原料具有的0/C比例在約0.15至約0. 3 之間。
45.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料在850°C以及ER為0.34下進行氣化 生產的合成氣體包含H2量在約6%體積至約30%體積； CO量在約14%體積至約30%體積； CH4量在約0. 3%體積至約6. 5%體積； CO2量在約6%體積至約13%體積； 以及N2量在約44%體積至約68%體積。
46.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料在850°C以及ER為0.34下進行氣化 生產的合成氣體具有H2/C0比例為約0. 3至約2. 0。
47.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料在850°C以及ER為0.34下進行氣化 生產的合成氣體具有H2/C0比例為約0. 5至約1. 5。
48.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料在850°C以及ER為0.34下進行氣化 生產的合成氣體具有H2/C0比例為約0. 8至約1. 2。
49.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料在850°C以及ER為0.34下進行氣化 生產的合成氣體具有壓/CO比例為約1. 0。
50.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料在850°C以及ER為0.34下進行氣化 生產的合成氣體具有壓/CO比例為約1. 5。
51.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料在850°C以及ER為0.34下進行氣化 生產的合成氣體具有壓/CO比例為約2. 0。
52.權利要求16所述的原料，其中工程燃料原料在850°C以及ER為0.34下進行氣化 生產的合成氣體包含H2量在約15%體積至約20%體積；N2量在約42%體積至約48%體積；CO量在約20%體積至約30%體積；CH4量在約0. 5%體積至約3%體積；CO2量在約5%體積至約8%體積；以及 HHV 值為 140BTU/scf 至約 180BTU/scf。
53.如權利要求沈所述的原料，其中工程燃料原料在850°C以及ER為0.34下進行氣 化生產的合成氣體包含H2量在約25%體積至約30%體積；N2量在約42%體積至約48%體積； CO量在約12%體積至約17%體積； CH4量在約2%體積至約5%體積； CO2量在約5%體積至約10%體積； 以及 HHV 值為 160BTU/scf 至約 200BTU/scf。
54.如權利要求35所述的原料，其中工程燃料原料在850°C以及ER為0.34下進行氣 化生產的合成氣體包含H2量在約16%體積至約體積；N2量在約42%體積至約48%體積；CO量在約15%體積至約20%體積；CH4量在約4%體積至約6%體積；CO2量在約5%體積至約10%體積；以及 HHV 值為 180BTU/scf 至約 220BTU/scf。
55.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料在燃燒時，產生比已知的燃燒生物物 質時的溫室氣體釋放水平具有更少的溫室氣體釋放。
56.如權利要求1所述的原料，其中生物物質選自包含木材和柳枝稷的群組。
57.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料是鬆散的非緻密的形式。
58.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料是緻密的形式。
59.如權利要求1所述的原料，其中緻密形式是立方體。
60.如權利要求1所述的原料，其中緻密形式是小球。
61.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料進一步包含至少一種提升燃料原料 氣化的燃料組分。
62.如權利要求61所述的原料，其中提升是減低產生的硫釋放量。
63.如權利要求61所述的原料，其中提升是減低產生的氯釋放量。
64.如權利要求61所述的原料，其中提升是減低產生的重金屬釋放量。
65.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料被賦予惰性。
66.如權利要求65所述的原料，其中工程燃料原料進一步包含至少一種賦予燃料原料 惰性的添加劑。
67.如權利要求66所述的原料，其中至少一種賦予燃料原料惰性的添加劑是氫氧化鈣。
68.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料的緻密形式直徑為約0.25英寸至約 1.5英寸。
69.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料的緻密形式具有約0.5英寸至約6英 寸的長度。
70.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料的緻密形式的表面積和體積的比值 在約20 1至約3 1之間。
71.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料的緻密形式的堆積密度在約IOlb/ ft3至約75lb/ft3之間。
72.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料的緻密形式的孔隙率在約0.2至約.0.6之間。
73.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料的緻密形式的縱橫比在約1至約10 之間。
74.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料的緻密形式的熱傳導率在約.0.023BTU/(ft · hr · °F )至約 0. 578BTU/ (ft · hr · 0F )之間。
75.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料的緻密形式的比熱容在約 4. 78 X KT5BTU/(lb · °F )至 4. 78 X KT4BTU/(lb · °F )之間。
76.如權利要求1所述的原料，其中工程燃料原料的緻密形式的熱擴散率在約.1.08Xl(T5ft2/s 至 2. 16Xl(T5ft2/s 之間。
全文摘要
本發明公開了新型工程燃料原料、由所述工藝生產的原料以及製造該燃料原料的方法。由處理過的城市固體廢物廢物流衍生的組分可用於製造那些實質上不含玻璃、金屬、砂礫和不燃物的原料。這些原料具有多種用途，包括作為氣化和燃燒燃料。
文檔編號C10L5/46GK102076832SQ200980125168
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月25日 優先權日2008年6月26日
發明者丁容·白, 傑姆·W·保利 申請人:凱斯勒廢物系統公司