[发明专利]由废弃物生产燃料气的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及废弃物的处理，更具体地，主要是有机来源的废弃物，诸如生物质、城市固体废弃物(MSW)、塑料、橡胶等。更具体地，本发明涉及改进将所述废弃物转化成诸如电力或燃料的有用能源。

背景技术

家庭废弃物是混合物材料，并且包括：所有食品，同时涵盖动物来源和植物来源的食品；纸张和植物纤维制成的其它产品，诸如织物；建筑材料，同时包括木材产品和木类产品、塑料和混凝土；天然高分子材料和合成高分子材料，诸如不同种类的塑料、橡胶、合成橡胶；金属等。

传统上，生活废弃物和工业废弃物被填充到填埋场中。填埋场占用了宝贵的空间，并产生了既涉及到“视觉污染”也涉及到与废弃物相关的气味的美学问题。填埋场的另外一个问题是气体、液体或固体形式的有毒的和环境上不可接受的化合物溶解在填埋场中的液体中。由填埋场中的废弃物所释放的气体，除了导致不希望的气味，可以包括有毒和/或环境上不可接受的气态化合物(诸如挥发性有机化合物(VOC))将会从废弃物中被释放到大气中。液体，无论是废弃物的一部分还是通过填埋场的雨水下流所引起的水，将使固体化合物溶解在填埋场中并且从填埋场中泄漏出，从而同时污染河流和湖泊中的地表水并且可能渗透到地下水中。

为了避免填埋场填满所有可用的空间并且为了避免与其相关联的其它问题，已经建造了用于将废弃物分类的设备。可回收材料与不可回收废弃物被分离开。可回收材料被送到设备以回收有价值的材料并回收诸如金属的材料。不可回收材料可被分为可燃材料和不燃材料。不可燃材料被送到填埋场等，而可燃材料被引入到焚化设备中。在焚化设备中，可燃物质在高温下燃烧以破坏所有包括有毒的和环境不需要的化合物的温度可降解或可燃材料。此外，不同的机构被包括在内以避免从焚化设备中排放有害气体。

通过燃烧，固体废弃物的体积根据废弃物的组成和燃烧技术而降低了50％至90％。燃烧的热量通常用于区域加热和/或冷却。

用于将废弃物分类的技术是众所周知的。通常情况下，废弃物是基于它们的物理性能诸如磁特性、密度、表面至重量等进行分类。

焚化设备也是众所周知的，并且大量的这类设备正在运行。

2001年5月12日的EP 1160307(塑料与环境工程有限公司(KUNSTSTOFF-UND UMWELTSTECHNIK GMBH))涉及了一种用于包括天然碳质材料和合成碳质材料的废弃物的热处理并化学转化以产生进一步使用的燃料气的方法和设备。虽然产物气的组成未被良好确定，但是产物气似乎包括低级烃、CO₂、CO和氢气的混合物。在本说明书中，低级烃主要用于包括在环境温度下是气体的烃，诸如甲烷、乙烷、丙烷和丁烷。这指示了，产物气被用于燃气驱动的发动机或涡轮。然而，明显的是，来自根据EP1160307的装置的气体组成将根据引入到装置中的废弃物的实际组成而发生变化。这样的变化虽然使气体不适合于现代高效率的燃气涡轮，但是对效率比现代燃气涡轮低得多的燃气驱动的发动机是可接受的。没有其它潜在的用途被指示用于产物气。

本发明基于EP1160307，其中，它使用了其中所描述的用于有机化合物的裂解和热解的核心技术。本发明针对允许获得经调整而适应预期用途的具有预定组成且具有沃泊指数(WOBBE index)(沃泊指数＝热值/(气体比重)^-2)的产物气的改进。预定组成主要包括CO、CO₂和低级烃，而沃泊指数随着时间推移基本上恒定。

尤其是当所产生的气体的预期用途是作为燃气涡轮的燃料时，重要的是确定满足现代高效率燃气涡轮的要求的恒定的沃泊指数，即沃泊指数中的波动在10分钟的时间内小于2％。所产生的气体的组成具有高的氢气含量，从而产生高温火焰，使得保持沃泊指数基本上恒定是特别重要的。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种用于包括天然碳质材料和合成碳质材料的废弃物的热处理和化学转化以产生用于进一步使用的燃料气的方法，该方法包括以下步骤：

a.通过干燥或者将水或蒸汽引入到碳质材料中，将碳质材料的湿度调节至预定水平，

b.将保持湿润的碳质材料引入到热解裂解反应器中，在热解裂解反应器中热处理该材料以产生原料热解裂解气和碳质固体剩余物，

c.将蒸汽和来自步骤b)的碳质固体剩余物引入到转化单元中，以引起其中的固体碳质材料部分气化以产生合成气和固体剩余物，该合成气包括氢气、CO和CO₂，并且被排出并引入到第二洗涤区域中，而该固体剩余物被排出用于进一步处理或丢弃，