[发明专利]将加工的燃料与煤共气化和共燃的方法

说明书

本申请是中国申请号为201280030501.3、发明名称为“将加工的燃料与煤共气化和共燃的方法”且申请日为2012年4月23日的专利申请(PCT申请号为PCT/US2012/034691)的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月22日提交的美国临时申请61/478,089的优先权，其全部内容通过参考并入本申请。

技术领域

本发明总地涉及在商业、工业、和生活锅炉中共燃(cofiring)源自生物质或废料的燃料与化石燃料。

背景技术

最近在2009年，化石燃料的燃烧提供了美国几乎70％的电力，在其中煤提供了几乎一半的总能量产生量。即使在产油的地理政治区域中存在不可预见的不确定性以及通常会有动荡，但是可以预计美国储量丰富的煤将继续成为用于美国和其它富煤地区的电力生产的主要燃料。不幸地，大多数美国的烧煤发电厂超过40-50年之久，没有装配有现代化和先进的排放控制技术，例如用于除去SOx的烟道气脱硫(FGD)和用于NOx还原的选择催化还原(SCR)。由此，伴随煤燃烧带来的空气污染物例如SOx、NOx、CO₂、和颗粒物排放量是显著的，越来越引起公共健康和环境问题。因此，现今联邦和各州的关于空气污染物排放的规章已经变得越来越严格。例如，最近定案的跨州空气污染条例(Cross State Air Pollution Rule)(CSAPR)要求28个州和哥伦比亚地区减少发电厂排放量。该条例将要求二氧化硫(SO₂)和氮氧化物(NOx)排放量显著降低。其要求截止到2014年，可适用的发电厂必须将它们的SO₂和NOx排放量降低至各厂分配的水平。平均起来，所有受影响的厂将使它们的SO₂排放量减少2005年水平的73％，使NOx排放量减少2005年水平的54％。

由于越来越严格的规章，可预期，认为是用于SOx和NOx排放量控制的最有效技术的烟道气脱硫(FGD)和选择催化还原(SCR)技术将在未来几年内安装完成。预期这些后燃排放控制技术将会耗资数亿美元来安装并每年耗资数百万美元来操作和维护。作为一些电力生产公司，特别是具有中或低生产量(例如<100-200MW)的那些，已经面临了来自低利润率的显著压力，设想这些公司可以简单地针对经济和环境考量就会选择去引退或减免它们的厂是不合理的。

尽管FGD和SCR的安装可以帮助这些公司来满足它们对于SO₂和NOx排放量的职责，但是它们必须去处理一些其它的不期望结果，包括增加的寄生功率消耗(parasitic power consumption)，水利用，和废物产生。此外，对于使用高硫煤的发电厂，这些技术具有无意的副作用，即，使得SO₃有关的腐蚀和“蓝翎(blue plume)”问题更为普遍。

作为较便宜的可替代方案之一，电力公司生产者越来越多地选择将煤和生物质燃料共混物共燃。欧洲和美国的最近研究(参见M.Sami，K，Annamalai and M.Wooldridge，“Cofiring of coal and biomass fuel bleeds,”Process in Energy and Combustion Science，27，pp.171-214，2001，通过参考并入本申请)已经确定，将生物质与化石燃料燃烧对环境和发电的经济效益两者都具有积极的影响。在大多数共燃试验中SO₂和NOx的排放量减少了(取决于使用的生物质燃料)，而CO₂净产量也本身较低，因为认为生物质是CO₂-中性的。对共燃的关注在80年代兴起于美国和欧洲，特别是关于在最初仅针对燃烧煤设计的煤发电所中使用固体废渣(纸，塑料，溶剂，焦油等)或生物质，以便于增加源自那些新机会燃料的效益裕度(benefit margin)例如温室气体(GHG)排放量的减少。