[发明专利]用于城市固体废弃物的高级热化学转化处理的方法和反应器

说明书

公开了一种反应器系统，包括单个罐或多个分开的罐区段，该单个罐或多个分开的罐区段用于(分类的或未分类的)城市固体废弃物(“MSW”)的改进的热化学转换处理；以及高压釜，高压釜被专门设计成在合适的温度和压力组合下加工废弃物。罐区段可以单独地并且分开地填充有成压缩捆的MSW或选择的松散的MSW。还公开了一种加工(分类的或未分类的)MSW的方法，该方法可以通过使用容纳废弃物原料的罐以及专门设计成在合适的温度和压力组合下加工废弃物的高压釜来进行。反应器系统可产生具有提高的BTU值(通常为约300至700BTU/ft³)的合成气。剩余的固体废弃物通常约占原始MSW体积的5％。然后可以针对金属分类这种材料，其中余量根据其组成被送至填埋场或其他再循环工艺。

相关申请

本申请要求于2019年2月20日提交的在先提交的美国临时申请第62/807,798,号的权益，出于所有目的将其通过引用以其全文合并于此。

技术领域

本公开涉及一种工艺和设备，以处理分类的和未分类的城市固体废弃物(在下文中称为“MSW”)来产生通常呈电或热形式的能量。该系统工艺允许保留最大量的能量，从MSW中分离烃并且产生具有增加的BTU值的合成气。本公开提供了用于提高所产生的合成气的BTU值或质量以及显著降低废弃物总体积的工艺、方法和设备。废弃物可以减少其原始体积的高达95％，同时减少温室气体排放高达95％。

本公开针对一种用于MSW(特别是MSW的圆柱形捆)的热分解的优化反应器，以及一种用于将MSW热化学转化为能量的方法。

背景技术

相关技术的讨论

有许多方法将MSW转化为能量，从热分解、热降解、气化、等离子体电弧到液化。这些方法中的每一种方法都减少了MSW并产生气体和/或潜热以产生能量。

热分解可处理未分类的MSW并产生用于运行锅炉进而运行涡轮机以产生电力的热量。

气化涉及在进料到气化单元中之前将MSW分类、定尺寸(通常，研磨)、干燥以及将初始MSW重整成球团。

热解涉及分类以移除不适合的材料，然后在不存在氧气的情况下加热，导致MSW分解成液态烃和合成气。

不幸的是，填埋是目前处理废弃物的最流行的方法。这种方法涉及很少的资本投资来简单地将废弃物运输到待倾倒和覆盖的合适位置。另外，目前城市固体废弃物是来自无数垃圾填埋场的温室气体甲烷的最大单一生产者之一。气体是由分解废弃物产生的，并且它连续地渗入到大气中。

显然，需要一种方法以及执行该方法的设备，其将大量MSW转化成绿色能源，同时还减小MSW的体积。

发明内容

本公开针对一种加工(分类的或未分类的)MSW的方法，该方法可以通过使用容纳废弃物原料的罐以及专门设计成在合适的温度和压力组合下加工废弃物的高压釜来进行。最终的固体产物是碳灰和不可燃材料(诸如金属、干式墙等)以及合成气的混合物，合成气具有提高的BTU值(通常为300至700BTU/ft³)。剩余的固体材料通常占原始MSW体积的约5％。然后可以针对金属分类这种材料，其中余量根据其组成被转送至填埋场或其他再循环工艺。

此外，由该方法产生的热量可以被回收用于有用的应用。所产生的热量可以传送至例如热油系统。热油系统可以使油循环穿过两个热交换器：一个热交换器在热处理室处吸收热量；以及第二热交换器，该第二热交换器可以是有机朗肯循环(organic Rankinecycle)、蒸汽发生器、水蒸发器或可以回收热能的其他加热系统，并且用于产生蒸汽来驱动发电涡轮机。