[发明专利]混合能量系统

说明书

发明领域

本发明大体上涉及有效应用燃料的方法和系统。例如，本发明涉 及将含碳材料热解以产生燃料和电能的方法和系统。

发明背景

自然资源，尤其是矿物燃料资源的有效率和有效果的应用由于其 有限的性质而越来越具重要性。从经济观点考虑，当前应用燃料的方 法的损失主要归因于不能回收有价值的副产物，和不能足够地实现能 量最大化。缺乏对矿物燃料副产物的适当的回收方法还加剧了与这些 燃料的燃烧有关的污染问题。除了所提及的当前资源的无效果使用和 相关的污染问题之外，世界的原油储量正在消耗(对于最近30年，每2 筒采出油仅发现一筒油)。这些因素表明原油的替代燃料源的有效率 使用是合乎需要的。

已知煤炭可以用来产生烃类燃料超过100年了。基本在没有氧的存 在下从煤炭蒸馏油的方法多样地称作″分解蒸馏″或″低温碳化″。通常 地，可以说分解蒸馏的目的一方面是减少过度的污染，另一方面是增 加燃料应用和副产物回收的总效率。

由煤炭热解形成的尤其有用的副产物是含氮和含硫材料。这些副 产物可用于生产材料如硫酸、元素硫、氨和氨盐、和肥料。因而，这 些化合物的回收是高度合乎需要的。当这些化合物还是由煤炭的低效 加工产生的显著的污染物时，它们的回收更是合乎需要的。

煤炭不是均匀的燃料源。取决于使用的煤炭类型，预期分解蒸馏 可以产生50L-250L油/吨煤炭(对应于0.3-1.5筒油/吨煤炭)。例如， 以AU$85/桶的价格，这将对应于AU$25-AU$127附加值/吨加工煤炭。通 过分解蒸馏方法，原料煤炭的仅25％-30％总能量转变成烃类燃料。其余 的能源(呈焦化残余物形式)被回收和用作常规发电站的燃料源。每 年消耗2百万吨低质煤的操作可能每年产生2百万桶油(基于1.0筒/吨 煤炭的预计油产量)，这对应于每年大致AU$170百万的当前值。每年2 百万吨煤炭的煤炭焦化残余物和气体将为200MW发电站提供足够的燃 料。

发明概述

在一个方面中，本发明提供由含碳材料产生能量的混合方法，包 括以下步骤：

(i)在蒸馏设备中在降低的氧气氛下加热该含碳材料以产生馏出 物蒸气；

(ii)将所得的馏出物蒸气加工；

(iii)将该焦化残余物从该蒸馏设备输送到发电站锅炉；和

(iv)在该发电站锅炉中燃烧该焦化残余物以产生电能。

在一个实施方案中，该焦化残余物输送到发电站锅炉的同时，保 持该焦化残余物在蒸馏设备中加热产生的热量。

适合地，通过双放卸阀、管子和输送机中的一种或多种将该焦化 残余物从蒸馏设备输送到发电站锅炉。

该焦化物在输送过程中的流动和行进任选地经由双放卸阀、螺杆、 振动、压缩空气、重力、耐热皮带输送机、链式输送机、振动输送机 如振动溜管输送机、高温旋转阀或它们的任何结合控制。

该含碳材料可以选自煤炭，洗煤次品，低质量煤炭如褐煤，油页 岩和它们的任何结合物。

优选地，该含碳材料当经受分解蒸馏时提供高水平的挥发性烃组 分。在一些实施方案中，该含碳材料的总能量的至多30％转变成液态和 气态烃馏分。

在一个实施方案中，该含碳材料是煤炭。

在另一个实施方案中，该含碳材料具有小于1.0％的平均最大镜质 体反射率。

在一个优选的实施方案中，该含碳材料是高壳质煤素质煤炭。

在又一个实施方案中，将该含碳材料加热到大约400-大约700℃。

在另一个实施方案中，通过热交换将馏出物蒸气的温度降低到小 于大约150℃的温度。

在另一个实施方案中，通过热交换将馏出物蒸气的温度降低到小 于大约30℃的温度。

在另一个实施方案中，将馏出物的温度降低到小于大约25℃，在 又一个实施方案中降低到大约0℃。

在另一个实施方案中，在减压下加热该含碳材料。

通常地，蒸馏设备具有其中将含碳材料热解的蒸馏甑装置。该蒸 馏甑室的气氛与空气相比具有降低的氧气含量。优选地，该蒸馏甑的 气氛基本上是无氧气的。

优选地，在300-700℃温度下将焦化残余物从蒸馏设备送到发电设 备锅炉。

在第二个方面中，本发明提供集成能量转换系统，包括：

(i)用于将含碳材料分解蒸馏以提供馏出物蒸气和焦化残余物的 蒸馏设备；