[发明专利]含有悬浮固态燃料粒子的气态可燃性燃料

说明书

气态可燃性燃料包含气态烃燃料原料和悬浮在气态烃燃料原料中的固态燃料粒子。固态燃料粒子具有足够小的粒度，以使得它们在输送期间保持悬浮。烃燃料原料可以包括天然气、乙烷、丙烷、丁烷以及它们的气态衍生物和混合物。固态燃料粒子可以包括来源于煤的固态含碳物质。固态燃料粒子的其他实例包括生物质、精炼生物制品和可燃性聚合物粒子。气态可燃性燃料在大气压下具有比气态烃燃料原料的体积能量密度大至少25％的能量密度。公开了50％、100％以及甚至500％的体积能量密度的提高。可以将气态可燃性燃料加压至在2至100大气压的范围内的压力。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年10月13日提交的名称为含有悬浮固态燃料粒子的气态可燃性燃料的美国临时专利申请号62/407,872的权益，该申请通过引用并入。

发明背景

本公开涉及含有悬浮固态燃料粒子的气态燃料。该燃料可以是可燃性气态燃料如天然气或丙烷。悬浮固态燃料粒子提高了气态可燃性燃料的能量密度。

背景

可燃性燃料的能量密度是每单位体积通过燃烧产生的热能的量的量度。以下表1列出了三种常见可燃性燃料：天然气、汽油和煤的典型体积能量密度。会理解的是，液态和固态燃料源(汽油和煤)二者都具有比气态燃料源(天然气)明显高的体积能量密度。常温和常压(NPT)理解为20℃和1atm。

表1.选择的可燃性燃料的能量密度

已知将天然气或其他可燃性气态燃料源压缩或加压将会提高体积能量密度，但是仍然处于远低于液态和固态可燃性燃料源的水平。

提供在有或没有额外加压的情况下提高天然气或其他可燃性气态燃料的能量密度的方法将会是本领域中的进步。提供在加压时提高可燃性气态燃料如天然气的能量密度的方法将会是本领域中的进步。对于可燃性气态燃料降低所需的储存体积并且降低每单位能量的输送成本将会是本领域中的又一进步。

发明概述

本公开涉及一种气态可燃性燃料，其在体积上主要包含其中悬浮固态燃料粒子以提高气态烃原料的能量密度的气态烃原料。气态烃燃料原料的非限制性实例包括天然气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷以及它们的气态衍生物。可以使用不同气态烃燃料原料的混合物。

固态燃料粒子具有足够小的粒度以在输送和使用期间保持悬浮。这受固态燃料粒子的密度和其中悬浮固态燃料粒子的气态烃原料的密度二者影响。固态燃料粒子通常将会具有小于250μm并且优选小于60μm的粒度。在一些非限制性实施方案中，固态燃料粒子可以具有小于30μm的粒度。在一些非限制性实施方案中，固态燃料粒子具有小于20μm的粒度。固态燃料粒子可以具有小于10μm的粒度。固态燃料粒子可以具有小于5μm的粒度。在一些实施方案中，固态燃料粒子具有小于2.5μm的平均粒度。

固态燃料粒子包括高能或可燃性燃料材料的细碎粒子。固态燃料粒子可以来源于高能或可燃性燃料材料的单一来源，或者可以使用不同高能或可燃性燃料材料的共混物或混合物。在一个非限制性实施方案中，固态燃料粒子包括细煤粒子，其包括来源于煤的含碳物质。当来源于煤的含碳物质具有足够小的尺寸而基本不含固有矿物质时，其被称为来源于煤的固态烃。在一些实施方案中，固态燃料粒子包括来源于煤的固态烃粒子。

在一些实施方案中，来源于煤的固态含碳物质含有减少量的来源于煤的矿物质和减少量的硫。在一个非限制性实施方案中，来源于煤的固态含碳物质含有小于1重量％的来源于煤的矿物质。在一个非限制性实施方案中，来源于煤的固态含碳物质含有小于0.5重量％的硫。

在本文中所公开的悬浮在气态可燃性燃料中的固态燃料粒子有时被称为微清洁碳燃料(Micro Clean Carbon Fuel,μCCF)。