Пеллеты и брикеты из спрессованной биомассы

Пеллеты и брикеты из спрессованной биомассы

Реферат

Данная заявка заявляет преимущество предварительной заявки на патент США №61/181101, поданной 26 мая 2009 года, а также заявляет преимущество предварительной заявки на патент США №61/245506, поданной 24 сентября 2009 года. Обе эти предшествующие предварительные заявки на патент включены в данный документ ссылкой во всей своей полноте и для всех целей.

ПРЕДПОСЫЛКИ

Поскольку человеческое население становится все больше и накладывает больше требований на ограниченные доступные ресурсы, необходимость более широкого использования отходов, особенно таковых из возобновляемых источников, таких как зерновые и другой растительный или животный материал, стала непреодолимой. В то время как программы повторного использования и приемы применения продуктов из возобновляемых источников набирают обороты, многие проблемы остаются. Эти проблемы особенно актуальны в энергетическом секторе мировой экономики. Они включают нахождение композиций, недорогих для производства, легких в транспортировке, легких в хранении и, конечно, экологически безопасных.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает спрессованные продукты, обычно в форме брикетов и/или пеллет, которые включают существенные количества сырьевых материалов биомассы.

Эти продукты, чьи композиции и производство описаны подробно в данном документе, находят многие области применения, преимущественно в энергоустановках совместного сжигания, подстиле для животных, абсорбирующих продуктах, благоустройстве и озеленении и обогреве дома.

Определенные аспекты данного изобретения имеют отношение к спрессованной основе, характеризующейся следующими признаками: (а) первые частицы, содержащие материал биомассы, и (b) вторые частицы, содержащие другой материал (который может факультативно представлять собой биомассу). Спрессованная основа, содержащая первые частицы и вторые частицы, является устойчивой к фрагментации. Она часто включает материал, действующий как связующее. В различных вариантах осуществления спрессованная основа является горючей. Тем не менее, вторые частицы необязательно являются горючими. При этом спрессованная основа может включать дополнительные компоненты, такие как третьи частицы, имеющие композицию, отличную от таковой первых частиц и вторых частиц.

Спрессованная основа может иметь свойства, специализированные для отдельных областей применения, таких как сгорание, абсорбция, привлекательный внешний вид и т.д. В некоторых случаях спрессованная основа имеет общее содержание влаги приблизительно 9% по весу или менее. Для областей применения с огневым нагревом спрессованная основа может иметь плотность энергии, по меньшей мере, приблизительно 7000 BTU (британская тепловая единица) на фунт при сгорании. Кроме того, спрессованная основа может быть составлена для получения золы на уровне приблизительно 4% или менее во время сгорания. В некоторых вариантах осуществления вторые частицы представляют собой частицы угля.

Может быть желательным иметь спрессованные продукты, которые стабильно сохраняют определенные свойства (например, отдельные уровни энергосодержания, цена, абсорбция) независимо, остаются ли определенные сырьевые материалы доступными. С этой целью многие различные типы сырьевых материалов применимы для получения спрессованных продуктов, описанных в данном документе.

Многочисленные подходящие компоненты биомассы раскрыты в данном документе, среди которых посадочный материал соевых бобов, шалфей, древесные продукты, посадочный материал кукурузы и посадочный материал подсолнечника. Дополнительно могут применяться различные бумажные и картонные продукты, включая вощеный картон. Другие материалы, которые могут применяться с первыми и вторыми компонентами спрессованной основы, включают крахмал, пластмассу, рыбий жир, соду, известь, парафин, растительное масло, кофейную гущу и животный жир. В определенном варианте осуществления спрессованная основа содержит в основном только картон, сельскохозяйственный посадочный материал и дезодорирующий компонент.

Спрессованный продукт может иметь много различных форм в соответствующих случаях для отдельных областей применения. Во многих случаях продукт представляет собой пеллету или брикет. Разумеется, размер и форма могут изменяться в соответствующих случаях для конечного применения. В некоторых случаях спрессованная основа имеет средний размер приблизительно 0,25-4 дюйма. Часто спрессованную основу обеспечивают совместно с многочисленными другими подобными спрессованными основами (например, пеллеты или брикеты подобных композиций и/или свойств) в контейнере, подходящем для отдельной области применения. Например, основа может быть обеспечена в совокупности спрессованных основ, присутствующих в контейнере на энергетической установке, работающей на угле. Другой аспект данного изобретения относится к способам получения спрессованной основы, как описано выше (например, спрессованный продукт, включающий первые частицы, содержащие биомассу и вторые частицы другого материала). Способ можно охарактеризовать следующими действиями: (а) обработка сырья биомассы для превращения сырьевого материала в форму, содержащую указанные первые частицы; и (b) одновременное прессование первых частиц и вторых частиц для получения спрессованной основы. В некоторых случаях прессование происходит в брикетировочном прессе, и в этом случае спрессованная основа представляет собой брикет.В некоторых других случаях прессование происходит в грануляторе, и в этом случае спрессованная основа представляет собой пеллету. Зачастую прессование осуществляют со связующим, которое может помочь сохранить срок годности оборудования, используемого для производства спрессованных продуктов. В определенных вариантах осуществления связующее представляет собой водоросли или воск. Эти и другие признаки и преимущества данного изобретения будут описаны подробно ниже со ссылкой на сопутствующий чертеж.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

На чертеже - схематическое представление, изображающее пример технологического процесса для получения спрессованных продуктов биомассы в соответствии с определенными вариантами осуществления данного изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Введение

Данное изобретение относится к пеллетам, брикетам и другим спрессованным продуктам, содержащим многочисленные компоненты и имеющим композицию, специально разработанную для удовлетворения конкретных требований для данной области применения. Зачастую, по меньшей мере, одним из компонентов является компонент биомассы. Спрессованные композиции данного изобретения можно применять в различных областях применения в зависимости от их композиции и цены. Следующее обсуждение будет сосредоточено на областях применения в получении энергии. Один отдельный вариант осуществления обеспечивает применение спрессованной основы или массы как присадки к топливу низкого качества или замены топлива для угольного или другого ископаемого топлива(топлив) в энергоустановках совместного сжигания. Другие специфические области применения особого интереса включают пеллеты для благоустройства и озеленения и подстил для различных животных, включая домашнюю птицу, лошадей и кроликов. Другая область применения содержит гранулированный абсорбент, такой как наполнитель для кошачьих туалетов для абсорбирования жидких и/или твердых отходов.

Следующие неограничивающие определения предусмотрены с целью понимания изобретения, описанного в данном документе.

Спрессованная масса или основа - механически стабильное соединение частиц, нелегко отделяемых во время обработки в предполагаемой области применения. Иначе говоря, спрессованная основа является устойчивой к фрагментации или расщеплению при обработке традиционным снабжением, транспортировкой и перевозке аппаратуры. Спрессованную основу обычно формируют под давлением (например, сжатие или прессование) с помощью, например, гранулятора или брикетной установки. В некоторых вариантах осуществления спрессованная масса или основа будет гетерогенной композицией (например, она будет содержать частицы различных компонентов).

Сырье - исходный материал, применяемый в изготовлении спрессованной массы или основы. Сырье будет обычно зернистым или порошкообразным материалом, хотя оно также может представлять собой, например, смолу, сироп или жидкость.

Частица - небольшая дискретная масса, применяемая для формирования спрессованной основы. Частица имеет обычно, хотя не обязательно, гомогенное происхождение. Совместно частицы могут представлять собой порошок или гранулярный продукт. Отдельные частицы могут иметь много различных форм и могут быть, например, волокнами.

Биомасса - материал, полученный непосредственно из живого материала, часто растительных материалов или отходов животного происхождения. Зачастую биомассу применяют как один или более компонентов спрессованной массы или основы, описанных в данном документе.

Композиция спрессованной основы

Для применения в энергоустановках совместного сжигания спрессованные продукты должны в определенных вариантах осуществления удовлетворять, по меньшей мере, трем критериям. Они включают (1) высокое энергосодержание на объем или массу (иногда имеющее название значение BTU), (2) малозольное производство и (3) малосерное содержание. Кроме того, возможно продуктам придется удовлетворять четвертому критерию: (4) низкое образование углеродной сетки. Малоуглеродистое, малозольное и малосерное - все это может быть рассмотрено в сравнении с углеродным или другим замещенным ископаемым топливом для энергоустановок. Большинство из сырьевых материалов биомассы, используемых в данном изобретении, будет автоматически удовлетворять четырем критериям. В большинстве случаев они будут также удовлетворять второму и третьему критериям, хотя различные материалы компонентов могут производить различные уровни золы и оксидов серы. Зола представляет собой негорючий твердый компонент топлива. Следует также отметить, что цена на сырьевой материал является важным фактором.

Сырьевые материалы с высокой плотностью BTU включают продукты горючей растительности и отходов (такие как городские твердые отходы). Примеры отходов включают бумажные и картонные отходы (например, журналы), а также отходы пластмассы и пищевые отходы (например, кофейная гуща). Растительные сырьевые материалы включают и сельскохозяйственные культуры, специально выращенные для обеспечения топлива, и растительность, которую не будут иным образом убирать (например, растительность вдоль придорожной полосы и на тюремной территории). Примеры растительных сырьевых материалов включают просо, мискантус, стерню бобовых, посадочный материал соевых бобов (стебли и стручки), посадочный материал и початки кукурузы, кукурузу, подсолнечники (включая целые растения, а также части, включая верхние части, посадочный материал и/или семена), семена других растений, стручки и стебли, шалфей, древесина (например, в форме древесных щепок), древесные отходы (такие как сосновые иголки и сосновые верхушки), сено, солома (например, пшеничная солома и льносолома), сахарный тростник, свекла сахарная, сорго, суданская трава (включая гибриды, такие как гибриды судан-сорго), канареечник птичий, травы холодного времени года, DDG (сушеная барда, побочный продукт производства этанола), морская водоросль, водоросли и кофейная гуща. Другие растительные источники включают травы теплого времени года, листья и лесные отходы. Специально предусматривают, что любые из сырьевых материалов, определенных в данном документе, можно применять отдельно или в комбинации с любым одним или более другими сырьевыми материалами, определенными в данном документе. В определенном варианте осуществления спрессованные основы данного изобретения содержат частицы первого сырья биомассы, которое может быть любым материалом сырья, перечисленным в данном документе, в комбинации с частицами второго сырья биомассы, которое может быть любым из других материалов сырья, перечисленного в данном документе.

Трава Мискантус имеет очень высокое BTU содержание и может быть выращенной стерильной, так что не будет давать семян, которые могли бы непреднамеренно распространяться на других полях поблизости. Цена на посадку травы Мискантус находится в диапазоне $1000 за акр. Тем не менее, ее не нужно снова засаживать каждый год. Она имеет крепкую корневую система, которая будет пускать побеги новой травы каждый год. Мискантус сжигали в промышленном масштабе в Дании с помощью 78-MW камеры сгорания с циркулирующим псевдоожиженным слоем (50% совместного сжигания с углем) и 160-MW камеры сгорания с порошкообразным топливом (20% совместного сжигания). Смотри J. М. О. Scurlock, Miscanthus: A Review of the European Experience with a Novel Eergy Crop, Environmental Sciences Division Publication No. 4845, ORNL/TM-13732, 1999. Европейские фермеры использовали стерильный гибрид М. китайский и М. сахароносный (Мискантус Гигантский) в качестве топливной сельскохозяйственной культуры с 1980-х.

Посадочный материал соевых бобов имеет особенно высокую плотность энергии и применяется в некоторых важных топливах биомассы данного изобретения.

Посевной материал соевых бобов традиционно оставляют на поле, и они должны быть мелко нарезаны во время сбора, чтобы сделать возможной посадку на следующий сезон. Подходящие грабли могут регенерировать этот материал для применения в данном изобретении.

В определенных вариантах осуществления шалфей используется в качестве сырья. Он имеет очень высокую плотность энергии, но могут быть необходимы меры предосторожности для предотвращения расслоения или разделения масел шалфея, которые могут разделяться и расслаиваться во время отгрузки.

Древесина, особенно в форме древесных щепок, является другим сырьем с высоким BTU, которое можно применять в определенных вариантах осуществления данного изобретения. Тем не менее, древесина обычно содержит приблизительно 49% воды при первом сборе. Для изготовления подходящего сырья для областей применения в совместном сжигании некоторую часть этой воды следует удалить. В некоторых воплощениях содержание воды древесного сырья снижается до приблизительно 15% по весу или менее и в некоторых вариантах осуществления - приблизительно 12% по весу или менее. Древесные щепки, содержащие 49% влаги, имеют только приблизительно 4500 BTU на фунт, между тем как сухие древесные щепки имеют приблизительно 7500 BTU на фунт. Различные методики, известные в данной области техники, могут осуществлять необходимое снижение в содержании воды.

Тем не менее, содержание воды в древесине часто представляет собой существенный экономический ущерб. Так, в определенных вариантах осуществления спрессованные продукты не имеют древесного содержания. Обычно древесину используют в пеллетах для областей применения в обогреве дома. Аспекты настоящего изобретения используют пеллеты или другие спрессованные продукты, которые содержат немного или совсем не содержат древесину, даже когда применяются для областей применения в обогреве/сгорании. Другие варианты осуществления используют только небольшое количество древесины (например, 5% по весу или менее или даже приблизительно 1% по весу или менее) для придания приятного аромата продукту. В некоторых случаях невыгорающие добавки включены в другую горючую композицию. Например, негорючие материалы, которые обычно требуются в электростанциях, работающих на угле, могут быть включены в спрессованные основы. Некоторые из этих добавок помогают снизить выбросы или отходы на заводах. Одним таким примером является известь, которую можно применять для контроля шлаков в энергоустановках, работающих на угле. Могут также быть добавлены другие материалы, которые контролируют скорость горения или другие характеристики сгорания сырья биомассы и/или угля. Примеры включают карбонатные и бикарбонатные соли (например, бикарбонат натрия или пищевая сода). Еще одни негорючие материалы служат для связывания компонентов или частиц спрессованных основ. Один пример такого материала представляет собой материалы, содержащие бор и кислород, такие как бура.

В некоторых вариантах осуществления горючие компоненты ископаемого топлива можно добавлять к спрессованным основам для областей применения в энергоустановках. Примеры таких компонентов включают уголь, кокс, антрацит, лигнит или древесный уголь и их смеси. Угольная мелочь является особенно применимым сырьем для смешивания с сырьевыми материалами биомассы. Смешивание угольной мелочи и компонентов биомассы позволяет обеспечить энергоустановки одним предварительно смешанным продуктом, нежели два отдельных сырьевых потока. В специфическом примере спрессованный продукт содержит приблизительно 85% по весу угольной пыли и приблизительно 15% по весу биомассы (например, сухой древесины, стерни бобовых и/или травы).

В определенных вариантах осуществления другие добавки включают материалы, которые улучшают механические или эксплуатационные свойства спрессованных продуктов. Пример такого материала включает крахмал, который облегчает когезионное связывание отдельных частиц сырья или гранул для формирования спрессованных продуктов. Влага, например, в форме пара, обеспеченная в грануляторе (или другом устройстве для производства пеллет), может также служить в качестве связующего. Многие сырьевые материалы биомассы содержат лигнин или родственный материал, который по природе служит как связующее, когда биомассу обрабатывают термически, что может иметь место в грануляторе или брикетировочном прессе. Другие примеры связующих средств включают буру, смолу, воск (включая парафин, пчелиный и/или карнаубский воск) и водоросли.

Задача, стоящая в применении присадок к топливу низкого качества биомассы для энергоустановок, заключается в обеспечении достаточного количества присадки, чтобы сделать существенный вклад в снижение ископаемого топлива. Сезонные и другие колебания доступных продуктов биомассы на основе сельскохозяйственной культуры могут приводить к временному недостатку необходимого топлива для обслуживания энергоустановок. С этой целью изобретатели выяснили, что будет желательным включить компонентов топлива не на основе сельскохозяйственной культуры в определенные спрессованные продукты для областей применения в энергоустановках.

Примеры присадок к топливу не на основе сельскохозяйственной культуры, отличных от ископаемых топлив, которые придают одно или более желаемых свойств пеллетам, включает сироп для изготовления напитков, таких как Coca Cola(R). Когда такие сиропы проходят свой пригодный срок годности, их нужно ликвидировать, что может быть дорогостоящим. Захоронение отходов зачастую является единственным вариантом.

Сиропы, такие как сироп кока-колы, обеспечивают умеренное энергосодержание и улучшают связывание спрессованных основ. Другие примеры отходов, имеющие подобные применимые связующие свойства, включают крахмал, пластмассу, рыбий жир, соду, известь, парафин, растительное масло, кофейную гущу и животный жир для улучшения энергосодержания. Кроме соды и извести, все из этих материалов обладают хорошим энергосодержанием. Городские отходы могут служить огромным источником биомассы для спрессованных продуктов данного изобретения. Такие отходы могут включать полимеры высокой и/или низкой плотности, бумагу и т.д. Как уже упоминалось, бумажные продукты, включая картон, могут использоваться в спрессованных продуктах для областей применения в совместном сжигании. В различных вариантах осуществления обработанные формы бумаги, такие как вощеная бумага или вощеный картон, используются в спрессованных продуктах. В специфических вариантах осуществления вощеный картон присутствует в количестве приблизительно 1-10% по весу спрессованного продукта, который может быть доступным для областей применения в сгорании и других областей применения.

Как показано выше, спрессованные продукты, раскрытые в данном документе, могут включать одно или более "связующих", которые служат для сохранения (или облегчения сохранения) продуктов в их спрессованной или загущенной форме. В некоторых случаях это означает, что такое связующее или связующие будут предотвращать (или помогать предотвращать) разделение спрессованной основы на более маленькие части или на частицы ее компонентов. Некоторые спрессованные основы будут устойчивы к такому разделению, когда столкнуться с механическим перемешиванием или толканием, что обычно встречается во время транспортировки (такой как поездом, грузовиком, самолетом и т.д.), обработки или перевозке, предшествующих сгоранию, загрузке в складские хозяйства и т.д. Некоторые спрессованные основы будут устойчивы к такому разделению, когда будут подвергаться воздействию внешней среды, такому как встречается в открытых контейнерах перед сгоранием, которое может включать дождь, ветер, твердые осадки и крайние значения температуры и влажности. В различных воплощениях связующее присутствует в спрессованных основах при концентрации вплоть до приблизительно 10% по весу, или вплоть до приблизительно 5% по весу, или вплоть до приблизительно 2% по весу. В специфическом примере связующее присутствует в диапазоне приблизительно 0,1-1% по весу.

В определенных вариантах осуществления связывание обеспечивается посредством содержания влаги, обеспеченной ранее или во время прессования в прессе, мельнице и т.д. Пар можно применять, как объяснялось в данном документе. Для некоторых областей применения, особенно в совместном сжигании или других вариантах осуществления сгорания, количество влаги будет сравнительно небольшим для того, чтобы не чрезмерно подвергать риску энергосодержание спрессованного продукта. В некоторых таких областях применения спрессованная основа будет содержать не более чем приблизительно 5% по весу влаги как связующего, предпочтительно не более чем приблизительно 2% по весу.

В различных вариантах осуществления связывание обеспечивается материалом высокой плотности энергии, который является липким или становится клейким во время образования спрессованной основы. Следует обратить внимание, что процесс образования часто влечет за собой повышенную температуру и/или давление (повышенные в основном за пределами стандартной температуры и давления (STP)). При таких условиях некоторые растительные или другие материалы изменяют химическую и/или физическую форму, становясь липкими или даже вязкоупругими и, тем самым, связывают вместе компоненты спрессованной основы. Один специфический пример представляет собой древесину, которая содержит лигнины, которые становятся достаточно клейкими при температуре и давлении обработки, чтобы служить в качестве эффективных связующих.

Водоросли и сине-зеленые водоросли (в собирательном значении "водоросли" в данном документе) представляют собой другой материал биомассы, который, как было обнаружено, служит в качестве эффективного связующего. Водоросли часто содержат приемлемо высокую плотность энергии и малосерное содержание для областей применения в сгорании и являются недорогими, легкими в сборе и быстро обрабатываемыми до формы с низким содержанием воды, и устойчивы к абсорбции воды, когда присутствуют как связующее в спрессованных основах данного изобретения. Примеры подходящих водорослей для применения в данном документе включают зеленые водоросли, коричневые водоросли и красные водоросли, а также сине-зеленые водоросли (цианобактерии). Различные формы бактерий, такие как пурпурные и зеленые серобактерии могут подобно применяться. В соответствии с определенными вариантами осуществления водоросли собирают из питательной среды на основе воды (например, тепличная или наружная водная масса) и факультативно транспортируют для дальнейшей обработки как суспензию, высушенное и/или спрессованное твердое вещество или приводимый в действие буром клейкий материал. Он может быть факультативно профильтрован, спрессован, центрифугирован, высушен на воздухе и т.д. перед объединением с другими компонентами для образования спрессованной основы данного изобретения. Такая обработка может удалить воду и/или изменить свойства водорослей для облегчения транспортировки, обработки до спрессованных основ и/или улучшения в связывающих свойствах. Сбор может включать ловлю сетями, перемешивание с тягой или другим устройством захвата, высушивание и т.д.

Связующее водорослей можно объединить с другими компонентами и обработать для получения спрессованных продуктов согласно одному или более различным способам, описанными где-либо еще в данном документе. В некоторых вариантах осуществления водоросли, применяемые в качестве связующего в конечном продукте, будут содержать некоторое количество влаги (например, вплоть до приблизительно 10% по весу). Независимо от содержания влаги в водорослях, она может присутствовать в конечном спрессованном продукте в количестве, например, приблизительно 0-10% по весу, или даже выше в некоторых вариантах осуществления благодаря ее высокой плотности энергии. В определенных специфических вариантах осуществления водоросли присутствуют в концентрации приблизительно 0,1-2% по весу конечного продукта.

В некоторых случаях водоросли или родственный продукт применяют в качестве покрытия на отдельных спрессованных основах или как покрытие или мембрану через стопку или другую совокупность спрессованных основ для того, чтобы сохранить структуру основ и тем самым быть устойчивыми к разделению на более мелкие части или составляющие частицы. Такие случаи необходимо отличать от ситуации, где водоросли тщательно смешиваются с другими компонентами спрессованных основ, как с традиционными связующими.

На многих рынках цена на сырьевые материалы, применяемые для получения спрессованных продуктов, будет существенно колебаться. Поэтому композиции продукта, предусмотренные для энергоустановок, могут быть отрегулированы соответственно с тем, чтобы цены оставались целесообразно контролируемыми независимо от изменений цены сырья. Тем не менее, будет желательно сохранить стабильно высокое BTU содержание и малозольное образование независимо от композиции спрессованного продукта. Примеры пригодных "гарантированных" критериев для областей применения в совместном сжигании будут приведены ниже.

Следует понимать, что требуемые сочетания свойств продукта будут изменяться от области применения к области применения или от потребителя к потребителю. С помощью смешивания сырьевых материалов и определенных добавок можно обеспечить специализированные продукты топлива биомассы, которые сохраняют стандарты качества, требуемые для различных областей применения. Кроме того, если одно сырье становится недостижимым можно выбрать одну или более замен сырьевых материалов и обработать их до аналогичного продукта, который удовлетворяет всем требованиям потребителя.

В некоторых случаях композиции спрессованного продукта данного изобретения содержат до и включая 100% биомассы. Тем не менее, как показано, часто используются более сложные композиции. В определенных вариантах осуществления композицию спрессованного продукта можно, в общем, охарактеризовать как изложено далее: от приблизительно 5 до 100% по весу биомассы, до приблизительно 25% по весу выгорающей добавки, такой как известь, и до приблизительно 95% по весу ископаемого топлива, такого как угольная мелочь. Более обычно, спрессованный продукт будет содержать от приблизительно 15 до 100% по весу биомассы до приблизительно 5% по весу выгорающей добавки и до приблизительно 85% по весу ископаемого топлива. В вариантах осуществления, которые не используют ископаемое топливо, негорючий компонент, если он присутствует, может присутствовать на уровне приблизительно 5% по весу или менее. Кроме того, в вариантах осуществления без компонента ископаемого топлива, часть биомассы может содержать еще два различных типа биомассы, иногда выбранных для обеспечения смешанного среднего значения плотности энергии, содержания золы и содержание серы для удовлетворения общественного требования (например, правительственное требование) или критериев потребителей. Следует отметить, что поскольку бумажные продукты получают из растительного материала, они считаются "биомассой", как это выражение используется в данном документе.

Следующие примеры иллюстрируют диапазоны компонентов биомассы в спрессованных основах, имеющих два или более компонентов.

Макулатура (например, картон) - приблизительно 50-95% по весу, и в более специфических вариантах осуществления приблизительно 60-85% по весу.

Известь - приблизительно 0,5-10% по весу и в более специфических вариантах осуществления приблизительно 2-7% по весу.

Отходы соевых бобов - приблизительно 5-100% по весу и в более специфических вариантах осуществления приблизительно 50-80% по весу.

Высушенная древесина (приблизительно 15% по весу или менее воды) -приблизительно 5-100% по весу и в более специфических вариантах осуществления приблизительно 25-75% по весу.

Просо - приблизительно 5-100% по весу и в более специфических вариантах осуществления приблизительно 50-90% по весу.

Мискантус - приблизительно 5-100% по весу и в более специфических вариантах осуществления приблизительно 40-90% по весу.

Кукуруза - приблизительно 5-100% по весу и в более специфических вариантах осуществления приблизительно 40-90% по весу.

DDG - приблизительно 5-100% по весу и в более специфических вариантах осуществления приблизительно 20-80% по весу.

Городские отходы - приблизительно 5-100% по весу и в более специфических вариантах осуществления приблизительно 30-90% по весу. Они могут включать один или более из следующего: бумага, картон, пластмасса высокой плотности и пластмасса низкой плотности.

В некоторых специфических вариантах осуществления композиция включает комбинацию пригодных городских отходов, природных трав и сырья из сельского хозяйства, с факультативными и меняющимися другими продуктами. Сырье из сельского хозяйства может включать стебли, шелуху, стручки и подобное. В различных вариантах осуществления композиция включает приблизительно 30-90% городских отходов, приблизительно 40-90% трав и приблизительно 40-80% сельскохозяйственных сырьевых материалов, все процентные отношения по весу. Городские отходы могут включать картон, особенно вощеный картон.

Иллюстративные композиции спрессованного продукта являются следующими:

(1) посадочный материал соевых бобов приблизительно 25%, картон приблизительно 75%, (2) посадочный материал кукурузы приблизительно 25%, картон приблизительно 75%, (3) Мискантус приблизительно 25%, картон приблизительно 75%, (4) посадочный материал подсолнечника приблизительно 25%, картон приблизительно 75%, (5) целые подсолнечники, сырье, верхние части и семена приблизительно 20%, картон приблизительно 80%, (6) трава теплого времени года приблизительно 25%, картон приблизительно 75%, (7) солома приблизительно 20%, картон приблизительно 75%, и (8) просо приблизительно 25%, картон приблизительно 75%. Древесные щепки, сосновые иголки, верхушки сосновых деревьев, шалфей и все травы отдельно или в комбинации могут замещать или добавляться в картон. Все процентные отношения предусмотрены на вес основы. В вышеприведенных примерах и по всему документу, когда упоминаются картон или бумага, некоторая фракция, или все компоненты могут быть вощеными, что означает, что компонент имеет некоторое количество воска (например, парафина или пчелиного воска), нанесенного на или пропитывающего бумагу или картон. Для областей применения в совместном сжигании спрессованные продукты данного изобретения могут использовать один или более следующих компонентов биомассы: шалфей, посадочный материал соевых бобов, посадочный материал кукурузы, посадочный материал подсолнечника, семена и верхние части, высушенную древесину и травы. Для областей применения в совместном сжигании производственного масштаба, например областей применения в энергоустановках, эти продукты будут обеспечены в больших объемах, часто порядка от тонны до нескольких тонн за день. Считается, что биомасса может замещать до приблизительно 15% общей энергии, вводимой на электростанциях, работающих на угле лишь с незначительными модификациями.

В определенных вариантах осуществления, таких как некоторые из тех, что используются для областей применения в рекультивации мест захоронения отходов, спрессованные продукты могут включать удобрение и/или семена травы. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления спрессованные структуры (особенно пеллеты) окрашены для областей применения в обустройстве и озеленении и рекультивации мест захоронения отходов. Например, природно-черные, зеленые и/или красные пеллеты могут использоваться для областей применения в обустройстве и озеленении. В определенных специфических вариантах осуществления пеллеты для обустройства и озеленения могут использоваться для клумб и насаждений.

Форма спрессованной основы

Как указывалось, варианты осуществления данного изобретения принадлежат к спрессованным продуктам, таким как пеллеты или брикеты. Другие формы спрессованной основы включают блоки и шарики. Можно обеспечить мягкое сырье для энергоустановки, но было обнаружено, что транспортировка такого материала представляет определенные проблемы. В частности, вибрация, которую испытывает сырье в кузове во время транспортировки, может спрессовывать сырье до такого размера, что некоторые его части становятся достаточно тяжелыми и очень трудными для удаления. Гранулированное или брикетированное сырье биомассы избегает этой проблемы. Кроме того, гранулированные смеси комбинированных материалов сырья (и возможно другие материалы в комбинации с такими сырьевыми материалами) устойчивы к разделению во время транспортировки.

Спрессованные основы, используемые в данном изобретении, могут иметь широкий диапазон размеров и форм. В некоторых вариантах осуществления основы представляют собой пеллеты, имеющие в основном цилиндрические или сферические формы. Они составляют обычно не больше, чем приблизительно два дюйма в длину или диаметр, и обычно не больше, чем приблизительно один дюйм. В определенном варианте осуществления спрессованные основы представляют собой пеллеты, имеющие длину наиболее приблизительно 1,5 дюйма и диаметр от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,313 дюймов как определено Институтом гранулированных видов топлива (Pellet Fuels Institute) для гарантии предсказуемого количества топлива и предотвращения защемления.

Брикеты обычно имеют квадратный или прямоугольный профиль и могут иметь изогнутый или угловой срезы. В определенных вариантах осуществления они будут обычно иметь размеры от приблизительно 1 до 4 дюймов вдоль прямоугольных сторон и иметь размеры от приблизительно 0,5 до 3 дюймов в третьем измерении.

Независимо от конечной формы (размера и формы) спрессованных основ они должны быть устойчивы к распаду или крошению во время обработки в соответствии со своими предполагаемыми областями применения. Они должны производить только ограниченное количество пыли при разложении во избежание пыли по мере загрузки и эксплуатации. В определенном варианте осуществления спрессованные основы производят мелкие частицы, проходя через 1/8-дюймовый фильтр на уровне не более чем приблизительно5 процентов по весу спрессованных основ. Обычно, хотя не обязательно, спрессованные основы в совокупности таких основ имеют сравнительно равномерный размер и форму. В некоторых случаях стандартное отклонение в размере спрессованных пеллет в совокупности составляет приблизительно 0,3 дюйма или менее.

Спрессованные основы данного изобретения будут обычно составлены из сравнительно небольших частиц, имеющих размеры порядка приблизительно 0,1 дюйма или менее. Часто частицы имеют средний размер от приблизительно 0,1 до 5 миллиметров.

Свойства спрессованной основы

Спрессованные продукты, раскрытые в данном документе, могут быть определены, по меньшей мере, отчасти, на