产生具有减少的氯含量的工程化燃料原料的系统和方法.pdf

本文描述由城市固体废物材料生产工程化燃料的系统和方法。在一些实施方案中，一种方法包括将包括硬塑料、软塑料和混合塑料中的至少一种的第一废物流与吸附剂组合并且将经过组合的第一废物流和吸附剂的温度增加到至少约200℃的温度。所述方法进一步包括将热处理的第一废物流和吸附剂与包括纤维的第二废物流组合，并且将经过组合的第一废物流、吸附剂和第二废物流压缩以形成致密工程化燃料原料。

权利要求书
1.  一种由经过加工的MSW废物流来生产工程化燃料原料的方法，所述方法包括：
将包括硬塑料、软塑料和混合塑料中的至少一种的第一废物流与吸附剂组合；
将所述经过组合的第一废物流和吸附剂的温度增加到至少约200℃的温度；
将所述经过热处理的第一废物流和吸附剂与第二废物流组合，所述第二废物流包括纤维；以及
将所述经过组合的第一废物流、吸附剂和第二废物流压缩以形成致密工程化燃料原料。

2.  如权利要求1所述的方法，其中将所述经过组合的第一废物流和吸附剂的温度增加到至少约230℃。

3.  如权利要求2所述的方法，其中将所述经过组合的第一废物流和吸附剂的温度增加到至少约290℃。

4.  如权利要求3所述的方法，其中将所述经过组合的第一废物流和吸附剂的温度增加到至少约350℃。

5.  如权利要求1所述的方法，其中所述第一废物流基本上由硬塑料和软塑料组成。

6.  如权利要求1所述的方法，其中所述第二废物流基本上由纤维组成。

7.  如权利要求1所述的方法，其进一步包括：
将所述工程化燃料原料加工至小于约1/4英寸的平均粒径。

8.  如权利要求7所述的方法，其进一步包括：
将所述工程化燃料原料加工至小于约3/16英寸的平均粒径。

9.  如权利要求8所述的方法，其进一步包括：
将所述工程化燃料原料加工至小于约1/8英寸的平均粒径。

10.  如权利要求9所述的方法，其进一步包括：
将所述工程化燃料原料加工至小于约3/32英寸的平均粒径。

11.  一种由经过加工的MSW废物流来生产工程化燃料原料的方法，所述方法包括：
将第一废物流加热到超过分解点来产生第二废物流和气体；
从所述第二废物流中提取所述气体；
使所述气体反应至较小反应状态；
将所述第二废物流与第三废物流以预定比率组合以形成工程化燃料原料。

12.  如权利要求11所述的方法，其中所述第一废物流包括氯化塑料。

13.  如权利要求11所述的方法，其中所述第三废物流基本上由纤维组成。

14.  如权利要求11所述的方法，其中将所述第一废物流加热到约200℃至约350℃的范围。

15.  如权利要求11所述的方法，其中所述气体包括氯。

16.  如权利要求11所述的方法，其中所述气体包括HCl、二噁英、氯、增塑剂、稀释剂和VOC中的至少一种。

17.  如权利要求11所述的方法，其中所述第二废物流的氯含量小于约500ppm。

18.  如权利要求16所述的方法，其中使所述气体反应至较小反应状态包括使所述氯气与Na3(CO3)(HCO3)·2H2O反应以形成NaCl。

19.  如权利要求11所述的方法，其中所述第一废物流包括吸附剂。

20.  如权利要求19所述的方法，其中所述第一废物流为约50重量％至约90重量％的吸附剂。

21.  如权利要求19所述的方法，其中所述吸附剂是以下至少一种：倍半碳酸钠(天然碱)、碳酸氢钠、碳酸钠、铁酸锌、铁酸锌铜、钛酸锌、铁铝酸铜、铝酸铜、铜锰氧化物、负载在氧化铝上的镍、氧化锌、氧化铁、铜、氧化铜(I)、氧化铜(II)、石灰石、石灰、Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4、锉铁屑、CaCO3、Ca(OH)2、CaCO3.MgO、二氧化硅、氧化铝、瓷土、高岭石、铝土矿、酸性白土、坡缕石、煤灰、蛋壳、有机盐(如醋酸钙镁(CMA)、醋酸钙(CA)、甲酸钙(CF)、苯甲酸钙(CB)、丙酸钙(CP)和醋酸镁(MA))、尿素、溴化钙、溴化钠、溴化铵、溴化氢、硫酸铵、木质素磺酸盐和钙蒙脱石。

22.  一种方法，其包括：
加工城市固体废物流以去除不可燃烧废物；
基于密度将所述经过加工的废物流分选成具有大于约15lb/ft3的体积密度的第一密度分类的第一材料、具有约4lb/ft3与约15lb/ft3之间的体积密度 的第二密度分类的第二材料，和具有小于约4lb/ft3的体积密度的第三密度分类的第三材料；
将所述第一材料与添加剂组合以形成第四材料；
加热所述第四材料以形成气体和第五材料；以及
将所述第五材料和所述第二材料以预定比率组合以形成工程化燃料原料。

23.  如权利要求22所述的方法，其进一步包括：
将所述第三材料与所述第一材料和所述添加剂组合以形成所述第四材料。

24.  如权利要求22所述的方法，其中将所述第四材料加热到约200℃至约350℃的范围。

25.  如权利要求22所述的方法，其中将所述第四材料加热到至少约200℃的温度。

26.  如权利要求25所述的方法，其中将所述第四材料加热到至少约260℃的温度。

27.  如权利要求26所述的方法，其中将所述第四材料加热到至少约290℃的温度。

28.  如权利要求22所述的方法，其中将所述第四材料加热到至少约350℃的温度。

29.  一种系统，其包括：
从混合城市固体废物流中分离的第一种类型的废物成分的第一料仓；
从所述混合城市固体废物流中分离的第二种类型的废物成分的第二料仓，所述第一种类型的废物成分不同于所述第二种类型的废物成分；
混合器，其被配置并安置来将所述第一种类型的废物成分与添加剂组合；
处理装置，其被配置并安置来加热所述第一种类型的废物成分和所述添加剂以改变所述第一种类型的废物成分的化学组成；和
增密器，其被配置并安置来压缩来自所述处理装置的所述经过处理的第一种类型的废物成分和添加剂以及所述第二种类型的废物成分以形成致密工程化燃料原料。

30.  一种加工并分选城市固体废物流的系统，所述系统包括：
加工子系统，其被配置来接收城市固体废物流并且去除所述不可加工的 废物；
加工装置，其被配置并安置来接收来自所述加工子系统的所述城市固体废物流的成分并且将所述废物流的成分的尺寸减小至小于约3/4英寸的平均粒径；
分离子系统，其被配置并安置来接收具有小于约3/4英寸的平均粒径的所述废物流的成分并且将所述成分分选成第一种类型的废物成分和第二种类型的废物成分；
热处理子系统，其被安置并配置来接收添加剂和所述第一种类型的废物成分并且将其加以组合，并且加热所述经过组合的添加剂和所述第一种类型的废物成分以改变所述第一种类型的废物成分的化学组成；和
增密器，其被配置并安置来压缩来自所述处理装置的所述经过处理的所述第一种类型的废物成分和添加剂以及所述第二种类型的废物成分以形成致密工程化燃料原料。

31.  一种由经过加工的MSW废物流制成的工程化燃料原料，其包含：
约5重量％与约50重量％之间的塑料含量；
约50重量％与约95重量％之间的纤维含量；
约1重量％与约50重量％之间的吸附剂含量；以及
小于400ppm的总氯含量。

32.  如权利要求31所述的工程化燃料原料，其中所述塑料含量在约10重量％与约30重量％之间。

33.  如权利要求31所述的工程化燃料原料，其中所述塑料含量在约6重量％与约38重量％之间。

34.  如权利要求33所述的工程化燃料原料，其中所述塑料含量在约11重量％与约14重量％之间。

35.  如权利要求31所述的工程化燃料原料，其中所述纤维含量在约70重量％与约90重量％之间。

36.  如权利要求31所述的工程化燃料原料，其中所述纤维含量在约30重量％与约71重量％之间。

37.  如权利要求36所述的工程化燃料原料，其中所述纤维含量在约44重量％与约56重量％之间。

38.  如权利要求31所述的工程化燃料原料，其中所述吸附剂含量在约23 重量％与约40重量％之间。

39.  如权利要求31所述的工程化燃料原料，其中所述工程化燃料原料包括约6重量％与约38重量％之间的塑料、约30重量％与约71重量％之间的纤维，以及约23重量％与约40重量％之间的吸附剂。

40.  如权利要求1所述的方法，其中所述经过组合的第一废物流和吸附剂的温度增加至少约10分钟。

41.  如权利要求40所述的方法，其中所述经过组合的第一废物流和吸附剂的温度增加至少约30分钟。

42.  如权利要求22所述的方法，其中将所述第四材料加热至少约10分钟的时间。

43.  如权利要求42所述的方法，其中将所述第四材料加热至少约30分钟的时间。

说明书产生具有减少的氯含量的工程化燃料原料的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年5月11日提交的美国临时申请号61/645,999和2013年3月15日提交的美国临时申请号61/786,951的优先权和益处，所述申请的公开内容各自全部以引用的方式并入本文。
背景
本文描述的实施方案总体上涉及替代燃料、化学品和工程化燃料原料，并且尤其涉及生产具有显著减少氯含量的工程化燃料原料的系统和方法。工程化燃料原料可包括添加剂以便在燃烧或气化应用期间控制排放、防止腐蚀和/或改进操作性能。本文描述的原料包括经过加工的城市固体废物、添加剂和任选地其它组分中的至少一种组分。
适用于加热、运输和生产化学品以及石油化学产品的化石燃料来源变得越来越稀少且越来越贵。如生产能量和石油化学产品的那些的产业正在积极寻找成本有效的工程化燃料原料以用于产生那些产品和许多其它产品。另外，由于化石燃料持续增加的成本，用于移动用以生产能量和石油化学产品的工程化燃料原料的运输成本迅速逐步升高。
这些能量和石油化工产品生产产业和其它产业依靠使用化石燃料，如煤炭、石油和天然气，以便在燃烧和气化过程中用于生产能量、加热和供电，并且产生用于下游生产化学品和液体燃料的合成气体，以及涡轮机的能量来源。
用于生产工程化燃料的原料的一种潜在显著来源是固体废物。固体废物，如城市固体废物(MSW)，通常在垃圾填埋场中处置或用于燃烧过程中以产生用于涡轮机的热量和/或蒸汽。伴随燃烧的缺点包括产生破坏环境的污染物如氮氧化物、硫氧化物、颗粒和氯产物。具体地说，氯化塑料的不完全燃烧是尤其危险的，因为它可导致形成二噁英。为了减少形成二噁英，期望在燃烧之前从塑料中去除氯。
因此，需要清洁并有效地燃烧，并且可用于生产能量和/或化学品的替代 燃料原料。同时，存在对于实施在利用这类废物中减少废物的温室气体排放的方法的废物管理系统的需要。具体地说，需要分选废物材料并且从废物材料的组分中回收资源价值的改进的系统和方法。通过控制并使用废物中包含的能量含量，可减少温室气体排放和/或另外减少在加工废物期间产生的排放，从而有效地使用由商业和住宅消费者产生的废物。
概述
本文描述由城市固体废物材料生产工程化燃料的系统和方法。在一些实施方案中，方法包括将包括硬塑料、软塑料和混合塑料中的至少一种的第一废物流与吸附剂组合并且将组合第一废物流和吸附剂的温度增加到至少约200℃的温度。所述方法进一步包括将热处理的第一废物流和吸附剂与包括纤维的第二废物流组合，并且将组合的第一废物流、吸附剂和第二废物流压缩以形成致密工程化燃料原料。
附图简述
图1是示出根据一个实施方案的由废物材料生产工程化燃料原料的方法的流程图。
图2是根据一个实施方案的由废物材料生产工程化燃料原料的系统的示意图。
图3是根据一个实施方案的由废物材料生产工程化燃料原料的系统的示意图。
图4是根据一个实施方案的由废物材料生产工程化燃料原料的系统的示意图。
图5是根据一个实施方案的用于由废物材料生产工程化燃料原料的预处理机构的图解。
图6是根据一个实施方案的用于由废物材料生产工程化燃料原料的预处理机构的图解。
图7是根据一个实施方案的用于由废物材料生产工程化燃料原料的预处理机构的图解。
详述
本文描述由城市固体废物材料生产工程化燃料的系统和方法。在一些实 施方案中，方法包括在多材料加工平台处接收废物流并且分离废物流以去除不可加工废物、禁止物品和可出售的可回收物。所述方法进一步包括将可加工的材料输送至材料分类系统，热处理所分类的材料以减少氯含量并且进一步并入添加剂以由废物流的成分来生产工程化燃料。
术语“约”在紧接在数值之前时意指所述值加上或减去10％的范围，例如，“约5”意指4.5至5.5，“约50”意指45至55，“约25,000”意指22,500至27,500等。此外，应鉴于本文所提供的术语“约”的定义来理解短语“小于约”某个值或“大于约”某个值。
术语“碳含量”意指固定碳(参见以下定义)中以及燃料的所有挥发性物质中所含有的全部碳。
术语“商业废物”意指由商店、办公室、餐厅、仓库和其它非制造非加工活动产生的固体废物。商业废物不包括家庭废物、工艺废物、工业废物或特殊废物。
术语“拆建废料”(C&D)意指由于公共事业、构筑物和马路的建造、改建、修复和拆除而造成的未污染的固体废物；以及由于场地清理而造成的未污染固体废物。所述废物包括但不限于砖块、混凝土及其它砌体材料、泥土、岩石、木材(包括涂漆的、处理的和涂覆的木材和木制品)、场地清理废料、墙面涂料、灰泥、干砌墙、卫生器具、非石棉绝热体、屋顶木瓦及其它屋顶覆盖层、沥青路面、玻璃、没有以遮蔽其它废物的方式密封的塑料、大小为十加仑或更小并且具有不超过一寸残余物剩余在底部的空桶、电线和不含有害液体的部件以及管道和以上任一者所附带的金属。不是C&D废料(即使是由于公共事业、构筑物和马路的建造、改建、修复和拆除以及场地清理而造成)的固体废物，其包括但不限于石棉废物、垃圾、瓦楞箱纸板、含有害液体的电器具如日光灯镇流器或变压器、日光灯、地毯、家具、用具、轮胎、鼓、尺寸大于十加仑的容器、具有超过一英寸残留物剩余在底部的任何容器以及燃料箱。明确地排除在拆建废料的定义之外的是由于任何加工技术而造成的固体废物(包括将以另外的方式为拆建废料的那些)，所述加工技术使得单独废物组分无法识别，如粉碎或击碎。
术语“脱挥发”意指对燃料进行加热并排出挥发性物质的过程。脱挥发分增加了工程化燃料原料中的碳的相对量。
术语“纤维”意指包括但不限于纺织品、木材、生物质、纸张、纤维板和 卡纸板的材料。另外，术语“纤维”可指体积密度为约4磅每立方英尺的上述材料，并且通常包括天然产品或基于木质、纤维质或木质纤维素的生物质、植物和家畜的人造产品。就化学特征而言，纤维材料通常具有35重量％至50重量％、平均约45重量％的碳含量，5重量％至7％重量％、平均约6重量％的氢含量，35重量％至45重量％、平均约40重量％的氧含量，以及约6,000至9,000Btu/lb、平均约7,500Btu/lb的较高的热值(均以干物质基础)。
术语“固定碳”为在燃料脱挥发分后剩下的固体可燃残余物。燃料的固定碳含量通过从样品中减去水分、挥发性物质以及灰的量来确定。
术语“垃圾”意指易腐烂的固体废物，其包括由于搬运、储存、销售、制备、烹调或提供食物而产生的动物和蔬菜废物。垃圾主要来源于家庭厨房、商店、市场、餐厅以及储存、制备或提供食物的其它地方。
术语“硬塑料”(还被称为硬质塑料)意指包括但不限于高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯的塑料材料。另外，术语“硬塑料”可指体积密度为约15至25磅每立方英尺并且实际材料密度为约56至87磅每立方英尺的上述材料。
术语“有害废物”意指展现出有害废物的四种特征(反应性、腐蚀性、可燃性和/或毒性)之一并且确切地说像EPA在40CFR的第262部分中的规定的那样来指定的固体废物。
术语“可出售的可回收物”意指存在材料可作为商品出售的活跃市场的材料，包括但不限于，旧瓦楞纸板(OCC)、旧报纸(ONP)、混合纸、高密度聚乙烯(HDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、混合塑料、黑色金属和/或有色金属，和玻璃。
术语“混合塑料”意指包括硬塑料、软塑料和任何其它类型塑料的塑料的任何组合。
术语“城市固体废物”(MSW)意指住宅、商业机构或工业机构以及事业机构处产生的固体废物，并且包括所有可加工的废物连同可加工的拆建废料的所有组分废物，但排除有害废物、汽车废料和其它机动车废物、用过的轮胎、感染性废物、石棉废物、污染土壤和其它吸收性介质以及不同于来自家用火炉的灰的灰。用过的轮胎被排除在MSW的定义之外。城市固体废物的组分包括但不限于塑料、纤维、纸张、庭院废物、橡胶、皮革、木材以及还有回收残余物，所述回收残余物是含有在城市固体废物已用从城市固体废物中分 类出来的多种组分进行加工之后剩余的可回收材料的不可回收部分的残余组分。
术语“不可加工的废物”(也称为不可燃烧的废物)意指不容易在气化系统中气化或在反应器中燃烧，并且对于在气化期间产生的合成气体或燃烧期间的能量不给出任何有意义的碳或氢贡献的废物。不可加工的废物包括但不限于：电池，如干电池、汞电池和车辆电池；制冷机；火炉；冷冻机；洗涤机；干燥机；床垫弹簧；车架零件；曲轴箱；变速器；发动机；割草机；除雪机；自行车；文件柜；空调器；热水加热器；储水箱；水软化器；锅炉；储油箱；金属家具；以及丙烷箱。
术语“加工的MSW废物流”意指MSW已在例如材料回收设备处通过根据MSW组分的类型进行分类而进行加工。MSW组分的类型包括但不限于塑料(包括软塑料和硬塑料，例如，#1至#7塑料和其它聚合物，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(也称为尼龙，PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯-PBT)、纤维、纸张、庭院废物、橡胶、皮革、木材以及还有回收残余物，所述回收残余物是含有在城市固体废物已用从城市固体废物中分类出来的多种组分进行加工之后剩余的可回收材料的不可回收部分的残余组分。加工的MSW基本上不含玻璃、金属、砂砾或不可燃烧的废物。砂砾包括污垢、粉尘和沙，因此所加工的MSW基本上不含不可燃烧物。
术语“可加工的”废物意指可容易地由设备如粉碎机、密度分离器光学分拣机等来加工并且可在热力和生物转化过程中用作燃料原料的废物。可加工的废物包括但不限于报纸、邮寄宣传品、瓦楞卡纸板、办公用纸、杂志、书籍、纸板、其它纸张、橡胶、纺织品、和仅来自住宅、商业和公共机构来源的皮革，木材、食品废物以及MSW流的其它可燃烧部分。
术语“回收残余物”意指在回收设施已加工其来自进入的废物的可回收物品之后剩余的残余物，所述残余物从回收的角度来看不再含有经济价值。
术语“污泥”意指从城市、商业、或工业废水处理厂或过程、供水处理厂、空气污染控制设施或具有类似特征和作用的任何其它这样的废物中产生的任何固体、半固体或液体。
术语“软塑料”意指塑料薄膜、塑料袋和塑料泡沫，如低密度聚乙烯、发泡聚苯乙烯和挤出聚苯乙烯泡沫。另外，术语“软塑料”可指体积密度为约1至4磅每立方英尺并且形状通常是二维的或扁平的上述材料。
术语“固体废物”意指具有不足的液体含量而无法自由流动的不需要的或丢弃的固体材料，所述材料包括但不限于废物、垃圾、废旧材料、废旧杂物、渣滓、惰性填充材料和景观渣滓，但不包括有害废物、生物医学废物、化粪池污泥或农业废物，但不包括用于工业排放物中的土壤富集或固体或溶解材料的畜肥和吸收剂层理。固体废物或所述废物的成分可具有价值、可有益地使用、可具有其它用途或可出售或可交换的事实并不使其排除在这个定义之外。
术语“吸附剂”通常意指不可燃烧的材料或添加至工程化燃料原料的材料，所述工程化燃料原料充当传统吸附剂并吸附化学或元素副产物；或与化学或元素副产物反应的试剂；或在其它情况下，仅仅作为一种添加剂以改变工程化燃料原料的特征如灰熔温度。术语吸附剂意指在以复数形式使用时可组合在一起或组合使用的一种或多种吸附剂。
术语“挥发性材料”意指不包含水分、在加热或不加热时，作为气体或水蒸汽由材料放出的产物。挥发性物质包括挥发性有机化合物，所述挥发性有机化合物是在正常条件下具有足够高的水蒸汽压力以显著蒸发并进入大气中的有机化学化合物。挥发性材料的非限制性实例包括烷烃、烯烃、醛、酮、芳烃和其它轻质烃。
在一些实施方案中，废物管理系统包括卸料间、筛网、初级粉碎机、次级粉碎机、一组分离器、材料分类子系统和工程化燃料生产子系统。在一些实施方案中，卸料间可被配置来接收在废物管理系统内或由其加工的废物流的至少一部分。筛网被配置来通过去除主要由不可燃烧物、电池和食品废物组成的废物的尺寸过小部分来加工进入废物。初级粉碎机被配置来将废物材料粉碎至预定大小以使得剩余不可加工和不可燃烧的废物可通过一组分离器从废物流中分离。一组分离器可包括磁力分离器、涡流分离器、光学分离器和/或玻璃分离器。次级粉碎机可被配置来接收可加工的废物流并且将可加工的废物粉碎至预定大小。基于废物的化学特征，材料分类子系统可被配置来进一步分离(即，分类)可加工的废物并且将分类的纤维、塑料(混合塑料、硬塑料和/或软塑料)递送至工程化燃料生产子系统。工程化燃料生产子系统被配置来接收来自材料分类子系统的分类废物材料并且选择性生产工程化燃料。
图1是示出由城市固体废物材料生产工程化燃料原料的方法100的流程图。方法100包括将废物流输送至多材料加工平台102。在一些实施方案中， 废物流可为例如MSW、回收残余物和/或其任何组合。在一些实施方案中，废物流可递送至废物材料接收设施的卸料间。方法100包括将不可加工物和禁止物104与废物流分离。在一些实施方案中，不可加工物可从废物流中去除，然后将废物流输送至废物材料接收设施的卸料间(例如，以前的废物处理设施)。
方法100进一步包括将可出售的可回收物106从废物流中分离。可出售的可回收物可使用任何合适方法来分离。在一些实施方案中，可出售的可回收物手动地(例如，用手)分离。在其它实施方案中，废物流可馈入分离器和/或一系列分离器中。举例来说，在一些实施方案中，分离器可包括磁力分离器(例如，用于去除黑色金属)、碟式分离器(例如，去除相对较大片段的OCC、ONP、混合塑料等)、涡流分离器(例如，用于去除有色金属)、光学分选分离器和/或任何其它合适分离器(例如基于XRF传感器的分离器)。用这种方式，具有足够高市场价值的材料可从废物流中去除(例如，分离)并且进一步处理(例如，委托、储存、装运等)以作为可出售的材料来出售。加工并分选可出售的可回收物的系统和方法描述于2004年11月17日提交的标题为“Systems and Methods for Sorting Recyclables at a Material Recovery Facility”的Bohlig等人的美国专利号7,264,124、2005年4月15日提交的标题为“Systems and Methods for Sorting,Collecting Data Pertaining to and Certifying Recyclables at a Material Recovery Facility”的Bohlig等人的美国专利号7,341,156和2007年5月23日提交的标题为“Systems and Methods for Optimizing a Single-Stream Materials Recovery Facility”的Duffy等人的美国专利公布号2008/0290006中，所述专利的公开内容全部以引用方式并入本文。
在不可加工物、禁止物和可出售的可回收物从废物流去除的情况下，废物流可输送至材料分类子系统108。在一些实施方案中，废物流的输送可包括使废物流穿过被配置来减小废物流的成分的尺寸的至少一个粉碎机。举例来说，在一些实施方案中，粉碎机可被配置来将废物流的成分的尺寸减小至小于约4英寸。在其它实施方案中，粉碎机可被配置来将废物流的成分的尺寸减小至约0.75英寸与约1英寸之间。在其它实施方案中，粉碎机可被配置来将废物流的成分的尺寸减小至约0.1875英寸与约0.25英寸之间。在废物流的成分的尺寸减小的情况下，将废物流输送至材料分类子系统可进一步包括使废物流穿过一组分离器。在一些实施方案中，一组分离器可包括，例如， 密度分离器、光学分离器、磁力分离器、涡流分离器、玻璃分离器和/或类似分离器。举例来说，在一些实施方案中，粉碎废物流可穿过密度分离器以使得密度低于预定阈值的材料传送至材料分类子系统并且密度高于预定阈值的材料传送至次级子系统(例如，进一步分离以去除未在第一分离过程中分离的可出售的可回收物)和/或处置(例如，输送至垃圾掩埋场)。
材料分类子系统可被配置来进一步分离一组所需材料。举例来说，在一些实施方案中，材料分类子系统接收包括硬塑料、软塑料、混合塑料和/或纤维的废物流。在这些实施方案中，材料分类子系统可经由任何合适方法来分离硬塑料、软塑料、混合塑料和/或纤维。举例来说，在一些实施方案中，材料分类子系统可包括旋风分离器、流化床、密度分离器、光学分离器、手工分离和/或类似者。
在废物流进一步通过材料分类子系统来分离的情况下，方法100包括将添加剂材料110选择性地混合至分离废物流的一种或多种组分。添加剂材料可包括，例如，化学添加剂、吸附剂、生物质废物(例如，木材)、生物材料(例如，畜肥)和/或任何其它合适添加剂。
添加剂材料与分类废物流的成分(例如与塑料组合的吸附剂)组合之后，方法100进一步包括使至少一部分塑料经受热处理111以使成分脱挥发分并且使塑料热分解。热处理111可在低于塑料的着火点的温度范围下执行以馏出增塑剂、稀释剂和其它挥发组分。热处理111也可用于使塑料如PVC降解以在产生工程化燃料原料112之前释放含氯气体。
在一些实施方案中，废物流和添加剂材料的至少一部分可压缩以形成致密中间材料。致密中间材料可呈立方体、团块、粒料、蜂窝形式或其它合适形状和形式。举例来说，在一些实施方案中，化学添加剂(例如，吸附剂、营养物、促进剂等)可与通过材料分类子系统从废物流中分离，加以热处理，然后压缩以形成粒料的硬塑料和/或软塑料混合以使得添加剂均匀分布(即，基本上均质)并且整合(即，结合)于塑料粒料内。在一些实施方案中，致密中间材料可用作例如燃烧发电厂(例如，燃煤发电厂)中的工程化燃料原料112。在其它实施方案中，致密中间材料可与废物流的第二部分(例如，软塑料和/或纤维)组合并且处理(例如，压缩)。在其它实施方案中，致密中间材料可粒化和/或粉碎至任何合适粒径，与废物流的第二部分和/或额外添加剂组合，然后压缩以形成致密工程化燃料原料112。用这种方式，分离废物流的成分(例如，材 料分类之后的废物流的成分)可与添加剂(和/或以前加工材料的部分)组合以生产基本上均质工程化燃料原料，其包含不可分的添加剂，如在本文中进一步详细描述。在其它实施方案中，致密工程化燃料原料可粒化和/或粉碎至任何合适粒径以形成工程化燃料原料112。
图2是由城市固体废物材料生产工程化燃料原料的系统200的示意图。系统200包括至少卸料间F、初级粉碎机230、次级粉碎机235、密度分离器243、磁力分离器244、涡流分离器245、玻璃分离器246、材料分类子系统220和工程化燃料原料生产子系统280(在本文中也称为“工程化燃料子系统280”或“EF子系统280”)。在一些实施方案中，废物流输送至卸料间F，如箭头AA展示。废物流可为例如经由收集卡车递送的MSW或来自回收设施的回收残余物。在其它实施方案中，城市固体废物可从材料回收设施或其它废物处理设施经由输送机来递送。
至少部分地安置于卸料间F的废物流被配置来加以分离以使得不可加工物、禁止物和/或可出售的可回收物(如上所述)从废物流中去除(例如，分离)。在一些实施方案中，卸料间被配置来可手动去除较大的物品，筛网分离器去除尺寸过小的材料如电池、电子零件、食品废物和不可燃物。
虽然在图2中未展示，但是系统200可包括许多输送机和/或运输机构，其被配置来将废物流的至少一部分从系统200的第一部分输送至系统200的第二部分。用这种方式并且在不可加工物、禁止物和可出售的可回收物从废物流中去除时，废物流可输送至初级粉碎机230。在一些实施方案中，初级粉碎机230可进一步被配置来接收回收残余物，如在图2中由箭头BB展示。举例来说，在一些实施方案中，初级粉碎机230可接收从卸料间F输送的废物流和从例如材料回收设施递送的回收残余物。
初级粉碎机230可为被配置来将废物流的成分的尺寸减小至合适尺寸的任何合适粉碎机。举例来说，在一些实施方案中，废物流的成分可减小至小于约10至12英寸的尺寸。在其它实施方案中，粉碎机可被配置来将废物流的成分的尺寸减小至小于4英寸，并且在其它实施方案中粉碎机可被配置来将废物流的成分的尺寸减小至约0.75英寸与约1英寸之间。
系统200可进一步包括被配置来将废物流的一部分从初级粉碎机230转移至密度分离器243的输送机。材料的输送可为气动地(经由鼓风机)或机械地(例如螺杆输送机)。密度分离器243可被配置成与密度低于预定密度阈值的废 物流的第一组成分(例如，塑料和/或纤维)经由密度分离器243传送至次级粉碎机235。密度高于预定密度阈值的废物流的第二组成分(例如，黑色金属、有色金属、玻璃、污垢和/或类似者)被配置来经由密度分离器243传送至额外分离过程。举例来说，金属、玻璃、污垢等可输送至磁力分离器244，其中可出售的黑色金属(例如，钢)予以回收。剩余金属、玻璃、污垢等可输送至涡流分离器245，其中可出售的有色金属(例如，铝)予以回收。然后，残留非金属材料可任选地输送至玻璃分离器246以去除玻璃颗粒。在一些实施方案中，玻璃分离器246为光学玻璃分离器。在其它实施方案中，玻璃分离器246可为任何合适分离器。当废物流的部分基本上不含金属和/或玻璃的情况下，如果不可识别材料的其它有利用途，那么剩余成分(例如，残余物)可例如在垃圾掩埋场中处置。在回收的玻璃不具有市场价值的一些实施方案中，玻璃分离器可省去和/或绕过并且玻璃可与残余物一起在垃圾掩埋场中处置，或用作垃圾掩埋场中的日常覆盖材料。
如上所述，废物流的第一组成分(例如，密度低于密度分离器243的密度阈值的塑料和纤维)输送至次级粉碎机235。次级粉碎机235可为任何合适粉碎机。举例来说，在一些实施方案中，次级粉碎机235基本上类似于初级粉碎机230。在其它实施方案中，次级粉碎机235不同于初级粉碎机235。此外，次级粉碎机235可被配置来将废物流的成分粉碎至任何合适尺寸，例如比初级粉碎机235产生的更小的尺寸。举例来说，在一些实施方案中，次级粉碎机被配置来将成分粉碎至约0.375(3/8”)英寸与约0.25(1/4”)英寸之间的尺寸。在其它实施方案中，次级粉碎机235可将废物流的成分粉碎至小于或等于约0.09375(3/32”)英寸的尺寸。
在一些实施方案中，密度分离器243可被配置来包括多个级和/或部分。举例来说，在一些实施方案中，废物流可递送至密度分离器243中所包含的筛网。在这些实施方案中，筛网可定义预定筛目尺寸并且可被配置来将废物流分离成包括小于筛目尺寸的成分尺寸的第一部分和包括大于筛目尺寸的成分尺寸的第二部分。在一些实施方案中，废物流的第一部分可递送至第一密度分离器(未展示)并且废物流的第二部分可递送至第二密度分离器(未展示)。在一些实施方案中，例如，筛网可定义约0.25英寸的筛目尺寸。在一些实施方案中，将废物流分离成具有第一成分尺寸的第一部分和具有第二成分尺寸的第二部分可增加第一密度分离器和/或第二分离器的效率。在这些实施方案 中，更大尺寸的成分可例如降低第一分离器的效率、导致第一分离器发生故障，和/或导致第一分离器不适当地分离成分。在成分由第一密度分离器或第二密度分离器分离的情况下，密度大于密度阈值的成分(例如，黑色金属、有色金属、玻璃、污垢和/或类似者)输送至一组分离器，如上所述。此外，密度低于第一密度分离器和/或第二密度分离器的密度阈值的废物流的成分(例如，塑料和纤维)可输送至次级粉碎机235。
在一些实施方案中，废物流可从次级粉碎机235输送至被配置来分离废物流的成分的额外密度分离器，如上所述。在这些实施方案中，额外密度分离器可用于确保废物流基本上不具有金属、玻璃和/或可例如对于材料分类子系统220具有不利效应的任何其它材料。在废物流的成分的尺寸减小至预定尺寸并且废物流充分分离时，废物流可转移至材料分类子系统220。
材料分类子系统220可为被配置来进一步分离(例如，分类)一组所需材料的任何合适系统。举例来说，在一些实施方案中，材料分类子系统220接收密度低于密度分离器243的密度阈值的废物流部分(例如，塑料和纤维)。在这些实施方案中，材料分类子系统220可经由任何合适方法包括光学和/或手动分离将进入的材料分离成例如硬塑料、软塑料和/或纤维。在一些实施方案中，材料分类子系统220可包括旋风分离器、流化床、密度分离器、光学分拣机、手动分离和/或类似者。用这种方式，材料分类子系统220可分离废物流并且将分离的成分储存于例如料仓中(在图2中未展示)。另外，来自工业制造商和商业机构的散装混合塑料(以前分选并加工)可引入材料分类子系统220中并且在工程化燃料生产子系统280中进一步加工期间使用。
系统200可进一步包括递送机构(例如，输送机)以将硬塑料、软塑料和/或纤维输送至燃料原料生产子系统280。EF子系统280可为任何合适系统。举例来说，在一些实施方案中，EF子系统280可包括被配置来将添加剂(例如，化学添加剂、吸附剂、生物质、生物材料和/或类似者)递送至废物流的部分、研磨部分、挤塑部分和/或任何其它合适部分。
进一步详述，在一些实施方案中，废物流的部分(例如，硬塑料、软塑料和/或纤维)可与添加剂混合并且压缩以形成例如致密中间材料，如上所述。用这种方式，分离废物流的成分(例如，从材料分类子系统220输送的废物流的成分)可与添加剂和/或经过加工材料的部分组合并且予以加工以生产工程化燃料原料，如在本文中进一步详细描述。
图3是由城市固体废物材料生产工程化燃料原料的系统300的示意图。系统300可包括至少分离子系统315和工程化燃料原料生产子系统380(在本文中也称为“工程化燃料子系统380”或“EF子系统380”或“高级产品制造(APM)子系统380”)。在一些实施方案中，废物流可转移至分离子系统315，如图3中由箭头AA展示。废物流可为例如经由收集卡车递送的城市固体废物(MSW)或来自回收设施的回收残余物。在其它实施方案中，城市固体废物可从材料回收设施或其它废物处理设施经由输送机来递送。分离子系统315可被配置来分离废物流，不可加工物和/或可出售的可回收物从废物流中去除(例如，分离)。进一步详述，分离子系统315可为在美国专利公布号US2012/0304536中描述的任何系统或其任何组合。在一些实施方案中，分离子系统315可包括许多分离器(例如，磁性分离器、涡流分离器、玻璃分离器、流化床分离器、旋风分离器、光学分离器和/或类似者)、粉碎机和制粒机。用这种方式，分离子系统315可接收废物流(例如，MSW和/或回收残余物)并且将废物流的分离成分转移至料仓360。举例来说，在一些实施方案中，分离子系统315可包括被配置来存储硬塑料的第一料仓、被配置来存储软塑料的第二料仓、被配置来存储纤维的第三料仓，和被配置来存储混合塑料的第四料仓。用这种方式，系统300可进一步包括递送机构(例如，输送机、导管、管道、通道和/或类似者)以将硬塑料、软塑料、混合塑料和/或纤维输送至EF子系统380。
EF子系统380可为将分类废物材料与添加剂以预定比率组合以生产工程化燃料原料的任何合适系统。EF子系统380可包括，例如，被配置来将添加剂(例如，化学添加剂、吸附剂、生物质、生物材料和/或类似者)递送至废物流的部分、调节器、混合器、输送机、增密器、制粒机、粉碎机、储存料仓、干燥炉和/或任何其它合适设备或系统。
在一些实施方案中，废物流的至少一部分可递送至EF子系统380以生产工程化燃料原料。进一步详述，在一些实施方案中，分离子系统315可被配置来将给定数量的硬塑料递送至EF子系统380。在这些实施方案中，硬塑料可穿过预处理机构356A。预处理机构356A可为例如被配置来升高硬塑料温度的加热器。在一些实施方案中，预处理机构356A可接收至少一部分吸附剂390。EF子系统380可进一步包括被配置来接收由分离子系统315递送的废物流的至少一部分的一组混合器354A和354B和被配置来控制废物流流至 混合器354A和354B中的计量设备375。在一些实施方案中，递送至混合器354A的软塑料部分可首先被引导至预处理机构356B。在一些实施方案中，递送至混合器354A的混合塑料部分可首先被引导至预处理机构356C。
在一些实施方案中，预处理机构356A、356B、356C和/或356D(在本文中统称为“预处理机构356”)可为在大气条件下、以惰性气氛，或在减少氧热解条件下操作的直接或间接加热子系统。举例来说，在一些实施方案中，预处理机构356可为旋转炉等。用这种方式，预处理过程可被配置来使塑料例如像聚氯乙烯(PVC)内的成分基本上脱挥发分。进一步详述，在一些实施方案中，预处理机构356A可被配置来将塑料热处理至大约300摄氏度以使得PVC中包含的一部分氯释放，并且释放气体将进一步处理(未展示)。在其它实施方案中，预处理机构356可被配置来将至少一部分塑料加热到约200至约400摄氏度的温度，包括其之间所有范围和子范围。在其它实施方案中，预处理机构356可被配置来接收气体流如氮。
在一些实施方案中，预处理机构356可被配置来加热到少一部分塑料，历时给定时间或时间范围，包括以下列出那些的时间范围，直至约200℃至约230℃之间的温度、约230℃至约260℃、约260℃至约290℃、约290℃至约320℃、约320℃至约350℃、约350℃至约380℃以及约380℃至约400℃。在其它实施方案中，预处理机构356可被配置来加热到少一部分塑料，历时给定时间或时间范围，包括以下列出那些的时间范围，直至约200℃的温度、约230℃、约260℃、约290℃、约320℃、约350℃、约380℃和约400℃。
在一些实施方案中，预处理机构356可被配置来将至少一部分塑料加热到给定温度或温度范围，包括前述温度和范围温度，历时约10分钟至约20分钟之间、约20分钟至约30分钟、约30分钟至约40分钟、约40分钟至约50分钟、约50分钟至约60分钟、约70分钟至约80分钟、约80分钟至约90分钟、约90分钟至约120分钟、约120分钟至约150分钟、约150分钟至约180分钟、约180分钟至约210分钟和约210分钟至约240分钟。在其它实施方案中，预处理机构356可被配置来将至少一部分塑料加热到给定温度或温度范围，包括前述温度和范围温度，历时约10分钟、约20分钟、约30分钟、约40分钟、约50分钟、约60分钟、约70分钟、约80分钟、约90分钟、约120分钟、约150分钟、约180分钟、约210分钟和约240分钟。
在一些实施方案中，预处理机构356可被配置来在一定温度范围内热处 理塑料一段给定时间。举例来说，在一些实施方案中，塑料可加热到250摄氏度并且保持10分钟，然后加热到275摄氏度并且保持15分钟，然后加热到300摄氏度并且保持20分钟。在一些实施方案中，塑料可加热到预定温度(例如，300摄氏度)并且保持温度预定时间(例如，20分钟)。在一些实施方案中，在预处理机构中的停留时间过程中，塑料的温度可根据预定温度分布线(例如，恒定或基本上恒定)来升高。在一些实施方案中，预处理过程的温度和/或停留时间可随着从塑料中释放的氯或氯化氢(“HCl”)气体的量的变化来确定(例如，实时地)。在一些实施方案中，预处理机构可被配置来只热处理硬塑料、软塑料、混合塑料或其组合。在其它实施方案中，吸附剂可添加至如图3中展示的预处理机构。吸附剂可被配置来促进塑料流经预处理过程。吸附剂可为本文描述的任何合适吸附剂，例如，在一些实施方案中，吸附剂可为熟石灰、天然碱、碳酸氢钠或其组合。用这种方式，预处理机构356可被配置来从塑料中基本上去除挥发性成分(例如，氯)。举例来说，在一些实施方案中，预处理机构356可被配置来去除PVC中包含的氯含量的至少70％、75％、80％、85％、90％或95％。在一些实施方案中，预处理机构356可被配置来去除足够氯以使得最终工程化燃料原料产物具有小于约2,000ppm、1,900ppm、1,800ppm、1,700ppm或1,600ppm的氯含量。在一些实施方案中，去除足够量的氯以使得最终工程化燃料原料产物具有少于1,919ppm的氯含量，其为EPA煤炭数据库中的氯浓度的90百分位数。在一些实施方案中，去除足够量的氯以使得最终工程化燃料原料产物具有少于1,622ppm的氯含量，其为EPA煤炭数据库中的氯浓度的75百分位数。在一些实施方案中，去除足够量的氯以使得最终工程化燃料原料产物具有满足40CFR 241.3(d)(1)中的燃料合法性标准的氯含量。
来自预处理机构356的气体可发送至任何合适反应器、吸附剂充填吸附反应器、热氧化器、湿式洗涤器、选择性催化还原反应器、被配置来接收和/或中和蒸发成分(例如，氯)的其它污染控制设备包括过滤器、干式洗涤器等。在接收气体之前，热交换器356H可用于冷却或加热气体，然后引入反应器356R。热交换器356H是用于改变气体温度的任何合适冷凝器、散热器或预加热器。在一些实施方案中，热交换器356H是用于在将气体发送至充填有天然碱或其它吸附剂的反应器356R之前将其冷却的冷凝器。气体可与反应器内的吸附剂反应以形成更小反应状态或更小反应性化合物。反应器内的吸附 剂也可用于吸附气体并且将其有效地中和。
混合器354A和354B可为任何合适设备如桨式连续混合器、旋转连续混合器、螺杆输送机、螺旋输送机混合器、机械振动混合器和/或搅拌混合器。在一些实施方案中，分离子系统315可将包括硬塑料的第一废物流和包括软塑料的第二废物流递送至第一混合器354A。在这些实施方案中，第一混合器354A被配置来将计量量的硬塑料与计量量的软塑料混合。用这种方式，第一混合器354A可将混合废物流递送至鼓风机370，其被配置来将废物流馈送至第一调节器355A。在其它实施方案中，硬塑料可被配置来穿过第一混合器354A并且保持基本上未混合(例如，计量机构375不供应一定数量的软塑料)。用这种方式，基本上只包括硬塑料的废物流可递送至第一调节器355A，如本文进一步描述。
第一调节器355A可为被配置来调节用于生产工程化燃料原料的废物流的至少一部分的任何合适设备和/或系统。举例来说，在一些实施方案中，第一调节器355A可被配置来增加废物流的成分(例如，硬塑料)的温度。在一些实施方案中，第一调节器355A可被配置来增加废物流的成分的水分。在一些实施方案中，第一调节器355A可接收废物流的部分和一组添加剂。添加剂可为化学添加剂(例如，吸附剂、营养物、促进剂和/或类似者)、生物质废物(例如，木材)、生物材料(例如，畜肥)和/或呈固体或溶液形式的一种或多种任何其它合适添加剂(例如，尿素、醋酸、溴化钙、溴化铵、溴化钠等)。
在一些实施方案中，吸附剂390可被配置来改变工程化燃料原料的燃烧性质。举例来说，在一些实施方案中，吸附剂390可被配置来吸收二氧化硫(SO2)。在其它实施方案中，吸附剂390可被配置来吸收和/或中和气味、以给定颜色来燃烧，和/或类似者。在一些实施方案中，吸附剂390可由第二调节器355B调节，然后递送至第一调节器355A。在这些实施方案中，第二调节器355B可被配置来例如升高吸附剂390的温度。可使用子系统380来并入工程化燃料原料中的添加剂的实例包括磷酸氢三钠二水合物或倍半碳酸钠(天然碱)、碳酸氢钠、碳酸钠、铁酸锌、铁酸锌铜、钛酸锌、铁铝酸铜、铝酸铜、铜锰氧化物、负载在氧化铝上的镍、氧化锌、氧化铁、铜、氧化铜(I)、氧化铜(II)、溴化钙、溴化铵、溴化钠、含碘化合物、尿素、石灰石、石灰、熟石灰、Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4、锉铁屑、CaCO3、Ca(OH)2、CaCO3.MgO、苏打、二氧化硅、氧化铝、瓷土、高岭石、铝土矿、酸性白土、坡缕石、煤灰、 蛋壳、有机盐(如醋酸钙镁(CMA)、醋酸钙(CA)、甲酸钙(CF)、苯甲酸钙(CB)、丙酸钙(CP)和醋酸镁(MA))和钙蒙脱石。
第一调节器355A可进一步被配置来将被调节的废物流和添加剂递送至第一增密器331A。第一增密器331A可为被配置来将至少一部分吸附剂390封装于塑料内的任何合适设备。举例来说，在一些实施方案中，第一增密器331A可为挤塑设备，其被配置来施加将相对高压力至(例如，压缩)塑料和吸附剂390以使得吸附剂390变得均匀分布(例如，基本上均质)和/或封装于塑料内。此外，第一增密器331A可被配置来生产致密中间材料。致密中间材料可呈立方体、团块、粒料、蜂窝形式或其它合适形状和形式。在一些实施方案中，致密中间材料可用作例如燃烧发电厂(例如，燃煤发电厂)中的工程化燃料原料。在其它实施方案中，致密中间材料可返回第一调节器355A以便进一步并入吸附剂390(例如，升高粒料内的吸附剂390含量和/或粒料的刚度)。在所需量的吸附剂390封装于塑料内的情况下，鼓风机370可将来自第一增密器331A的致密中间材料递送至第一粉碎机333A。
第一粉碎机333A可为被配置来将致密中间材料(例如，粒料)减小成相对细微粉末，例如像3/32英寸、1/16英寸或更小的任何合适设备。在致密中间材料被粉碎的情况下，鼓风机370可将粉碎材料递送至第三调节器355C。在一些实施方案中，第三调节器355C可基本上类似于第一调节器355A。此外，系统300包括被配置来递送来自分离子系统315的第二废物流的第二混合器354B。在一些实施方案中，第二混合器354B可被配置来将一部分软塑料与一部分纤维混合。在其它实施方案中，第二混合器354B被配置来只将软塑料或纤维与粉碎材料混合。用这种方式，第三调节器355C被配置来调节(例如，加热、加湿和/或添加溶液至)粉碎材料和软塑料和/或纤维并且将被调节的材料递送至第二增密器331B。
在一些实施方案中，第二增密器331B可为任何合适增密器。在一些实施方案中，第二增密器331B可基本上类似于第一增密器331A。举例来说，在一些实施方案中，第二增密器331B可为挤塑设备，其被配置来施加相对高压力至材料以使得粉碎的中间材料(即封装的吸附剂和塑料)变得封装于废物材料(例如，软塑料和/或纤维)中。用这种方式，第二增密器331B可被配置来生产工程化燃料原料。在一些实施方案中，燃料原料可返回第二调节器355A以便进一步并入软塑料和/或纤维或增加粒料刚度。在一些实施方案中，再循 环可确保所需量的调节(例如，在增密器可相对较冷的启动过程期间)。在所需量的吸附剂390封装于废物材料(例如，硬塑料、软塑料和/或纤维)内的情况下，鼓风机370可将来自第二增密器331B的燃料原料递送至第一粒料料仓361。进一步详述，在一些实施方案中，第二增密器331B可被配置来将材料增密成工程化燃料粒料。在一些实施方案中，工程化燃料粒料可储存于第一粒料料仓361中。
在一些实施方案中，可能需要减小工程化燃料粒料的尺寸。在这些实施方案中，鼓风机370可被配置来将工程化燃料粒料递送至制粒机332。用这种方式，制粒机332可减小工程化燃料粒料的尺寸并且生产粒化燃料原料。粒化燃料原料可在流化床应用中具有约1-5mm的平均粒径，或在循环流化床应用中为5-15mm。在一些实施方案中，粒化燃料原料可递送至粒化燃料料仓363，如图3中展示。在其它实施方案中，可能需要进一步减小粒化燃料原料的尺寸。在这些实施方案中，鼓风机370可将粒化燃料原料递送至第二粉碎机333B。用这种方式，第二粉碎机333B可将粒化燃料原料的尺寸减小成相对细微的燃料储备。粉状燃料原料可具有约100微米至3,000微米的平均粒径。此外，鼓风机370可被配置来将燃料储备粉末递送至粉状燃料料仓365。因此，系统300可被配置来生产用于各种条件的工程化燃料原料(例如，粒状燃料储备、粒化燃料储备和/或粉状燃料储备)。
图4是由城市固体废物材料生产工程化燃料原料的系统400的示意图。系统400包括分离子系统415和燃料原料生产子系统480(在本文中也称为“高级产品制造”(APM)480)。分离子系统415可基本上类似于如上相对于图3所述的分离子系统315。类似地，APM 480可包括与APM 380类似的部件。因此，APM 480的某些部件未在本文中详细描述并且应认为基本上类似于APM380的相应部件，除非明确描述为不同的。
如图4中展示，分离子系统415可被配置来分离废物流的成分。用这种方式，分离子系统415可包括被配置来储存例如硬塑料、软塑料、混合塑料、纤维和添加剂(例如，如上所述的任何添加剂)的一组料仓。用这种方式，废物流的至少一部分可递送至APM子系统480以生产工程化燃料原料。进一步详述，在一些实施方案中，分离子系统415可被配置来将给定数量的硬塑料、软塑料、混合塑料和/或添加剂递送至EF子系统480。在这些实施方案中，塑料(例如，硬和软塑料)和添加剂穿过计量设备475，其被配置来控制添加至第 一混合器454A的硬塑料、软塑料、混合塑料和/或添加剂的量。第一混合器454A可为任何合适设备如桨式连续混合器、旋转连续混合器、螺杆输送机、螺旋输送机混合器、机械振动混合器和/或搅拌混合器。用这种方式，第一混合器454A可混合硬塑料、软塑料、混合塑料和添加剂并且将塑料和添加剂递送至预处理机构456。
预处理机构456可为任何合适预处理机构例如像如上所述的预处理机构356。用这种方式，预处理机构456可接收塑料和添加剂并且热处理混合物以使包含在其中的塑料脱挥发分。此外，预处理机构456可包括和/或可操作地耦接至热交换器456H和被配置来排放、中和、储存或以其它方式与塑料的蒸发成分相互作用的反应器456R。举例来说，在一些实施方案中，预处理机构456可被配置来使PVC脱挥发分，从而释放呈HCl气体形式的氯。在这些实施方案中，热交换器456H可包括冷凝器，所述冷凝器在HCl气体被发送至反应器456R之前将其冷却，所述反应器456R可包括被配置来基本上中和HCl气体的天然碱床。HCl气体可与天然碱床反应以形成更小反应性盐化合物NaCl。反应器456R内的吸附剂也可用于吸附HCl气体。用这种方式，反应器456R可被配置来储存、再使用、加工和/或另外丢弃塑料的分解和蒸发成分。在一些实施方案中，HCl气体可与其它化学品反应和/或进一步加工以生产可出售的产物(例如，盐酸)。
系统400进一步包括被配置来接收处理塑料和添加剂的第二混合器454B。此外，分离子系统415可被配置来将一部分纤维递送至第二混合器454B以使得纤维与经过处理的塑料和添加剂混合(参见，例如，图8)。用这种方式，混合废物流(例如，包括经过处理的塑料和添加剂和纤维)可递送至调节器455，如本文进一步描述。
调节器455可为被配置来调节用于生产工程化燃料原料的废物流的至少一部分的任何合适设备和/或系统。举例来说，在一些实施方案中，调节器455可被配置来增加废物流的成分(例如，纤维和封装塑料/吸附剂)的温度。在一些实施方案中，调节器455可被配置来增加废物流的成分的水分。
调节器455可进一步被配置来将被调节的废物流和添加剂递送至增密器431。增密器431可为被配置来将至少一部分添加剂封装至塑料和纤维中的任何合适设备。举例来说，在一些实施方案中，增密器431可为挤塑设备，其被配置来施加相对高压力至(例如，压缩)混合物(例如，塑料、纤维和添加剂) 以使得添加剂变得均匀分布(例如，基本上均质)和/或封装于塑料和纤维内。此外，增密器431可被配置来生产致密中间材料。致密中间材料可呈立方体、团块、粒料、蜂窝形式或其它合适形状和形式。在一些实施方案中，致密中间材料可用作例如燃烧发电厂(例如，燃煤发电厂)中的工程化燃料原料。在其它实施方案中，致密中间材料可返回调节器455以便进一步并入添加剂和/或纤维。在所需比率的塑料、添加剂和纤维产生的情况下，鼓风机470可递送一部分致密中间材料(参见，例如，图9)至料仓461以便储存。
在一些实施方案中，可能期望减小中间材料的尺寸。在这些实施方案中，鼓风机470可被配置来将工程化燃料粒料递送至制粒机432。用这种方式，制粒机432可减小工程化燃料粒料的尺寸并且生产粒化燃料原料(参见例如图10)。粒化燃料原料可在流化床应用中具有约1-5mm的平均粒径，或在循环流化床应用中5-15mm。在一些实施方案中，粒化燃料原料可递送至粒化燃料料仓463，如图4中展示。在其它实施方案中，可能需要进一步减小粒化燃料原料的尺寸。在这些实施方案中，鼓风机470可将粒化燃料原料递送至粉碎机433。用这种方式，粉碎机433可将粒化燃料原料的尺寸减小成相对细微的燃料储备。粉状燃料原料可具有约100微米至3,000微米的平均粒径。此外，鼓风机470可被配置来将燃料储备粉末递送至粉状燃料料仓465。因此，系统400可被配置来生产用于各种条件的工程化燃料原料(例如，粒状燃料储备、粒化燃料储备和/或粉状燃料储备)。
在由城市固体废物材料生产工程化燃料原料的系统300、400中使用的预处理机构的示例性实施方案在图5中展示。如本文描述，用于热处理塑料的合适预处理机构556的实例包括加热螺杆输送机、旋转炉、旋转干燥器、螺杆焙烧炉和其它热处理容器。如展示，电动机550A可用于排放储存在料仓560A中的软塑料、硬塑料或混合塑料通过计量设备575A。类似地，电动机550B可用于排放储存在料仓560B中的吸附剂通过计量设备575B。额外电动机550D和550E可用于输送和/或另外运输塑料和吸附剂至预处理机构556。在一些实施方案中，其它输送机构(例如，重力馈给)可用于将塑料、吸附剂或其它材料运输至预处理机构556。计量设备575A和575B允许塑料和吸附剂以预定比例组合以优化预处理机构556的性能和/或定制工程化燃料原料生产系统(例如，系统300或400)的输出。此外，在热处理之前吸附剂与塑料的组合防止塑料聚集体结块和形成，并且防止塑料粘着至预处理机构556的表面。
在一些实施方案中，控制塑料和吸附剂至预处理机构556的馈给速率以使得预处理机构556的处理腔室557只部分地(例如，半途)以塑料和吸附剂混合物填充以为逸出气体留出空间以便在顶部空间中收集并且缩短气体和吸附剂与塑料混合物中的气体夹杂物之间的接触时间。然后，逸出气体可经由沿着处理腔室557的顶部来安置的一个或多个端口559A、559B、559C和559D(在本文中统称为“气体端口559”)来提取。在一些实施方案中，气体端口可安置于处理腔室557中的其它位置。在一些实施方案中，预处理机构556可被配置来经由处理腔室557的外部表面将热能转移至塑料和吸附剂。换句话说，预处理机构556可通过包括电阻、蒸汽、热水或气体燃烧器的一个或多个热量来源来外部加热。塑料和吸附剂可在它接触处理腔室557的内壁时加热。在一些实施方案中，螺旋钻558可被配置来输送塑料和吸附剂穿过处理腔室557并且将材料混合以增加传热速率。在一些实施方案中，螺旋钻558可界定流体通路(未展示)并且传热流体可泵送穿过流体通路以从处理腔室557内部将热能转移至塑料和吸附剂混合物。在一些实施方案中，加热气体可引入预处理机构556中以加热塑料和吸附剂(例如，流化床)。在加热预定时间并且达到预定温度之后，热处理混合物可经由一个或多个排放端口574A、574B从预处理机构556排放。排放端口574A和574B可被安置并且配置来允许热处理混合物的部分在不同点处从处理腔室557中去除，这取决于热处理条件和/或混合物的氯含量。举例来说，如果塑料和吸附剂只需要最小热处理，那么排放端口574B可用于增加经由预处理机构556的材料的总处理量。
任选地，第三料仓560C可储存用于馈给至预处理机构556中的额外材料。合适额外材料包括塑料、吸附剂、添加剂、纤维和其组合。电动机550C可用于排放来自料仓560C的额外材料穿过计量设备575C并且通过由电动机550F提供动力的输送机来馈给至预处理机构556中。
在由城市固体废物材料生产工程化燃料原料的系统300、400中使用的预处理机构的示例性实施方案在图6中展示。如展示，两个预处理机构656A和656B耦接在一起以热处理来自城市固体废物流的塑料材料。两个预处理机构656A和656B中的一个或两个可基本上类似于如上参照图5所述的预处理机构556。在此“两级”热处理系统中，储存在料仓660A和660B中的材料(例如，塑料和吸附剂)可在预处理机构656A内的第一组条件下处理，然后任选地，储存在料仓660C中的材料可添加至来自第一预处理机构656A的混合物， 然后在预处理机构656B内的第二组条件下处理。类似地，额外预处理机构可串行或平行地耦接在一起以提供处理条件的额外能力和/或范围。
图7展示另一个实施方案，其中储存在料仓760中的材料可馈给至预处理机构756中。在热处理之后，材料可经由计量设备775A排放。储存料仓767A和767B可保持额外材料并且可经由定位在热处理过程之后的计量设备775B和775C来运输。举例来说，塑料和吸附剂可在预处理机构756中热处理，并且可添加来自料仓767A的纤维和/或可添加来自料仓767B的添加剂。在另一个实例中，塑料和吸附剂可在预处理机构756中热处理并且可添加来自料仓767A的额外塑料和/或可添加来自料仓767B的额外吸附剂。在仍另一个实例中，塑料和吸附剂可在预处理机构756中热处理并且可添加来自料仓767A的回收残余物和/或可添加来自料仓767B的灰。在仍另一个实例中，塑料、吸附剂和纤维可在预处理机构756中热处理，并且可添加来自料仓767A的回收残余物和/或可添加来自料仓767B的添加剂。
如本文描述，在一些实施方案中，组合第一废物流和添加剂可与第二和/或第三废物流组合以形成工程化燃料原料。举例来说，第二废物流可包括硬塑料、软塑料或混合塑料并且第三废物流可包括纤维。在一些实施方案中，第二废物流包括塑料和纤维。在一些实施方案中，第二废物流包括少于约20重量％、10重量％、或5重量％硬塑料。在一些实施方案中，第二废物流包括至少约5重量％、10重量％或20重量％的软塑料。在一些实施方案中，第二废物流包括至少约80重量％、90重量％或95重量％的纤维。在一些实施方案中，第二废物流包括至少约95重量％的软塑料和纤维组合。在一些实施方案中，第二废物流基本上不具有玻璃、金属、砾砂和不可燃物。在一些实施方案中，最终工程化燃料原料可具有约10lb/ft3与约60lb/ft3之间的体积密度。在一些实施方案中，最终工程化燃料原料可具有约20lb/ft3与约40lb/ft3之间的体积密度。
如本文描述，在分离和分类过程期间，废物流的各种组分可用初级粉碎机和任选地次级粉碎机来粉碎。在一些实施方案中，废物流的硬塑料组分具有小于约1/2英寸、3/8英寸、1/4英寸、3/16英寸、1/8英寸或3/32英寸的平均粒径。在一些实施方案中，废物流的硬塑料组分具有约3/32英寸与约1/4英寸之间范围中的平均粒径。在一些实施方案中，废物流的硬塑料组分具有约3/32英寸与约3/8英寸之间范围中的平均粒径。在一些实施方案中，废物 流的硬塑料、软塑料或混合塑料组分具有约3/32英寸与约3/4英寸之间范围中的平均粒径。在一些实施方案中，废物流的软塑料组分具有约1/8英寸与约3/8英寸之间范围中的平均粒径。在一些实施方案中，废物流的纤维组分具有约1/8英寸与约3/8英寸之间范围中的平均粒径。在一些实施方案中，废物流的纤维和软塑料组分具有约1/8英寸与约3/8英寸之间范围中的平均粒径。
在一些实施方案中，废物流或废物流的个别组分调节在工程化燃料原料生产过程期间一次或多次。举例来说，调节可包括添加热量以升高废物流的温度、添加水以升高废物流的水分含量，或添加蒸汽以升高废物流的温度和水分含量。在一些实施方案中，一个或多个废物流的温度可升高至约150℃、160℃、175℃或190℃。在一些实施方案中，一个或多个废物流的水分含量可升高到至少约5％、10％或15％
如本文描述，一个或多个废物流可在单遍中与添加剂组合，然后压缩以形成致密工程化燃料原料(参见，例如，图4)，或一个或多个废物流可与添加剂组合，然后压缩以形成致密中间材料、研磨，然后与额外废物流组合，然后第二次压缩以形成致密工程化燃料原料(参见，例如，图3)。在一些实施方案中，致密中间材料和/或致密工程化燃料原料可研磨(例如，粒化或粉碎)至小于约3/4英寸、5/8英寸、1/2英寸、3/8英寸、1/4英寸、3/16英寸、1/8英寸、3/32英寸的平均粒径。
如本文描述，由经过加工的MSW废物流制成的工程化燃料原料可包括约0重量％与约40重量％之间的硬塑料含量、约0重量％与约40重量％之间的软塑料含量、约30重量％与约80重量％之间的纤维含量、以及约5重量％与约50重量％之间的吸附剂含量。在一些实施方案中，硬塑料含量在约0重量％与约20重量％之间、约5重量％与约20重量％之间、约10重量％与约20重量％之间、约5重量％与约15重量％之间，或约10重量％与约15重量％之间。在一些实施方案中，软塑料含量在约0重量％与约20重量％之间、约5重量％与约20重量％之间、约10重量％与约20重量％之间、约5重量％与约15重量％之间，或约10重量％与约15wt.％之间。在一些实施方案中，纤维含量在约30重量％与约60重量％之间、约40重量％与约60重量％之间，或约40重量％与约50重量％之间。在一些实施方案中，吸附剂含量在约10重量％与约40重量％之间、约20重量％与约40重量％之间，或约30重量％ 与约40重量％之间。
如本文描述，由经过加工的MSW废物流制成的工程化燃料原料可包括约10重量％与约40重量％之间的混合塑料含量、约30重量％与约80重量％之间的纤维含量，以及约5重量％与约50重量％之间的吸附剂含量。在一些实施方案中，混合塑料含量在约0重量％与约20重量％之间、约5重量％与约20重量％之间、约10重量％与约20重量％之间、约5重量％与约15重量％之间，或约10重量％与约15重量％之间。在一些实施方案中，纤维含量在约30重量％与约60重量％之间、约40wt.％与约60重量％之间，或约40重量％与约50重量％之间。在一些实施方案中，吸附剂含量在约10重量％与约40重量％之间、约20重量％与约40重量％之间，或约30重量％与约40重量％之间。
实施例
举例来说，燃料生产过程可包括使废物流(例如，硬塑料、软塑料、混合塑料和/或纤维)和添加剂(例如，吸附剂、生物质、生物材料和/或类似者)穿过增密器许多次以将添加剂并入废物材料中。使废物流/添加剂混合物穿过增密器或造粒机多次可增加成分的温度以促进添加剂并入废物材料成分中。工程化燃料生产过程也可包括如上所述的调节器以在增密之前升高混合物的温度。在其它实施例中，可选择吸附剂以在与废物材料和/或水(例如，生石灰)混合时产生热量。
含有吸附剂的硬塑料粒料然后穿过制粒机以减小工程化燃料粒料的尺寸并且生产具有约0.004-0.04英寸范围内的平均粒径的粒化燃料原料。粒化中间材料(占总量的37.5重量％)与6.5重量％塑料和56重量％纤维混合并且穿过造粒机10次以生产含有14重量％塑料、56重量％纤维和30重量％吸附剂的致密粒料工程化燃料原料。
工程化燃料粒料可以粒料形式使用，穿过制粒机以减小工程化燃料粒料的尺寸并且生产具有约0.04英寸或约0.008-0.12英寸范围内的平均粒径的粒化燃料原料，或穿过粉碎机以将燃料原料的尺寸减小成具有约0.02英寸或约0.008-0.08英寸范围内的平均粒径的相对细微燃料储备。
尽管上文已描述了各种实施方案，但应了解，其仅是以举例的方式呈示而不具限制性。虽然如上所述的方法指示某些事件以一定顺序发生，但是某些事件的排序可变化。另外，某些事件在可能的情况下可在并行过程中同时 执行，以及如上所述依序执行。
虽然如上所述的示意图和/或实施方案指示某些部件以某些定向或位置来布置，但是部件的布置可变化。类似地，虽然如上所述的方法和/或事件指示某些事件和/或程序以一定顺序发生，但是某些事件和/或程序的排序可变化。虽然已经具体展示并描述实施方案，但是应了解可产生形式和细节的各种变化。
例如参照图3，虽然特定废物流描述为进入第一混合器354A和第二混合器354B，但是废物流可以任何给定配置引入第一混合器354A或第二混合器354B。举例来说，在一些实施方案中，第一混合器354A可被配置来只接收硬塑料、只接收软塑料、只接收混合塑料，和/或其任何合适组合。类似地，在一些实施方案中，第二混合器355B可被配置来只接收软塑料、只接收纤维、只接收混合塑料和/或塑料和纤维的任何合适组合。此外，第一混合器354A的任何成分配置可与第二混合器354B的任何成分配置一起使用。
虽然各种实施方案描述为具有特定特征和/或部件的组合，但是具有来自如以上论述的任何实施方案的任何特征和/或部件的组合的其它实施方案是可能的。