RS61675B1

RS61675B1 - Postupak za formiranje sastava čvrstog goriva od mešanog čvrstog otpada

Info

Publication number: RS61675B1
Application number: RS20210298A
Authority: RS
Inventors: Bjornulf White
Original assignee: EcoGensus LLC
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2021-04-29
Also published as: CA3169119A1; JP2017534745A; PL3212741T3; TW202104567A; WO2016070149A1; LT3212741T; JP2020143303A; EP3854864A1; US11879106B2; UY36381A; SI3212741T1; CN107109273A; PH12017500812A1; MX2021009805A; DK3212741T3; SMT202100135T1; CA2966181C; ES2860944T3; CY1124119T1; AR102490A1

Description

REFERENCA NA RANIJE PRIJAVE

[0001] Ova objava zahteva korist od datuma podnošenja pod 35 U.S.C. § 119 za američku privremenu prijavu patenta sa serijskim br. 62/072,822 podnetom 30. oktobra 2014, i pod naslovom "Proces za formiranje čvrstog blok sastava iz mešovitog čvrstog otpada".

POLJE TEHNIKE

[0002] Ova objava se odnosi na postupke prerade pomešanog čvrstog otpada. Preciznije, ovo otkriće se odnosi na postupke za dobijanje sastava čvrstog goriva od smeše čvrstog otpada, posebno bez formiranja sintetičkog gasa.

POZADINA

[0003] Upravljanje čvrstim otpadom, kao što je komunalni otpad iz stambenih, institucionalnih i komercijalnih izvora, poljoprivrednim otpadom i drugim otpadom, kao što je mulj iz kanalizacije, ostaje izazovno pitanje sa stalno evoluirajućim rešenjima. Kako deponije dostižu i premašuju kapacitet širom sveta, te kako industrija čvrstog otpada i društva generalno ograničavaju upotrebu deponija, razvijeni su alternativni načini upravljanja čvrstim otpadom koji dodatno obrađuju čvrsti otpad kako bi se smanjila količina uneta na deponije. Reciklaža metala, plastike i proizvoda od papira, kao i kompostiranje organskih materija su relativno uobičajene metode smanjenja ukupne količine čvrstog otpada koji odlazi na deponije. Takođe su razvijeni procesi konvertovanja otpada u energiju kako bi se energetski sadržaj čvrstog otpada pretvorio u upotrebljiviji oblik kao što je električna energija.

[0004] Različiti procesi otpad u energiju mogu koristiti termalne tretmane poput spaljivanja, pirolizu ili gasifikaciju da se oslobodi energetski sadržaj čvrstog otpada, koji se nakon toga koristi za pogon nizvodnih električnih generatora. Iako piroliza i gasifikacija imaju mnoge prednosti u odnosu na spaljivanje u procesima pretvaranja otpad u energiju, efikasna upotreba pirolize ili gasifikacije ograničena je kada se kao sirovina koristi komunalni čvrsti otpad (čvrsti komunalni otpad) ili poljoprivredni otpad, zbog visokog sadržaja vode, male gustine i nedostatka homogenosti.

[0005] Za efikasan rad komore za pirolizu ili gasifikaciju obično se koristi sirovina velike gustine i konzistentnog sastava uglavnom bez vlage. Budući da su tokovi čvrstog otpada suštinski niske gustine i promenljivog sastava, većina postrojenja za otpad u energiju spaljuje dovedeni čvrsti otpad kako bi se oslobodila energija čvrstog otpada. Poboljšani mehanizmi pirolize, poput napredne gasifikacije, mogu prevazići neefikasnosti povezane sa inherentnom nedoslednošću sastava čvrstog otpada, ali ovi napredni mehanizmi zahtevaju značajna ulaganja u specijalizovanu opremu. Dalje, oni su i dalje ograničeni kvalitetom sirovine.

[0006] U drugim procesima se koriste peletizatori kako bi tok čvrstog otpada u komori za pirolizu bio uniformne veličine. Ali čvrsti otpad u granulama zadržava razlike u sastavu svojstvene tokovima čvrstog otpada. Dalje, peletiranje toka čvrstog otpada ne uspeva da transformiše čvrsti otpad u gorivo velike gustine i sa malo vlage, koje je pogodno za efikasan rad komore za pirolizu (ili gasifikaciju).

[0007] Postoji potreba za sastavom čvrstog goriva i postupkom proizvodnje sastava čvrstog goriva iz struje čvrstog otpada koji može uključivati mešani čvrsti otpad i drugi otpad koji se koristi kao sirovina. Takvo gorivo bi obezbedilo efikasan rad komore za pirolizu (ili gasifikaciju) kao deo procesa otpada u energiju, bez dodatnih kapitalnih ulaganja u napredne mašine. Pored toga, postoji potreba za postupkom koji transformiše tok čvrstog otpada promenljivog sastava u čvrsti sastav goriva sa relativno konzistentnim sastavom velike gustine i niske vlage, jer to obezbeđuje bolji sastav goriva. Dalje, postoji potreba za postupkom za formiranje sastava čvrstog goriva iz toka čvrstog otpada koji može dalje eliminisati mirise, bakterije i druga neželjena svojstva toka čvrstog otpada koji se koristi za proizvodnju sastava čvrstog goriva. Sastav čvrstog goriva koji proizilazi iz takvog postupka može omogućiti upotrebu postupaka pirolize visoke efikasnosti ili gasifikacije kao dela procesa stvaranja otpada iz energije obezbeđivanjem homogenizovanog, suvog, gustog i energetski bogatog goriva pripremljenog za pirolizu ili gasifikaciju.

KRATAK REZIME

[0008] Ovde otkriveni postupci obrađuju smeše čvrstog otpada bez opsežnog predsortiranja ili prethodnog sušenja, kao što se obično koristi za proizvodnju konstruisanog goriva. Budući da izvorni materijal ne mora da se suši ili predsortira (osim opcionog uklanjanja nezapaljivih metala, stakla i opasnih materija), varijacije sadržaja zasnovane na mestu porekla, sezoni ili vremenu suštinski ne utiču na proces.

[0009] Proces počinje dobijanjem smeše čvrstog otpada koja obuhvata organski materijal, smeće i plastiku. Sistem obrađuje smešu čvrstog otpada u tehnološkoj posudi ispod atmosferskog pritiska, odvozeći višak vlage, isparljivih organskih jedinjenja (VOC), hlorisane organske supstance i gasove hlora, koji se izdvajaju bez izlaganja ovih gasova atmosferi. Zatim se toplota povećava nakon uklanjanja vode i isparljivih organskih jedinjenja kako bi se mešana plastika istopila u smeši čvrstog otpada. Ovaj postupak topi sadržaj plastike u osušenoj smeši čvrstog otpada, distribuirajući na taj način plastiku kroz sastav čvrstog goriva i povećavajući gustinu sastava čvrstog goriva, za razliku od postojećih kompozicija. Gotov proizvod nije pirolizovan i obuhvata organska jedinjenja i plastiku. Gotov proizvod je generalno jednolike konzistencije, što znači da su veliki komadi unutar smeše čvrstog otpada smanjeni na prosečnu veličinu čestica jednaku ili manju od ostalih pojedinačnih komada u smeši čvrstog otpada. Gotov proizvod takođe ima nizak sadržaj vode (<1 mas.% ), i pogodan je za razne primene naknadne obrade, uključujući upotrebu kao gorivo za spaljivanje ili kao sirovina za sintetički gas, na primer pirolizom ili gasifikacijom.

[0010] Ukratko, ovo otkriće stoga obuhvata postupak za dobijanje sastava čvrstog goriva bez stvaranja sintetičkog gasa sa sadržajem energije od najmanje 18608 kJ/kg (8000 BTU/lb.) iz smeše čvrstog otpada. Postupak obuhvata zagrevanje smeše čvrstog otpada koja obuhvata najmanje 5 mas.% mešane plastike unutar procesne posude do temperature ne veće od 110 °C (kao što je oko 100 °C, ili između oko 90 °C i oko 110 °C) radi odvajanja smeše čvrstog otpada u osušenu smešu čvrstog otpada i isparenih jedinjenja oslobođenih iz zagrejane smeše čvrstog otpada.

[0011] Isparena jedinjenja mogu obuhvatati bilo koje ili više od vodene pare, najmanje jedno lako isparljivo organsko jedinjenje, hlorisano organsko jedinjenje, gasovit hlor, i bilo koju njihovu kombinaciju. Postupak takođe može obuhvatati uklanjanje isparenih jedinjenja iz procesne posude smanjenjem pritiska u procesnoj posudi na manje od oko 6.67 kPa (50 torr) upotrebom vakumskog sistema koji je pričvršćen na usisnom otvoru; zagrevanje i mešanje osušene smeše čvrstog otpada na maksimalnu temperaturu od najmanje 160 °C da bi se dobila zagrejana smeša čvrstog otpada koja sadrži rastopljenu mešanu plastiku; ekstrudiranje zagrejane smeše čvrstog otpada iz procesne posude korišćenjem izlaza za ekstrudiranje; i hlađenje ekstrudirane smeše na manje od oko 65 °C da bi se dobio čvrsti sastav goriva. Smeša čvrstog otpada može sadržavati oko 20% mas. do oko 40% mas. mešane plastike. Alternativno, smeša čvrstog otpada može sadržavati oko 5% mas. do oko 35% mas. mešane plastike.

[0012] Smeša čvrstog otpada komunalni čvrsti otpad i poljoprivredni otpad. Postupak može dalje obuhvatati analizu smeše čvrstog otpada na nezapaljivi čvrsti otpad i, ako postoji, uklanjanje nezapaljivog čvrstog otpada. Na kraju, sirovina mora uglavnom biti bez nezapaljivog metalnog čvrstog otpada. Postupak može dalje obuhvatati analizu smeše čvrstog otpada na sadržaj mešane plastike i, ako je potrebno, podešavanje količine mešane plastike u smeši čvrstog otpada na između oko 5 mas.% oko 60 mas.%

[0013] Mešana plastika može da sadrži jednu ili više plastičnih masa odabranih iz grupe koja se sastoji od poliestara, polietilen tereftalata, polietilena, polivinilhlorida, poliviniliden hlorida, polipropilena, polistirena, poliamida, akrilonitril butadien stirena, polietilen/akrilonitril butadien stirena, polikarbonata, polikarbonat/akrilonitril butadien stirena, poliuretana, maleimid/bismaleimid, melamin formaldehida, fenol formaldehida, poliepoksida, polietaretarketona, polietarimida, poliimid, polilaktične kiseline, polimetil metakrilata, politetrafluoretilena, i urea-formaldehida. Konkretno, mešana plastika može sadržavati polivinil hlorid, poliviniliden hlorid i njihove kombinacije, a osušeni čvrsti otpad se zagreva na najmanje oko 190 °C.

[0014] Preciznije, smeša čvrstog otpada može uključivati od oko 20 mas.% do oko 40 mas.% mešane plastike. Alternativno, smeša čvrstog otpada može sadržavati oko 5 mas.% do oko 35 mas.% mešane plastike. Dobijeni sastav čvrstog goriva može biti hidrofoban, stabilan i nebiorazgradiv materijal. Materijal može sadržavati od oko 40 mas.% do oko 80 mas.% ugljenika; od oko 5 mas.% do oko 20 mas.% vodonika; od oko mas.% do oko 20 mas.% kiseonika; manje od oko 2 mas.% sumpora; manje od oko 2 mas.% hlora; i manje od oko 1 mas.% vode. Dobijeni sastav čvrstog goriva može imati energetski sadržaj od najmanje 18608 kJ/kg (8,000 BTU/lb.) Dobijeni sastav čvrstog goriva može uglavnom biti bez isparljivih organskih jedinjenja.

[0015] Procesna posuda može obuhvatati jedan ili više zagrejanih zidova održavanih na temperaturi zida od najmanje oko 190 °C, mešač u unutrašnjoj zapremini procesne posude i operativno povezan sa procesnom posudom, ekstrudirajući element koji prolazi kroz prvi otvor u procesnoj posudi, i priključak za vakuum koji prolazi kroz drugi otvor u procesnoj posudi; pri čemu je procesna posuda preko priključka za vakuum pričvršćena na vakuumski sistem koji sadrži vakuumsku pumpu. Tipično, isparena jedinjenja obično uključuju bilo koje od sledećih: vodenu paru, isparljiva organska jedinjenja, hlorisana organska jedinjenja, gasoviti hlor i bilo koju njihovu kombinaciju.

[0016] Postupak može dalje obuhvatati seckanje smeše čvrstog otpada na komade sa maksimalnom dimenzijom ili prečnikom oko dva inča pre uvođenja smeše čvrstog otpada u procesnu posudu. Postupak može dalje obuhvatati kondenzaciju isparenih jedinjenja uklonjenih iz procesne posude da bi se dobila otpadna voda koja se sastoji od jednog ili više izabranih iz grupe koja se sastoji od najmanje jednog isparljivog organskog jedinjenja, hlorisanih organskih jedinjenja, gasovitog hlora i bilo koje njihove kombinacije rastvorene u kondenzovanoj vodenoj pari. Postupak može dalje obuhvatati uklanjanje jednog ili više isparljivih organskih jedinjenja, hlorisanih organskih jedinjenja, hlora i bilo koje njihove kombinacije iz otpadne vode da bi se proizvela prečišćena otpadna voda. Gasoviti hlor, hlorisana organska jedinjenja i isparljiva organska jedinjenja su zagađivači životne sredine koji podležu državnim propisima. Hvatanje i uklanjanje ovih jedinjenja kroz otpadne vode smanjuje zapreminu ovih jedinjenja, koja bi inače pobegla u atmosferu.

[0017] Temperatura zida se može održavati na od oko 190 °C do oko 280 °C i maksimalna temperatura smeše čvrstog otpada može se kretati od oko 160 °C do oko 250 °C da bi se odvojila osušena smeša čvrstog otpada od isparljivih jedinjenja. Poželjno je da se temperatura zida održava na oko 280° C i smeša čvrstog otpada se zagreva na oko 250 °C da se omekša i rasprši mešana plastika unutar zagrejane smeše čvrstog otpada. Postupak može dalje obuhvatati nadgledanje temperature zida jednog ili više zagrejanih zidova i korišćenje nadgledane temperature zida za modulaciju rada grejača koji je operativno povezan sa jednim ili više zagrejanih zidova kako bi se automatski jedan ili više zagrejanih zidova održavao na željenoj temperaturi zida. Postupak može dalje obuhvatati nadgledanje pritiska nadprostora u zapremini nadprostora unutar procesne posude i korišćenje nadgledanog pritiska nadprostora za modulaciju rada vakuumskog sistema radi automatskog održavanja smanjenog pritiska u procesnoj posudi.

[0018] Postupak može dalje obuhvatati praćenje sadržaja vlage unutar isparenih jedinjenja uklonjenih iz procesne posude. Početno povećanje sadržaja vlage može ukazivati na to da je smeša čvrstog otpada dovoljno zagrejana da oslobađa vodenu paru, a naknadno smanjenje na stabilni minimalni nivo vlage može ukazivati da smeša čvrstog otpada može sadržavati manje od oko 2 % mas. vode, kao što je manje od oko 1 mas.% vode.

[0019] Postupak može dalje obuhvatati praćenje temperatura smeše unutar smeše čvrstog otpada unutar procesne posude. Tipično, praćena temperatura smeše jednaka unapred određenoj temperaturi može ukazivati na to da je smeša čvrstog otpada spremna za ekstrudiranje iz procesne posude. Postupak može dalje obuhvatati nadgledanje težine smeše čvrstog otpada u procesnoj posudi. Smanjenje praćene težine na minimalnu težinu može ukazivati na to da se isparena jedinjenja mogu u potpunosti ukloniti iz smeše čvrstog otpada. Smeša čvrstog otpada može se zagrevati i mešati unapred određeno vreme u rasponu od oko 0,5 do oko 2 sata. Postupak može dalje obuhvatati rezanje ekstrudirane smeše na komade tokom hlađenja.

[0020] Dok su otkrivene višestruke realizacije, još neke druge realizacije ovog otkrića postaće očigledne stručnjacima iz sledećeg detaljnog opisa, koji prikazuje i opisuje ilustrativne realizacije otkrića. Shodno tome, crteže i detaljan opis treba smatrati ilustrativnim, a ne restriktivnim.

KRATAK OPIS CRTEŽA

[0021] Sledeće slike prikazuju različite aspekte opisa.

Slika 1 je dijagram toka koji ilustruje postupak za dobijanje sastava čvrstog goriva iz smeše čvrstog otpada.

Slika 2 je grafički prikaz koji šematski ilustruje temperaturni profil i povezane procese u smeši čvrstog otpada tokom procesa proizvodnje sastava čvrstog goriva iz smeše čvrstog otpada. Slika 3 je dijagram toka koji ilustruje postupak uklanjanja isparenih jedinjenja iz zagrejane smeše čvrstog otpada.

Slika 4 je blok dijagram sistema za proizvodnju sastava čvrstog goriva iz smeše čvrstog otpada.

Slika 5 je pogled na presek izlaza za ekstruder 434.

Slika 6 je šematski dijagram dvokomorne procesne posude.

Slika 7 je šema sistema kako je ovde otkriven.

[0022] Odgovarajući referentni znakovi i oznake označavaju odgovarajuće elemente među prikazima crteža. Naslovi korišćeni na slikama ne bi se trebali tumačiti da ograničavaju obim zahteva.

DETALJAN OPIS

[0023] Ovaj opis obuhvata postupke i sisteme za proizvodnju sastava čvrstog goriva bez stvaranja sintetičkog gasa sa sadržajem energije od najmanje 18,608 kJ/kg (8,000 BTU/lb.) Sistemi i postupci za formiranje sastava čvrstog goriva od smeše čvrstog otpada koja može sadržavati najmanje oko 5 mas.% plastike su dati ovde u nastavku. Sastav čvrstog goriva može se formirati zagrevanjem smeše čvrstog otpada u procesnoj posudi na temperaturu od najmanje oko 100 °C da bi se smeša čvrstog otpada razdvojila na osušenu smešu čvrstog otpada i isparena jedinjenja, uključujući, ali ne ograničavajući se na, vodenu paru. Isparena jedinjenja se zatim mogu ukloniti iz procesne posude pomoću pričvršćenog vakuumskog sistema, a preostala osušena smeša čvrstog otpada može se zatim mešati i zagrevati na maksimalnu temperaturu do oko 250 °C. Na maksimalnoj temperaturi, bilo koja plastika u smeši čvrstog otpada može se rastopiti i rasporediti po celoj smeši. Zagrejana smeša čvrstog otpada može se zatim ekstrudirati ispod oko 200 °C i ohladiti da bi se dobila smeša čvrstog goriva.

[0024] Dobijena smeša čvrsta goriva može imati energetski sadržaj od najmanje 18,608 kJ/kg (8,000 BTU/lb.) i gustinu od najmanje oko 481 kg/m<3>(30 lb/ft<3>). Smeša čvrstog goriva takođe može biti sterilizovana zbog visoke maksimalne temperature unutar procesne posude, te hidrofobna i neporozna zahvaljujući plastici raspoređenoj u celokupnom sastavu čvrstog goriva. Kao rezultat toga, smeša čvrstog goriva može se uskladištiti duži period u najrazličitijim uslovima skladištenja bez rizika od biorazgradnje ili promene sastava na bilo koji drugi način.

[0025] Detaljni opisi postupka i sistema za sastav čvrstog goriva, kao i opis samog sastava čvrstog goriva, dati su ovde niže u nastavku.

I. Postupak formiranja sastava čvrstog goriva

[0026] Otkriven je postupak za formiranje sastava čvrstog goriva iz smeše čvrstog otpada koji obuhvata zagrevanje i mehaničko mešanje smeše čvrstog otpada unutar procesne posude radi mešanja i homogenizovanja pojedinih komponenata čvrstog otpada. Pored toga, bilo koja isparena jedinjenja koja se oslobađaju iz zagrejane smeše čvrstog otpada mogu se ukloniti primenom vakuuma unutar procesne posude (tj. pod pritiskom ispod atmosferskog). Dobijeni sadržaj procesne posude može se ekstrudirati, oblikovati u željeni oblik i ohladiti da bi se dobio sastav čvrstog goriva.

[0027] Postupak prevazilazi mnoga ograničenja prethodnih postupaka pretvaranja otpada u energiju transformišući smešu čvrstog otpada, koja može biti promenljiva u sastavu, u sastav čvrstog goriva sa relativno niskom promenom sastava. Pored toga, sastav čvrstog goriva proizveden ovim postupkom je uglavnom sterilan i neporozan, što omogućava transport i skladištenje sastava čvrstog goriva tokom dužeg perioda bez potrebe za specijalizovanom opremom ili objektima. Pored toga, sastav čvrstog goriva je kompatibilan sa različitim procesima pirolize koji su povezani sa postupcima pretvaranja otpada u energiju sa većim prinosom.

[0028] Neki procesi pretvaranja otpada u energiju spaljuju čvrsti otpad, ovde definisan kao sagorevanje čvrstog otpada u prisustvu kiseonika, stvarajući tako toplotu za proizvodnju pare koja pokreće nizvodne generatore pare. Međutim, proces spaljivanja takođe proizvodi potencijalno štetne emisije koje se moraju ili očistiti iz izduvnog toka spalionice ili ispustiti u životnu sredinu. S druge strane, ovo otkriće daje sastav čvrstog goriva kojem su već uklonjena ispariva organska jedinjenja, hlorisana organska jedinjenja i gasoviti hlor, tako da kada se čvrsta supstanca spaljuje ili sagoreva, ne emituje ove štetne zagađivače u životnu sredinu i izduvni tok ne treba prečišćavati zbog ovih jedinjenja.

[0029] Drugi procesi pretvaranja otpada u energiju koriste pirolizu, koja predstavlja superzagrevanje isparljivih komponenata organske supstance, stvorenu zagrevanjem supstance na temperaturi u rasponu od oko 205 °C (400 °F) do oko 760 °C (1,400 °F) u okolini kojoj nedostaje kiseonik. Piroliza je vrsta termolize koja rezultira nepovratnim termohemijskim raspadanjem organskog materijala. Piroliza obuhvata istovremenu promenu hemijskog sastava i fizičke faze, gde se sirovina deli na pepeo, ugalj (kao što je bio ugalj), sintetičko ulje (bioulje), i sintetički gas (biogas). Piroliza se razlikuje od sagorevanja (oksidacije), gde gorivo reaguje sa kiseonikom, i hidrolize, gde gorivo reaguje sa vodom. Sintetički gas i/ili druge tečnosti generisane pirolizom omogućavaju nizvodno efikasne generatore za proizvodnju električne energije, za razliku od manje efikasnih generatora pare koji se koriste zajedno sa spaljivanjem. Ovo otkriće daje sastav čvrstog goriva koji nije pirolizovan, što znači da nije podeljen na pepeo, ugalj, sintetičko ulje i sintetički gas. Umesto toga, sadašnji sastav čvrstog goriva je homogenizovano, suvo, gusto i energetski bogato gorivo pripremljeno za pirolizu.

[0030] Gasifikacija je slična pirolizi, jer obuhvata zagrevanje organske materije na još većim temperaturama okoline od oko 480 °C (900 °F) do oko 1,650 °C (3,000 °F) sa malo ili nimalo kiseonika. Prednost gasifikacije je u stvaranju veće količine sintetičkog gasa, jer se nešto od ne isparljivog ugljenika ostalog od pirolize može takođe da se konvertuje u sintetički gas putem gasifikacije. Ovo otkriće daje sastav čvrstog goriva koji je gasifikovan, ali koji je homogenizovano, suvo, gusto i energetski bogato gorivo pripremljeno za gasifikaciju.

[0031] Ovde opisan sastav čvrstog goriva može se koristiti u bilo kom od gore navedenog procesa. Predmetna smeša čvrstog otpada se hemijski i fizički transformiše da bi se dobio čvrsti sastav goriva posebno pogodan za pirolizu, gasifikaciju i/ili spaljivanje. Bez želje da se vežu teorijom, piroliza obično ne može da se dogodi dok se značajan deo vlage ne ukloni iz sirovine. Ovde opisane smeše čvrstog goriva imaju vrlo nizak sadržaj vode i mogu se odmah pirolizovati. Sastavi čvrstog goriva su obrađeni da bi se uklonila ispariva organska jedinjenja, hlorisana organska jedinjenja, i gasoviti hlor. Generalno su uklonjeni i negorivi otpadni materijali. Smeša čvrstog otpada obrađuje se do tačke neposredno pre pojave pirolize, u kojoj se reakcija zaustavlja denzifikovanjem i hlađenjem sirovine, zadržavajući tako gas koji može sagoreti „zaključan“ u sastav čvrstog goriva. Dobijeni sastav čvrstog goriva pripremljen je za pirolizu i srodne procese.

Mešanje smeše čvrstog otpada

[0032] SLIKA 1 je dijagram toka koji ilustruje postupak 100 za formiranje sastava čvrstog goriva iz smeše čvrstog U zavisnosti od smeše čvrstog otpada koja je podvrgnuta postupku 100, smeša čvrstog otpada može opciono da se formira mešanjem sortiranog čvrstog otpada sa mešanom plastikom u koraku 101. Sirovina za postupak može biti smeša čvrstog otpada koja obuhvata najmanje oko 20 mas.% plastike. Sirovina za postupak može biti smeša čvrstog otpada koja obuhvata najmanje oko 5 mas.% plastike.

[0033] "Otpad" se generalno odnosi na zapaljivi materijal koji sadrži ugljenik i koji je odbačen nakon njegove primarne upotrebe, uključujući čvrsti otpad. Generalno, otpad može biti mokar i heterogen, koji sadrži deo negorivog otpada. "Čvrsti otpad" odnosi se na bilo koje smeće ili otpad, mulj iz postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, postrojenja za prečišćavanje vode ili postrojenja za kontrolu zagađenja vazduha i drugi odbačeni materijal, uključujući čvrsti, tečni, polučvrsti ili sadržani gasoviti materijal koji je nastao u industriji, komercijalnim, rudarskim i poljoprivrednim operacijama i iz aktivnosti zajednice.

[0034] Mogu se koristiti razni izvori čvrstog otpada. Smeša čvrstog otpada može se dobiti iz bezopasnih izvora otpada, uključujući, ali ne ograničavajući se na, komunalni otpad, poljoprivredni otpad, mulj iz kanalizacije, kućni otpad, odbačeni sekundarni materijal i čvrsti industrijski otpad. "Komunalni otpad" ili "komunalni čvrsti otpad", kako se ovde koristi, može se odnositi na bilo koji otpad iz domaćinstva ili komercijalni čvrsti otpad ili čvrsti industrijski otpad. Neograničavajući primeri otpada koji mogu biti uključeni u smešu čvrstog otpada obuhvataju biorazgradivi otpad kao što je hrana i kuhinjski otpad; zeleni otpad kao što je obrezivanje travnjaka ili žive ograde; papir; mešana plastika; čvrsti otpad od hrane; čvrsti poljoprivredni otpad; kanalizacioni mulj; i ostaci automobilskih drobilica.

[0035] "Otpad iz domaćinstva“ ili „otpad iz domaćinstava“ odnosi se na bilo koji čvrsti otpad (uključujući smeće i sanitarni otpad u septičkim jamama) koji potiče iz domaćinstava (uključujući samostalne i višestruke rezidencije, hotele i motele, čuvarske stanice, posadu četvrti, kampove, izletišta i dnevna mesta za rekreaciju).

[0036] "Komercijalni čvrsti otpad" odnosi se na sve vrste čvrstog otpada koje nastaju u prodavnicama, kancelarijama, restoranima, skladištima i drugim ne prerađivačkim delatnostima, isključujući stambeni i industrijski otpad.

[0037] "Čvrsti industrijski otpad" odnosi se na bezopasni čvrsti otpad proizveden u proizvodnji ili industrijskim procesima. Primeri čvrstog industrijskog otpada uključuju, ali nisu ograničeni na, otpad koji nastaje iz sledećih proizvodnih procesa: proizvodnja električne energije; đubrivo/ poljoprivredne hemikalije; hrana i srodni proizvodi/nusproizvodi; koža i proizvodi od kože; organske hemikalije; proizvodnja plastike i smola; industrija celuloze i papira; proizvodi od gume i raznih plastičnih masa; proizvodnja tekstila; transportna oprema; i tretman vode. Ovaj pojam ne obuhvata rudarski otpad ili otpad od nafte i gasa.

[0038] Smeša čvrstog otpada može sadržavati odbačene bezopasne sekundarne sirovine, u kom slučaju sastav čvrstog goriva proizveden iz te mešavine čvrstog otpada može biti legalno kategorizovan kao "ne-otpad." "Sekundarni materijal“ odnosi se na bilo koji materijal koji nije primarni proizvod proizvodnog ili komercijalnog procesa, a može da obuhvata materijal nakon konzumiranja, komercijalne hemijske proizvode koji ne odgovaraju specifikacijama ili hemijske međuprodukte, postindustrijski materijal i otpad. Primeri bezopasnih sekundarnih materijala uključuju otpadne gume koje se ne odbacuju i kojima se upravlja uspostavljenim programom sakupljanja guma, uključujući gume uklonjene sa vozila i nespecifikovane gume; drvo sa smolom; otpad od uglja koji je iskorišćen sa starih naslaga i obrađen na isti način kao trenutno proizvedeni otpad; i isušeni mulj celuloze i papira koji se ne odbacuje i nastaje i sagoreva na licu mesta u mlinovima za mulj celuloze i papira koji sagorevaju značajan deo takvih materijala gde se tako uništenim ostacima upravlja na način koji održava značajnu grejnu vrednost materijala.

[0039] "Drvo sa smolom" odnosi se na proizvode od drveta (koji sadrže veziva i lepkove) proizvedene u primarnoj i sekundarnoj proizvodnji proizvoda od drveta. Drvo sa smolom obuhvata ostatke od proizvodnje i upotrebe drva sa smolom, uključujući materijale kao što su obloge dasaka, prašina od brušenja, obloge panela i nespecifikovani proizvodi od drva sa smolom koji ne zadovoljavaju proizvodni kvalitet ili standard.

[0040] "Mešana plastika" odnosi se na bilo koju kombinaciju sintetičkih ili polusintetičkih organskih sastojaka koji su elastični i mogu se oblikovati u čvrste predmete različitih oblika i koji se obično nalaze u komunalnom čvrstom otpadu. Pogodni primeri mešanih plastičnih masa obuhvataju, ali nisu ograničeni na njih, poliester (PES), polietilen tereftalat (PET), polietilen (PE), polietilen velike gustine (HDPE), polivinil hlorid (PVC), poliviniliden hlorid (PVDC, Saran™), polietilen male gustine (LDPE), polipropilen (PP), polistiren (PS), poliamidi (PA) (najloni), akrilonitril butadien stiren (ABS), polietilen/akrilonitril butadien stiren (PE/ABS), polikarbonat (PC), polikarbonat/akrilonitril butadien stiren (PC/ABS), poliuretani (PU), maleimid/bismaleimid, melamin formaldehid (MF), fenol formaldehidi (PF), poliepoksid (epoksi), polietaretarketon (PEEK), polietarimid (PEI, Ultem™), poliimid, polilaktična kiselina (PLA), polimetil metakrilat (PMMA, akrilni), politetrafluoretilen (PTFE), urea-formaldehid (UF), i njihove kombinacije.

[0041] Mešana plastika može da sadrži jednu ili više plastičnih masa odabranih iz grupe koja sadrži poliestar, polietilen tereftalat, polietilen, polivinil hlorid, poliviniliden hlorid, polipropilen, polistiren, poliamide, akrilonitril butadien stiren, polietilen/akrilonitril butadien stiren, polikarbonat, polikarbonat/akrilonitril butadien stiren, poliuretan, maleimid/bismaleimid, melamin formaldehid, fenol formaldehide, poliepoksid, polietaretarketon, polietarimid, poliimid, polilaktična kiselina, polimetil metakrilat, politetrafluoretilen, urea-formaldehid, i njihove kombinacije.

[0042] Mešana plastika može da sadrži jednu ili više plastičnih masa odabranih iz grupe koja sadrži poliestar, polietilen tereftalat, polietilen, polivinil hlorid, poliviniliden hlorid, polipropilen, polistiren, poliamide, polikarbonat, poliuretane, i njihove kombinacije. Mešana plastika može da sadrži polietilen.

[0043] Mešana plastika može da sadrži polivinil hlorid, poliviniliden hlorid, i njihove kombinacije, i osušeni čvrsti otpad može da se zagreje na najmanje oko 190 °C.

[0044] Smeša čvrsti otpad može biti analizirana radi detektovanja negorivog čvrstog otpada. Na temelju analize, dovod komunalnog čvrstog otpada može se lako sortirati kako bi se uklonila plastika i dalje isključio inertni otpad uključujući, ali ne ograničavajući se na staklo, metale, beton, cigle i bilo koji drugi inertni materijal, što rezultuje sortiranim čvrstim otpadom. Inertni materijal, kako se ovde koristi, odnosi se na bilo koji materijal za koji nije verovatno da će osloboditi energiju kada se podvrgne procesu sagorevanja ili pirolize. Plastika uklonjena iz dovedenog komunalnog čvrstog otpada može se zadržati i pomešati sa sortiranim čvrstim otpadom da bi se dobila smeša čvrstog otpada od koje se obrazuje sastav čvrstog goriva. Nezapaljivi otpad može sadržavati nezapaljivi metalni otpad, uključujući na primer otpadni metal i komade metala. Nezapaljivi metalni otpad može sadržavati crni metal, sadržati crni metal, poput gvožđa, čelika i drugih legura koje sadrže gvožđe, i obojeni metal, koji su metali i legure koji ne sadrže značajnu količinu gvožđa.

[0045] Smeša čvrstog otpada može biti analizirana da se odredi količina mešane plastike prisutna u njemu. Količina mešane plastike prisutne u čvrstom otpadu može varira i varira. Smeša čvrstog otpada koja se koristi kao sirovina za ovde opisani postupak može se formirati mešanjem sortiranog čvrstog otpada i plastike u unapred određenom odnosu na temelju analize. Mešana plastika je ona koja se obično nalazi u dovedenom čvrstom otpadu (npr., čvrsti komunalni otpad), a koristi se bez daljeg podešavanja odnosa (to jest, sortiranje i ponovno mešanje). Količina mešane plastike utiče na sastave goriva proizvedene ovde opisanim postupcima i sistemima i može se odabrati na temelju ekonomskog modela i/ili od projekta do projekta.

[0046] Smeša čvrstog otpada može sadržavati najmanje oko 20 mas.% mešane plastike. Smeša čvrstog otpada može sadržavati od oko 20 mas.% do oko 60 mas.% mešane plastike. Smeša čvrstog otpada može sadržavati od oko 20 mas.% do oko 40 mas.% mešane plastike. Sirovina za postupak može sadržavati između oko 5 mas.% do oko 35 mas.% mešane plastike. Sirovina za postupak može sadržavati između oko 5 mas.% do oko 30 mas.% mešane plastike. Sirovina za postupak obuhvata više od oko 5 mas.% plastike.

[0047] Plastika može pomoći u vezivanju mešavine čvrstog goriva koja je rezultat ovde opisanih postupaka i može dalje smanjiti poroznost i aktivnost vode u sastavu čvrstog goriva. Pored toga, plastika u sastavu čvrstog goriva može uticati na vrstu proizvoda koji proizilaze iz procesa pirolize koristeći sastav čvrstog goriva kao sirovinu. Bez ograničenja na bilo koju određenu teoriju, smatra se da smeše čvrstog goriva sa većim udelom plastike proizvode veće prinose sintetičkog ulja korišćenjem procesa pirolize. Smatra se da smeše čvrstih goriva sa manjim udelom plastike i većim udelom papira i kartona proizvode veće prinose sintetičkog gasa korišćenjem procesa pirolize.

[0048] Smeša čvrstog otpada može imati veoma varijabilni sastav zbog različite prirode tokova čvrstog komunalnog otpada. Dovedeni komunalni čvrsti otpada može se razlikovati u sastavu usled različitih faktora, uključujući, bez ograničenja, različita godišnja doba, različita mesta u zemlji (urbana naspram ruralnih) i/ili različite zemlje (industrijske naspram u razvoju).

[0049] Voda sadržana u smeši čvrstog otpada koja sadrži sortirani čvrsti otpad i mešanu plastiku može da varira i može uticati na vreme i/ili maksimalnu temperaturu potrebnu za uklanjanje vode iz smeše čvrstog otpada tokom formiranja sastava čvrstog goriva koristeći ovde opisane postupke. Da bi se osušio, može se odabrati vremenski period koji je dovoljan za uklanjanje vode iz čvrstog otpada.

[0050] Na primer, mešani čvrsti otpad može sadržati promenljivu količinu vode u rasponu od oko 10 mas.% do oko 60 mas.%. Konkretno, mešani čvrsti otpad može sadržavati količinu vode koja se kreće između oko 110 mas.% i oko 20 mas.% , mešani čvrsti otpad može sadržavati najmanje 10 mas.% vode, najmanje 20 mas.% vode, najmanje 30 mas.% vode, najmanje 40 mas.% vode, i najmanje 50 mas.% vode.

[0051] Dostupne plastike mogu slično varirati. Da bi se obrazovala smeša, čvrsti otpad i plastika mogu se pojedinačno izmeriti pre mešanja kako bi se obezbedilo da se smeša čvrstog otpada formira u unapred određenom težinskom odnosu čvrstog otpada i plastike. Čvrsti otpad i plastika mogu se prebaciti iz skladišta u prostor za mešanje pomoću uređaja za vaganje, uključujući, ali ne ograničavajući se na, transporter za vaganje koji odmerava čvrsti otpad i plastiku dok se kombinuju u mešavinu čvrstog otpada. Plastika u smeši čvrstog otpada može obuhvatati plastiku uklonjenu iz komunalnog otpada tokom sortiranja, plastiku dobijenu iz spoljnih izvora i bilo koju njihovu kombinaciju.

Usitnjavanje smeše čvrstog otpada

[0052] Sledeće, smeša čvrstog otpada može se usitniti da bi se čestice svele na prosečnu veličinu čestica jednaku ili manju od ostalih pojedinačnih komada u smeši čvrstog otpada. Pozivajući se ponovo na Sliku.1, postupak može dalje obuhvatati opciono usitnjavanje smeše čvrstog otpada u koraku 102. Bilo koji poznati uređaj za usitnjavanje može se koristiti za usitnjavanje smeše čvrstog otpada bez ograničenja, uključujući, ali ne ograničavajući se na, industrijski uređaj za usitnjavanje sa jednom osovinom, industrijski uređaj za drobljenje sa dve osovine, industrijski uređaj za drobljenje sa tri osovine, industrijski uređaj za drobljenje sa četiri osovine, mlin sa čekićima, brusilica, granulator, drobilica i bilo koji drugi pogodan uređaj za smanjenje veličine pojedinačnih komada u smeši čvrstog otpada. Usitnjavanjem smeše čvrstog otpada smanjuju se maksimalne dimenzije i maksimalni prečnici pojedinih komada u smeši čvrstog otpada, čime se poboljšava mešanje pojedinih komponenata smeše čvrstog otpada tokom sledećih koraka postupka 100, što rezultira ravnomernim sastavom unutar blokova čvrstog goriva proizvedenog postupkom 100.

[0053] Usitnjena smeša čvrstog otpada može da sadrži više komada maksimalne dimenzije ili maksimalnog prečnika manjeg od oko 10.16 cm (4 inča). Veći broj komada može imati maksimalnu dimenziju ili maksimalni prečnik manji od 8.89 cm (3.5 inča), manji od 7.62 cm (3 inča), manji od 6.35 cm (2.5 inča), manji od 5.08 cm (2 inča), manji od 3.81 cm (1.5 inča), i manji od 2.54 cm (1 inč), i manji od 1.27 cm (0.5 inča). Maksimalna dimenzija može biti manja od oko 5.08 cm (2 inča).

Početno zagrevanje smeše čvrstog otpada

[0054] Sledeći postupak obuhvata uvođenje smeše čvrstog otpada u procesnu posudu u koraku 104. Smeša čvrstog otpada može biti uvedena u procesnu posudu korišćenjem bilo kojeg poznatog uređaja i postupka bez ograničenja. Smeša čvrstog otpada može se uvesti otvaranjem otvora za ponovno zatvaranje ili drugim otvorom procesne posude, umetanjem smeše čvrstog otpada i zatvaranjem i/ili ponovnim zaptivanjem otvora za ponovno zatvaranje. Sistem može sadržavati uređaj za punjenje koji obuhvata, ali nije ograničen na, rezervoar za unošenje smeše čvrstog otpada u procesnu posudu kako je ovde opisano. Uređaj za punjenje može biti operativno povezan sa uređajem za usitnjavanje ili može sadržavati uređaj za usitnjavanje. Uređaj za punjenje može sadržavati mešač za mešanje komada unutar smeše čvrstog otpada pre uvođenja u procesnu posudu.

[0055] Posle ulaska u procesnu posudu, smeša čvrstog otpada se zagreva do temperature od oko 100 °C u koraku 106, kao što je od oko 90 °C do oko 110 °C. Na ovoj temperaturi isparava se voda i isparljiva organska jedinjenja u smeši čvrstog otpada koja imaju tačku ključanja na ili ispod tačke ključanja vode. Isparena jedinjenja uključuju, ali nisu ograničena na, vodu, organske rastvarače i druga jedinjenja koja mogu biti isparena u smeši čvrstog otpada, čime se smeša čvrstog otpada razdvaja na osušeni čvrsti otpad i isparena jedinjenja. Isparena jedinjenja mogu prvenstveno sadržavati ili se sastojati uglavnom od vode.

[0056] Bez želje da nas veže teorija, prelazak direktno na visoko-temperaturnu obradu bez sušenja na nižim temperaturama dovodi do topljenja mešane plastike u smeši čvrstog otpada, smanjujući tako prazan prostor u smeši čvrstog otpada i hvatajući vodu i isparljiva organska jedinjenja u smeši čvrstog otpada. Pored toga, neke nisko topljene plastične mase i plastifikatori na višim temperaturama mogu reagovati sa ostatkom vode, što bi moglo ometati hemiju u kasnijim fazama procesa. Umesto toga, smeša čvrstog otpada se prvo suši na nižim temperaturama (npr., između oko 90 °C i oko 110 °C) da bi isparila voda i zagrejao se nevodeni sadržaj. Nakon što voda ispari i ukloni se iz procesne posude, temperatura se povećava, omogućavajući da se plastika topi u osušenoj smeši čvrstog otpada sa malo vlage.

[0057] Smeša čvrstog otpada može opciono biti mešovita kako se zagreva u koraku 106. Bez ograničavanja na bilo koju određenu teoriju, mešanje može pomešati pojedinačne komponente smeše čvrstog otpada u mnogo više konzistentan sastav i takođe može smanjiti praznine ili vazdušne džepove u smeši čvrstog otpada. Pored toga, mešanje može poboljšati razmenu toplote sa zagrejanih zidova procesne posude i smeše čvrstog otpada unutar posude; kompresija i smicanje koje se vrši na smešu čvrstog otpada sa noževima za mešanje može dodatno pojačati zagrevanje. Dalje, mešanje može olakšati oslobađanje pare i drugih isparenih jedinjenja iz zagrejane smeše čvrstog otpada.

[0058] Smeša čvrstog otpada može biti se mešati u procesnoj posudi pri brzini mešanja odabranoj da prenese napon smicanja u smešu čvrstog otpada koja je dovoljna da mehanički razbije komade ili delove čvrstog otpada na sukcesivno manje delove ili komade. Brzina mešanja takođe može zavisiti od bilo kog jednog ili više od najmanje nekoliko dodatnih faktora, uključujući, ali ne ograničavajući se na, vrstu mešalice ili noža za mešanje koji se nalaze u procesnoj posudi, i/ili vreme mešanja.

[0059] Procesna posuda može biti konstruisana da obezbedi da zagrevani zid prenese toplotu u smešu čvrstog otpada dok se meša u posudi kako je ovde opisano u nastavku. Zagrejani zid se može održavati na temperaturi koja je uglavnom jednaka konačnoj temperaturi smeše čvrstog otpada. Takve temperature su pogodne za pretvaranje smeše čvrstog otpada u smešu čvrstog goriva. Najmanje jedan zagrejan zid može se održavati na temperaturi od najmanje oko 30 °C ili višoj od željene krajnje temperature smeše čvrstog otpada kako bi se ubrzao proces zagrevanja.

[0060] Isparena jedinjenja koja je oslobodila smeša čvrstog otpada tokom zagrevanja u koraku 106 mogu biti zadržana u gornjem prostoru između poklopca na procesnoj posudi da se uklone u narednom koraku ovde opisanom u nastavku. Isparena jedinjenja koja se oslobađaju iz smeše čvrstog otpada tokom zagrevanja u koraku 106 mogu se kontinuirano uklanjati iz procesne posude.

Uklanjanje isparenih jedinjenja

[0061] Pozivajući se ponovo na sliku 1, postupak može dalje obuhvatati uklanjanje svih isparenih jedinjenja koja se oslobađaju iz zagrejane smeše čvrstog otpada u koraku 108. Isparena jedinjenja mogu obuhvatati paru (tj. vodenu paru) i/ili bilo koje ili više dodatnih ovde opisanih isparivanih jedinjenja. Isparena jedinjenja mogu se ukloniti primenom vakuuma unutar unutrašnje zapremine procesne posude nakon zagrevanja i opcionog mešanja smeše čvrstog otpada u koraku 106. Vakuum može nastati vakuumskim sistemom pričvršćenim za procesnu posudu na priključak za vakuum kako je ovde opisano dole. Vazduh za čišćenje može se uvesti u procesnu posudu kako bi se olakšalo kretanje isparenih jedinjenja iz posude.

[0062] Vakuumski sistem može kontinuirano uklanjati sva isparena jedinjenja tokom trajanja grejanja i opcionog mešanja sprovedenih u koraku 106. Vakuum pritisak održavan u procesnoj posudi može sprečiti sagorevanje bilo kakvih materijala u okviru smeše čvrstog otpada i povezani gubitak energije dok se smeša suši i zagreva. Bez ograničavanja na bilo koju određenu teoriju, vakuumski pritisak u procesnoj posudi takođe može smanjiti temperature isparavanja vode i drugih isparenih gore navedenih jedinjenja, smanjujući time vreme potrebno za uklanjanje bilo kakvih isparenih jedinjenja iz smeše čvrstog otpada. Kao što je ovde opisano, vazduh za čišćenje može se uvesti u procesnu posudu kako bi se olakšalo kretanje isparenih jedinjenja iz posude.

[0063] Vakuumski sistem može sadržavati kondenzator. Kondenzator može sadržavati gornji priključak, donji priključak ispod gornjeg priključka, sliv kondenzata ispod donjeg priključka, i odvod u sliv kondenzata. Kada je prisutan, kondenzator je operativno povezan na priključak za vakuum procesne posude putem gornjeg priključka kondenzatora, i kondenzator je operativno sa vakuumskom pumpom preko donjeg priključka kondenzatora. Vakuumska pumpa i kondenzator brzo uklanjaju isparena jedinjenja) tokom obrade da bi nastao kondenzat u kondenzatoru, pripremajući tako sastav goriva za pirolizu bez pirolize materijala.

[0064] Pritisak koji se održava u procesnoj posudi može biti manji od oko 6.67 kPa (50 torr), 6.00 kPa (45 torr), 5.33 kPa (40 torr), 4.67 kPa (35 torr), 4.00 kPa (30 torr), 3.33 kPa (25 torr), 2.67 kPa (20 torr), 2.00 kPa (15 torr), 1.33 kPa (10 torr), ili 0.67 kPa (5 torr). Pritisak koji se održava u procesnoj posudi može biti manji od oko 4.67 kPa (35 torr). Pritisak koji se održava u procesnoj posudi može biti manji od oko 3.33 kPa (25 torr).

[0065] Opseg pritisaka koji se održava u procesnoj posudi može varirati i varira. Pritisak je između oko 0.67 kPa (5 torr) oko 13.33 kPa (100 torr), kao što je između oko 0.67 kPa (5 torr) i 1.33 kPa (10 torr), između oko 1.33 kPa (10 torr) i 2.00 kPa (15 torr), između oko 2.00 kPa (15 torr) i 2.67 kPa (20 torr), između oko 2.67 kPa (20 torr) i 3.33 kPa (25 torr), između oko 3.33 kPa (25 torr) i 4.00 kPa (30 torr), između oko 4.00 kPa (30 torr) i 4.67 kPa (35 torr), između oko 4.67 kPa (35 torr) i 5.33 kPa (40 torr), između oko 5.33 kPa (40 torr) i 6.00 kPa (45 torr), između oko 6.00 kPa (45 torr) i 6.67 kPa (50 torr), između oko 6.67 kPa (50 torr) i 7.33 KPa (55 torr), između oko 7.33 KPa (55 torr) i 7.99 kPa (60 torr), između oko 7.99 kPa (60 torr) i 8.66 kPa (65 torr), između oko 8.66 kPa (65 torr) i 9.33 kPa (70 torr), između oko 9.33 kPa (70 torr) i 9.99 kPa (75 torr), između oko 9.99 kPa (75 torr) i 10.67 kPa (80 torr), između oko 10.67 kPa (80 torr) i 11.33 kPa (85 torr), između oko 11.33 kPa (85 torr) i 11.99 kPa (90 torr), između oko 11.99 kPa (90 torr) i 12.67 kPa (95 torr), i između oko 12.67 kPa (95 torr) i 13.33 kPa (100 torr).

[0066] Pritisak koji se održava u procesnoj posudi može biti između oko 5.33 kPa (40 torr) i oko 7.99 kPa (60 torr). Isparena jedinjenja uklonjena iz procesne posude u koraku 108 mogu da uključuju paru (vodena para) kao i jedno ili više ovde opisanih dodatnih isparivanih jedinjenja. Isparena jedinjenja mogu se dodatno tretirati da bi se dobila reciklirana otpadna voda, kao što je prikazano na slici 3.

[0067] SLIKA 3 je dijagram toka koji ilustruje postupak 300 dodatnog tretiranja smeše isparenih jedinjenja uklonjenih iz procesne komore. Postupak 300 obuhvata uklanjanje isparenih jedinjenja koja se oslobađaju iz zagrejane smeše čvrstog otpada u koraku 302 i kondenzaciju isparenih jedinjenja da bi se stvorila otpadna voda u koraku 304. Kondenzovana otpadna voda može sadržavati jedno ili više dodatnih isparenih jedinjenja, uključujući, ali ne ograničavajući se na, hlor i različite organske rastvarače, u vodenom rastvoru. Isparena jedinjenja mogu imati temperaturu iznad oko 100 °C. Ova temperatura može pasti iznad maksimalne radne temperature različitih uređaja za prečišćavanje vode koji su uključeni u vakuumski sistem. Kao ne ograničavajući primer, membranski filter može imati maksimalnu radnu temperaturu od oko 85 °C i filter sa aktivnim ugljem može imati maksimalnu radnu temperaturu od oko 35 °C.

[0068] Pozivajući se ponovo na sliku 3, kondenzovana otpadna voda može se ohladiti u koraku 306. Kondenzovana otpadna voda može se uskladištiti u rezervoaru za otpadnu vodu izloženom atmosferskim temperaturnim uslovima u rasponu od oko -40 °C (-40 °F) do oko 40 °C (100 °F) i ostavljena da se ohladi. Rezervoar za otpadnu vodu može biti napravljen od materijala s relativno visokom provodnošću toplote, uključujući, ali bez ograničenja, metalni materijal. Rezervoar za otpadnu vodu može biti izrađen od nerđajućeg čelika. Rezervoar za otpadnu vodu može dalje sadržavati uređaj za cirkulaciju vode kao što je mešač ili pumpa za cirkulaciju otpadne vode unutar rezervoara kako bi se povećala brzina hlađenja. Kondenzovana otpadna voda se u koraku 306 može ohladiti na temperaturu nižu od oko 85 °C pre nego što se kondenzovana otpadna voda podvrgne dodatnim uređajima za prečišćavanje vode, kao što je ovde opisano u nastavku. Otpadne vode se u koraku 306 mogu hladiti na temperaturu manju od oko 80 °C, manju od oko 75 °C, manju od oko 70 °C, manju od oko 65 °C, manju od oko 60 °C, manju od oko 55 °C, manju od oko 50 °C, manju od oko 45 °C, manju od oko 40 °C, manju od oko 35 °C, manju od oko 30 °C, i manju od oko 25 °C.

[0069] Pozivajući se ponovo na sliku 3, postupak prečišćavanja kondenzovane otpadne vode može dalje obuhvatati filtriranje kondenzovane otpadne vode kroz membranski filter u koraku 308. Bez ograničenja na bilo koju određenu teoriju, membranski filter može ukloniti rastvorena jedinjenja, uključujući, ali ne ograničavajući se na, jedan ili više ovde opisanih organskih rastvarača. Bilo koji poznati membranski filter može se koristiti u koraku 308, uključujući, ali ne ograničavajući se na, asimetrični polieter sulfonski membranski filter, Nylon™ (poliamid) membranski filter, i Teflon™ (politetrafluoretilen, PTFE) membranski filter. Otpadna voda se može ohladiti na temperaturu manju od oko 85 °C pre nego što se podvrgne membranskoj filtraciji u koraku 308. Otpadna voda može biti ohlađena pre koraka 308 na temperaturu manju od oko 80 °C, manju od oko 75 °C, manju od oko 70 °C, manju od oko 65 °C, manju od oko 60 °C, manju od oko 55 °C, manju od oko 50 °C, manju od oko 45 °C, manju od oko 40 °C, manju od oko 35 °C, manju od oko 30 °C, i manju od oko 25 °C.

[0070] Pozivajući se ponovo na sliku 3, postupak prečišćavanja kondenzovane otpadne vode može dalje obuhvatati podvrgavanje otpadne vode tretmanu ozonom u koraku 310. Bez ograničavanja na bilo koju određenu teoriju, tretman ozonom može uništiti i bakterije u otpadnoj vodi, čineći otpadnu vodu sterilnom. Budući da se rastvorljivost ozona u vodi povećava na hladnijim temperaturama vode, voda se može dodatno ohladiti pre koraka 310. Voda se može filtrirati kroz membranski filter u koraku 308 pre tretmana ozonom u koraku 310, pružajući tako dodatno vreme da se otpadne vode ohlade. Otpadna voda podvrgnuta obradi ozonom u koraku 310 može biti ohlađena na temperaturu manju od oko 40 °C. Otpadna voda može biti ohlađena pre koraka 308 na temperaturu nižu od oko 35 °C, nižu od oko 30 °C, nižu od oko 25 °C, i nižu od oko 20 °C.

[0071] Pozivajući se ponovo na sliku 3, otpadna voda se može filtrirati upotrebom filtera sa aktivnim ugljem u koraku 312. Bez ograničavanja na bilo koju određenu teoriju, filter sa aktivnim ugljem može ukloniti gasoviti hlor, sediment, isparljiva organska jedinjenja, hlorisana organska jedinjenja, ukus i miris iz otpadnih voda. Pored toga, proces adsorpcije kojim aktivni ugljen uklanja zagađivače iz otpadne vode može se poboljšati na relativno niskim temperaturama vode. Voda se može filtrirati kroz membranski filter u koraku 308 i podvrgnuti obradi ozonom u koraku 310 pre filtracije aktivnim ugljem u koraku 312, pružajući tako dodatno vreme da se otpadna voda ohladi. Otpadna voda se može hladiti na temperaturu nižu od oko 40 °C pre filtriranja kroz filter sa aktivnim ugljem u koraku 312. Otpadna voda može biti ohlađena pre koraka 312 na temperaturu nižu od oko 35 °C, nižu od oko 30 °C, nižu od oko 25 °C, i nižu od oko 20 °C.

[0072] Otpadna voda tretirana u koracima 308, 310, i 312 može biti ispuštena kao kanalizaciona ili se može čuvati za kasniju upotrebu u koraku 314. Neograničavajući primeri pogodnih narednih upotreba za prečišćenu otpadnu vodu obuhvataju kontrolu prašine i navodnjavanje neprehrambenih useva kao što su energetski usevi.

Smeša suvog čvrstog otpada zagrejana i pomešana

[0073] Osušena čvrsta smeša otpada preostalog u procesnoj posudi nakon uklanjanja isparenih jedinjenja u koraku 108 može biti dalje zagrevana i mešana do konačne temperature od najmanje oko 160 °C u koraku 109. Konačna temperatura mora biti dovoljno visoka da rastopi plastični materijal u osušenoj smeši čvrstog otpada. Bez ograničavanja na bilo koju određenu teoriju, mešanje rastopljene plastike sa ostalim materijalima iz smeše čvrstog otpada može se povezati i smanjiti poroznost nastale smeše čvrstog goriva. Rastopljena plastika povećava gustinu, povećava sadržaj energije, povećava otpornost na otpad i poboljšava nizvodnu preradu rezultirajućeg sastava čvrstog goriva.

[0074] Konačna temperatura osušene čvrste smeše može zavisiti o jednom ili više od najmanje nekoliko faktora, uključujući, ali ne ograničavajući se, na sastav smeše čvrstog otpada. Ako smeša čvrstog otpada obuhvata bilo koju plastiku koja sadrži hlor, konačna temperatura može biti povišena na temperaturu dovoljnu da oslobodi hlor iz smeše čvrstog otpada, kako je ovde opisano. Najviša temperatura topljenja plastične smeše koja je uključena u smešu čvrstog otpada može odrediti konačnu temperaturu kako bi se osiguralo da se istopi sva plastika u smeši čvrstog otpada.

[0075] SLIKA 2 je grafički prikaz koji šematski prikazuje temperaturni profil smeše čvrstog otpada unutar procesne posude nakon uvođenja u posudu u početnom vremenu t = 0. U prvom temperaturnom opsegu 202, smeša čvrstog otpada se zagreva od početne temperature koja odgovara temperaturi okoline na temperaturu od oko 100 °C. Kako se temperatura čvrstog otpada povećava do i iznad oko 100 °C, vlaga i druga isparljiva jedinjenja u smeši čvrstog otpada mogu se ispariti i osloboditi kao smeša isparenih jedinjenja, čime se smeša čvrstog otpada razdvaja na isparena jedinjenja i osušenu smešu čvrstog otpada. Na primer i posmatranjem, na temperaturi iznad oko 190 °C hlorisana organska jedinjenja i gasoviti hlor se oslobađaju iz smeše čvrstog otpada.

[0076] Mešanje smeše čvrstog otpada povećava oslobađanje pare dopunom spoljašnje površine iz koje se može osloboditi para, kao i presovanjem smeše čvrstog otpada radi izvlačenja praznina ili mehurića pare formiranih u smeši čvrstog otpada. Pored oslobađanja pare i drugih isparenih jedinjenja, smeša čvrstog otpada može se takođe sterilizovati u drugom temperaturnom opsegu 204.

[0077] Pozivajući se ponovo na sliku 2, kako se temperatura povećava iznad oko 200 °C, različita organska jedinjenja u smeši čvrstog otpada mogu se razbiti. U okviru trećeg temperaturnog opsega od oko 200 °C do oko 240 °C, različita isparljiva jedinjenja mogu se osloboditi bilo koje plastike koja je uključena u smešu čvrstog otpada i osloboditi kao dodatna isparena jedinjenja pored pare koja može da se i dalje oslobađa. Hlor se može oslobađati iz plastike koja sadrži hlor, uključujući, ali bez ograničenja, plastiku na bazi polivinil hlorida (PVC). Iz zagrejane smeše čvrstog otpada mogu se osloboditi različiti organski rastvarači.

[0078] Neograničavajući primeri drugih dodatnih isparivanih jedinjenja koja se mogu osloboditi tokom zagrevanja smeše čvrstog otpada uključuju aceton, benzen, ugljen disulfid, hlorometan, etil acetat, 2-heksanon, metil etil keton, stiren, butil alkohol, THF, toluen, benzil alkohol, bis(2-hloroetoksi)metan, dietil ftalat, dimetilftalat, difenhidrazin, bis(2-etilheksil)ftalat, izoforon, metifenol, nitrobenzen, nitrofenol, nitrozo di-n-propilamin, otoluidin, heksandiojsku kiselinu, bis(2-etilheksil)estar, tetrakosaheksaen, i furanmetanol.

[0079] Kako se temperatura povećava iznad oko 240 °C u četvrti temperaturni opseg 208, plastični materijal u smeši čvrstog otpada mora se otopiti i pomešati sa ostalim sastojcima smeše čvrstog otpada. Maksimalna temperatura smeše čvrstog otpada može biti u rasponu između oko 160 °C i oko 260 °C. Maksimalna temperatura može biti oko 160 °C, oko 170 °C, oko 180 °C, oko 190 °C, oko 200 °C, oko 210 °C, oko 220 °C, oko 230 °C, oko 240 °C, oko 245 °C, oko 250 °C, oko 255 °C, i oko 260°C. Maksimalna temperatura može biti oko 190 °C. Maksimalna temperatura može biti oko 260 °C, kako je prikazano na slici 2. Maksimalnu temperaturu i uslove obrade treba kontrolisati tako da smeša čvrstog otpada ne pirolizira.

[0080] Jedan ili više grejanih zidova može se održavati na temperaturi koja odgovara maksimalnoj temperaturi smeše čvrstog otpada. Jedan ili više zagrejanih zidova može se održavati na temperaturi višoj od maksimalne temperature smeše čvrstog otpada. Održavanjem jednog ili više zagrejanih zidova na višoj temperaturi, smeša čvrstog otpada može se za kratko vreme zagrejati do maksimalne temperature.

[0081] Jedan ili više zagrejanih zidova može se održavati na temperaturi koja može biti oko 30 °C viša od maksimalne temperature smeše čvrstog otpada. Jedan ili više zagrejanih zidova može se održavati na temperaturi koja može biti viša za oko 30 °C, viša za oko 40 °C, viša za oko 50 °C, viša za oko 60 °C, viša za oko 70 °C, viša za oko 80 °C, viša za oko 90 °C, viša za oko 100 °C, viša za oko 120 °C, viša za oko 140 °C, viša za oko 160 °C, viša za oko 180 °C, i viša za oko 200 °C od maksimalne temperature smeše čvrstog otpada pre ekstruzije. Maksimalnu temperaturu i uslove obrade treba kontrolisati tako da smeša čvrstog otpada ne pirolizira.

[0082] Smeša čvrstog otpada može biti zagrevana u procesnoj posudi u trajanju u opsegu od oko 15 minuta do oko 120 minuta da dozvoli dovoljno vremena za smešu čvrstog otpada da se homogenizuje i da se topi smeša plastike. Trajanje zagrevanja može zavisiti od jednog ili više od bar nekoliko faktora, uključujući, ali bez ograničenja, smešu čvrstog otpada koja se unosi u procesnu posudu, temperaturu jednog ili više zagrejanih zidova, specifičnu toplotu različitih sastojaka smeše čvrstog otpada i brzinu mešanja. Smeša čvrstog otpada može se zagrevati u trajanju od oko 15 minuta do oko 25 minuta, od oko 20 minuta do oko 30 minuta, od oko 25 minuta do oko 35 minuta, od oko 30 minuta do oko 40 minuta, od oko 35 minuta do oko 45 minuta, od oko 40 minuta do oko 50 minuta, od oko 45 minuta do oko 55 minuta, od oko 50 minuta do oko 60 minuta, od oko 55 minuta do oko 65 minuta, od oko 60 minuta do oko 90 minuta, od oko 75 minuta do oko 105 minuta, i od oko 90 minuta do oko 120 minuta. Smeša čvrstog otpada može se zagrevati u procesnoj posudi u trajanju od oko 30 minuta. Smeša čvrstog otpada može se zagrevati u procesnoj posudi u trajanju od oko 60 minuta.

[0083] Trajanje mešanja i grejanja izvedenog na smeši čvrstog otpada u koraku 109 može se odrediti bilo kojim ili više od najmanje nekoliko postupaka. Procesna posuda može sadržavati prozor kroz koji operater sistema može vizuelno nadgledati smešu čvrstog otpada dok se zagreva i meša u procesnoj posudi. Operator sistema može ručno deaktivirati mešač kada operater primeti da je smeša čvrstog otpada pretvorena u sastav čvrstog goriva. Kao ne ograničavajući primer, operater može ručno da deaktivira mešač kada se primeti da se plastika u smeši čvrstog otpada topi i meša sa ostalim sastojcima smeše čvrstog otpada.

[0084] Postupak može da obuhvati praćenje temperature smeše čvrstog otpada dok se zagreva i meša u fazi 109. Temperatura može biti praćena korišćenjem senzora temperature koji je uključen u procesnoj posudi kao što je ovde opisano. Praćena temperatura smeše čvrstog otpada može se prikazati operateru sistema i koristiti za određivanje trajanja zagrevanja i mešanja u koraku 109. Kao ne ograničavajući primer, operater sistema može deaktivirati mešač kada prikazana temperatura smeše čvrstog otpada u procesnoj posudi prelazi maksimalnu temperaturu koja je gore opisana. Izmerena temperatura smeše čvrstog otpada može se preneti automatizovanom kontrolnom sistemu. Automatski sistem upravljanja može deaktivirati mešač kada izmerena temperatura smeše čvrstog otpada pređe maksimalnu temperaturu koja je ovde prethodno opisana.

[0085] Procesna posuda može obuhvatati jednu unutrašnju zapreminu unutar koje se sprovodi grejanje i mešanja iz koraka 106 i 109. Procesna posuda može sadržavati unutrašnji zid koji deli unutrašnju zapreminu na komoru za sušenje i komoru za mešanje. Zagrevanje smeše čvrstog otpada u koraku 106 može se desiti unutar komore za sušenje, praćeno uklanjanjem isparenih jedinjenja u koraku 108 unutar iste komore za sušenje. Takođe, osušena čvrsta smeša koja ostaje u komori za sušenje nakon koraka 108 može se preneti u komoru za mešanje kroz otvor za prenos koji se nalazi unutar unutrašnjeg zida. Opciono, komora za mešanje takođe može da sadrži priključak za vakuumski dodatak koji omogućava primenu vakuuma iz vakuumskog sklopa da povremeno primenjuje vakuum na komoru za mešanje ili da održava vakuum u komori za mešanje kako bi se uklonila sva dodatna isparena jedinjenja koja se oslobađaju tokom zagrevanja osušene smeše čvrstog otpada.

Ekstruzija zagrejane smeše čvrstog otpada

[0086] Pozivajući se ponovo na sliku 1, nakon zagrevanja i mešanja osušene smeše čvrstog otpada u koraku 109 i opcionog uklanjanja zaostale pare i drugih isparenih jedinjenja koja se oslobađaju tokom zagrevanja do krajnje temperature, osušena smeša čvrstog otpada se možda formirala u zagrejanu smešu čvrstog otpada koja se sastoji od relativno uniformnog viskoznog materijala u kom se rastopljena plastika raspoređuje po materijalu. Zagrejana smeša čvrstog otpada može se ekstrudirati iz procesne posude u koraku 110.

[0087] Zagrejani čvrsti otpad može se ekstrudirati iz procesne posude korišćenjem bilo kog postupka ekstruzije koji poznat u struci, bez ograničenja. Procesna posuda može biti opremljena izlazom za ekstruder kako je ovde opisano dole. Izlaz za ekstruder može da sadrži profil poprečnog preseka različitih oblika i dimenzija. Profil poprečnog preseka izlaza ekstrudera može se odabrati da se dobije sastav čvrstog goriva oblika koji olakšava rukovanje, transport, skladištenje i/ili naknadnu upotrebu. Neograničavajući primeri odgovarajućih oblika profila poprečnog preseka uključuju kružni, trouglasti, kvadratni ili bilo koji drugi zatvoreni poligonalni oblik.

[0088] Maksimalna dimenzija profila poprečnog preseka izlaza ekstrudera može varirati od oko 2.54 cm (1 inč) do oko 30.48 cm (12 inča) ili više. Maksimalna dimenzija može varirati od oko 2.54 cm (1 inč) do oko 7.62 cm (3 inča), od oko 5.08 cm (2 inča) do oko 10.16 cm (4 inča), od oko 7.62 cm (3 inča) do oko 12.7 cm (5 inča), od oko 10.16 cm (4 inča) do oko 15.24 cm (6 inča), od oko 12.7 cm (5 inča) do oko 17.78 cm (7 inča), od oko 15.24 cm (6 inča) do oko 20.32 cm (8 inča), od oko 17.78 cm (7 inča) do oko 22.86 cm (9 inča), od oko 20.32 cm (8 inča) do oko 25.4 cm (10 inča), od oko 22.86 cm (9 inča) do oko 27.94 cm (11 inča), i od oko 25.4 cm (10 inča) do oko 30.48 cm (12 inča). Profil poprečnog preseka izlaza ekstrudera može biti kvadratnog oblika sa maksimalnom dimenzijom 5.08 cm (2 inča).

[0089] Procesna posuda može biti predviđena sa bilo kojim poznatim uređajem za kompresiju zagrejane smeše čvrstog otpada kroz izlaz ekstrudera bez ograničenja. Procesna posuda može biti opremljena mešalicom koja obuhvata pužni transporter koji može da se pokreće u jednom smeru tokom faze mešanja i može da se pokreće u obrnutom smeru za ekstrudiranje zagrejane smeše čvrstog otpada. Procesna posuda može sadržavati pužni transporter unutar delimično zatvorenog kanala unutar donjeg dela zida posude. Pužni transporter može biti aktiviran da pokrene ekstruziju zagrejane smeše čvrstog otpada u koraku 110.

[0090] Zagrejana smeša čvrstog otpada može se ohladiti dok se ekstrudira na hladnije temperature izvan procesne posude. Izlaz ekstrudera može se zagrejati da bi se temperatura zagrejane smeše čvrstog otpada održavala na temperaturi ekstruzije. Bez ograničavanja na bilo koju određenu teoriju, temperatura ekstruzije može se odabrati da bi se održala viskoznost unutar zagrejane smeše čvrstog otpada kompatibilna sa ekstruzijom pomoću elemenata za ekstruziju koji se nalaze u procesnoj posudi. Izlaz ekstrudera može se zagrejati bilo kojim poznatim postupkom zagrevanja, uključujući, ali ne ograničavajući se na električni otporni grejač, zagrejani rukavac, induktivni grejač i bilo koji drugi poznati pogodni postupak zagrevanja.

[0091] Zagrevana smeša čvrstog otpada može izaći iz izlaza ekstrudera na temperaturi ispod maksimalne temperature zagrevane smeše čvrstog otpada u procesnoj posudi. Temperatura ekstrudirane smeše čvrstog otpada kreće se od oko 100 °C do oko 260 °C. Temperatura ekstrudirane smeše čvrstog otpada može se kretati oko 100 °C do oko 140 °C, od oko 120 °C do oko 160 °C, od oko 140 °C do oko 180 °C, od oko 160 °C do oko 200 °C, od oko 180 °C do oko 220 °C, od oko 200 °C do oko 240 °C, i od oko 220 °C do oko 260 °C.

[0092] Temperatura ekstrudirane smeše čvrstog otpada može biti oko 200 °C. Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može biti ispod oko 200 °C. Iako su korišćene više temperature, primećeno je da se piroliza ekstrudirane smeše čvrstog otpada javlja na temperaturama ekstruzije iznad 200 °C.

[0093] Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može opciono biti isečena u komade dok se ekstrudira. Bilo koji poznati uređaji za sečenje ekstrudiranih materijala mogu se koristiti za sečenje ekstrudirane smeše čvrstog otpada, uključujući, ali ne ograničavajući se na, laserske sekače, testere, rezače vodenog mlaza i bilo koji drugi odgovarajući uređaj za sečenje. Ekstrudirana smeša smeća može se malo ohladiti da materijal očvrsne pre sečenja. Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se iseći na komade manje od oko dve stope dužine.

[0094] Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se ohladiti na uslove temperature okoline izvan procesne posude. Brzina hlađenja ekstrudirane smeše čvrstog otpada može se ubrzati korišćenjem jednog ili više rashladnih uređaja ili postupaka. Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se hladiti pomoću jednog ili više uređaja za pojačavanje prenosa toplote od ekstrudirane smeše otpada, uključujući, ali ne ograničavajući se na, ventilatore za vazduh, ventilatore za zamagljivanje, rezervoare za hlađenje vodom, rashlađene površine, rashladne komore i bilo koji drugi poznati uređaj za hlađenje materijala. Transporter, kao što je vodeno hlađeni transporter, može se koristiti da se ekstrudirani čvrsti otpad ohladi da se dobije sastav čvrstog goriva.

[0095] Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se brzo ohladiti; odnosno hladi se brže nego da se smeša ostavlja u ambijentalnim uslovima. To može poboljšati očvršćavanje i stabilnost skladištenja. Vreme potrebno za hlađenje istisnutog čvrstog otpada može varirati i varira. Vreme za hlađenje ekstrudiranog čvrstog otpada može biti oko 15 minuta, oko 14 minuta, oko 13 minuta, oko 12 minuta, oko 11 minuta, oko 10 minuta, oko 9 minuta, oko 8 minuta, oko 7 minuta, oko 6 minuta, oko 5 minuta, oko 4 minuta, oko 3 minuta, oko 2 minuta, oko 1 minuta, oko 30 sekundi, ili oko 15 sekundi. Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se ohladiti za manje od 10 minuta. Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se ohladiti za manje od 5 minuta. Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se ohladiti za manje od 1 minuta.

[0096] Smeša čvrstog otpada može biti formirana na komade koristeći drugi postupak osim ekstruzije. Bilo koji poznati postupak oblikovanja viskoznog materijala u željeni oblik može se koristiti za oblikovanje komada koji uključuju, ali nisu ograničeni na, presovanje pod pritiskom. Kao ne ograničavajući primer, zagrejana smeša čvrstog otpada može se ukloniti iz procesne posude i podeliti u više kalupa i presovati u željeni oblik. Željeni oblik može biti sličan obliku komada formiranih primenom postupka ekstruzije, kao što je gore opisano. Željeni oblik može biti štap sa maksimalnim poprečnim presekom od oko dva inča i dužinom štapa od oko 2 stope. Profil poprečnog preseka željenog oblika može biti krug, kvadrat ili bilo koji drugi odgovarajući profil poprečnog preseka.

[0097] Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može biti ohlađena tako da obrazuje sastav čvrstog goriva. Dobijeni sastav čvrstog goriva je sterilan, hidrofoban, hemijski stabilan, i/ili nebiorazgradiv. "Sterilni" se odnosi na sastav čvrstog goriva koji u biti nema živih mikroorganizama, kao što su bakterije, gljivice i virusi, nakon što je proizveden. „Stabilan“ ili „hemijski stabilan“ odnosi se na sastav čvrstog goriva koji ne menja suštinski svoja hemijska ili fizička svojstva ili strukturu pri produženom kontaktu sa vodom, kiseonikom ili ambijentalnim uslovima, posebno pod uobičajenim uslovima skladištenja. Sastav čvrstog goriva je „stabilan“ dok ne sagori, pirolizira, ili se koristi kao sirovina u sličnom procesu. „Nebiorazgradiv“ se odnosi na sastav čvrstog goriva koji se ne razgrađuje ili taloži pod uobičajenim biološkim delovanjem, kao što je truljenje ili kompostiranje. Kao rezultat toga, sastav čvrstog goriva može se uskladištiti duži period u širokom opsegu uslova skladištenja, koristiti kao sirovina u ko-lociranom postrojenju za dobivanje energije iz otpada, transportovati u udaljeno postrojenje za dobivanje energije iz otpada, i/ili koristiti da bi se obezbedila energija za procesnu posudu i povezane uređaje.

[0098] Delovi sastava čvrstog goriva mogu biti opciono mleveni na manje komade pogodne za upotrebu kao sirovine za reaktor za pirolizu. Veličina čestica manjih komada može varirati u zavisnosti od određenog reaktora za pirolizu za koji se sastav čvrstog goriva može koristiti kao sirovina. Veličina čestica manjih komada može se kretati u veličini čestica od oko 0.1 mm do oko 10 mm. Manji komadi mogu imati maksimalnu veličinu čestica od oko 3 mm. Samljeveni komadi sastava čvrstog goriva mogu se oblikovati u građevinski materijal ekstrudiranjem sastava čvrstog goriva u profil drvene građe koristeći poznatu opremu i postupke.

II. Sistem za formiranje sastava čvrstog goriva

[0099] Obezbeđen je sistem za proizvodnju sastava čvrstog goriva iz smeše čvrstog otpada. Slika 7 je uopštena šema sistema za preradu smeše čvrstog otpada, kako je ovde otkriveno. Sistem 700 sadrži procesnu posudu 710, grejač 720, kondenzator 730, vakuumsku pumpu 740, kontrolnu ploču 750, transporter 760 i jedan ili više opcionalnih uređaja za prečišćavanje vode 770. Procesna posuda 710 sadrži mešač 712 u unutrašnjoj zapremini procesne posude 710 i operativno povezan sa procesnom posudom 710. Procesna posuda 710 takođe ima ekstrudirajući element 716 koji prolazi kroz prvi otvor u procesnoj posudi 710, i priključak za vakuum 714 koji prolazi kroz drugi otvor u procesnoj posudi 710. Grejač 720 operativno je povezan sa procesnom posudom 710 za zagrevanje unutrašnje zapremine procesne posude 710, na primer zagrevanjem jednog ili više zidova procesne posude 710.

[0100] Kondenzator 730 sadrži gornji priključak 734 i donji priključak 736. Kondenzator je operativno povezan na priključak za vakuum 714 procesne posude 710 preko gornjeg priključka 734 kondenzatora 730. Vakuumska pumpa 740 je operativno spojena sa kondenzatorom 730 preko donjeg priključka 736 kondenzatora 730. Kontrolna tabla 750 je operativno spojena sa mešačem 712, grejačem 720, vakuumskom pumpom 740, i jednim ili više opcionih senzora u sistemu 700. Transporter 760, koji deluje kao rashladna jedinica, operativno je povezan sa otvorom za ekstrudiranje 716 procesne posude 710 za prihvat ekstrudiranog materijala. Više detalja može se naći u ovde opisanim delovima. Opcioni filteri 770 mogu biti operativno povezani sa kondenzatorom 730 za obradu kondenzata koji nastaje u kondenzatoru 730 tokom rada sistema 700.

[0101] SLIKA 4 je blok dijagram koji ilustruje elemente sistema 400. Sistem 400 može sadržavati procesnu posudu 401 operativno povezanu sa grejačem 405 i vakuumskim sistemom 403. Procesna posuda može sadržati mešač 408 za mešanje smeše čvrstog otpada dok ona se zagreva grejačem 405. Pored toga, vakuumski sistem 403 održava relativno atmosferu bez kiseonika unutar procesne posude 401 i dodatno uklanja vodenu paru i druga isparena jedinjenja dok se oslobađaju iz zagrejane smeše čvrstog otpada unutar procesne posude 401. Sistem obezbeđuje uređaje i elemente pogodne za izvođenje procesa formiranja sastava čvrstog goriva kao što je ovde opisano.

Procesna posuda

[0102] Pozivajući se na SLIKU 4, sistem 400 može sadržavati procesnu posudu 401. Procesna posuda 401 sadrži jedan ili više zagrejanih zidova održavanih na temperaturi zida, mešač 408 u unutrašnjoj zapremini procesne posude i operativno povezan sa procesnom posudom 401, ekstrudirajući element koji prolazi kroz prvi otvor u procesnoj posudi 401, i priključak za vakuum koji prolazi kroz drugi otvor u procesnoj posudi. Procesna posuda 401 zatvara unutrašnju zapreminu 406 koja sadrži mešač 408. Smeša čvrstog otpada može se uneti u unutrašnju zapreminu 406 i mešati pomoću mešača 408 i zagrevati pomoću grejača 405 operativno povezanog sa posudom 401. Pritisak unutar unutrašnje zapremine 406 se može održavati pod pritiskom vakuuma ispod oko 50 torr koristeći vakuumski sistem koji je operativno povezan sa posudom 401 preko vakuumskog priključka. Procesna posuda 401 može biti izrađena od bilo kog poznatog materijala pogodne čvrstoće, ne-reaktivnosti, i/ili otpornosti na toplotu do najmanje maksimalne temperature od oko 300 °C. Materijal posude 401 može imati visoku provodljivost toplote kako bi se olakšalo zagrevanje unutrašnje zapremine grejačem 405. Materijal procesne posude 401 može biti kompatibilan sa određenim metodama zagrevanja, uključujući, ali ne ograničavajući se na, provodno grejanje i induktivno grejanje. Procesna posuda 401 može biti izrađena od metala, uključujući, ali bez ograničenja, nerđajući čelik.

[0103] Procesna posuda 401 može da varira u ukupnoj veličini u zavisnosti od bilo kog jednog ili više od najmanje nekoliko faktora, uključujući, ali bez ograničenja, smešu čvrstog otpada koja se meša u posudi 401, tipa mešalice 408 uključene u posudu 401, i/ili željeni otisak posude 401 u postrojenju za dobivanje energije iz opada ili na drugom mestu na kojem će sistem 400 raditi.

[0104] Procesna posuda 401 može biti obezbeđena kao suštinski pravougaona posuda. Dužina procesne posude 401 može se kretati od oko 1.5 m (5 stopa) do oko 6.1 m (20 stopa). Visina i širina procesne posude 401 mogu se kretati u rasponu od oko 1.5 m (5 stopa) do oko 3.05 m (10 stopa). Procesna posuda 401 može imati dužinu od oko 3.05 m (10 stopa), širinu od oko 2.1 m (7 stopa) i visinu od oko 2.1 m (7 stopa).

[0105] Pozivajući se ponovo na sliku 4, procesna posuda 401 može dalje da sadrži jedan ili više otvora, priključaka, i/ili otvora za omogućavanje pristupa u/iz unutrašnje zapremine 406 posude 401 i/ili za operativno spajanje jednog ili više uređaja povezanih sa sistemom uključujući, ali bez ograničenja, vakuumski sistem. Neograničavajući primeri jednog ili više otvora uključuju izduvni otvor 420, izlaz za ekstrudiranje 434, i ulaz 444. Jedan ili više otvora posude su detaljnije opisani ovde dole.

Otvor za ponovno zatvaranje/ opcionog rezervoara

[0106] Smeša čvrstog otpada može biti uvedena u unutrašnju zapreminu 406 procesne posude 401 da se inicira postupak formiranja sastava čvrstog goriva kao što je opisano u prethodnom tekstu. Smeša čvrstog otpada može se uvesti u unutrašnju zapreminu 406 preko otvora za zatvaranje koji obuhvata otvor, vrata, priključak, ili bilo koji drugi odgovarajući otvor za zatvaranje formiran u zidu posude. Otvor za ponovno zatvaranje može se otvoriti za ubacivanje smeše čvrstog otpada u posudu 401, i zatim pre pokretanja grejanja i mešanja unutar procesne posude 401. Otvor za ponovno zatvaranje može biti opremljen zaptivkama, i/ili bilo kojim drugim karakteristikama za formiranje hermetički zatvorene zaptivke kada je otvor za zatvaranje zatvoren.

[0107] Pozivajući se ponovo na sliku 4, sistem 400 može opciono da sadrži rezervoar 402 koji je operativno povezan sa procesnom posudom 401 za sakupljanje i uvođenje smeše čvrstog otpada 404 u unutrašnju zapreminu 406 posude 401. Rezervoar 402 može se spojiti na unutrašnju zapreminu 406 putem ulaza za čvrsti otpad 444 obezbeđen unutar zida posude. Ulaz za čvrsti otpad 444 mogu biti vrata za ponovno zatvaranje konfigurisana za otvaranje i pražnjenje smeše čvrstog otpada 404 iz rezervoara 402 u unutrašnju zapreminu 406. Vrata za ponovno zatvaranje mogu se zatvoriti i formirati zaptivku kada se smeša čvrstog otpada prenese iz rezervoara 402 u unutrašnju zapreminu 406. Ove konfiguracije su pogodne za šaržnu obradu, kontinuiranu obradu ili polu-kontinuiranu obradu.

[0108] Bilo koji poznati dizajn rezervoara poznat u struci može se odabrati kao rezervoar 402 koji je uključen u sistem 400. Rezervoar 402 može dalje da sadrži drobilicu (nije prikazana) za usitnjavanje smeše čvrstog otpada na komade pogodne za mešanje i zagrevanje unutar procesne posude 401 kako je ovde opisana. Konkretno, čvrsti otpad se može zagrevati i mešati u procesnoj posudi 401 pod smanjenim pritiskom. Drobilica se može operativno povezati sa posudom 401 preko ulaza za čvrsti otpad 444. Izlazni otvor rezača može smešu čvrstog otpada dovoditi u unutrašnju zapreminu 406. Bilo koji poznati dizajn drobilice može biti pogodan za uključivanje u sistem 400, uključujući, ali ne ograničavajući se na rotacionu drobilicu sa jednom osovinom, rotacionu drobilicu sa dve osovine, granulator, i drobilicu sa čekićem.

Mešalica

[0109] Pozivajući se ponovo na sliku 4, procesna posuda 401 može dalje da sadrži mešalicu 408 za mešanje smeše čvrstog otpada unutar unutrašnje zapremine 406. Bilo koja poznata izvedba mešalice može biti uključena u procesnu posudu bez ograničenja. Mešalica 408 se može odabrati na temelju bilo kog jednog ili više od najmanje nekoliko faktora, uključujući, ali bez ograničenja, sposobnost mešanja relativno guste i viskozne smeše čvrstog otpada; sposobnost prenošenja sila smicanja na smešu čvrstog otpada; i energetske potrebe za pogon mešalice. Mešalica 408 može da sadrži najmanje jedan nož mešalice 446.

[0110] Jedan ili više noževa mešalice 446 mogu biti orjentisani unutar unutrašnje zapremine 406 tako da je osa rotacije jednog ili više noževa mešalice 446 poravnana duž dužine posude 401. Bilo koja pogodna izvedba noža mešalice može biti izabrana za uključivanje u sistem, uključujući, ali ne ograničavajući se na, pužni transporter i naben sečivo.

[0111] Procesna posuda 401A može obuhvatati dvostruke noževe za mešanje 502/504. Dvostruki noževi za mešanje 502/504 mogu se suprotno okretati da bi poboljšali mešanje smeše čvrstog otpada unutar unutrašnje zapremine 406. Kao ne ograničavajući primer, prvi nož mešalice 502 može se rotirati u smeru kazaljke na satu, a drugi nož mešalice 504 se može rotirati u smeru suprotnom od kazaljke na satu. U primeru, rotacioni noževi mešalice 502/504 mogu da nose smešu čvrstog otpada od donjeg dela unutrašnje zapremine 406 do gornjeg dela, a dodatno bi primorale smešu čvrstog otpada iz gornjeg dela unutrašnje zapremine prema dole između noževa mešalice 502/504. Dvostruki noževi mešalice 502/504 mogu biti bočno razmaknuti u neposrednoj blizini kako bi se omogućilo mlevenje smeše čvrstog otpada između noževa mešalice 502/504. Bočni razmak noževa mešalice 502/504 može obezbediti mali razmak kroz koji tvrde čestice poput metalnih ili keramičkih komada mogu proći bez zaglavljivanja između noževa mešalice 502/504..

Dvokomorna procesna posuda

[0112] Unutrašnja zapremina 406 u procesnoj posudi 401 može se podeliti na odvojene komore za sušenje i mešanje. SLIKA 6 je pogled na presek procesne posude 401B koja obuhvata unutrašnji zid 702 koji unutrašnju zapreminu deli na komoru za sušenje 704 i komoru za mešanje 706. Obe komore 704/706 mogu biti okružene zagrejanim rukavcem za zagrevanje sadržaja i komore za sušenje 704 i komore za mešanje 706. Unutrašnji zid 702 može dalje da sadrži vrata za ponovno zatvaranje 708 koja se mogu otvoriti radi prenosa sadržaja komore za sušenje 704 u komoru za mešanje706.

[0113] Procesna posuda sa dve komore 401B može dalje da sadrži mešalicu 408 smeštenu unutar komore za mešanje 706. Druga mešalica 408A (nije prikazana) može biti smeštena unutar komore za sušenje 704. Procesna posuda sa dve komore 401B može dalje da sadrži izlaz ekstrudera 434 da bi se obezbedio kanal kroz koji se zagrejana smeša čvrstog otpada može ekstrudirati iz komore za mešanje 706 i iz posude 401 B.

Vakuumski sistem

[0114] Pozivajući se ponovo na sliku 4, procesna posuda 401 može biti operativno povezan na vakuumski sistem 403. Procesna posuda 401 može sadržavati izduvni priključak 420 kako bi se obezbedila operativna veza sa vakuumskim sistemom 403. Izduvni otvor 420 može činiti kanal 438 koji se otvara prema unutrašnjosti zapremine 406 na unutrašnjem kraju 440 i na spoljašnjost posude 401 na spoljnom kraju 442. Vakuumski sistem 403 može biti povezan na spoljni kraj 442 izduvnog otvora 420. Vakumski sistem 403 može biti povezan na izduvni otvor 420 preko vakuumskog creva 422.

[0115] Vakuumsko crevo 422 može biti ojačano kako bi se sprečilo kolaps tokom upotrebe. Vakuumsko crevo 422 takođe može biti otporno na toplotu kako bi se obezbedio siguran rad na temperaturama do maksimalne temperature na koju se smeša čvrstog otpada može zagrejati. Vakuumsko crevo može biti otporno na toplotu do temperature od oko 300 °C. Vakuumsko crevo 422 može biti hemijski inertno i/ili otporno na koroziju da se odupre razgradnji bilo kog isparenog jedinjenja uklonjenog iz unutrašnje zapremine 406 tokom zagrevanja smeše čvrstog otpada. Vakuumsko crevo 422 može biti teško crevo za zagrevanje obloženo čelikom.

[0116] Pozivajući se ponovo na sliku 4, vakuumski sistem 403 može sadržavati vakuumsku pumpu 424. Vakuumska pumpa 424 može se odabrati da održava dovoljno nizak pritisak kako je ovde opisano u okviru unutrašnje zapremine 406. Pored toga, vakuumska pumpa 424 može biti hemijski inertna, otporna na toplotu, i/ili otporna na koroziju. Dalje, vakuumska pumpa 424 može biti dovoljno robusna da radi u prisustvu bilo kakvih čestica ili drugih čvrstih zagađivača koji se prenose iz unutrašnje zapremine 406. Vakuumska pumpa 424 može se postaviti na postolje ili podignutu platformu kako bi se sprečilo izlaganje vodi tokom slučajnih poplava.

[0117] Bilo koji dizajn vakuum pumpe može biti uključen u vakuumski sistem 403 bez ograničenja. Ne ograničavajući primeri pogodnih vakuumskih pumpi uključuju pumpu sa rotacionim lopaticama, membransku pumpu i pumpu sa tečnim prstenom. Vakuumska pumpa 424 može biti pumpa sa tečnim prstenom. Vakuumska pumpa 424 može biti dve ili više pumpi sa tečnim prstenom povezanih u seriju. Kao što je gore opisano, vakuumska pumpa 424 može da održava pritisak manji od oko 50 torr u unutrašnjoj zapremini 406 i može dalje uklanjati bilo kakvu vodenu paru i/ili druga isparena jedinjenja koja se oslobađaju sa zagrevanom smešom čvrstog otpada u unutrašnju zapreminu 406.

[0118] Pozivajući se ponovo na sliku 4, izvor vazduha 454 može se operativno povezati sa procesnom posudom 401 preko ulaza za vazduh 452. Izvor vazduha može uvesti vazduh za čišćenje u unutrašnju zapreminu 406 procesne posude 401 kako bi se olakšalo kretanje isparenih jedinjenja iz unutrašnjosti 406 i u vakuumski sistem 403. Ulaz za vazduh može da obezbedi vazduh pri brzini protoka odabranoj za održavanje vakuumskog pritiska manjeg od oko 50 torr u unutrašnjoj zapremini 406 kada se aktivira vakuumski sistem 403. Izvor vazduha može biti bilo koji poznati izvor vazduha, uključujući, ali bez ograničenja, rezervoar za komprimovani vazduh; vazdušni kompresor, vazdušna pumpa ili ventilator koji uvlače atmosferski vazduh i bilo koji drugi poznati izvor vazduha. Izvor vazduha može da isporučuje gas bez kiseonika i nereaktivni gas, uključujući, ali bez ograničenja, azot i bilo koji plemeniti gas, kao što je argon.

[0119] Vazduh za čišćenje u koji snabdeva izvor vazduha 454 može biti zagrevan pre uvođenja u unutrašnju zapreminu 406. Temperatura vazduha za čišćenje može biti u opsegu od oko 20 °C do oko 280 °C. Temperatura vazduha za čišćenje može biti najmanje 20 °C, najmanje 40 °C, najmanje 60 °C, najmanje 80 °C, najmanje 100 °C, najmanje 120 °C, najmanje 140 °C, i najmanje 160 °C. Vazduh za čišćenje može se zagrejati pomoću namenskog grejača za vazduh za čišćenje koji je operativno povezan izvor vazduha 454. Vazduh za čišćenje može se usmeriti kroz uređaj za razmenu toplote radi prenosa otpadne toplote iz grejača 405 na vazduh za čišćenje. Izduvni gas grejača 405 sa visokom temperaturom može biti usmeren u izvor vazduha 454 za korišćenje kao vazduh za čišćenje.

[0120] Pozivajući se ponovo na sliku 4, vakuumski sistem 403 može dalje da sadrži kondenzator 426 koji je operativno povezan na vakuumsku pumpu 424 i na procesnu posudu 401 preko vakuumskog creva 422. Kondenzator 426 hladi vodenu paru i/ili druga isparena jedinjenja izvučena iz procesne posude 401 sa vakuumskom pumpom 424 radi proizvodnje otpadnih voda. Otpadne vode se mogu prebaciti u rashladni rezervoar 428 koji je takođe operativno povezan sa kondenzatorom 428.

[0121] Rezervoar za hlađenje 428 može biti bilo koji rezervoar koji može zadržavati zagrejanu tečnost koja može obuhvatati jedno ili više isparljivih jedinjenja kao što je opisano u prethodnom tekstu. Rezervoar za hlađenje 428 može biti izrađen od materijala otpornog na koroziju i ne-reaktivnog materijala sa relativno visokom provodnošću toplote da bi se pojačalo hlađenje otpadne vode. Hladnjak ili drugi aktivni rashladni uređaj (nije prikazan) može se operativno spojiti na rezervoar za hlađenje 428 da bi se povećala brzina hlađenja otpadne vode unutar rezervoara za hlađenje 428.

[0122] Vakuumski sistem može sadržavati kondenzator. Kondenzator može sadržavati gornji priključak, donji priključak ispod gornjeg priključka, sliv kondenzata ispod donjeg priključka, i odvod u sliv kondenzata. Kada je prisutan, kondenzator je operativno povezan na priključak za vakuum procesne posude putem gornjeg priključka kondenzatora, a kondenzator je operativno povezan sa vakuumskom pumpom preko donjeg priključka kondenzatora.

[0123] Kao što je gore opisano, otpadna voda koju proizvodi kondenzator 426 može da sadrži jedno ili više dodatnih isparenih jedinjenja, uključujući, ali ne ograničavajući se na, hlor i različite organske rastvarače, u vodenom rastvoru. Pozivajući se ponovo na sliku 4, vakuumski sistem 403 može dalje da sadrži jedan ili više uređaja za prečišćavanje vode 430 koji su operativno povezani u seriju sa rezervoarom za hlađenje otpadne vode 428 nasuprot kondenzatoru 426. Jedan ili više uređaja za prečišćavanje vode 430 mogu biti konfigurisani za uklanjanje dodatnih isparenih jedinjenja iz kondenzovane vode za dobivanje prečišćenih otpadnih voda. Neograničavajući primeri odgovarajućih uređaja za prečišćavanje vode 430 uključuju membranske filtere, komore za ozon i filtere sa aktivnim ugljem.

[0124] Jedan ili više uređaja za prečišćavanje vode 430 mogu obuhvatati membranski filter. Bilo koji pogodan membranski filter može biti uključen kao uređaj za prečišćavanje vode 430 u vakuumskom sistemu 403. Neograničavajući primeri pogodnih membranskih filtera uključuju asimetrični polieter sulfonski membranski filter; Nylon™ (poliamid) membranski filter; i Teflon™ (politetrafluoretilen, PTFE) membranski filter. Membranski filter se može odabrati u zavisnosti od očekivanih isparenih jedinjenja koja će se ukloniti iz otpadne vode. Pored toga, membranski filter se može odabrati u zavisnosti od očekivane temperature otpadne vode koja napušta rezervoar za hlađenje 428. Na primer, Teflon™ (politetrafluoretilen, PTFE) membranski filter, sa maksimalnom radnom temperaturom od oko 180 °C može tolerisati mnogo više temperature otpadne vode od Nylon™ (poliamid) membranskog filtera, sa maksimalnom radnom temperaturom od oko 80 °C.

[0125] Jedan ili više uređaja za prečišćavanje vode 430 može sadržavati ozonsku komoru. Ozonska komora može sterilizovati otpadne vode. Ozonska komora bilo kog poznatog dizajna može se odabrati kao uređaj za prečišćavanje vode 430. Kao što je ovde gore opisano, maksimalna radna temperatura ozonske komore može biti oko 40 °C. Bez ograničavanja na bilo koju određenu teoriju, efikasnost ozonske komore može se povećati pri nižoj temperaturi vode zbog povećane rastvorljivosti ozona pri nižim temperaturama vode.

[0126] Jedan ili više uređaja za prečišćavanje vode 430 može sadržavati filter sa aktivnim ugljem. Filter sa aktivnim ugljem može adsorbovati bilo koje ili više dodatnih isparenih jedinjenja iz otpadne vode. Kao što je ovde gore opisano, efikasnost adsorpcije isparenih jedinjenja na aktivni ugljen se povećava pri nižim temperaturama vode. Maksimalna radna temperatura filtera sa aktivnim ugljem je oko 35 °C.

[0127] Jedan ili više uređaja za prečišćavanje vode 430 mogu biti funkcionalno spojeni u linearnom nizu tako da svaki uređaj može kontaktirati sve otpadne vode koja se tretira. Redosled uređaja za prečišćavanje vode 430 može biti raspoređen tako da se najsnažniji uređaj za prečišćavanje vode smesti blizu početka linearnog niza i da se osetljiviji uređaji za prečišćavanje smeste prema kraju linearne serije. Najsnažniji uređaj za prečišćavanje vode može da se odlikuje jednim ili više od sledećeg: relativno visoka radna temperatura; relativna osetljivost na širok opseg slanosti i/ili pH; i/ili tolerancija na obrastanje sa česticama. Linearne serije jednog ili više uređaja za prečišćavanje vode 430 mogu se rasporediti prema maksimalnoj radnoj temperaturi. Membranski filter sa relativno visokom maksimalnom radnom temperaturom može biti prvi u linearnom nizu, zatim ozonska komora, a zatim filter sa aktivnim ugljem. Rashladni rezervoar 428 može hladiti otpadnu vodu na temperaturu nižu od najniže maksimalne radne temperature među jednim ili više uređaja za prečišćavanje vode 430, i jedan ili više uređaja za prečišćavanje vode 430 mogu biti raspoređeni u bilo kojem željenom redosledu.

[0128] Pozivajući se ponovo na sliku 4, vakuumski sistem 403 može dalje da obuhvata rezervoar 432 za prečišćenu otpadnu vodu konfigurisan za skladištenje otpadne vode tretirane sa jednim ili više uređaja za prečišćavanje vode 430 za naknadnu upotrebu i/ili odlaganje. Bilo koji odgovarajući dizajn rezervoara za vodu može se odabrati za rezervoar za zadržavanje otpadnih voda 432 bez ograničenja. Rezervoar za zadržavanje otpadne vode 432 može se napraviti od šireg niza materijala u poređenju sa rezervoarom za hlađenje 428, jer je prečišćena otpadna voda ohlađena i prečišćena kako je prethodno opisano. Rezervoar za zadržavanje otpadne vode 432 može biti ojačani rezervoar za vodu od fiberglasa. Kao što je gore opisano, otpadna voda se može koristiti za kontrolu prašine, navodnjavanje neprehrambenih useva i/ili odlaganje kao otpadna voda u kanalizacionom sistemu.

[0129] Pozivajući se ponovo na sliku 4, vazduh koji ostaje u kondenzatoru 426 nakon što se isparena jedinjenja kondenzuju može proći kroz vakuumsku pumpu 424 i može se iscrpiti u jedan ili više uređaja za prečišćavanje gasa 456. Gasovi koji izlaze iz vakuumske pumpe mogu biti vazduh, kao i jedan ili više dodatnih gasova, uključujući, ali bez ograničenja, metan, gasoviti hlor, hlorisana organska jedinjenja i isparljiva organska jedinjenja. Jedan ili više uređaja za prečišćavanje gasa 456 mogu sadržavati adsorbentni sloj za odvajanje metana i drugih zapaljivih gasova od izduvnih gasova vakuumske pumpe. Metan i drugi zapaljivi gasovi koji se uhvate u sloju adsorbenta mogu se koristiti za napajanje grejača 405, čuvati za kasniju upotrebu ili prodavati. Jedan ili više uređaja za prečišćavanje gasa 456 mogu sadržavati gasni filter koji obuhvata, ali nije ograničen na, filter sa aktivnim ugljem, membranski filter i bilo koji drugi poznati uređaj za filtriranje gasa. Gas koji ostane nakon tretiranja svim jednim ili više uređaja za prečišćavanje gasa 456 može se isprazniti u atmosferu preko izduvnog priključka 458.

Grejač

[0130] Pozivajući se ponovo na sliku 4, sistem 400 može sadržavati grejač 405 koji je operativno povezan sa procesnom posudom 401. Bilo koji odgovarajući dizajn grejača može se odabrati kao grejač 405, uključujući, ali bez ograničenja, električni grejač, induktivni grejač i konvektivni grejač kao što je uljani rukavac za zagrevanje. Grejač 405 može prenositi toplotu u unutrašnju zapreminu 408 preko jednog ili više zagrejanih zidova 448 formirajući granicu unutrašnje zapremine 408. Smeša čvrstog otpada može se zagrevati unutar unutrašnje zapremine 406 provođenjem od grejača 405 do zagrejanog zida 448 i provođenjem od zagrejanog zida 448 do dela mešavine čvrstog otpada koji dolazi u kontakt sa zagrejanim zidom 448.

[0131] Grejač 405 može biti rukavac za zagrevanje koji okružuje procesnu posudu 401. Rukavac za zagrevanje može obuhvatati šuplji omotač 410 koja sadrži zagrejano ulje 412 koje cirkuliše unutar šupljeg omotača između ulaza za zagrejano ulje 414 i izlaza za zagrejano ulje 416. Temperatura zagrejanog ulja 412 može se povećati propuštanjem ulja 412 kroz izmenjivač toplote 418 konfigurisan za prenos toplote na ulje 412 dok prolazi između izlaza za zagrejano ulje 416 i ulaza izlaza za zagrejano ulje 414. Izmenjivač toplote može se grejati bilo kojim poznati uređajem za grejanje koji obuhvata, ali nije ograničen na, električni grejač, gasni grejač, induktivni grejač i bilo koji drugi pogodan uređaj za grejanje. Rad izmenjivača toplote 418 može se modulisati korišćenjem merenja zagrejanog ulja dobijenog od najmanje jednog temperaturnog senzora smeštenog na jednom ili više mesta u grejaču, uključujući, ali ne ograničavajući se na ulaz za zagrejano ulje 414 i izlaz za zagrejano ulje 416.

[0132] Temperatura zagrejanog ulja koje izlazi iz izmenjivača toplote 418 može biti ohlađena dok cirkuliše natrag u ulaz za zagrejano ulje 414. Dalje, ulje se može dodatno ohladiti dok cirkuliše unutar šupljeg omotača između ulaza za zagrejano ulje 414 i izlaza za zagrejano ulje 416. Izmenjivač toplote 418 može zagrejati ulje do temperature do oko 500 °C ili više na izlazu iz izmenjivača toplote 418, u zavisnosti od stepena hlađenja tokom transporta do ulaza za zagrejano ulje 414. Ulje koje izlazi iz izmenjivača toplote 418 može se zagrejati na najmanje 300 °C, najmanje 420 °C, najmanje 440 °C, najmanje 460 °C, i najmanje 480 °C.

[0133] Zagrejano ulje može biti uvedeno u ulaz za ulje na temperaturi u opsegu od oko 160° C do oko 330° C. Zagrejano ulje može biti uvedeno u ulaz za ulje na temperaturi od iznad oko 300° C, kao što je iznad 350° C.

[0134] Ulje za zagrevanje može degradirati zbog povećane upotrebe usled ubrzane oksidacije pri relativno visokim temperaturama na koje se ulje zagreva. Bilo koja poznata sredstva za održavanje funkcionalnog integriteta ulja za zagrevanje mogu se koristiti bez ograničenja. Deo ulja može se kontinuirano odbacivati i zamenjivati u krugu zagrejanog ulja koristeći bilo koje metode i uređaje poznate u tehnici. Grejač se može povremeno deaktivirati i ulje se može menjati tokom ovog neaktivnog perioda.

[0135] Grejač 405 može raditi tako da održava relativno konstantnu temperaturu zagrevanja zida koja odgovara željenoj maksimalnoj temperaturi smeše čvrstog otpada u procesnoj posudi 401, kao što je ovde opisano. Temperatura zagrevanja zida može se održavati na temperaturi zida u rasponu od oko 260 °C. Temperatura zagrevanja zida može se održavati na temperaturi zida u rasponu od oko 160 °C do oko 300 °C. Temperatura zagrevanja zida može se održavati na temperaturi zida u rasponu od najmanje 160 °C, najmanje 170 °C, najmanje 180 °C, najmanje 190 °C, najmanje 200 °C, najmanje 210 °C, najmanje 220 °C, najmanje 230 °C, najmanje 240 °C, najmanje 250 °C, najmanje 260 °C, najmanje 270 °C, najmanje 280 °C, i najmanje 290 °C.

[0136] Temperatura zagrevanja zida može uticati na brzinu kojom se smeša čvrstog otpada može zagrejati do konačne temperature kako je gore opisano. Temperatura zagrevanja zida može se održavati na željenoj maksimalnoj temperaturi smeše čvrstog otpada. Temperatura zagrevanja zida može se održavati najmanje 10 °C iznad željene maksimalne temperature, najmanje 20 °C iznad željene maksimalne temperature, najmanje 30 °C iznad željene maksimalne temperature, najmanje 40 °C iznad željene maksimalne temperature, najmanje 50 °C iznad željene maksimalne temperature, najmanje 60 °C iznad željene maksimalne temperature, najmanje 70 °C iznad željene maksimalne temperature, najmanje 80 °C iznad željene maksimalne temperature, najmanje 90 °C iznad željene maksimalne temperature, i najmanje 100 °C iznad željene maksimalne temperature smeše čvrstog otpada.

Ekstruder

[0137] Sistem 400 može dalje obuhvatati ekstruder da ekstrudiranje zagrejane smeše čvrstog otpada iz procesne posude 401 putem izlaza ekstrudera 434. Pozivajući se na Sliku 4, procesna posuda 401 može dalje da obuhvata izlaz ekstrudera 434 da bi obezbedila cev kroz koju se zagrejana smeša čvrstog otpada može ekstrudirati iz unutrašnje zapremine 406 iz posude 401. Ekstruder može da sadrži kompresioni element za kompresovanje zagrejane čvrste smeše otpada prema izlazu ekstrudera, čime se mešavina čvrstog otpada ekstrudira kroz izlaz ekstrudera 434.

[0138] Kompresioni element može biti bilo koji pogodni kompresioni element poznat u tehnici uključujući, ali ne ograničavajući na nož mešalice, pužni transporter, klip, kompresionu pumpu, i bilo koji drugi pogodan kompresioni element. Kompresioni element može biti nož mešalice 446 kako je prikazano na slici 4 i SLIKA 6. Mešalica 408 može da radi u smeru rotacije prema napred tokom zagrevanja i mešanja smeše čvrstog otpada, a zatim da radi u obrnutom smeru rotacije da kompresuje zagrejanu smešu čvrstog otpada prema izlazu za ekstrudiranje 434 što dovodi da ekstrudirana smeša čvrstog otpada 436 izlazi iz izlaza za ekstrudiranje 434.

[0139] Kompresioni element može obuhvatati namenski kompresioni element 510 odvojen od noževa mešalice 502/504. Kompresioni element 510 može sadržavati pužni transporter koji se nalazi unutar kanala 506 formiranog u donjem delu 508 zida posude 512. Izlaz ekstrudera 434 može biti smešten na jednom kraju kanala 506. U upotrebi, kompresioni element 510 može biti aktiviran kada se smeša čvrstog otpada zagreje do maksimalne temperature u rasponu od oko 160 °C do oko 250 °C. Kompresioni element 510 komprimuje zagrejanu smešu čvrstog otpada unutar kanala 506 prema jednom kraju kanala koji se nalazi pored izlaza ekstrudera 434. Pored toga, noževi mešalice 502/504 neprekidno rade tokom ekstruzije, čime se prisiljava dodatna zagrejana smeša čvrstog otpada nadole između noževa za mešanje 502/504 prema kanalu 506.

[0140] SLIKA 5 je pogled u preseku na izlaz ekstrudera 434. Izlaz ekstrudera 434 može sadržavati izlazni zid 602 koji obuhvata lumen koji se otvara u unutrašnju zapreminu 406 na jednom i na spoljnu stranu procesne posude 401 na suprotnom kraju. Unutrašnja površina 606 izlaznog zida 602 može delovati kao ekstruziona matrica za formiranje oblika poprečnog preseka ekstrudirane smeše čvrstog otpada. Unutrašnja površina 606 može definisati bilo koji odgovarajući profil preseka ekstruzije kako je ovde gore opisano, uključujući, ali bez ograničenja, kružni ili kvadratni profil. Kao ne ograničavajući primer, profil poprečnog preseka ekstruzije može biti kvadratnog oblika kao što je prikazano na slici 5.

[0141] Izlaz ekstrudera 434 može biti zagrevan da se olakša ekstrudiranje smeše čvrstog otpada. Izlaz ekstruder 434 može biti operativno povezan sa grejačem za ekstruziju (nije prikazan), uključujući, ali bez ograničenja, električni grejač, induktivni grejač i konvektivni grejač, kao što je zagrejana uljana obloga. Ekstruzioni grejač može prenositi toplotu u lumen 604 preko izlaznog zida 602. Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se zagrejati u lumenu 604 provođenjem od grejača do izlaznog zida 602 i provođenjem od izlaznog zida 602 do dela smeše čvrstog otpada koja dolazi u kontakt sa izlaznim zidom 602. Grejač može biti dodatni deo zagrejanog rukavca koji se koristi za zagrevanje ostatka procesne posude 401. Radne temperature ekstrudera su kako je ovde opisano i uglavnom ne bi trebalo da prelaze oko 200 °C.

[0142] Sistem 400 može opciono obuhvatati sekače (nisu prikazani) konfigurisane da smanje ekstrudiranu smešu čvrstog otpada na komade kako se ekstrudiraju. Svi poznati uređaji za sečenje ekstrudiranih materijala mogu se odabrati za korišćenje kao sekači, uključujući, ali ne ograničavajući se na, laserske noževe, testere, sekače vodenim mlazom i bilo koji drugi odgovarajući uređaj za sečenje. Ekstrudirana smeša otpada može se malo ohladiti da materijal pre sečenja očvrsne. Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se iseći na komade manje od oko dve stope dužine.

[0143] Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se hladiti pomoću jednog ili više uređaja za poboljšanje cirkulacije vazduha, uključujući, ali bez ograničenja, ventilatore, ventilatore za zamagljivanje i bilo koji drugi poznati odgovarajući uređaj za cirkulaciju vazduha. Brzina hlađenja ekstrudirane smeše čvrstog otpada može se povećati postavljanjem ekstrudirane smeše čvrstog otpada na ohlađenu površinu ili unutar ohlađene komore, uključujući, ali ne ograničavajući se na klimatizovanu prostoriju ili rashladnu komoru. Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se potopiti u rashladnu tečnost kao što je voda u rashladnom rezervoaru 450 kako je prikazano na slici 4. Ekstrudirana smeša čvrstog otpada može se ekstrudirati na transporter, kao što je vodom hlađeni transporter, kako bi se ohladila ekstrudirana smeša čvrstog otpada i obrazovao sastav čvrstog goriva.

Kontrolna tabla

[0144] Sistem može da sadrži kontrolnu tablu operativno povezanu na mešalicu, grejač, i vakuum pumpu. Kontrolna tabla, kada je prisutna, prilagođava unutrašnju zapreminu na prvu temperaturu da ispari jedinjenja u smeši čvrstog otpada koja sadrži mešanu plastiku, podešava unutrašnju zapreminu na prvi pritisak radi uklanjanja isparenih jedinjenja iz smeše čvrstog otpada, da podešava zapreminu unutrašnjosti do druge temperature između oko 160 °C i oko 260 °C i na drugi pritisak manji od oko 50 torr dok je mešalica u funkciji kako bi se mešana plastika istopila u smeši čvrstog otpada.

[0145] Kontrolna tabla može dalje da sadrži povratni kontrolni sistem operativno povezan sa jednim ili više senzora. Kada je prisutan, povratni kontrolni sistem prima najmanje jedno merenje od jednog ili više senzora i modulira rad vakuum pumpe, grejača ili mešalice prema najmanje jednom kontrolnom pravilu izvedenom na kontrolnoj tabli. Jedan ili više senzora nadgledaju jedan ili više radnih uslova sistema. Pogodni primeri jednog ili više senzora obuhvataju, ali nisu ograničeni na, senzor pritiska za praćenje pritiska unutar unutrašnje zapremine procesne posude; jedan ili više temperaturnih senzora, svaki temperaturni senzor za nadgledanje temperature ulja uvedenog u ulaz za ulje zagrejanog rukavca i temperature smeše čvrstog otpada unutar unutrašnje zapremine; senzor vlažnosti za nadgledanje vlažnosti isparenih jedinjenja koja se oslobađaju iz unutrašnje zapremine; senzor težine za nadgledanje težine smeše čvrstog otpada unutar unutrašnje zapremine i bilo koje njihove kombinacije.

III. Sastav čvrstog goriva

[0146] Omogućen je sastav čvrstog goriva proizveden od smeše čvrstog otpada primenom gore opisanih postupaka i sistema. Sastav čvrstog goriva može biti kompatibilan za korišćenje kao sirovina za razne komore za pirolizu kao deo procesa pretvaranja otpada u energiju. Postupkom formiranja sastava čvrstog goriva nastaje materijal s relativno jednoličnom konzistencijom i smanjenom promenljivošću u energetskom sadržaju u odnosu na čvrsti otpad koji se koristi za proizvodnju sastava čvrstog goriva.

[0147] Sastav čvrstog goriva može imati energetski sadržaj od najmanje 23,260 kJ/kg (10,000 BTU/lb.). Sastav čvrstog goriva može imati energetski sadržaj od najmanje 23,260 kJ/kg (10,000 BTU/lb.), najmanje 25,586 kJ/k (11,000 BTU/lb.), najmanje 27,912 kJ/kg (12,000 BTU/lb.), najmanje 30,238 kJ/kg (13,000 BTU/lb.), i sve do 32,564 kJ/kg (14,000 BTU/lb.).

[0148] Sastav čvrstog goriva može imati energetski sadržaj od najmanje oko 18,608 kJ/kg (8,000 BTU/lb). Sastav čvrstog goriva može imati energetski sadržaj od najmanje oko 20,934 kJ/kg (9,000 BTU/lb). Sastav čvrstog goriva može imati energetski sadržaj od manje od oko 32,564 kJ/kg (14,000 BTU/lb). Sastav čvrstog goriva može imati energetski sadržaj u rasponu od između oko 18,608 kJ/kg (8,000 BTU/lb.) do oko 32,564 kJ/kg (14,000 BTU/lb).

[0149] Sastav čvrstog goriva može imati gustinu u rasponu od oko 480 kg/m<3>(30 lb./ft<3>) do oko 1282 kg/m<3>(80 lb./ft<3>). Gustina sastava čvrstog goriva može da bude najmanje 480 kg/m<3>(30 lb./ft<3>), najmanje 641 kg/m<3>(40 lb./ft<3>), najmanje 801 kg/m<3>(50 lb./ft<3>), najmanje 961 kg/m<3>(60 lb./ft<3>), i najmanje 1121 kg/m<3>lb./ft<3>). Sastav čvrstog goriva može imati gustinu od oko 801 kg/m<3>(50 lb./ft<3>).

[0150] Kao što je ovde opisano, sastav čvrstog goriva takođe može biti hemijski stabilan, nebiorazgradiv i/ili hidrofoban, omogućavajući tako skladištenje čvrstog goriva u širokom opsegu uslova skladištenja bez pogoršanja ili smanjenja sadržaja energije. Bez ograničavanja na bilo koju određenu teoriju, sadržaj plastike u smeši čvrstog otpada se topi i distribuira kroz dobijeni sastav čvrstog goriva, čineći sastav ne-biorazgradivim i/ili hidrofobnom.

[0151] Sastav čvrstog goriva može sadržavati od oko 40 mas.% do oko 80 mas.% ugljenika. Sastav čvrstog goriva može sadržavati od oko 40 mas.% do oko 44 mas.% , od oko 42 mas.% do oko 46 mas.% , od oko 44 mas.% do oko 48 mas.% , od oko 46 mas.% do oko 50 mas.% , od oko 48 mas.% do oko 52 mas.% , od oko 50 mas.% do oko 54 mas.% , od oko 52 mas.% do oko 56 mas.% , od oko 54 mas.% do oko 58 mas.% , od oko 56 mas.% do oko 62 mas.% , od oko 60 mas.% do oko 64 mas.% , od oko 62 mas.% do oko 66 mas.% , od oko 64 mas.% do oko 68 mas.% , od oko 66 mas.% do oko 70 mas.% , od oko 68 mas.% do oko 72 mas.% , od oko 70 mas.% do oko 74 mas.% , od oko 72 mas.% do oko 76 mas.% , od oko 74 mas.% do oko 78 mas.% , i od oko 76 mas.% do oko 80 mas.% ugljenika.

[0152] Sastav čvrstog goriva može sadržavati od oko 5 mas.% do oko 20 mas.% vodonika. Sastav čvrstog goriva može sadržavati od oko 5 mas.% do oko 7 mas.% vodonika, od oko 6 mas.% do oko 8 mas.% vodonika, od oko 7 mas.% do oko 9 mas.% vodonika, od oko 8 mas.% do oko 10 mas.% vodonika, od oko 9 mas.% do oko 11 mas.% vodonika, od oko 10 mas.% do oko 12 mas.% vodonika, od oko 11 mas.% do oko 13 mas.% vodonika, od oko 12 mas.% do oko 14 mas.% vodonika, od oko 13 mas.% do oko 15 mas.% vodonika, od oko 14 mas.% do oko 16 mas.% vodonika, od oko 15 mas.% do oko 17 mas.% vodonika, od oko 16 mas.% do oko 18 mas.% vodonika, od oko 17 mas.% do oko 19 mas.% vodonika, i od oko 18 mas.% do oko 20 mas.% vodonika.

[0153] Sastav čvrstog goriva može sadržavati od oko 5 mas.% do oko 20 mas.% kiseonika. Sastav čvrstog goriva može sadržavati od oko 5 mas.% do oko 7 mas.% kiseonika, od oko 6 mas.% do oko 8 mas.% kiseonika, od oko 7 mas.% do oko 9 mas.% kiseonika, od oko 8 mas.% do oko 10 mas.% kiseonika, od oko 9 mas.% do oko 11 mas.% kiseonika, od oko 10 mas.% do oko 12 mas.% kiseonika, od oko 11 mas.% do oko 13 mas.% kiseonika, od oko 12 mas.% do oko 14 mas.% kiseonika, od oko 13 mas.% do oko 15 mas.% kiseonika, od oko 14 mas.% do oko 16 mas.% kiseonika, od oko 15 mas.% do oko 17 mas.% kiseonika, od oko 16 mas.% do oko 18 mas.% kiseonika, od oko 17 mas.% do oko 19 mas.% kiseonika, i od oko 18 mas.% do oko 20 mas.% kiseonika.

[0154] Sastav čvrstog goriva može sadržavati manje od oko 2 mas.% sumpora. Sastav čvrstog goriva može sadržavati manje od oko 1 mas.% sumpora, manje od oko 0.5 mas.% sumpora, i manje od oko 0.1 mas.% sumpora.

[0155] Sastav čvrstog goriva može sadržavati manje od oko 2 mas.% hlora. Sastav čvrstog goriva može sadržavati manje od oko 1 mas.% hlora, manje od oko 0.5 mas.% hlora, i manje od oko 0.1 mas.% hlora.

[0156] Sastav čvrstog goriva može sadržavati manje od oko 2 mas.% vode. Sastav čvrstog goriva može sadržavati manje od oko 1 mas.% vode, manje od oko 0.5 mas.% vode, i manje od oko 0.1 mas.% vode. Sastav čvrstog goriva može sadržavati manje od oko 1 mas.% vode.

[0157] Sastav čvrstog goriva, kada sagoreva, može osloboditi znatno niže nivoe toksina prilikom sagorevanja u poređenju sa neprerađenim čvrstim otpadom. Količina oslobođenih toksina može varirati i varirati će. Sastav čvrstog goriva kada sagoreva može osloboditi manje od oko 2.27 kg (0.5 lb.) alkalnog oksida, manje od oko 1.36 (3 lb.) pepela, manje od oko 0.045 kg (0.1 lb.) sumpornog dioksida (SO2), i manje od oko 6.8 kg (1.5 lb.) hlora na milion kJ (BTU).

Sastav čvrstog goriva kada sagoreva može osloboditi manje od oko 2.27 kg (0.5 lb.) alkalnog oksida na milion kJ (BTU). Sastav čvrstog goriva kada sagoreva može osloboditi manje od oko 1.36 (3 lb.) pepela na milion kJ (BTU). Sastav čvrstog goriva kada sagoreva može osloboditi manje od oko 0.045 kg (0.1 lb.) sumpornog dioksida (SO2) na milion kJ (BTU). Sastav čvrstog goriva kada sagoreva može osloboditi manje od oko 6.8 kg (1.5 lb.) hlora na milion kJ (BTU).

[0158] Sastav čvrstog goriva može osloboditi količinu pepela u rasponu od između oko 0.45 kg (1 lb.) i oko 13.61 kg (30 lb.) na milion kJ (BTU) kada sagoreva, kao što je između oko 0.45 kg (1 lb.) i 0.91 kg (2 lb.), između oko 0.91 kg (2 lb.) i 1.36 kg (3 lb.), između oko 1.36 kg (3 lb.) i 1.81 kg (4 lb.), između oko 1.81 kg (4 lb.) i 2.27 kg (5 lb.), između oko 2.27 kg (5 lb.) i 4.54 kg (10 lb.), između oko 4.54 kg (10 lb.) i 6.80 kg (15 lb.), između oko 6.80 kg (15 lb.) i 9.07 kg (20 lb.), između oko 9.07 kg (20 lb.) i 11.34 kg (25 lb.), ili između oko 11.34 kg (25 lb.) i 13.60 kg (30 lb).

[0159] Sastav čvrstog goriva može se koristiti kao dobivena umetna sirovina kao zamena ili dopuna uglju, biomasi ili drugim alternativnim gorivim tokom procesa inkarnacije, pirolize ili gasifikacije.

PRIMER

[0160] Isporučuje se deset tona komunalnog čvrstog otpada. Čvrsti otpad sadrži sadržaj vode od oko 20 mas.% do oko 40 mas.% i obuhvata čitav niz stambenog i poslovnog čvrstog otpada, uključujući nepoznatu količinu nezapaljivog čvrstog otpada i sadržaj mešane plastike. Čvrsti komunalni otpad se pregledava na nezapaljivi čvrsti otpad. Nezapaljivi čvrsti otpad, uključujući staklo, metal, cigle i kamenje, uklanja se. Čvrsti komunalni otpad se zatim analizira na sadržaj mešane plastike. Količina mešane plastike u otpadu podešava se na između oko 5 mas.% i oko 60 mas.% Jednom kada se nezapaljivi čvrsti otpad ukloni i sadržaj mešane plastike prilagodi, čvrsti komunalni otpad se usitnjava na prosečnu veličinu čestica jednaku ili manju od drugih pojedinačnih komada u čvrstom komunalnom otpadu.

[0161] Usitnjeni čvrsti komunalni otpad se uvodi u procesnu posudu kako je ovde opisano. Čvrsti komunalni otpad se tokom mešanja zagreva na temperaturu između oko 90 °C i oko 110 °C. Ovim postupkom se čvrsti komunalni otpad razdvaja na osušeni čvrsti komunalni otpad i isparena jedinjenja, koja uglavnom uključuju vodenu paru i neka isparljiva organska jedinjenja koja imaju tačku ključanja ispod oko 110 °C. Temperatura čvrstog komunalnog otpada se održava ispod oko 110 °C tako da se mešana plastika pre vremena ne topi i ne zadržava vodu.

[0162] Isparena jedinjenja se uklanjaju iz procesne posude smanjujući pritisak unutar procesne posude na manje od oko 6.67 kPa (50 torr) korišćenjem vakuumskog sistema spojenog na priključak za vakuum. Kondenzator između procesne posude i vakuumske pumpe vakuumskog sistema zarobljava isparena jedinjenja kondenzujući ih u otpadnu vodu.

[0163] Unutar procesne posude mešanje se nastavlja dok se isparena jedinjenja uklanjaju pod smanjenim pritiskom. Tada se temperatura povećava na između oko 190 °C i oko 260 °C, topljenjem plastike u osušenom čvrstom komunalnom otpadu. Ulje koje se koristi za zagrevanje zidova procesne posude može biti i do 30 °C toplije od unutrašnje zapremine procesne posude, jer se stalnim mešanjem toplota ravnomerno raspoređuje po čvrstom komunalnom otpadu. Postupak mešanja takođe dodatno homogenizuje čvrsti komunalni otpad. Uslovi temperature i pritiska su takođe dovoljni za oslobađanje još vode koja nije isparena u koraku sušenja i za oslobađanje drugih isparljivih organskih jedinjenja. Štaviše, ovi uslovi postupka isparavaju hlorisana organska jedinjenja i gasoviti hlor hlora koji potiče prvenstveno iz plastike koja sadrži hlor u čvrstom komunalnom otpadu, kao što je polivinilhlorid (PVC) i poliviniliden hlorid. Ova hlorisana organska jedinjenja i gasoviti hlor takođe kondenzuju u kondenzatoru, spajajući tamo otpadne vode.

[0164] Dok je još topao, ali ne iznad 200 °C, osušeni čvrsti komunalni otpad koji sadrži topljenu mešanu plastiku se ekstrudira kroz izlaz za ekstrudiranje. Kako se čvrsti komunalni otpad ekstrudira, seče se na 5.08 cm (2-inč) dugačke komade. Ekstrudirani čvrsti komunalni otpad smešten je na vodeno hlađeni transporter gde je ohlađen na manje od oko 65 °C, formirajući sastav čvrstog goriva.

[0165] Na temelju kalorimetrijske analize i merenja gustine, sastav čvrstog goriva ima energetski sadržaj od oko 30,238 kJ/kg (13,000 BTU/lb.), i gustinu u opsegu od oko 801 kg/m<3>(50 lb./ft<3>). Elementarna analiza pokazuje da dobiveno čvrsto gorivo ima od oko 60 mas.% ugljenika, oko 10 mas.% vodonika, oko 10 mas.% kiseonika, manje od oko 2 mas.% sumpora, manje od oko 2 mas.% hlora, i manje od oko 1 mas.% vode.

[0166] Tokom procesa ne stvara se sintetički gas. Uočena isparena jedinjenja nisu rezultat pirolize ili gasifikacije. Dakle, dobijeni sastav čvrstog goriva nije pirolizovan.

Claims

Patentni zahtevi

1. Postupak za dobijanje sastava čvrstog goriva iz smeše čvrstog otpada bez stvaranja sintetičkog gasa, te postupak obuhvata:

zagrevanje smeše čvrstog otpada koja sadrži između oko 5 mas.% i oko 60 mas.% mešane plastike unutar procesne posude do temperature ne veće od oko 110 °C radi odvajanja smeše čvrstog otpada na osušenu smešu čvrstog otpada i isparena jedinjenja; uklanjanje isparenih jedinjenja iz procesne posude;

zagrevanje i mešanje osušene smeše čvrstog otpada na najmanje 160 °C i ispod atmosferskog pritiska da bi se formirala zagrejana smeša čvrstog otpada koja sadrži rastopljenu mešanu plastiku;

ekstrudiranje zagrejane smeše čvrstog otpada na oko 100 °C do oko 260 °C da bi se dobila ekstrudirana smeša čvrstog otpada; i

hlađenje ekstrudirane smeše čvrstog otpada na manje od oko 65 °C da bi se dobio sastav čvrstog goriva, koji ima energetski sadržaj u rasponu između oko 18,608 kJ/kg (8,000 BTU/lb.) i oko 32,564 kJ/kg (14,000 BTU/lb.), gustinu u rasponu između oko 481 kg/m<3>(30 lb./ft<3>) i oko 1282 kg/m<3>(80 lb./ft<3>), i sadržaj vode manji od oko 1 mas.%.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što smeša čvrstog otpada sadrži komunalni čvrsti otpad i poljoprivredni otpad.

3. Postupak prema zahtevu 2, naznačen time što dalje sadrži analiziranje smeše čvrstog otpada na nezapaljivi čvrsti otpad i, ako postoji, uklanjanje nezapaljivog čvrstog otpada.

4. Postupak prema zahtevu 3, naznačen time što je smeša čvrstog otpada uglavnom bez nezapaljivog metalnog čvrstog otpada.

5. Postupak prema zahtevu 2, naznačen time što dalje sadrži analiziranje smeše čvrstog otpada na sadržaj mešane plastike i, ako je potrebno, podešavanje količine mešane plastike u smeši čvrstog otpada na između oko 5 mas.% do oko 60 mas.%.

6. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što mešana plastika sadrži jednu ili više plastičnih masa odabranih iz grupe koja se sastoji od poliestara, polietilen tereftalata, polietilena, polivinil hlorida, poliviniliden hlorida, polipropilena, polistirena, poliamida, akrilonitril butadien stirena, polietilen/akrilonitril butadien stirena, polikarbonata, polikarbonat/akrilonitril butadien stirena, poliuretana, maleimid/bismaleimida, melamin formaldehida, fenol formaldehida, poliepoksida, polietaretarketona, polietarimida, poliimida, polilaktične kiseline, polimetil metakrilata, politetrafluoretilena, i urea-formaldehida.

7. Postupak prema zahtevu 6, naznačen time što mešana plastika sadrži polivinil hlorid, poliviniliden hlorid i njihove kombinacije, i osušeni čvrsti otpad se zagreva na najmanje oko 190 °C.

8. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što smeša čvrstog otpada sadrži od oko 5 mas.% do oko 35 mas.% mešane plastike.

9. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što materijal obuhvata:

od oko 40 mas.% do oko 80 mas.% ugljenika;

od oko 5 mas.% do oko 20 mas.% vodonika;

od oko 5 mas.% do oko 20 mas.% kiseonika;

manje od oko 2 mas.% sumpora; i

manje od oko 2 mas.% hlora.

10. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što procesna posuda sadrži jedan ili više zagrejanih zidova održavanih na temperaturi zida od najmanje oko 190 °C, mešač u unutrašnjoj zapremini procesne posude i operativno povezan sa procesnom posudom, ekstrudirajući element koji prolazi kroz prvi otvor u procesnoj posudi, i priključak za vakuum koji prolazi kroz drugi otvor u procesnoj posudi; pri čemu je procesna posuda pričvršćena preko priključka za vakuum na vakuumski sistem koji sadrži vakuumsku pumpu.

11. Postupak prema zahtevu 10, naznačen time što vakuumski sistem sadrži kondenzator koji sadrži gornji priključak, donji priključak ispod gornjeg priključka, sliv kondenzata ispod donjeg priključka, i odvod u sliv kondenzata, kondenzator operativno povezan na priključak za vakuum procesne posude preko gornjeg priključka kondenzatora, i kondenzator koji je operativno povezan sa vakuumskom pumpom preko donjeg priključka kondenzatora.

12. Postupak prema zahtevu 11, naznačen time što vakuumska pumpa uklanja isparena jedinjenja preko priključka za vakuum, isparena jedinjenja sadrže vodenu paru, isparljiva organska jedinjenja, hlorisana organska jedinjenja, gasoviti hlor i bilo koju njihovu kombinaciju.

13. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što dalje obuhvata usitnjavanje smeše čvrstog otpada na komade koji imaju maksimalnu dimenziju ili maksimalni prečnik od oko 5.08 cm (dva inča) pre uvođenja smeše čvrstog otpada u procesnu posudu.

14. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što dalje obuhvata:

analiziranje smeše čvrstog otpada na nezapaljivi čvrsti otpad i, ako postoji, uklanjanje nezapaljivog čvrstog otpada;

analiziranje smeše čvrstog otpada na sadržaj mešane plastike i, ako je potrebno, podešavanje količine mešane plastike u smeši čvrstog otpada na između oko 5 mas.% i oko 60 mas.%;

usitnjavanje smeše čvrstog otpada radi smanjenja veličine čestica na jednake ili manje od ostalih pojedinačnih komada u smeši čvrstog otpada;

uvođenje smeše čvrstog otpada u procesnu posudu, koja sadrži jedan ili više zagrejanih zidova održavanih na temperaturi zida između oko 190 °C i oko 260 °C, mešalica koja je operativno povezana sa procesnom posudom, ekstrudirajući element koji prolazi kroz prvi otvor u procesnoj posudi, i priključak za vakuum koji prolazi kroz drugi otvor u procesnoj posudi.