專利名稱：：燃料系統(tǒng)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種燃料系統(tǒng)和該燃料系統(tǒng)的制備方法。技術(shù)背景通常，燃料在熱流或電流產(chǎn)生過程中作為能量載體?，F(xiàn)有技術(shù)中，已存在很多種不同的燃料，其中主要是所謂化石燃料。褐煤、黑煤、泥炭、天然氣和石油是化石燃料的一部分，它們是在地球歷史過程中的死亡植物和動(dòng)物所形成的分解產(chǎn)物?；剂鲜腔谔佳h(huán)，并以碳為主要的能量載體。世界范圍的能源需求81%來自化石燃料，據(jù)推測(cè)，在未來25年內(nèi)90%的能源需求將來自化石燃料?；剂系拈_采始于18和19世紀(jì)，并被認(rèn)為工業(yè)革命的基礎(chǔ)。特別是在近40年，世界范圍的能源需求和化石燃料的消耗的產(chǎn)物已經(jīng)導(dǎo)致了環(huán)境問題?；剂贤ǔ；谟袡C(jī)碳化合物，在燃燒的氧化轉(zhuǎn)化過程中，該有機(jī)碳化合物以熱量的形式釋放能量。氧化轉(zhuǎn)化過程的副產(chǎn)品是二氧化碳。由于在化石燃料的燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳，來自于已經(jīng)儲(chǔ)存數(shù)百萬年的碳化物，大量的燃燒導(dǎo)致了地球大氣聚集二氧化碳。另一方面，二氧化碳常常被稱為所謂的"溫室氣體"，能破環(huán)地球上的生態(tài)平衡。大氣中的二氧化碳被認(rèn)為可以降低從地球向宇宙的熱量輻射，正如溫室的玻璃屋頂，同時(shí)太陽對(duì)地球輻射只降低了很少。這被認(rèn)為導(dǎo)致了全球變暖。為了控制C02排放到大氣中，歐盟考慮到京都協(xié)議(KyotoProtocol),已經(jīng)確定氣候保護(hù)目標(biāo)，關(guān)于這一點(diǎn)已經(jīng)引進(jìn)了所謂排放證書。從2005年起，歐盟排放貿(mào)易指令(EUEmissionsTradingDirective)要求歐盟成員國(guó)，在排放貿(mào)易初期每次上交國(guó)家分配計(jì)劃(NationalAllocationPlan)。該計(jì)劃固定了一個(gè)國(guó)家的每個(gè)較大排^L者在一定時(shí)期內(nèi)所允許的溫室氣體排放量。這些指令的第9款規(guī)定了歐盟委員會(huì)基于12標(biāo)準(zhǔn)對(duì)分配計(jì)劃進(jìn)行審查和批準(zhǔn)。這關(guān)系到京都協(xié)議范圍內(nèi)國(guó)家自身利益的兼容性，企業(yè)的平等對(duì)待，以及歐盟竟?fàn)幏ǖ淖袷?。如果企業(yè)排放超出分配給它的允許量，企業(yè)必須從其他公司購買另外的排放權(quán)利。例如，這可以通過能源交易(EnergyExchangeEXXA)實(shí)現(xiàn)。另一方面，如果企業(yè)排放低于分配給它的允許量，它可以將超出部分賣給其他企業(yè)。盡管如此，由于事實(shí)上降低了C02在大氣中的含量，允許的排放量一步步地降低。C02的主要排放者是具有高能源需求的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)部門。例如，發(fā)電廠，石油精煉廠，煉焦廠，鋼鐵廠，水泥工業(yè)，玻璃工業(yè)，石灰工業(yè)，磚塊工業(yè)，絕緣材料工業(yè)，陶瓷工業(yè)，以及纖維素和紙工業(yè)。避免大氣中C02積聚的一種方法是采用所謂的再生能源。一般而言，這些是風(fēng)能、水能、太陽能、以及生物質(zhì)作為燃料和生物氣制造。盡管如此，如果生物質(zhì)被用于能量載體，問題在于這些生物質(zhì)與化石燃料相比具有明顯較低的能量含量。另外一方面，生物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)在于它們從現(xiàn)有的碳循環(huán)中作為能量載體。這意味著，在地球歷史上，如果生物質(zhì)再次同時(shí)培養(yǎng)，作為生物質(zhì)氧化轉(zhuǎn)化的結(jié)果的二氧化碳，在不久之前產(chǎn)生，并隨后很快直接由再生植物從碳循環(huán)中再次提取。從而，達(dá)到二氧化碳的平衡，并避免大氣中二氧化碳的積聚。盡管如此，由于其能量含量明顯較低，現(xiàn)有技術(shù)中生物質(zhì)燃料迄今為止還不足以為大工業(yè)提供足夠的功效。此外，生物質(zhì)作為燃料需要與化石燃料(例如，黑煤或褐煤)不同的燃料技術(shù)。這意味著一方面，釋放一定量的能量需要燃燒較大量(與化石燃料相比)的生物質(zhì)，另一方面生物質(zhì)用于工業(yè)范圍將需要昂貴的對(duì)已有燃料系統(tǒng)的更改。除了其能量含量之外，生物質(zhì)作為燃料與化石燃料不同點(diǎn)還在于，灰燼含量，揮發(fā)物質(zhì)，氫含量，以及水含量。但是，這些因素對(duì)于工業(yè)用燃料很重要，因此常常不能在工業(yè)應(yīng)用中將化石燃料換成生物質(zhì)燃料。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種燃料，該燃料一方面更有利于生態(tài)環(huán)境，另一方面可以無限地開采用于工業(yè)應(yīng)用。本發(fā)明的目的還在于提供一種該燃料的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種燃料系統(tǒng)，該燃料系統(tǒng)的化石碳含量比化石燃料低，同時(shí)燃料的4支術(shù)性能一樣。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的燃料系統(tǒng)包括至少兩種不同的常規(guī)的化石燃料和至少一種生物碳原料(biogeniccarbondonor)。本發(fā)明的生物碳原料通常稱為生物質(zhì)(biomasses)。比較合適的生物碳原料是再生原料，5例如木頭、自然纖維、植物油、糖、淀粉、干燥蔬菜和谷物。根據(jù)本發(fā)明的燃料系統(tǒng)中，常規(guī)化石燃料優(yōu)選為褐煤、黑煤、和/或無煙煤。本發(fā)明的燃料系統(tǒng)提供了一種符合化石燃料關(guān)于燃料技術(shù)特性要求的燃料，同時(shí)基于可釋放能量的含量，明顯降低了從化石碳栽體的C02排放。在根據(jù)本發(fā)明的燃料系統(tǒng)中，生物碳載體的含量按重量計(jì)至少為總質(zhì)量的20%。因此，所述系統(tǒng)包括有效含量的化石碳，與化石燃料相比，該有效含量的化石碳的熱值降低了11%,化石碳的百分比與熱值相關(guān)、用于計(jì)算化石碳的有效含量。本發(fā)明的上述燃料系統(tǒng)的制備方法，包括以下步驟1.選擇揮發(fā)物質(zhì)含量低的第一常規(guī)化石燃料，揮發(fā)物質(zhì)含量中度的第二常規(guī)化石燃料，以及生物碳載體；2.將所述第一常規(guī)化石燃料和所述第二常規(guī)化石燃料混合；3.將步驟2所獲得的混合物與所述生物碳載體混合；其中，所述常規(guī)化石燃料和所述生物碳載體的選擇，使所獲得的燃料系統(tǒng)符合常規(guī)燃料至少關(guān)于灰燼含量、揮發(fā)物質(zhì)和熱值的要求。根據(jù)所述方法，所述步驟3中按重量計(jì)占生物碳載體總質(zhì)量至少20%的生物碳載體與步驟2所獲得的化石燃料混合物混合。優(yōu)選地，所述第一常規(guī)燃料的揮發(fā)水和無灰部分為按重量計(jì)>10%,并《40%。適合的這種常規(guī)燃料包括鍛煤、肥煤、氣煤、長(zhǎng)焰煤、煙煤、預(yù)干燥黑色褐煤、或預(yù)干燥暗褐煤。作為生物碳載體的固體生物質(zhì)，例如木頭、木頭顆粒、木頭片、天然纖維、谷物、糖、和/或干燥蔬菜，在步驟3中被混合。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，固體生物質(zhì)在被與步驟2獲得的常規(guī)化石燃料混合物混合之前，注入液體生物碳載體，例如植物油、植物脂肪、和/或酒精。作為選擇，液體生物碳載體可以與步驟3所獲得的常規(guī)燃料和生物碳栽體的混合物混合。為了避免在燃料系統(tǒng)的運(yùn)輸過程中粘結(jié)，本發(fā)明的方法獲得的燃料系統(tǒng)最后可以與灰塵或粉末狀添加劑混合。這些添加劑可以為鋸屑、豆碎、或煤塵。在加入液體生物碳載體的情況下，添加劑的添加避免了燃料系統(tǒng)的粘結(jié)，并且所獲得的燃料系統(tǒng)進(jìn)一步保持了其在常用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中運(yùn)輸?shù)那闆r。根據(jù)本發(fā)明的方法所獲得的燃料系統(tǒng)特別適合于發(fā)電廠用于供應(yīng)電能和/或制造熱能，用于造紙、玻璃制造和礦物融化，并且也適合作為家庭用燃料。具體實(shí)施方式下面結(jié)合非限制性的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的燃料系統(tǒng)及其制備方法作進(jìn)一步描述。以下表1為不同化石燃樸和生物碳載體的主要特性舉例<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例1按重量計(jì)，將33%的低揮發(fā)無煙煤與33%的中度揮發(fā)肥煤在混合筒中混合，直至獲得均勻混合物。按重量計(jì)，將33%的木頭顆粒加入到混合筒中所得到的混合物，繼續(xù)混合，直至荻得均勻混合物。在分析檢查中，所獲得的混合物中按重量計(jì)水的含量7.00%,灰燼含量為9.8%,揮發(fā)物質(zhì)(waf)含量為34.89%,硫磺含量為0.86%，碳總含量為61.37%,其中按重量計(jì)61.37%的碳總含量的46.03%為化石碳，15.33%為生物碳。所獲得的混合物的燃料值H。為23865J/g,而熱值Hu為5462cal/g。所獲得的混合物表現(xiàn)出了極好的燃燒性能，并可以在以往化石燃料所用的爐排鍋爐，無需對(duì)裝置作任何修改。與無煙煤的能量含量相比，混合物中所含的化石碳減少20.11%。與中度揮發(fā)肥煤相比,混合物的化石碳含量減少13.94%。實(shí)施例2以實(shí)施例l所述的方式，按重量計(jì)，將40%的低揮發(fā)無煙煤與30%的中度揮發(fā)肥煤、以及30%的作為生物碳載體的木頭顆?；旌?。所獲得的混合物中，按重量計(jì)，水含量為6.70%,灰燼含量為9.69%,揮發(fā)物質(zhì)(waf)含量為31.92%,硫磺含量為0.94%,氫含量為3.68%。混合物中的碳總含量為按重量計(jì)63.26%,其中49.46%為化石碳，13.80%為生物碳。所獲得的混合物達(dá)到的燃料值H。為24546J/g,熱值Hu為5633cal/g。與無煙煤的熱值相比，所獲得的混合物的化石碳含量降低了17.28%,而與中度揮發(fā)肥煤相比，化石碳含量降低了12.06%。實(shí)施例3以實(shí)施例1和2所述的方式，按重量計(jì)，將60%的低揮發(fā)煤與10%的中度揮發(fā)煤、以及30%的生物碳載體混合。所獲得的混合物中，按重量計(jì)，水含量為5.70%,灰燼含量為7.29%，揮發(fā)物質(zhì)(waf)含量為28.71%，硫磺含量為1.07%,氫含量為3.57%。碳總含量達(dá)到按重量計(jì)67.74%,其中53.94%為化石碳，13.80%為生物碳。所獲得的混合物的燃料值H。為26140J/g,熱值Hu為6024cal/g。與低揮發(fā)煤相比，所獲得的混合物的化石碳含量降低了16.06%,與中度揮發(fā)煤相比，化石碳含量降低了11.18%。8權(quán)利要求1.一種燃料系統(tǒng)，其特征在于，與化石燃料相比，該燃料系統(tǒng)的化石碳含量降低，燃料技術(shù)性能與化石燃料一樣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括由至少兩種不同常規(guī)燃料和至少一種生物碳原料混合而成的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括作為常規(guī)化石燃料的褐煤、黑煤、和/或無煙煤。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括作為生物碳原料的生物質(zhì)。5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括作為生物碳原料的至少一種再生原材料，該再生原材料選自木頭、天然纖維、植物油、酒精、糖、淀粉、干燥蔬菜和谷物。6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任意一項(xiàng)所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括提煉產(chǎn)品，該提煉產(chǎn)品來自焦炭、石油焦、褐煤焦和木炭。7.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括按重量計(jì)，占總質(zhì)量至少20。/。的生物碳載體。8.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括有效含量的化石碳，與化石燃料相比，該有效含量的化石碳的熱值降低了11%，化石碳的百分比與熱值相關(guān)、用于計(jì)算化石碳的有效含量。9.一種權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的燃料系統(tǒng)的制備方法，該方法包括以下步驟，1.選擇揮發(fā)物質(zhì)含量低的第一常規(guī)化石燃料，揮發(fā)物質(zhì)含量中度的第二常規(guī)化石燃料，以及生物碳載體；，2.將所述第一常規(guī)化石燃料和所述第二常規(guī)化石燃料混合；，3.將步驟2所獲得的混合物與所述生物碳載體混合；其中，所述常規(guī)化石燃料和所述生物碳載體的選擇，使所獲得的燃料系統(tǒng)符合常規(guī)燃料至少關(guān)于灰燼含量、揮發(fā)物質(zhì)和熱值的要求。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，按重量計(jì)，在所述步驟3中混合入占總質(zhì)量至少20%的生物碳載體。11.根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的方法，其特征在于，所述第一常規(guī)化石燃料按重量計(jì)，含揮發(fā)水和無灰部分(waf)^10%。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一常規(guī)化石燃料選自無煙煤和貧煤。13.根據(jù)權(quán)利要求9至11任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二常規(guī)化石燃料按重量計(jì)，含揮發(fā)水和無灰部分(waf)>10%并^40%。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二常規(guī)燃料選自鍛煤、肥煤、氣煤、長(zhǎng)焰煤、煙煤、預(yù)干燥黑色褐煤、或預(yù)干燥暗褐煤。15.根據(jù)權(quán)利要求9至14所述的方法，其特征在于，將固體生物質(zhì)混合作為生物碳栽體，所述固體生物質(zhì)為木頭、木頭顆粒、木頭片、天然纖維、谷物、糖、或千燥蔬菜。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在混合之前，所述固體生物質(zhì)被注入液體的生物碳載體，該液體的生物碳載體為植物油、植物脂肪和/或酒精。17.根據(jù)權(quán)利要求9至16任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在將所述生物碳載體混合之前，將所述步驟2所獲得的混合物與提煉產(chǎn)品混合，該提煉產(chǎn)品來自焦炭、石油焦、褐煤焦和木炭。18.根據(jù)權(quán)利要求9至17任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟2和/或步驟3中，加入灰塵或粉末狀添加劑，該添加劑為鋸屑、豆碎、或煤塵。19.根據(jù)權(quán)利要求9至18任意一項(xiàng)所述方法制備的燃料系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于，用于發(fā)電廠供應(yīng)電能和/或制造熱能、用于造紙、用于玻璃制造和/或礦物融化、或作為家庭用燃全文摘要本發(fā)明涉及一種燃料系統(tǒng)及其制備方法。該燃料系統(tǒng)與化石燃料相比，該燃料系統(tǒng)的化石碳含量降低，燃料技術(shù)性能與化石燃料一樣。因此，采用本發(fā)明的燃料系統(tǒng)，基于化石碳的二氧化碳的排放明顯降低。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，燃料系統(tǒng)包括由至少兩種不同常規(guī)燃料和至少一種生物碳原料混合的混合物，其中生物質(zhì)作為生物碳原料。文檔編號(hào)C10L5/02GK101654632SQ20081018845公開日2010年2月24日申請(qǐng)日期2008年12月15日優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日發(fā)明者喬治·斯貞茲納,托比爾斯·羅哈爾申請(qǐng)人:托比爾斯·羅哈爾