CN107847898B - 生物质的生长和处理的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

披露了一种系统,其包括搭配的热电厂、水源、二氧化碳源和生物质生长模块。披露了一种通过利用所述系统来改善环境的方法。

Description

生物质的生长和处理的系统和方法
技术领域
本文涉及私人、公共或市政基础设施和公用服务设施的领域和再生能源、生物燃料、水处理和环境保护和修复领域。
牵涉到热使用的许多不同的发电和工业系统在世界范围内被广为使用。这些系统可使用许多种燃料以各种各样的工艺发电。火力热电厂也可排放二氧化碳和其它气体至环境。普遍认可的是二氧化碳是一种产生环境温室效应的气体,过量产生二氧化碳对全球气候有不利影响。而且发电厂可能排放废热产生环境破坏。其它工业系统排污对环境可能是毁灭性的。
因此,可能需要提供一种热能生产和其它工业加工过程,其将多余的或无用的二氧化碳、热和其它副产品的产生和排放减至最低程度。
发明内容
本文提供一种通过生物质生长来减少由热电厂产生的二氧化碳和其它气体的手段,生物质生长利用这些通常有害的排放物产生生物燃料和其它有用产物。如果合适,所产生的生物燃料和/或生物质也可以变为热电厂用燃料源。水处理方法和热、水和其它副产品减少和资源保护技术例如可以如本文所述的那样被加入。
在一个实施例中,本文涉及一种生物质生长模块,其可选地可由废气供给燃料,该废气包括来自热电厂的二氧化碳,其中热电厂可以可选地由来自生物质生长模块的生物质和/或生物燃料流出流体供给动力,且生物质和/或生物燃料流出流体可以可选地由热电厂精炼,并且废气可以提供生物质和/或生物燃料排流体的可观部分的碳含量。
在例如像由图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D所示的某些实施例和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和实施例中,本文涉及一种提供冷却流体如所需冷却水给热电厂且同时有效利用由热电厂产生的废热的方法,所述废热否则可能简单无用地且有时造成破坏地被排放至环境。废热可被有效利用,例如用来调整生物反应器温度和/或用在将在生物质生长模块中生产的水、燃料和/或生物质精炼为有用产物的加工过程中。在例如如图3、图4所示的某些实施例和/或关于例如在计划内采用水和/或二氧化碳的其它实施例中,本文涉及一种用于CO2的尽量减排、发电、生物燃料生产、热和水的高效利用以及生物质衍生非燃料产物的生产和在某些实施例中的废水处理和废物能量转化的集成式方法。各不同实施例保证各种各样的其它水源或待用组合形式提供用于生物质和/或生物燃料生产和CO2减少的介质,同时节约水和热能。
在一个实施例中,一个或多个水源可以设置用于生物质生长,在此,水可以是废水、盐水、微咸水、净化水、饮用水、非饮用水和/或卤水。水中碳含量可以按重量百分比从不到0.1%至15%,或至约1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%,或者从前述数字列中的任一整数至另一整数,例如从约3%至约8%。
附图说明
图1是根据本文的设计的示意图。
图2是根据本文的计划内热流的示意图。
图3是根据本文的计划内的流体流/水流的示意图。
图4是根据本文的计划内的二氧化碳流的示意图。
图5是根据本文的生物质生长单元设计配置的示意图。
图6是根据本文的生物质生长设计配置的第二示意图。
图7A是根据本文的热电厂排气回收设计的示意图。
图7B是根据本文的第二热电厂排气回收设计的示意图。
图8是用于根据本文的生物质生长单元中的光波长选择的设计的示意图。
图9是根据本文的水热液化系统的示意图。
图10是根据本文的计划内的生物燃料和生物质和其它燃料流的示意图。
图11是根据本文的热电厂进流和排流的示意图。
图12A是根据本文的受热或冷却的流体流的示意图。
图12B是根据本文的受热或冷却的流体流的第二示意图。
图12C是根据本文的受热或冷却的流体流的第三示意图。
图12D是根据本文的受热或冷却的流体流的第四示意图。
图12E是根据本文的受热或冷却的流体流的第五示意图。
图13是根据本文的空气处理和臭味控制的示意图的。
图14是在根据本文的热电厂和物质生长单元下游的处理和生物质处理厂(BPP)的示意图。
图15A是根据本文的第一传热模块的示意图。
图15B是根据本文的第二传热模块的示意图。
图16是被集成到根据本文的设计中的兰金循环的示意图。
图17是被集成到根据本文的设计中的简单循环系统的示意图。
图18是被集成到根据本文的设计中的组合循环系统的示意图。
图19是被集成到根据本文的设计中的开放兰金循环的示意图。
图20A是根据本文的锅炉的立体图。
图20B是根据本文的图20A的锅炉的剖视图。
图20C是根据本文的图20A的锅炉的俯视图。
图20D是根据本文的图20A的锅炉的仰视图。
图21是例如要用在本文计划中的蒸汽压缩汽提系统。
图22是用于根据本文的NOx减少的的双程湿式洗涤塔。
图23是根据本文的计划内的压力利用、回收和再用的示意图。
图24A-M是根据本文的计划内的选择基础设施共享和其它示例性协同作用的视图。
图25是根据本文的计划内的氧气流的示意图。
图26是例如要用在本文计划内的在亚临界状况下的催化水热气化系统的示意图。
图27是例如要用在本文的计划内的催化水热气化系统的示意图。
图28是根据本文的设计的示意图。在此图中没有线交叉,但以这样的方式来显示。
定义
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“二氧化碳”是指分子CO2,其处于气态、液态、超临界液态和/或固态形式或相,可选地混有其它气体、液体和/或固体。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“环境二氧化碳”或“环境CO2”可能是指自环境空气捕捉的环境空气中的二氧化碳和/或利用捕捉技术获得的二氧化碳,例如在本文中加入以下参照,其基于AlgaeAirFix(http://energyenvironment.pnnl.gov/highlights/highlight.asp?id=1754)和GlobalThermostat(http://globalthermostat.com/what-we-do/about-carbon-capture-and-use/)。
术语“NOx”是指氮氧化物。
术语“SOx”是指硫氧化物。
用语“在一个实施例中”可能是指“在一个或多个实施例中”。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热电厂技术”或“热电厂系统”可以是指可由热电厂构成的技术类型。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“系统”可以是指“技术”。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“可供燃料”可以是指“设计成接收燃料”、“设计成自…接收燃料”或者“设计成由…接收燃料”。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“WTE系统”可以是指“WTE技术”或者“WTE模块”。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“厂外”可以是指位于、处于或者在离开例如靠近或接近、座落的或集中布置的系统、模块、单元和/或子单元的地点。厂外可以是指距或至座落的或集中布置的系统、模块、单元和/或子单元的距离为约0.1-约20公里、或者约0.1-约0.5公里、或者约0.1-约1公里、或者约0.1-约2公里、或者约0.1-5公里、或者约0.1-约10公里、或者约0.1-约20公里、或者约0.1-约50公里、或者约0.1-约100公里、或者约10-约1000公里。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“厂外二氧化碳”或“厂外CO2”可以是指从计划外或厂外加入计划中的二氧化碳。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“二氧化碳储存”或“CO2储存”可以是指至少一个模块或加工过程,其设计成储存可选混有其它气体和/或处于任何相的其它材料的二氧化碳。二氧化碳储存可包括本领域技术人员所知的任何二氧化碳储存技术或配置,可选地包括CCS,作为气体在环境压力下储存在容器内,储存在高压罐中,作为液体储存,作为固体和/或不同相的任何混合物储存。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“输入”或“进流”或者“流”可以是指任何东西,其可以被引入模块、单元或子单元中并可在本文的附图中由连至框的线或箭头表示,其中该线或箭头代表输入,框代表模块、单元或子单元。就此意义讲,模块可设计成与输入流通和/或结合和/或连接。输入和输出(见下)可以如本文所述地和/或通过本领域技术人员所知的任何方式完成(如流体可以用管道从由鼓风机或泵驱动的模块输入或输出,可将固体移入和/或移出容器内的模块等)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“注入”可以是指输入或产生输入或开始输入,或者模块可以设计成接收和/或提供所述注入或输入。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“输出”或“流出”或“流”或“排出”或“排出物”或“排放”或“排放物”或“丢弃物”可以是指离开的或可被去除的任何东西和/或从模块、单元、子单元或技术中去除的过程,其可在本文的附图中由连至代表模块、单元或子单元或技术的框的线或箭头表示。就此而言,模块可设计成与输出流通和/或相连。输出可如本文所述地和/或通过本领域技术人员所知的任何方式完成(如流体可被管道输出被鼓风机或泵驱动的模块,固体可被移出容器内的模块等)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“排放装置”可以是指排放的任何模块、单元、子单元、技术、部件或特征。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“流”可以是指输入、输出或至少一种流体例如经过、沿或在输入或输出内的运动。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“排出”也可以是指释放到环境中和/或自模块的输出。除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“排出”或“输出”或者“排出/输出”或“输出/排出”可以是指送出厂外。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“排出部段”可以是指设计用于排出的部分(如设计用于排出气体到环境的排气回收设计(如图7A或7B)的一个部段)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“排气回收模块”可以是指被设计用于通过各种各样的步骤处理排气以准备气体、热、污染物、水和/或自加工过程得到的其它流体以作为至BGM、储存和/或该计划中的其它应用例如707的输入的模块。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“动力装置”可以是指本领域技术人员所知的用于移动物料的任何技术,其中物料可选包含流体。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“排气”可以是指来自热电厂和/或其它热力工艺过程的气态污流输出。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“净化”或“加工”或“净化/加工”或者“加工/处理”可以是指杂质去除、分离、干燥、化学品添加、pH调节、温度改变、传热和/或传冷、与其它流体和/或其它材料的组合和/或本文所述的和/或本领域技术人员所知的任何其它方法,其可被施用以改良流体和/或其它材料的特性。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“水利用/再用/加工/处理/分配”可以是指回收来自模块的水输出、可选的水“加工/处理”和以本文所述的任何方式和/或本领域技术人员所知的任何方式将水分配给相同的和/或其它的模块。分配可包括水可选利用泵的管道输送。这些过程可针对不同特性的水(如盐度、生物质含量、热含量、pH等)在一个或多个分离单元和/或系统网络中进行,和/或任何类型的水输出可以被组合。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语蓄水可以是指本文所述和/或本领域技术人员所知的用于储存水的任何手段。蓄水可包括一个或多个单独模块或单元,其可被用来单独地和/或以处于任何相的混合物形式储存不同特性的水。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“淡水源”可以是指任何淡水来源,可选地包括废水,可选地包括本领域技术人员已知的用于将水送至计划的任何技术和/或设备。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“进水(盐水)”可以是指任何注入或输入,或者用于联合地和/或单独地将盐水、微咸水和/或高盐度水送入计划的技术和/或设备,可选地包括深海和/或近岸盐水体注入。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“模块”可以是指具有一个或多个功能的可选的可分离部段。模块可包括一个或多个单元、子单元和/或技术。模块可包括本领域技术人员所知的用于单独地和/或以集成至计划的方式允许和/或支持其功能的任何技术、结构和/或设备。在模块包括包含共用基础设施的不同技术的情况下,由该模块包含的技术可组合并分享任何共用基础设施、可维护单独基础设施或者可组合并分享某共用基础设施。在本文附图的框内示出的任何术语可以是模块、单元、子单元和/或由模块、单元或子单元包含的技术。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“单元”可以是指具有一个或多个功能的可选可拆卸部段。术语“单元”可与术语“模块”互换。模块可包括一个或多个“单元”。一个“单元”可以包括一个或多个“子单元”和/或“工艺技术”。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“子模块”可以是指“单元”。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“子单元”可以是指具有一个或多个功能的可选可拆卸部段。术语“子单元”可与术语“模块”或术语“单元”互换。一个或多个“子单元”可由“模块”和/或“单元”构成。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“系统”可以是指包括相关事物的整体,或者“系统”可以是指包括以下特征中的一个或多个的可选集成系统或配置:发电,排放物捕捉,水处理和/或燃料产生。系统可以是指可选集中布置和/或可选集成的系统或者一个或多个模块、一个或多个单元和/或一个或多个子单元、一个或多个技术、一个或多个部件和/或一个或多个特征的集成配置,其包括一个或多个以下特征:发电,排放物捕捉,水处理,燃料产生,生物质生产,生物燃料产生,水处理,水利用,废物处理如固体废物处理、废水处理、气态排放物处理,淡水生产和/或盐水排出缓解。系统可包括或者可主要由或者可由一个或多个模块、一个或多个单元和/或一个或多个子单元和/或一个或多个技术构成,其包括以下特征中的一个或多个:发电,排放物捕捉,水处理,燃料产生,生物质生产,生物燃料产生,水处理,水利用,废物处理如固体废物处理、废水处理、气态排放物处理,淡水生产和/或盐水排出缓解。用语“主要由…组成”可以是要说明或列举一个或多个模块、一个或多个单元或一个或多个子单元,其没有实质上影响所述的或所提到的系统的特性例如基本特性和新颖特性。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“发酵容器、模块或槽罐”可以是指用于生物质无光生长的容器。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“设计”可以是指系统、配置、系统组合、系统关联和/或模块可选地处于流体连通和/或电子连通中。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“计划”或“该计划”或“设计”或“该设计”可以是指本文的系统,本文的整体,带有或不带任何可选模块、流、协同配合、模块之间的流通和/或连接。“计划”可包括所有系统、技术和/或其它本文特征之和、主要由其组成或由其构成。“计划”可包括本文的任一实施例、主要由其组成或由其构成。“计划”包括系统或主要由其组成或由其构成。“计划”可包括设计或主要由其组成或由其构成。“计划”可包括本文的系统网络或主要由其组成或由其构成。计划可被联合起来。计划可包括一个或多个系统、一个或多个模块、一个或多个单元和/或一个或多个子单元或主要由其组成或由其构成,它们全都彼此相互有效流通。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“厂”或“厂模块”可以是指任何类型的模块,其执行技术功能。它不一定暗示单独的建筑或结构且可被连接至和/或部分集成至其它的模块、技术或本文的其它特征中。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热电厂”或“火电厂”或“热电厂模块”可被定义为厂或其它工业系统,在这里,就其运行的任一方面而言,热和/或二氧化碳可被产生,如用于发电和/或做功、加工物料(如制造厂)和/或以任何方式支持这些厂和/或工业系统的系统。热电厂可以是指燃烧燃料、生物质和/或废物以产生能量的厂和/或在任何运行阶段牵涉到热和/或二氧化碳的其它加工过程。热电厂可包括任何发电厂,可选包括所有化石燃料火力发电厂、核能发电厂、太阳热能发电厂、地热发电厂和其它发电厂,和/或非发电厂,其可选包括钢厂、水泥厂、造纸厂、纺织厂、金属加工厂和其它工厂。热电厂也可包括用来产生燃烧用前体燃料如纤维素乙醇的一个或多个模块、技术或特征、高温分解、HTP模块和/或可自生物质、废物和/或通过其它机理产生燃料的其它技术。热电厂也可包括任何附加连接或附属或相关的模块和/或本领域技术人员所知的可供热电厂技术所用的技术和/或用于支持热电厂运行的其它系统、技术、部件或特征,其包括:设计用于处理、净化和/或准备燃料以用在热电厂技术、冷却热电厂工艺过程、处理任何流出物排放;用于提高如废热发电模块的效率;用于将废热转化为冷(如同时热电联产);和/或用于从热电厂、不同的热电厂模块和/或系统或计划内的其它模块进行输入和/或输出。热电厂可包括在此被描述为热电厂模块和/或技术的任何数量的模块和/或技术,作为如本文所述和/或如本领域技术人员所知的单独系统和/或共享共同基础设施和/或资源。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热电厂”或“发电厂技术”可以是指热电厂和/或部分或完全由发电的热电厂包含的个别技术。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热电厂热和/或压力密集加工过程”可是指在热电厂、热电厂技术中和/或与热电厂运行相关的和/或支持热电厂运行的任何过程,其牵涉到利用热和/或压力。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“燃烧过程”可以是指牵涉到燃烧的任何过程。它可以是指利用或牵涉到(如燃料)燃烧的热电厂技术。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“管道”可以是指管子、硬管、沟渠、管线、通道、沟道或其它输送装置。它可以是指用于包围、组合、保护和/或连接一个或多个管子、硬管、沟渠、管线、通道、沟道或其它输送装置的结构、系统或特征。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“能(量)”可以是指经过一段距离的力。术语“功”和“能(量)”可以互换理解。例如能的单位可以是焦耳,其可以是抵抗1牛顿力推移1米所需要的能量。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热”可以是指物质中的原子、分子和/或离子的随机动能。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热能”可以是指呈热形式的能。如1千焦耳可被耗散在50cc水中以升高约5℃的水温。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“冷”可以是指任何减少至少一种物质的热的手段。它可以是指能冷却物料的系统。它可以是指凉或冷的材料,可选包括能被用于产生冷的流体。冷的一些例子可包括较冷材料与较热材料的直接相互作用、混合和/或其它接触和/或较冷材料与较热材料的间接相互作用,例如在换热中和/或利用冷凝/蒸发和/或压力如热泵,和/或本领域技术人员所知的任何其它手段。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热和/或冷”或“热/冷”或“加热/冷却”或“加热和/或冷却”可以是指一个或多个以下特征(可选是多个):热,热流,冷,冷流和/或其任何组合。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热/冷储存”可以是指按照本领域技术人员已知方式的蓄热和/或蓄冷。热和/或冷可以基于储存物质的特定温度和/或温度范围被储存在热/冷储存模块内的许多单独单元中。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“附加热”可以是指下述热,其可被额外添加至已通过另一过程被添加给物料和/或工艺过程(可选包括流体)的热。例如废热可被用于提供物料初始加热,而另一热源可以被用来针对期望应用(例如换热器、燃烧器)进一步提升温度。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“预热/冷却”或“预热/预冷却”可以是指在工艺过程或模块的准备期间所采用的加热和/或冷却。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“预处理”可以是指本领域技术人员已知用于准备物料的任何处理手段,可选包括用于另一工艺过程的流体和/或流。例如水预处理可包括净化、添加化学品、调节pH、温度改变、与其它水源混合和/或本领域技术人员已知用于准备水以用在特定工艺过程的任何其它手段。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“水”可以是指一个或多个以下特征:淡水,废水,处理后废水,盐水,微咸水,高盐度水,蒸汽,进流,水输入,排出流体和/或包含所述计划中的任何水的水输出(如图3),任何其它水源或上述的混合物,可选地混有任何类型的生物质、生物粗油、燃料和/或生物燃料、污染物、矿物和/或其它材料。水可处于任何相或形式,包含液体、超临界液体、气相和/或固相。水自任一模块传送至另一模块可以包括任何类型的相变,与一个或多个其它水源混合和/或通过本领域技术人员所知的手段处理。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“可透水的”可以是指成分和/或结构,水分子可透过或者水可以在渗透压下经过。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“流体”可以是指任何液体、气体和/或可用在工艺过程中的其它物料。流体可以是指在所加剪切应力作用下能流动的物质形式。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“流出流体”或“输出”可以是指任何类型的一种或多种流体,其自计划中的任何模块和/或其它部件排出。就此而言,模块、单元和/或子单元可设计成与流出流体或输出流通和/或结合。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“BGM流出流体”可以是指来自BGM的流出流体,包括直接自BGM排出的流体和/或自BGM排出且随后经过任何其它加工步骤的流体,所述加工步骤包括浓缩、增稠、脱水、稀释、化学品添加、温度改变和/或本文所述的和/或本领域技术人员所知的其它加工步骤,和/或混有任何类型的其它来源的生物质和/或水,且可以包括以下特征中的一个或多个:
a)生物质水淤泥;
b)水/生物质/提取物;
c)经过处理的生物质/水淤泥;
d)经过处理的生物质水淤泥;
e)TBW淤泥;
f)生物质,水;
g)生物粗油和/或其它生物燃料;
h)残渣;
i)生物质培养基,水;
j)生物燃料;
k)生物质;
l)生物质/泥浆/残渣;
m)生物质,生物燃料(气态),生物燃料(液态);
n)净化的生物燃料;
o)含提取的生物质的溶剂;
p)热的生物质、生物粗油和/或生物燃料、水(液态或气态);
q)热的生物质和/或生物燃料/水淤泥;
r)热的生物粗油和/或生物燃料(气态或液态);
s)自生物质和/或生物燃料分离出的热水和/或蒸汽;
t)蒸汽和微量生物质、生物粗油和/或生物燃料;
u)蒸汽/热的生物质、生物粗油和/或生物燃料、水;
v)生物燃料/水;
w)水;
x)轻油/生物质;和/或
y)重油/生物质。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生长子单元”或“生长单元”或“生长阶段子单元”或者“生长阶段单元”或者“生物质生长子单元”或者“生物质成长子单元”可以是指生物质生长模块内的部件,其可利用一个或多个光生物反应器、发酵槽、池塘、其它反应器和/或被设计用于生物质生长的任何其它系统,可选地包括本文所述的和/或本领域技术人员所知道的任何其它系统。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“压迫”可以是指使生物质经受刺激,包括夺去和/或暴露于物质、光、某波长光、某种温度、氮饥饿/耗尽、盐和/或用于刺激特定生物反应的任何其它手段。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“压迫子单元”可以是指下述模块,其中生物质可接受压迫。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“提取”可以是指利用溶剂和/或通过其它手段除去一部分的生物质,其中留下的生物质结构可以大体未被破坏。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“提取子单元”可以是指下述模块,其中生物质可以接受提取。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“压迫和提取子单元”可以是指下述模块,其中生物质可以接受压迫和/或提取。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“功率”可以是指电力和/或热。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热的”或“被加热的”可以是指被加热到高于环境温度的任何温度。它可以是指比与之换热和/或换冷的物质更热。它可以是指下述物质,其已经通过任何加工过程被加热到高于其在该加工过程被应用到该物质之前的温度的任何温度。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“精炼”可以是指以下特征中的一个或多个:预热含有生物质、生物粗油和/或其它生物燃料和可能有的水的溶液,作为用于其它加工过程的第一步骤;自水和/或蒸汽和/或其它液体分离生物质和/或生物燃料;净化生物质和/或生物燃料的一个或多个成分;将生物质和/或生物燃料的成分转化成其它化合物,包括将生物质转化为生物粗油,将生物质转化为生物气;将包括生物粗油和/或生物燃料的化合物分离成个别的化合物或化合物组,例如碳范围;使生物质和/或生物燃料经受热、压力、水热加工和/或类似加工;添加化学品,燃料掺混;和/或本文所述的和/或本领域技术人员已知用于精炼石油产品和/或生物燃料的任何方法。任何上述情况可在有或没有水和/或其它流体时进行。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“精炼厂”可以是指下述模块,在此发生精炼(例如生物质、生物粗油、生物燃料、生物气、燃料和/或水的精炼)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“分离”可以是指本领域技术人员已知用于分离可选地包括流体的两种以上物质的任何手段,可选地包括物理、化学、热生物和/或其它的分离手段。分离可以是指热水和/或蒸汽与热生物粗油和/或生物燃料/水淤泥和/或与热生物粗油和/或生物燃料或者两者的分离(例如1510),例如图15,通过本领域技术人员所知的任何手段。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物气”可以是指部分或完全地自生物质得到的气态燃料,可选地混有其它气体、水和/或其它物质。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物气/天然气储存”可以是指下述的模块,其中生物气、天然气和/或其它初级气态和/或液态燃料可以被单独地和/或组合地储存、加热和/或以其它方式按照本领域技术人员所知的任何方法保存。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物粗油”或者“生物原油”可以是指可由生物质制得的初级液态生物燃料。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物煤”可以是指可由可选地包括废物的生物质制得的初级固态燃料。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物质”可以是指自活的或近期活的任何类型生物例如水藻、细菌、真菌、酵母和/或阿米巴变形虫得到的物质。生物质可以包括:由活的生物产生的生物燃料例如由和/或自植物产生的乙醇;由植物生物质加工和/或发酵产生的生物气、生物粗油和/或其它生物燃料;生物质的完好无损部分;用溶剂提取的生物材料部分;和/或任何其它材料,其可以源自或者作为生物和/或可从生物和/或通过本文所述的和/或本领域技术人员所知的任何手段制造的产品得到。生物质可以是指活的和/或死的生物和/或由其制造的生物燃料。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物质产品”可以是指自生物质制造和/或得到的产品。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物质加工厂”或“BPP”可以是指模块,其中可选地混有其它物料的生物质可根据本说明书的描述和/或以本领域技术人员所知的任何方式被加工成产品。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“精炼厂/BPP”或“精炼厂和/或BPP”或“BPP和/或精炼厂”或“BPP/精炼厂”可以是指精炼厂模块、BPP模块或两者,或单独地、集中布置和/或作为单独模块,可能互连和/或可能共享一些共同基础设施。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂”或者“BBPP”可以是指下述模块,其中水可以被加工例如被净化、用化学品处理、碳酸化和/或以其它方式被准备用于灌瓶、被保藏、被灌瓶和/或以本文所述的和/或本领域技术人员所知的任何方式被储存。补充地或替代地,生物质产品可以被准备用于灌瓶和/或其它包装、被灌瓶和/或以其它方式包装、保存、冷却、加热、储存和/或以本文所述的和/或本领域技术人员所知的用于加工和/或包装任何类型的生物质产品的其它任何方式被加工。水加工和灌瓶可以利用一个单独系统发生,其可选地处于与生物质准备和由BBPP包含的灌瓶和/或包装系统分开的位置。不同的生物质产品准备、包装和/或储存可以包括一个和/或多个不同技术,其可选地在由BBPP包含的多个分开位置上进行(例如液态生物质加工和包装方法可以与固体、混有其它物料的固体和/或气体的加工和包装方法分开地进行)。BBPP也可以包括本领域技术人员所知的用于准备瓶子和其它的由回收材料制造的包装和船运材料的任何方法。BBPP可以包括本领域已知的用于准备并消毒瓶子的任何方法和/或用于实施捆扎、塑料包裹、热缩包裹的其它包装材料、托盘和/或其它散料包装设备和材料(例如准备产品托盘和/或其它大批船运手段)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“燃料”可以是指任何物料,其可被用于产生任何形式的能。除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“燃料”可以是指碳基物料,其可被燃烧以产生任何形式的能。任何形式的能可以包括电能、热和/或任何其它形式的能。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“厂外燃料”可以是指从厂外源被加入所述计划和/或自所述计划被输出至厂外源的至少一种燃料。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物燃料”或者“许多生物燃料”可以是指完全或部分利用生物材料和/或加工过程产生的燃料。生物燃料可以包括生物质和/或由生物质产生的燃料(例如由生物质在水溶液中作为副产品产生的乙醇)、由通过任何切实可行的加工过程加工生物质和/或一部分生物质产生的燃料,该加工过程可选地包括热、化学、生物化学、机械、其它生物加工方法和/或其它方法,和/或在任何类型的燃料制造中发挥过作用的方法。生物燃料可以包括呈气态、液态、固态、超临界流体和/或物质混合状态的这些燃料。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“水热加工”或“HTP”包括快速热加工、水热液化、催化水热气化、可选地带有或不带原位酯交换反应(IST)的水热碳化和/或包括热和/或压力的其它生物质加工和/或精炼方法和源自热和/或压力施加的其它物料加工。HTP可以是指一个或可选一起使用且可选先后使用的超过一个的HTP技术和/或技术工艺(例如HTL随后是CHG)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“闪蒸精炼”可以是指水热加工。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“快速热加工”或者“RTP”可以是指利用一般牵涉到环境压力下的热的工艺过程分离和/或部分精炼BGM流出流体、水和生物质混合物和/或生物质/水淤泥。这种工艺过程的一个例子可以是Envergent技术有限公司的快速热加工(RTP)技术(https://www.envergenttech.com)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“水热液化”或者“HTL”是指利用一般牵涉到热和可能压力的工艺过程分离和/或部分精炼BGM流出流体、水和生物质混合物和/或生物质/水淤泥。HTL加工可以制成生物粗油。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“水热碳化”或者“HTC”牵涉到施加轻度热和可选压力至在含水介质中的生物质。在约180-250℃的温度和约10-40巴的压力下,生物宏观分子水解并反应生成固态氢化碳或碳化固体。该材料随后一般可以利用“原位酯交换反应”或“IST”被加工。在本文提到的情况下,HTC可以被理解为也可选地包含IST。一部分的初始生物质可以被循环至BGM、其它HTL加工过程和/或此外以本文所述的任何方式被加工,包括由精炼厂和/或BPP按照本领域技术人员所知的任何方式加工。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“原位酯交换反应”或“IST”包括生物碳中的脂类转化为生物柴油,而没有首先利用醇类如甲醇或乙醇提取它们。亚临界IST可以在亚临界醇温度下完成。这通常需要使用催化剂和醇与油的高摩尔比(例如超过300:1),且可能也对进料中的水敏感。超临界IST(SC-IST)可以在超临界醇温度下完成。SC-IST不需要催化剂或醇与油的高摩尔比,且可能对进料中的水不太敏感。来源:罗伯特,列文,“THE PRODUCTION OF ALGAL BIODIESEL USING HYDROTHERMALCARBONIZATION AND IN SITU TRANSESTERIFICATION”(化学工程博士学位论文,密歇根大学,2013),被援引纳入本文并且作为依据。http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/99977/rblevine_1.pdf?sequence=1
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“催化剂”可以是指提高一种或多种化学反应速度的物质。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“催化水热气化”或者“CHG”可以是指下述精炼过程,其在水中催化转化有机化合物成气体,可选地包括CH4和/或CO2,为此利用热和/或压力来驱动转化,同时保持水处于液态。例如由被援引纳入本文的专利申请公开号WO2013/184317A1提供的披露内容可以是一个示例性加工过程。该加工过程也可以包括在被选择用于形成气体产物的温度和压力下在自HTL阶段或过程所释放的含水部分中催化气化和/或水热气化(CHG)残余有机化合物。气体产物可以含有至少一种烃或其它中等BTU(英国热单位)气体产物。烃气体产物的燃烧可被用来提供来自生物质转化的净正能量释放。这种工艺过程的一个例子可以在http://www.genifuel.com找到。
例如CHG可以在约350℃、20-22MPa的情况下实现,其中生物质可以在湿润条件被加工(约80-85%水),出现的气体流可以通常是蒸汽,因而可以回收热,转化率可以很高(>99%),气体输出可以是清洁的,只有相当少量的残余焦油和不到1%的灰,其中典型的气体流内容物可以是例如62%甲烷、35%的CO2、少量氢气和其它燃料例如乙烷、丙烷。例如参见网页http://www.genifuel.com/gasification.html,其被援引纳入本文并作为依据。
相反,Genifuel气化器可以利用湿法工艺,其被催化而产生快速且基本彻底的生物质转化,作为产品产生相当清洁的再生天然气。此过程可以在比其它气化方法低许多的温度运行,约350℃和21MPa,使得设备的构造和运行更简单。气化器产生气体产物和蒸汽,其含有在气化过程中所产生的二氧化碳。冷凝之后,富含溶解二氧化碳的水可以被再循环至BGM以加速下一代生物质的生长和/或用于所述计划内的其它应用(见图4),同时将排放减少至近似为零。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“气化模块”可以是指这样的模块,在此,可能混有水和/或其它组成例如BGM流出流体和/或经过处理的BGM流出流体的生物质可以利用CHG、厌氧消化和/或适应由生物质制造气体的目的的任何其它手段被全部或部分转化为一种或多种气体。气化模块也可以包括用于加工所形成的气体以将其准备用作燃料和/或用于储存的系统,包括干燥、硫化氢去除和/或其它污染物去除、其它加工、与其它燃料混合、碳捕捉和储存以用于二氧化碳、冷凝成液体和/或本领域普通技术人员所知的其它技术。气化模块可以由热电厂包含并且可以可选地与其它热电厂技术和/或加工过程共享基础设施,可以由精炼厂和/或BPP包含并且可以可选地与精炼厂和/或BPP技术和/或加工过程共享基础设施,和/或可以作为单独模块。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,术语“气化设备”可以是指用在气化模块中的或支持气化模块功能、其输入和/或输出或流出的任何设备。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“超临界流体提取”可以是指牵涉到处于超临界状态的流体例如CO2、甲醇和/或乙醇的提取过程。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“淡水”可以是指盐度通常低于海洋盐水盐度的水,一般低于0.5%。为了本文的目的,淡水可以是指任何类型低盐度水,它可包括任何类型的低盐度废水。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“废水”或者“排水”可以是指下述水,其可以含有任何类型的废物和/或与之相关的化学副产品。市政废水可以是公共形式的废水,其可以含有约30至40mg/L的硝酸盐、5至10mg/L的磷酸盐、变化水平的有机碳、悬浮固体和/或溶解固体和可能有的其它化学品。废水也可以包含农田径流、工业废水、雨水、沥出液、来自任何工艺过程的过程用水和/或含有以下组成的任何其它水源,所述组成可以使其无法饮用。废水可以具有任何盐度水平。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“灰水”或者“中水”可以是指经过处理的废水或部分经过处理的废水(例如利用初级处理、二级处理和/或三级处理工艺被处理的废水)。灰水可以是指这样的水,其已经在任何类型的加工过程中被使用,其可能在加工过程中使用之后是不可饮用的。中水可以是指这样的水,其来自饮用水和非饮用水的混合。中水可以是指可被用来稀释卤水的水。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“经过处理的废水”可以是指废水,其已经通过任何物理、化学、生物工艺过程和/或其它手段被处理。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“盐水”可以是指盐度高于淡水且是海水盐度的典型的水,一般在3%至5%(30g/L至50g/L)的范围内。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“半咸水”可以是指淡水、盐水、卤水和/或其它水的任何混合物,其盐度一般在淡水与盐水之间(约0.5%至3%)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“高盐度水”、“卤水”或“卤水排出”或“卤质水”可以是指盐度通常高于海水的水(一般高于约5%或50g/L)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“卤水电解”可以是指对卤水施以电解(例如作为脱盐副产品产生的卤水)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“脱盐”可以是指按照降低其盐度的方式加工盐水,可选地包括也可以产生高盐度水或卤水的方法。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“脱盐厂”或“脱盐模块”或“脱盐厂模块”可以是指执行脱盐的模块。脱盐厂可以包括如本文进一步所定义和描述的基于蒸馏的和/或基于过滤的技术和/或本领域技术人员所知的其它脱盐手段。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物反应器”可以是指完全或部分封闭的容器,生物质可以在其中生长。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“光生物反应器”可以是指完全或部分封闭的容器,其暴露于太阳和/或其它光源下,生物质可在其中生长。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物质生长模块”或“BGM”可以是指下述模块,其中生物质可在一个或多个不同的生物质生长单元中生长和被加工。在可以描述或暗示流入和/或流出BGM的情况下,和/或在加工过程可以在BGM之中、之上或由BGM进行的情况下,BGM可以是指由BGM包含的任何一个或多个BGU或任何子单元和/或其部件。除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物质生长单元”或“BGU”可以是指用于生物质生长和初级生物质加工的系统。为了本文的目的,BGU也可以包括任何类型的废水处理厂(WWTP)。BGU可以包括一个或多个生长子单元和其它子单元,其可以被用于支持生物质生长(例如图6)。BGU也可以是指下述系统,在此,生物试剂可以通过任何方式新陈代谢、发酵和/或此外以任何方式改变二氧化碳和/或其它气体例如氢气、一氧化二氮、一氧化碳和/或其它气体,并且可以产生生物质、燃料和/或其它化学结构。在可以描述和/或暗示流入和/或流出BGU的情况下,和/或在加工过程可以在BGU之内、之上和/或由BGU进行的情况下,BGU可以是指整个BGU或者任何一个或多个BGU子单元和/或其它部件。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“自养”可以是指在有光条件下生长的生物质。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“异养”可以是指在无光条件下生长的生物质。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“兼养”可以是指在有光和无光的条件下生长的生物质。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“BGM给水”可以是指下述的水流,它包括任何水类型或混合物,其被用于供应水给BGM、BGM中的BGU和/或BGM中的任何BGU子单元和/或其它BGU部件。BGM给水可以包括盐水、淡水、高盐度水、废水、其它水类型和/或上述的混合物,可选地包括来自所述计划的水(例如图3),按照任何比例。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“WWTP”或者“WWTP模块”或者“传统WWTP”或者“传统废水处理厂”或者“基于细菌的传统废水处理厂”或者“基于细菌的传统WWTP”或者“基于细菌的传统废水处理厂”或者“基于细菌的传统废水处理设备”或者“利用细菌的WWTP”或者“利用基于细菌的工艺的WWTP”或者“利用基于细菌的加工过程的WWTP”或者类似术语可以是指并未利用基于植物的二级处理方法的废水处理厂。它可以是指下述废水处理厂,其完全或部分利用包括基于细菌的技术如活性泥浆的系统。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“污染夹带模块”可以是指下述模块,其利用本领域技术人员所知的任何技术来隔离、夹带、反应(例如NOx排放物的还原)、捕集、稀释、吸收、过滤、中和、洗涤和/或以其它方式处理排气,排气含有至BGM的选定污染物的可选流。模块可以附加利用被设计用于准备来自模块的任何液态和/或气态流出物以便送入BGM的处理方法(例如化学处理、污染控制、与其它流体混合、温度调节)和/或本领域技术人员已知的其它方法,用于准备流出物的利用,以便用在BGM中、用于储存及随后在BGM中利用和/或用于排出。该模块可以按照任何组合形式或顺序利用任何一个或多个以下技术/物质:
a.活性炭
b.平底炉焦
c.沸石
d.石灰石
e.氯
f.喷雾器
g.吸附剂
h.过滤
i.催化剂
j.光化学方法
k.选择性催化还原
l.干式洗涤塔
m.湿式洗涤塔-喷水塔、托盘塔、填料塔、双程湿式洗涤塔和/或其它湿式洗涤塔
n.本领域技术人员所知的其它污染控制/夹带技术。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“污染控制模块”可以是指下述模块,其利用本领域技术人员所知的任何技术来隔离、夹带、反应(例如NOx排放物的还原)、捕集、稀释、吸收、过滤、中和、洗涤和/或以其它方式处理排气以便可选排出至环境。污染控制模块可以按照任何组合或顺序利用以上针对“污染夹带模块”所述的任何一种或多种技术/物质和/或本领域技术人员所知的其它技术。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“污染控制和/或热回收”可以是指污染控制模块、热回收模块或两者。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“输送装置”可以是指以下结构或系统,其设计成输送可选地包括流体的物料。输送装置可以是指用于输送流体(例如排气、水、二氧化碳、氧气、其它气体和/或气体/液体混合物)的管道。输送装置可以是指用于输送排气离开热电厂或热电厂燃烧过程的管道。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“分流”可以是指下述结构或系统,其设计成从输送装置分流出任何一部分物料和/或流体。分流可以是指被设计用于造成物料运动以部分或完全改变方向的结构。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“废热”可以是指可作为产生初级工艺用热的工艺过程的副产品来产生的热。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“初级工艺用热”可以是指可被用来发电或执行任何其它工业加工过程如加工钢的热。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则例如如图2和/或本文其它图所示的术语“传热”或者“热传输”是指从物质的一部分传输热至另一部分。这样的传递可以包括本领域技术人员所知的从一种材料至另一种材料的任何手段,包括被加热的材料与待加热材料的可选定向接触、利用换热器和/或不直接接触材料地传热的其它间接热传递过程、本文所述的任何方法和/或本领域技术人员所知的任何其它手段。如任一图所示出的“冷传递”、“冷却”或者“传冷”可利用与热传递相同的工艺过程中的一些,除了完成传递的材料具有比进行与之传递的材料更低的热能,并自第二材料吸收热能,由此实质上传递冷。冷却或传冷也可以是指凉或寒冷材料,其可选地包括所产生的流体如由热电厂热电联产产生的空调和/或制冷,其可以被施加至其它材料和/或处于封闭空间中的材料以便冷却它们。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“换热过程”可以是指热传递,其中可以利用换热器。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“换热器”可以是指用在传热装置中的一件装置。换热器可以具有任何配置形式,例如并流、逆流、横流、环形或者其它配置形式。换热器例如可以是双管式、壳管式、板式、板壳式、板翅式、绝热轮式、枕板式、流体式、动态刮板式或其它设计形式。它可以包括相变式或直接接触式换热器。换热器可以包括自清洁式换热器、废物热回收单元、兰金循环、有机兰金循环、流体换热器和/或热回收蒸汽发生器。换热器可以被设计用于任何介质或不同介质和/或流体类型的组合。换热器可包括一个或多个共同使用或串列和/或并联使用的换热器。为了本文的目的,换热器也可以包括任何结构来传递任何类型的热,除了在现有技术中被称为换热器的典型工程结构外(例如围绕BGM的水池可以是换热器,例如图12C)。这些类型中的任一种换热器和/或适应该目的的其它换热器可被用在所述计划的可表明换热器的任何方面。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热/冷回收”或者“热和/或冷回收”或者“热回收”或者“热回收和再用”或者“热回收+再用”可以是指从可选地来自所述计划所包含的模块、系统、单元、子单元、加工过程和/或技术的物质、流体和/或物质流回收和/或可选分配和/或再用热和/或冷,通过本文所述的任何手段和/或本领域技术人员所知的任何手段。热和/或冷可以在热/冷储存模块中的多个单独单元内基于例如来自不同模块、加工过程和/或技术所回收的热和/或冷的特定温度和/或温度范围被回收。所回收的热和/或冷可以被再用在模块中,它自所述计划内的任何其它模块和/或从任何其它模块被回收(例如图2)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热/冷回收模块”或“热和/或冷回收模块”或“热回收模块”或“热回收和再用模块”或“热回收+再用模块”可以是指下述模块,在此发生热和/或冷回收。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“压力回收”可以是指自一个或多个加工过程、系统和/或模块回收压力以便用在例如图23的一个或多个相同的和/或其它的加工过程、系统和/或模块中。压力回收可包括本说明书所述的任何手段和/或本领域技术人员所知的任何手段。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“压力回收模块”可以是指下述模块,在此发生压力回收。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热/压力回收模块”可以是指热回收模块、压力回收模块或者两者。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则例如在图中由线或箭头表示的术语“热和/或冷”或者“热/冷”可以包括热流、冷流和/或其混合。热和/或冷可以起源于所述计划内的任何模块、系统和/或技术并且可以被传输至如图2和/或其它图和/或关于热和/或冷产生、采集和/或传递的说明所示的计划中的任何其它模块、系统和/或技术。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“蓄热”可以是指用于储存热的任何过程、系统、模块和/或技术。蓄热技术可包括熔盐、热油、地热储存、储存于水和/或其它液体中、和/或本领域技术人员已知用于蓄热的任何其它工艺过程。蓄冷可以是与蓄热相同的,除了它所储存的材料的温度低到足以提供冷,例如冰或被冷却至低于其冰点的流体、在用来冷却牵涉到高温和/或热流体的工艺过程的环境温度的流体。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热加工”可以是指牵涉到使用热的任何加工过程,无论是否在所述计划内。这可以包括任何热动力学过程和/或热力学循环。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热动力学过程”可以是指热动力学系统从初始状态进至最终状态的积极进展过程。它可包括开放系统或闭合系统,包括利用热力学循环的系统。
“热力学循环”可以是指可使热动力学系统经过一连串不同状态且最终返回其初始状态时。热力学循环可以包括内和/或外燃烧模块。它们可以包括但不限于以下:兰金循环,埃里克森循环,勃朗登循环/布雷登循环,气体发生器循环,阿特金森循环,分级燃烧循环,米勒循环,斯特林循环,卡诺循环,奥托循环,迪塞尔循环,卡琳娜循环,膨胀循环,均质压燃,有机兰金循环,超临界兰金循环,再生兰金循环,贝尔科曼循环,吸湿循环,斯库德利循环,斯托达德循环,勒努瓦循环,组合循环,HEHC,混合/双循环,巴顿循环,汉弗莱循环,上述的组合和/或其它热力学循环。它们可以牵涉到任何或全部的热动力学过程类型,包括但不限于等压的、等温的、等容的、等熵的、等焓的、绝热的和/或其它的过程。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热电联产冷却”或者“热电联产”可以是指可由热电厂可选地自热且可选地自废热产生的冷。它包括本领域技术人员已知用于这种转化的任何技术。热电联产冷却可以包括由热电厂废热电联产产生的空调和/或制冷。“热电联产”可以是指通过本领域技术人员所知的任何方式从热(例如废热)产生其它有用的流。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“全氧燃烧过程”可以是指任何过程,在此氧气可被注入任何类型的燃烧过程或燃烧室例如热电厂燃烧过程的进口中,增大燃烧所用气体的氧气含量,和/或降低氮气含量。全氧燃烧过程可以导致燃烧所用空气中的任何氧气比例高于环境空气的氧气比例,从不到1%至约78%。所造成的燃烧排出气体可能在NOx排放物中大体较低。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“生物质/水淤泥”可以是指水与生物质和/或生物燃料的混合物。
“经过处理的生物质/水淤泥”或者“TBW淤泥”或者可以由BGM流出流体包含的“自生物质生长模块的水排出”可以包括下述生物质/水淤泥,其已经从BGM被排出且可选地已经通过一些附加步骤被加工,所述步骤例如是三级处理、生物质浓缩、用来自其它来源的水稀释和/或本文所述的和/或本领域技术人员已知准备用在其它加工过程(例如用于精炼、气化、加工成生物质产品、准备用在热电厂冷和/或热吸收过程中,和/或用于本文所述的其它应用)中的其它处理方法。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“协同配合”可以是指两种以上的东西合作,尤其当效果可能强于其个别效果和/或能力之和时,和/或当在采用两种以上的东西的情况下在至少一个东西之中可将有害效果降低、消除和/或转为益处时。协同配合可以牵涉到在所述计划的不同模块之间的相互作用、连接、基础设施共享、资源共享和/或流通(例如热和/或流体连通等)的利用。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“废物”可以是指垃圾、丢弃物、拆毁物和/或任何类型的副产品。“废物”可以包括市政卫生废物、拆建废物、建筑垃圾、工业废品、有害废品、生物质(例如木料场产生的废木和/或其它工业生物质废品、农业废物)和/或其它废物。废物可以包括金属废物、玻璃、塑料、木头、陶瓷、纸和/或任何其它材料。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“废物接收”或者“废物接收模块”或者“废物接收/再循环“或者“废物接收/回收模块”或者“再循环”或者“再循环/废物接收”或者“再循环/废物接收模块”或者“回收模块”可以是指下述模块,在此,废物可以被运送、蓄积、储存、分类、再循环、压实、加工成再循环产物、通过任何数量的WTE技术经受WTE、回填和/或此外以本领域技术人员所知的任何手段被处理。
“废物能量回收”或者“废物能量回收模块”或者“WTE”或者“WTE模块”可以是指下述模块,其由废物、生物质和/或任何其它材料产生燃料、燃料前体和/或其它产品和/或任何形式的能量。WTE模块可以包括一个或多个WTE系统且可以由热电厂包括。
“WTE系统”或者“废物能量回收系统”或者“WTE”或者“废物能量回收(WTE)系统”或者“废物能量回收技术”或者“WTE技术”可以是指由WTE模块和/或热电厂包括的特定系统和/或技术类型,其由废物、生物质和/或任何其它材料产生燃料、燃料前体和/或其它产品和/或任何形式能量。废物能量回收系统可包括本文说明书所述的任何技术和/或本领域技术人员所知的任何其它技术(例如焚烧炉、等离子体气化、纤维素乙醇、高温分解等)。
为了本文的目的,开放兰金循环可以是指这样的发电系统,其在许多方面反映兰金循环,除了最值得关注的是,通常可以冷凝且作为工作流体被返回的水/蒸汽混合物可以被新的一部分流体取而代之。开放兰金循环可以牵涉到经过处理的生物质/水淤泥的使用。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“初级处理工艺”或者“初级处理”可以是指施用本领域技术人员所知的技术来制备任何类型的水以便加入BGM中和/或在在WWTP处的次级处理之前,可能包括去除固体和/或添加化学品。在废水物质情况下,初级处理可以牵涉到初级废水处理的典型加工过程,可选地包括沉淀、细沙去除、筛分(例如条杆筛分)和/或使用初级澄清器。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“二级处理过程”或者“二级处理”可以是指施加如本文所述和/或本领域技术人员所知的加工处理以在初级处理后进一步处理废水,可选地包括生物加工过程以基本除去溶解和悬浮的有机化合物,一般被估量为BOD。二级废水处理可以部分或完全地在BGM和/或在二级处理系统中在WWTP中进行。借助BGM的二级处理也可以降低水中营养成分含量。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“三级处理过程”或者“三级处理”可以是指施加本文所述和/或本领域技术人员所知的技术以进一步处理自BGM排出后的BGM流出流体和/或WWTP以便在各种各样应用中使用BGM流出流体,和/或用于BGM和/或WWTP排出到例如环境中。在废水物质情况下,三级处理可以牵涉到一般是废水(例如市政废水)三级处理的加工过程,包括利用次级澄清器、消毒技术和/或本领域技术人员所知的其它技术。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“泥浆加工”可以是指任何类型泥浆的借助本领域技术人员所知的任何手段的加工和/或处理,可选地包括可以在废水处理过程中产生的泥浆。泥浆加工可以由WWTP和/或BGM包含和/或可以作为单独加工过程来执行。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“系统网络”或“该系统网络”为了本文的目的可以是指在不同的可选部件之间的任何类型的可选流通和/或连接。当与任何图相关地讨论时,它可能不被局限于一个大型的互连系统例如电力网。而是在本文提到的系统网络中的所述连接和/或流通可以呈在任何两个以上模块/单元、技术和/或由系统网络表示的其它部件之间的流通和/连接的一个或多个单独子系统的形式,如果在某些实施例中有的话。在系统网络中示出的任何来源、流、流通和/或连接选项可以保持在单独的子系统例如模块、单元或子单元中,或者可以与来自“系统网络”的任何其它流通来源和流和/或在所示的任何加工过程的任何阶段的其它来源组合。例如水流、电流、热流等可以组合,或者可以是在系统网络中的或系统网络之间的单独的流。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“残渣”可以是指当可以进行任何类型的加工过程时未被用在加工过程中的物料的任何一部分,例如生物质、水、沉淀物、泥浆、溶剂、化学品残渣和/或其它材料。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“基础设施”可以是指任何类型的设备和/或系统。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“进水”或“给水”可以是指一个或多个水源,其被完全或部分用于供给所述计划内的任何模块和/或加工过程。“给水”可以是指被供应给BGM、BGU、生长子单元和/或BGU的任何其它部件的水源。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“太阳光热”可以是指下述的技术或者模块,其包括用于利用由日光产生的热制造、储存和/或分配任何形式能量的一个或多个技术(如太阳能塔、太阳能槽等)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“阳光盆地”可以是指任何结构和/或区域,在此,水可以蓄积、运输和/或循环且暴露于阳光、人造光和/或环境热和/或冷之下。阳光盆地可以包括槽罐、池塘、喷泉、湖泊、流、渠道和/或任何类型的其它庭院水景,由此水可以自阳光和/或环境热和/或冷吸收能量。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“集中布置”可以是指彼此靠近或相邻布置。集中布置可以是指两个东西相互布置在0.1公里内、或0.5公里内、或1公里内、或2公里内、或5公里内、或10公里内、或20公里内,或者任何其它距离,其允许应用贡献给、受益于、流通于共享基础设施和/或部件和/或其它在不同的模块、系统、技术和/或所述计划的其它要件之间的互动。集中布置可以是指一个或多个系统、或一个或多个模块、一个或多个单元和/或一个或多个子单元布置、构建或者移动至或安放在以下场所,在这里,一个或多个系统、或者一个或多个模块、一个或多个单元和/或一个或多个子单元可以在一个圆圈内,其半径为约0.01至约20公里、或者约0.01至约10公里、或者约0.01至约8公里、或者约0.01至约5公里、或者约0.01至约2.5公里、或者约0.01至约2公里、或者约0.01至1公里、或者约0.01至约0.2公里、或者约0.01至0.1公里、或者约0.01公里至约0.03公里、或者约0.02至约0.1公里、或者约0.03至约0.1公里、或者约0.04至约0.1公里、或者任何其它距离,该距离允许应用贡献给、受益于、流通于共享基础设施和/或部件,和/或其它在不同的模块、系统、技术和/或所述计划的其它要件之间的互动。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“包装”或者“以包装”或者水、生物质产品和/或燃料(例如来自精炼厂、BPP和/或BBPP中的其它模块)的“包装”或涉及它们的“包装”可以包括干燥、净化、灌瓶、装桶、保存、化学处理、消毒、碾压、压制、切割、造粒、装箱、装集装箱、压缩、加压并置入槽罐和/或准备好产品以便储存、输出和/或投放市场的其它手段。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“技术”或者“技术类型”可以是指技术、技巧、方法、工艺过程和/或设备,其可被用来完成目的。术语“技术”可以只是叙述性使用和/或作为复合名词的一部分来描述和/或说明所述计划或所述计划的具体模块所用的技术类型。例如“脱盐技术”或者“用于脱盐的技术”或者类似表述可以是指被用来完成脱盐的技术。在本文的图中,用词“技术”可以被省掉,但术语仍然可以被理解为描述图中的技术选项。例如“高温分解技术”可以在图中被简单定为“高温分解”,并且可以是在某些实施例中可选地由热电厂包含的一项技术。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“部件”可以是指较大整体的一部分或元件。“部件”可以是指模块、单元、子单元或技术的一部分。“部件”也可以是指技术。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“热反射镜/其它选择性反射器”可以是指热反射镜和/或本领域技术人员所知的任何其它技术,其能够选择性反射特定波长的光,可选地允许其它波长光经过。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“蓝光”可以是指其波长主要在可见光谱的蓝色范围即约380至500纳米内的光。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“红光”可以是指其波长主要在可见光谱的红色范围即约620至750纳米内的光。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“溶剂”和/或“多种溶剂”可以是指一种或多种溶解溶质的物质。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“环境空气”可以是指来自当地环境的空气。它可以是指来自圈地的空气(例如模块内或建筑内的空气)。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“空气处理/臭味控制模块”或者“空气计划”可以是指用于处理、消毒、除臭、清洁、循环和以其它方式控制所述计划内的空气流和空气使用的计划,例如图13。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“可选的臭味控制空气”或者“在…可选的臭味控制空气”可以是指空气流出,其可以是空气处理/臭味控制模块的在其被送入热电厂燃烧过程之前的产物1326。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“空气净化”或者“空气净化模块”可以是指用于净化空气的模块和/或模块内的技术,包括本领域技术人员所知的用于净化、除臭、清洁和/或以其他方式改善空气质量的任何手段。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“空气储存”可以是指本文所述的或本领域技术人员所知的用于储蓄空气的任何方法,可选地包括在容器内在环境压力下储存空气和/或在高压罐内储存。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“回填”可以是指通过掩埋来处置废物的地方。回填可以包括市政卫生废物回填、危险废物回填、混合废物回填、用于废物管理的回填(例如临时储存、合并、分类、传送、处理和/或再循环)和/或本领域技术人员所知的其它回填类型。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“回填气体”可以是指因回填而散发出的气体,包括二氧化碳和/或可燃化学化合物例如甲烷。“回填气体”也可以称为“生物气”或者“二氧化碳”。“回填气体”也可以包括用于以本领域技术人员所知的针对有效应用所准备的任何方式例如二氧化碳的燃烧和/或利用捕捉、浓缩、净化和/或加工和输送回填气体的设备。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“轻油”可以是指其密度可以低于水的油。轻油可以包括其它物质。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“重油”可以是指其密度高于水的油。重油可以包括其它物质,可选地包含任何类型的固体和/或残渣。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“等离子体”可以是指“等离子体气化”或者“等离子体气化技术”。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被提供”或者“提供”可以是指“设计用于提供”或者“设计用于提供给”或者“设计用于被提供”或者“设计用于被提供给”。术语“被提供”可以是指在模块、单元或子单元情况下,所述模块、单元或子单元可以设计成提供某些东西,和/或接收和/或提供可能被提供的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“引导向”可以是指“设计成引导向”或者“设计成被引导向”。术语“引导向”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成引导某些东西和/或接收和/或提供可被引导的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被供应”或“供应”可以是指“设计用于供应”或者“设计用于供应给”或者“设计用于被提供”或者“设计用于被提供给”。术语“被提供”可以是指在模块、单元或子单元情况下所述模块、单元或子单元可以设计成供应某些东西和/或接收和/或提供可能供应的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“储存”或“储蓄”或者“储存单元”或者“储存模块”可以是指用于保存或积蓄的场所。术语“被储存”可以是指在模块、单元或子单元情况下所述模块、单元或子单元可以设计成储存可以保存或积蓄的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被生产”或“生产”可以是指“设计成生产”或“设计成被生产”,或者术语“被生产”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成生产某些东西和/或接收和/或提供可生产的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被加工”或“加工”可以是指“设计成加工”或者“设计成被加工”。术语“被加工”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成加工某些东西和/或接收和/或提供可加工的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被按路线输送”或“按路线输送”可以是指“设计成按路线输送”或者“设计成被按路线输送”。术语“被按路线输送”可以是指在模块、单元或子单元情况下所述模块、单元或子单元可以设计成按路线输送某些东西和/或接收和/或提供可按路线输送的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被保存”或“保存”可以是指“设计成保存”或“设计成被保存”。术语“被保存”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成保存某些东西和/或接收和/或提供可保存的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被供给燃料”或“供给燃料”或“可供燃料”可以是指“设计成供给燃料”或“设计成被供给燃料”。术语“被供给燃料”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可设计成接收和/或提供可供给燃料的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被回收”或“回收”可以是指“设计成回收”或“设计成被回收”。术语“被回收”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成回收某些东西和/或接收和/或提供可被回收的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被发送”或“发送”可以是指“设计成发送”或“设计成被发送”术语“被发送”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成发送某些东西和/或接收和/或提供可被发送的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被产生”或“产生”可以是指“设计成产生”或“设计成被产生”。术语“被产生”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成产生某些东西和/或接收和/或提供可被产生的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被排出”或“排出”可以是指“设计成排出”或“设计成被排出”。术语“被排出”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成排出某些东西和/或接收和/或提供可被排出的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被输送”或“输送”可以是指“设计成输送”或“设计成被输送”。术语“被输送”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成输送和/或接收和/或提供可被输送的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被燃烧”或“燃烧”可以是指“设计成燃烧”或“设计成被燃烧”。术语“被燃烧”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成燃烧燃料或物质和/或接收和/或提供可被燃烧的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被去除”或“去除”可以是指“设计成去除”或“设计成被去除”。术语“被去除”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成去除和/或接收和/或提供可被去除的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被传递”或“传递”可以是指“设计成传递”或“设计成被传递”。术语“传递”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成传递某些东西和/或接收和/或提供可被传递的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“被使用”或“使用”可以是指“设计成使用”或“设计成被使用”。术语“被使用”可以是指在模块、单元或子单元的情况下所述模块、单元或子单元可以设计成使用某些东西和/或接收和/或提供可被使用的东西。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“掺混”或“被掺混”或“混合”或“混合物”或“被混合”可以是指以任何方式的组合或者以任何方式组合的状态。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“沟渠”可以是指包括长而窄的渠道的渠道,或者为了管道、电力线和/或其它基础设施的安装而挖掘、准备、保留的区域。“沟渠”可以是指被挖掘且随后在管道、电力线和/或其它基础设施安装之后被填埋的区域。
除非在本说明书和/或权利要求书中另有表述或限定,否则术语“自动化”或“利用控制装置的自动化”或者“利用控制装置的自动系统”或者“利用流控制装置的自动系统”可以是指可选计算机控制系统,其能够感测和/或调整所述计划内的任何状况、加工过程、流、输入、输出(例如温度、pH、气体含量、流量、密度、溶解固体、污染物浓度、营养成分水平、光线强度、盐度和/或其它可测特性),接收数据、可选地利用人工智能或其它自适应控制可选地通过计算机处理数据以确定是否可能需要对任何运行参数的调节,发送一个或多个信号给一个或多个系统,该系统随后完成对所述计划的运行参数的一个或多个物理调节(例如流体流量的改变、材料释放、启动、加工过程或技术的功能的提高速度或降低速度、引导物料至储存模块和/或其它模块,和/或对模块、单元、子单元、技术和/或构成所述计划的流通的其它运行调节)。
缩写:
TBW淤泥:经过处理的生物质/水淤泥
WW:废水
WWT:废水处理
WWTP:废水处理厂(传统的,例如利用活化泥浆作为二级处理,不是基于非细菌生物质)
“WWTP/BGM”或者“BGM/WWTP”是指BGM和/或WWTP。
“WWTP/BGU”或者“BGU/WWTP”是指BGU和/或WWTP。
TP:热电厂
WTE:废物能量回收技术
HTP:水热加工
CHG:催化水热气化
HTL:水热液化
HTC:水热碳化
IST:原位酯交换反应
RTP:快速热加工
CO2:二氧化碳
DP:脱盐厂
BBPP:水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂
BPP:生物质加工厂
斜杠符号“/”可以是指和/或。当分离模块和/或特征命名时,可以是指斜杠之前或之后的模块和/或特征中的任一个或两者,作为单独的模块和/或特征和/或可选地具有某些基础设施和/或系统共享的模块和/或特征
BRC:生物燃料研究中心
BGM:生物质生长模块
BGM/WWTP或者BGM和/或WWTP:BGM、WWTP或者两者,可能相连和/或可能共享某个基础设施。
BGU:生物质生长单元
WWTBGU:废水处理BGU
FWBGU:淡水BGU
MFWBGU:混合型淡水BGU
SWBGU:盐水BGU
BWBGU:半咸水BGU
BGU/WWTP或者BGU和/或WWTP:BGU、WWTP或者两者,可能相连,且可能共享某个基础设施。
具体实施方式
本文的几个实施例的方面、特征和优点与结合附图的以下说明相关地将变得更好理解。应该对本领域技术人员清楚明白的是,在此提供的所述本发明实施例可以只是示范性的而不是限制性的,只是举例说明。本文所述的全部特征可以被用于相同的或相似的目的的替代特征替换,除非另有明确说明。因此,其改动的许多其它实施例可以被认为落入本文所限定的发明及其等同的范围内。因此,无条件术语例如“将会”、“将不会”、“应该”、“不应该”、“必须”和“不必”的使用并非是想要限制本文范围,因为本文所述的实施例是示例性的。
用词“示例性”在此被用来表示“用作例子、举例或说明”。本文作为“示例性”所述的任何方面可能不一定解读为排他性、相对于其它方面优选的或有利的。示例性可以是指“如”或“例如”。
在附图和视图中,框可以被理解为表示本文的一个或多个模块、单元、子单元、技术、部件、加工过程、输入、输出、特征和/或其它要件。连至框的任何线表示被可选管理的连接或流通,例如电子、流体、气态、热、能量、光等。如果一个箭头应该沿一条线被示出,在该箭头表示沿该线的那个方向的流通或可选流通。这种在所示方向上的流通可以包括在相反方向上的这种流通。如果一条线或一个箭头可以被连至或前行至或引自一个框,则流通可以包括来自框所代表的任何子模块、子单元、技术、部件或者其它特征的流通。如果一条线或一个箭头可以被连接至或前行至或引自在框内列出的特定技术或特征,则该流通属于特定的技术或特征。所示的任何连接或流通可以包括本领域技术人员所知的任何连接或流通手段或者本文所述的任何其它手段。例如液体或气体可以利用这样的技术例如泵、管道、鼓风机、喷雾器、阀和/或本领域技术人员所知的可适应该目的的任何其它技术在不同的模块或系统之间被分配。任何这样的连接或流通可以是直接的,或者也可以包括任何一种或多种组成的任何类型的被控流、储存和/或改动,作为这种流通的一部分包括以本领域技术人员所知的任何方式的流通。例如水的流通可以经受处理以在该流通之前通过本领域普通技术人员所知的手段去除污染物、生物质或者其它化学品、储存、稀释、浓缩、化学品添加、温度和/或pH的变化、相变和/或任何其它改变,和/或所述流可以通过自动计算机化流系统被调整,为此利用传感器、阀、储存系统和/或本领域技术人员已知用于流控制的任何其它技术。传感器可以测量在一个模块内的各种不同参数并在另一模块内引发动作。例如温度、pH、营养成分含量、浊度、二氧化碳含量、氧气含量和/或BGM中的任何其它测量结果可被用来自动引发(例如利用适应此目的的计算机化工业控制系统)从和/或至例如所述计划内的任何其它模块的任何输入和输出(例如热、冷、水、营养成分、二氧化碳、氧气、化学品和/或其它输入和/或输出)。例如所述计划内的其它模块和/或技术类型可以具有相似的控制装置,其可能触发自其它模块的输入和/或至其它模块的输出。在附图的框中示出的模块、单元的子单元、技术类型和其它特征也可以是可选的,且所示的所有模块和/或技术类型可能不存在于例如所述计划的任何实施例中。本文所示的和/或所述的模块和/或技术可以包括本领域普通技术人员所知的任何一个或多个技术和/或对本文所述的那些技术的任何其它变化或改动。在可以框套框地绘制的情况下,在内的框可以被理解为表示一个或多个模块、单元、子单元、技术、部件、加工过程、输入、输出、特征和/或可选地由装有它们的框所包含的本文其它要件。在任何框内可列出具体技术、加工过程、模块或者其它特征的情况下,它可以被理解为只存在于所述计划的一个实施例内,且可以在具体附图中被示出以表明在所述计划内的所示具体特征的流通或者另一关系,当存在于包括该个别特征的任何实施例中时。当多于一个的具体特征可以被示出在一幅图、模块或者在表示模块技术的框内时,所示的任一特征通常是可选的,例如与另一个或两个以上特征必须存在于任何实施例中无关,除了就在它们之间存在流通和/或连接而言,可以在某些实施例中存在两个以上的特征以建立这样的流通和/或连接。如表示任何一个或多个特征的任何视图或附图所示的模块可以只是示例性的,其本文的任何模块可包括符合在其它实施例中的这种模块的定义的任何其它特征并且将不会受到在任何视图或附图中的这种模块的框中列出的任何示例性技术或技术组合的限制。当与任何附图相关地加以讨论时,术语“系统网络”或“该系统网络”为了本文的目的意味着在不同的可选部件之间的任何类型的可选的流通和/或连接。它不一定意味着一个大型互连系统例如电网。相反,在本文所述的“系统网络”中的连接和/或流通可以是指在任何两个以上模块/单元、技术和/或系统网络所示的其它部件之间的流通和/或连接的一个或多个单独的闭合子系统,当其存在于某些实施例中时。在一个系统网络中示出的任何源、流、流通和/或连接选项可保留在一个单独的子系统内,或者可与来自所述“系统网络”的任何其它流通源和/或流或者在所示任何加工过程的任何阶段中的其它源相组合。
参见图28,本文包括在不公的设施类型之间的新颖的连接、流通和/或协同配合,其中的一些可以通常是不相关的例如热电厂、WWTP、生物质生长模块、泥浆加工厂、精炼厂和/或BPP(下游加工厂)、BBPP(产品包装厂)、废物加工/回收中心、脱盐厂、太阳热技术和用于发电、产生燃料、产品和用于有效回收和再用废热、水、二氧化碳、空气和/或其它气体、压力、废旧生物质、溶剂和/或其它材料的其它加工过程。附加的可选技术和/或模块可被添加至所述设计例如样图以形成附加输出、效率或协同配合。样图实现所述计划的非限制性的高水平代表性实施例,包括许多技术选项和/或连接、流通或协同配合,其可以包括所述计划,所述计划可在图1-25的计划的子组或子系统中被进一步示出。
图1-28可以示出不同的非限制性设计,其可以包括所述计划的某些技术、加工工艺流、流通、连接、协同配合和/或其它特征。
参见图1,可以更具体呈现所述计划的一部分。例如设计100包括给水例如盐水给水和/或淡水给水(其可以包括或不包括废水)160,其可以在主处理模块104中被可选地处理。主处理模块104可以可选地提供泥浆128给气化模块例如CHG模块或厌氧消化器125且将初级处理水供给至BGM 110。残渣124可以在泥浆128和/或其它输入在气化模块125中加工之后被可选地供给至BGM 110。热电厂108在一个实施例中燃烧碳基燃料如由BGM 110提供且可选经过加工102的生物燃料106、来自气化模块125且可选经过加工131的生物气127和/或生物粗油和/或自BGM流出流体117生成的其它生物燃料106,BGM流出流体经过可选加工步骤例如三级处理114、重力浓缩机和/或用于自水浓缩和/或分离生物质的其它方法和/或稀释118、精炼厂120,其可选被进一步加工(如用于制备所述输出以用在热电厂中和/或用于输出)136和/或可选经过热回收135,其中回收热例如可被再用在例如图2内的所述计划,并且这些燃料中的任何一种或多种的燃烧可以提供二氧化碳119给BGM 110。热电厂108可提供能量给BGM 110、精炼厂120和/或可选的生物粗油132处理单元136和/或例如图1和/或其它图中的计划的其它部件,如果有。BGM 110可选地向三级处理模块114供应,该三级处理模块可选地将经三级处理的排污再循环112提供返回至BGM 110。生物质和水淤泥116可以从三级处理模块114排出至模块,模块包括可选的重力浓缩机和/或例如用于浓缩、分离和/或稀释生物质/水淤泥118的组成的其它方法。包括可选的重力浓缩机和/或用于浓缩、分离和/或稀释生物质/水淤泥118的组成的其它单元/方法的模块118将经过处理的生物质/水淤泥130供给精炼厂120和/或气化模块125。精炼厂120也可以接收和/或加工其它生物质和/或来自其它源161的废物和/或可选地来自可选的BPP 146的残渣133。来自精炼厂120加工的任何残渣122可以被送回给气化模块125。自精炼厂120排出的任何水150可以可选地被供给至热/压力/能量回收单元152,此时热被回收以便例如用在计划(例如图2和23)中且冷却水154被送走以用于例如计划156中的水再用(例如图3)。包括可选的重力浓缩机和/或用于浓缩、分离和/或稀释生物质/水淤泥118的组成的模块可以可选地将含生物质142的水/生物质泥浆和/或提取物供给可选的BPP(下游加工厂)146以提供可在可选的BBPP(灌瓶和包装厂)144中可选地被包装的生物质产品147(vide infra)以及适用于再加工和例如所述计划内的应用(如图2、图3和/或图4)149的水、热和/或二氧化碳148。水115也可以通过水蒸汽115从三级处理模块114被收集,且水148也可以通过水流140从重力浓缩机和/或用于浓缩/分离和/或稀释生物质和水118其它方法被收集以例如用于在例如图2、图3、图4、149的所述计划中的加工、处理和再用。热和/或冷134可以可选地从热电厂108被提供给生物燃料加工模块102、BGM 110、气化模块125、精炼厂120、可选的BPP 146、生物质产品147(如储存)和/或可选的BBPP 144和/或例如在所述计划中的其它应用(如图2)。水143也可以自脱盐单元145获得,其也排出卤水141。
参见图1,本文的一个实施例包括系统100,该系统包括:生物质生长模块(BGM)110且可选地包括:热电厂模块108,可选地制造包含二氧化碳119的排气,二氧化碳可选地给BGM 110提供燃料;其中热电厂模块108可选地由来自BGM 110的BGM流出流体117提供燃料;其中BGM流出流体117可选地通过来自热电厂模块108的热134被可选地完全或部分精炼120;和/或其中,排气119可选地可以提供BGM流出流体117的相当一部分的碳含量。一个实施例包括该系统,其中BGM 110设计成由BGM给水160供给,其可选地被预处理且包括:盐水160、淡水160、高盐度水160、废水160、来自计划的任何水源160(例如图3)、其它水类型160和/或其组合160。一个实施例包括该系统,其中BGM给水160可选地通过也称为“初级处理”的主处理工艺104被加工,随后被供给BGM 110。一个实施例包括该系统,其中主处理工艺104包括:筛分;细沙去除;沉淀;化学品添加;和/或用于制备水以便加入BGM 110中的其它手段。一个实施例包括该系统,其中来自初级处理工艺104的泥浆128被可选地供应至气化模块125。一个实施例包括该系统,其中BGM 110设计成生产生物燃料106,该生物燃料106直接地或在附加加工102后供应该热电厂模块108,附加加工可选地包括干燥、与水分离例如例如图21的汽提、净化、化学品添加和/或与其它燃料和/或气体掺混和/或本领域技术人员所知的用于准备好生物燃料以用作热电厂燃料的其它加工步骤。一个实施例包括该系统,其中BGM流出流体117被可选地加工,随后被可选供给燃料至热电厂模块108,其中该BGM流出流体117被可选地供给气化模块125、BPP模块146和/或BBPP模块144,其中该BGM流出流体117被如此加工:三级处理模块114;重力浓缩机118或其它方法如过滤、筛分、凝结、离心处理、沉淀、絮凝、生物絮凝、浮选(包含溶解的空气和氢气)、重力沉降、重力浓缩机、细胞破碎、细菌提取(例如用于加工生物质的细菌加工过程,例如见http://www.soleybio.com/ extractor-bacteria.html,其被援引纳入本文且作为依据);超声波、微波、溶剂、冷压、酯交换反应、蒸发、电解、电浮选、吸附、超滤、沉淀、层析、结晶、脱水、冻干、干燥、消毒、水热加工和/或本领域普通技术人员所知的适用于加工生物质和/或生物燃料的其它方法(例如见Pandey、Ashok、Lee Duu-Jong和Chisti,Yusuf主编,来自海藻的生物燃料,荷兰阿姆斯特丹:Elsevier科学技术,2013,第85-110页,ProQuest ebrary网,2015年9月16日,其被援引纳入本文且作为依据,以及Shelef,G.、A.Sukenik和M.Green,微海藻收获和加工-文献回顾。编号SERI/STR-231-2396,技术研发基础公司,海法(以色列),1984,其被援引纳入本文且作为依据,和/或Shelef等人,被加入美国临时申请号62173905中,本说明书的优先权文件,作为说明书附件于2015年6月10日提交,其全文也被援引纳入且作为依据);稀释模块118;精炼厂模块120;热回收模块135以用在所述计划中,例如图2;和/或加工136,其可选地包括净化、添加化学品(如用于稳定生物粗油和/或生物燃料)、与其它燃料混合和/或本领域技术人员所知的任何其它加工步骤以制备生物粗油132和/或生物燃料132以用在热电厂模块108中。一个实施例包括该系统,其中三级处理模块114设计成供应生物质/水淤泥116给重力浓缩机或者本领域普通技术人员所知的其它方法118(例如作者Shelef等人,1984,和Pandey等人,2013,第85-110页)以浓缩、分离和/或稀释BGM流出流体117。一个实施例包括该系统,其中热电厂模块108设计成可选地提供热/或冷134至:精炼厂模块120;BPP模块146;生物质产品147;BBPP模块144;BGM 110;气化模块125;生物燃料106的加工102;和/或脱盐模块145。一个实施例包括该系统,其中作为三级处理114结果的水115按路线被输送以便所述计划内的水再用149,例如图3,和/或可选的再循环112至BGM 110。一个实施例包括该系统,其中重力浓缩机或者本领域普通技术人员所知的用于浓缩、分离和/或稀释118该BGM流出流体117的其它方法(例如作者Shelef等人,1984,和Pandey等人,2013,第85-110页)包括:水、生物质和/或提取物142输出;经过处理的生物质/水淤泥130输出(也定义为BGM流出流体);和/或水输出140。一个实施例包括该系统,其中经过处理的生物质/水淤泥130的任一部分被送至:精炼厂模块120和/或气化模块125。一个实施例包括该系统,其中水、生物质和/或其提取物142被供给BPP模块146。一个实施例包括该系统,其中来自重力浓缩机或本领域普通技术人员所知的用于浓缩、分离和/或稀释118该BGM流出流体117的其它方法(例如作者Shelef等人,1984,和Pandey等人,2013,第85-110页)的水140输出被按路线输送以用于所述计划内的水再用149,例如图3。一个实施例包括该系统,其中BPP模块146包括:生物质产品147输出,其被可选地按路线输送至BBPP模块144;热、水和/或二氧化碳148输出,其被可选地按路线输送以用于所述计划内的再用149,例如图2、图3和/或图4;和/或残渣133,其被可选地按路线输送至精炼厂模块120。一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块120接收可选的输入,其选自:其它生物质源161;其它废物161;和/或压力132。一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块120具有可选的输出,其选自:生物粗油132;生物燃料132;水150;和/或残渣122。一个实施例包括该系统,其中来自精炼厂模块120的生物粗油132和/或生物燃料132的输出全部或部分地用作BGM流出流体输出,所述输出可选地供应燃料给热电厂模块108。一个实施例包括该系统,其中来自精炼厂模块120的生物粗油132和/或生物燃料132的输出在可选地供应然给热电厂模块108之前经受选自以下的附加步骤:热回收模块135以用在所述计划中,例如图2;和/或加工136,可选地包括净化、添加化学品(例如用于稳定生物粗油和/或生物燃料)、与其它燃料混合和/或本领域技术人员所知的任何其它加工步骤以制备生物粗油132和/或生物燃料132以便用在热电厂模块108中。一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块120产生残渣122,其可选地被送往气化模块125。一个实施例包括该系统,其中气化模块125生产生物气127输出。一个实施例包括该系统,其中生物气127输出被可选地进一步加工131,可选地包括干燥、与水分离、净化、添加化学品和/或与其它燃料和/或气体混合和/或本领域技术人员所知的其它加工步骤以制备作为热电厂燃料的生物气。一个实施例包括该系统,其中生物气127输出可选地部分或全部供给燃料至热电厂模块108。一个实施例包括该系统,其中气化模块125生产残渣124输出。一个实施例包括该系统,其中残渣124输出被供给BGM 110。一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块120的水150输出被送至可选的例如图2的热152和/或例如图23的压力回收模块152。一个实施例包括该系统,其中例如图2的热152和/或例如图23的压力回收模块152产生水154输出,其中水例如在图3中在计划中被再用156。一个实施例包括该系统,其中热电厂模块108可选地提供电力给所述计划。一个实施例包括该系统,其中脱盐模块145产生水143和/或卤水141输出。一个实施例包括该系统,其中水143输出被引导至BBPP模块144以便包装。一个实施例包括该系统,其中卤水141输出被排出,带有或不带来自所述计划内的其它水源的稀释,例如图3。
参见图1,本文的一个实施例包括系统100,其包括与BBPP模块144集中布置的BPP模块146。一个实施例包括该系统,其中BPP模块146提供生物质和/或生物质产品147输出流给BBPP模块144。一个实施例包括该系统,其中BPP模块146接收以下的输入:水142;生物质142;提取物142;热134;和/或上述的任何组合。一个实施例包括该系统,其中自BPP模块146回收以下东西:热148;二氧化碳148;水148;和/或残渣133。一个实施例包括该系统,其中残渣例如122、124、133可以包括未用在加工过程或模块中任何一部分材料,可选地包括:生物质;水;沉淀物;淤泥;溶剂;和/或化学残渣。一个实施例包括该系统,其中残渣133被送至精炼厂模块120。一个实施例包括该系统,其中BBPP模块144接收热输入134。一个实施例包括该系统,其中热134由热电厂模块108提供。一个实施例包括该系统,其中热电厂模块108和BBPP模块144集中布置。
参见图1,本文的一个实施例包括系统100,其中以下当中的任何两个或更多个集中布置:热电厂模块108;BGM 110;精炼厂模块120;气化模块125;BPP模块146;BBPP模块144;和/或脱盐模块145,其中这些模块彼此有效相连且可以交换热、生物质、水、二氧化碳、残渣和/或其它资源和/或计划所述的副产品。一个实施例包括该系统,其中以下模块中的任何一个或多个是改装模块:热电厂模块108;BGM 110;精炼厂模块120;气化模块125;BPP模块146;BBPP模块144;和/或脱盐模块145。一个实施例包括该系统,其中来自任何来源的生物质可以由以下来加工:精炼厂模块120;气化模块125;和/或BPP模块146。一个实施例包括该系统,其中残渣可以从这些模块中的任何一个被引导至任何其它模块以便加工:热电厂模块108;BGM 110;精炼厂模块120;气化模块125;BPP模块146;BBPP模块144;和/或脱盐模块145。一个实施例包括该系统,其中由所述加工过程产生的燃料可以直接地和/或伴随附加的处理、加工和/或热回收作为燃料被提供给热电厂模块108。
参见图1,本文的一个实施例包括一种集成热电厂108和BGM 110的方法,包括:提供该系统100并在BGM 110中产生生物质。一个实施例包括该方法,其还包括将生物质精炼成生物燃料。一个实施例包括该方法,其还包括输送生物质至热电厂108。一个实施例包括该方法,其还包括输送生物燃料至热电厂108。一个实施例包括该方法,其还包括在热电厂108中燃烧生物质。一个实施例包括该方法,其还包括输送热电厂108排气119至BGM 110。一个实施例包括该方法,其还包括将生物质加工成非燃料产品。一个实施例包括该方法,其还包括从热电厂108排气中去除污染物。
参见图1,本文的一个实施例包括集成以下东西的方法:热电厂模块108;BGM 110;精炼厂模块120;气化模块125;BBP模块146;BBPP模块144;和/或脱盐模块145,包括提供权利要求37的系统,其中以下当中的一个或多个是改装模块:热电厂模块108;BGM 110;精炼厂模块120;气化模块125;BBP模块146;BBPP模块144;和/或脱盐模块145;将一个或多个改装模块集成到一个或多个系统网路,该系统网路彼此相互有效流通。一个实施例包括该方法,其中有效流通包括在一个或多个改装模块和/或一个或多个系统网路之间交换:热;生物质;水;二氧化碳;残渣;和/或其它资源和/或副产品。
在一个实施例中,例如像图2中的那样的所述设计和/或方法可以提供自热电厂排出的能量如废能的高产例如基本绝热的使用。例如许多热电厂在产生能量的同时需要相当多的冷。热电厂或其它工厂如钢厂的能量可以包括可以被用在热加工过程中的热,可选地包括热动力学过程或者热力学循环如兰金循环,其利用工作流体来吸收和释放热以发电,这在此可以被定义为在这些系统内的“初级工艺用热”,但另一部分的热能通常可能被浪费且丢弃至环境,其中所述能量可能未被用来驱动其它加工过程,例如热被除去以在热力学循环中冷却工作流体。这样产生且通常被排出的这部分热可以被称为“废能量”或者“废热”。在热电厂中生产的废热量一般在燃料热含量的40%至75%之间变化。例如:简单循环电厂生产约51-67%的废热。组合循环电厂生产约35-50%的废热。燃油发电机和燃煤发电机生产约56-72%的废热。核能电厂生产约55-70%的废热。大多数的热回收系统可以设计成回收废热的约15-20%,其通常只可以被用于二级发电,且余下的废热可以被简单排出到环境中,真正被浪费掉且通常造成环境破坏。所述的整体式基础设施计划例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明不仅具有标准的发电用热回收技术,也有效利用从较高温度废热到可能不适用于发电的较低温度废热的所有废热。高于室温的所有热源可以被投入例如所述计划内的创新且极富成效的利用以精炼生物质/生物燃料、加热BGM以优化温度、其它低温发电、再循环/包装、脱盐和/或例如图2的其它应用。在一个实施例中,被用在本文的加工过程和/或系统内的热可以是按照任何比例的初级热与废热的组合,例如从1/50至1/1、或者从1/10至3/1、或者从1/5至5/1、或者全都是废热、或者全都是初级热。在某些情况下,初级加工过程热可以被废热替换、与废热同时使用和/或被用来增加废热,例如用于在图2和/或其它图和/或关于热利用的说明中的应用。来自任何源的冷也可以按照相同方式被利用,并且冷可以由例如所述计划内的任何热源和/或回收热通过本领域技术人员所知的任何技术来联合产生,尤其利用来自热电厂的废热和/或初级加工过程热,并且冷可以按照与例如图2中的热相同的方式且按照对所述计划有利的其它方式被用在例如所述计划内,例如用于(例如由所述计划生产的生物质产品的)制冷、建筑空气调节、生物质精炼和/或例如图2的其它应用。于是在一个实施例中,所述计划和方法的加工过程和/或系统可以捕捉从约10%至90%、或从15%至85%、或从20%至70%、或从30%至60%、或者从40%至50%的热电厂废热和可选的从例如图2的任一模块中产生和/或回收的热和/或冷,并且将其用在所述计划和/或方法中。
在一个实施例例如图1和/或图14中,需要灌瓶的生物质产品可以在集中布置的水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂(BBPP)中被灌瓶。在一个实施例中,固态生物质产品和/或油中的生物质产品也可以在此工厂中被包装。
根据所用生物质品种,某些类型的燃料可以直接在生物质生长模块内由生物质产生。在一个或多个实施例例如图1和/或图10的实施例中,这些燃料可以在生物质生长模块中通过蒸发和/或其它手段与水分离,并且可以被直接用作燃料和/或被进一步精炼且随后作为燃料被用于热电厂和/或其它应用。这些燃料可以沿着如图1和图10的106和102所示的加工路径,和/或可以被按路线输送至精炼厂和/或BPP和/或BBPP。
在一个或多个实施例例如图1、图3、图5和/或图6中,盐水、高盐度盐水、淡水、废水(部分经过处理或原生的)和/或其它水类型可以被用在单独的生物质生长单元中和/或根据需要在某些BGU和/或BGM内的个别BGU子单元中混合,和/或几个BGU变型可以被同时和/或依次使用。图6进一步示出不同的可选BGU及其部件并且在此加以说明。
在一个或多个实施例例如图1和/或图9中,可采用的示例性生物质精炼技术是被称为水热液化(HTL)的水热加工(HTP)方法。图9是用于执行HTL的示例性加工过程。这样的液化过程一般产生生物粗油和水。在第一步骤中,生物质/水淤泥可以通过三级处理被加工,可选地通过重力浓缩机2和/或本领域技术人员所知的其它浓缩技术例如离心处理被浓缩,和/或可以被来自任何来源的水稀释。于是,在装有水和/或生物质/水淤泥的生物质生长模块中生长的生物质可以通过热电厂被加热且现场接受HTP,和/或被加热的混合物可以被送至精炼厂,它在此可以被供给水热液化模块。
在一个或多个实施例例如图1和/或图6中,热和/或能可以通过热电厂和/或可选地由热电厂供电的单独加热过程被供应给HTP模块。一旦水热加工完成,HTP模块就可以释放加工过程产品,例如用于HTL或RTP,一般大多释放的是生物粗油和水,而用于CHG的则是释放生物气。HTP模块可以是具有任何设计的静态容器或者任何类型的活动输送装置,在这里执行HTP,取决于设计优选。它可以利用批量作业法、恒定流、间歇流和/或另一流方法。生物粗油可以被直接用作热电厂用燃料源,和/或可以被进一步干燥和/或精炼,随后被用作热电厂用燃料源。
在一个或多个实施例例如图1和/或图6中,WWTP或者其任一部件可以被调适用作BGM或者用于支持BGM。WWTP池塘通常太深以致并不适合生物质如海藻生长。WWTP池塘可以被灌充以提供适合水生生物质的更浅的池塘,且搅动和/或二氧化碳源可以像在水沟设计中那样被添加。或者,可以在池塘水面下方加入光照,以照射深的WWTP池塘以使其适用于生物质如海藻生长。如果有益,则WWTP池塘和/或其它建筑物可被用来容装水,其接触BGM或其任一部件以调整BGM或者其任一部件的温度。例如BGU生物反应器可以被完全或部分浸没在或以其它方式被置于接触(例如浮在)当今或之前被用作WWTP的一部分的池塘,以在生物反应器内产生更稳定温度。WWTP池塘和/或其它建筑物也可以利用在热电厂产生的和/或来自所述计划内的其它源(如图3)的热或冷被加热或冷却,以便优化BGM或其任一部件。WWTP的任一所述调整以支持BGM可以切实可行地与主动WWTP连用,或者与转化结束至BGM且不再被用作WWTP的那些连用。
在一个或多个实施例例如图1和/或图6和关于BGU运行和设计的说明中,尽管生物质生长模块的构造和/或运行包含包括用于生物质生长的光合、非光合加工过程和/或加工过程混合体的实施例,该设计也可以包括部分阻断、改向、过滤、集中和/或以其它方式改变被引入生物质生长模块或个别BGU和/或BGU部件中的光。例如在一个实施例中,被用于借助光来培养生物质的光合生物反应器设计成也在黑暗中通过在预定时间和/或响应于测定条件选择性阻断和/或过滤阳光以及在其它时间和/或在其它测定条件和/或选定条件下选择性清除和/或移除这样的阳光过滤器培养至少一种有机物。不同波长的光也可以在有益的情况(例如图8)下利用在生物反应器外的设备和/或通过改变生物反应器本身(例如生物反应器涂层被设计成选择性滤光)被滤掉。
在一个或多个实施例例如图1、图2和/或图3中,在如图1所标示的BGM后处理步骤后的盐水BGU排出物或生物质/水淤泥或包括含盐水的生物质和/或生物燃料在内的经过处理的生物质/水淤泥可以基本上没有初级处理和/或三级处理的运行,和/或可以被用在针对所述计划内的其它BGU排出所述的相同的方法和/或系统中,包括:用作热电厂内的冷却水;用于执行水热加工(HTP);用于HTP和/或其它生物质加工技术的预热。如果BGU以任何方式被加热,则热可以在排出前通过本文所述的任一方法被回收。在所述计划内的生物质生产和/或其它应用中,所用盐水可以与可选的脱盐厂卤水排出混合且被共同排出,提供一定稀释作用给卤水排出,或者可以如在所述计划内标注地被回收和利用(见图3)。
在一个或多个实施例例如图1、图3、图6、图10、图11和/或图14中,水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂(BBPP)可以被可选地作为所述计划的一部分被添加。在一个或多个实施例中可以采用BBPP内的任何一个或多个部件(例如只灌瓶水、只灌瓶生物质和/或其它类型的只包装其它生物质)。水灌瓶线可以被用来灌瓶由DP产生的经过处理的饮用水。
在一个或多个实施例例如图1、图3、图6、图10、图11和/或图14中,被用于水灌瓶的脱盐水可能要求灌瓶之前的附加消毒。来自热电厂和/或所述计划内的任何其它源(见图2)的热可以在BBPP中被用于此目的和/或用于其它目的。BBPP可以提供饮用水用于每日人均消耗、急用储备和/或生产输出,如果需要的话。BBPP也可以包装液态和/或固态的生物质衍生产品。它可以生产碳酸水和/或生物质产品,其采用来自计划中的任何来源的二氧化碳,例如图4。它可以具有用于水灌瓶区段的单独区段以包装生物粗油和/或其它生物燃料。包装可以包括灌瓶、装桶、保藏、切割、造粒、装箱、装集装箱、压缩、加压和加入槽罐和/或准备产品以便储存、输出和/或投放市场的其它手段。
在一个或多个实施例例如图1、图3、图6、图10、图11和/或图14中,BBP可以具有仓储空间以在运输出厂和/或计划内应用之前存放这些产品。在一个或多个实施例例如图1、图3、图6、图10、图11和/或图14中,现场生产的生物质产品,尤其大多是液态和/或固态的生物质产品也可以在BBPP中在生产之后被快速灌瓶/包装和/或以其它方式被保存。在一个实施例中,生物质产品可以在包装以便保鲜保存之前和/或之后利用来自热电厂和/或其它源的热电联产冷却的冷被冷却。快速的包装和/或冷却(例如冷藏)在需要的情况下可以马上现场保存易损产品并以最有益方式将其准备好上市。
在一个或多个实施例例如图1中,用于在灌瓶前消毒脱盐水的一部分或全部的BBPP设备可以被WWTP和/或WWTBGU如杀菌处理(例如UV处理)共享。用于在灌瓶前消毒脱盐水的一部分或全部的BBPP设备可以被WWTP和/或WWTBGU例如消毒处理(例如UV)共享。
在一个实施例例如图1中,可能早于计划实施的任何类型的热电厂技术可以作为热电厂模块或热电厂模块的部件或技术被集成到所述计划中(例如早有的燃煤厂可以被改装到所述计划中并变为热电厂模块的与计划余部相连的一部分)。在一个或多个实施例中,可以被改装而成为技术、单元、子单元、特征和/或模块和/或在模块、单元、子单元、技术和/或该计划的其它特征之间的连接和/或流通手段或以其它方式被技术的任何特征所包含的任何其它早有的部件、技术、单元、子单元、特征和/或模块可以被改装且被加入所述计划(例如废物能量回收系统、WWTP、BGM、精炼厂、BPP、废物处理厂、回收利用厂、太阳热技术、脱盐厂、BBPP、水进口和/或任何其它模块、单元、子单元、技术和/或计划的其它组成)。
在其它一些实施例例如图1、图2、图3、图4、图7A、图7B、图10、图11、图22和/或图25,和/或关于资源、热和/或冷、和/或热电厂其它方面的任何其它图和/或说明中,热电厂技术、燃料类型和/或流、空气流和/或含量、水选择、水流和/或本领域技术人员所知的任何其它性能方面可以利用传感器和/或动态控制装置来控制。
在一个实施例200中,参见图2,热电厂222提供热能/传热和/或热电联产冷却216给系统网络200的任何一个或多个模块。热电厂(TP)222可选地在热电厂定义内包括集中装配的任何一个或多个工厂、模块、子模块、技术、部件、特征和/或支持系统,可选地包括一个或多个以下特征:热电厂,可包括MSW焚烧单元、其它直接燃烧技术、等离子体气化单元(等离子体)的WTE单元,和/或一个或多个子模块224,其包括可能需要热和/或冷的任何生物质/WTE燃料产生技术,可选地:高温分解单元,HTP单元,纤维素乙醇/异丁醇/丁醇单元,解吸塔/冷凝器,和/或可以产生燃料的其它技术,它可能需要或受益于热和/或冷的使用。回转窑式焚烧炉226也可以被加入TP222中以使有害固态废物失活。TP可以包括被定义为热电厂技术的其它技术和/或特征。TP222可选地通过至脱盐单元214、BGM212、精炼厂202、再循环单元206、BBPP(灌瓶/包装厂)207、热/冷回收单元208、热/冷储存单元218、生物气/天然气储存单元221、空调/加热单元210、产品储存单元220和/或可受益于热和/或冷的热电厂技术如高温分解、HTP、纤维素乙醇/丁醇/异丁醇、解吸塔/冷凝器,和/或利用热和/或冷224的其它热电厂技术,和/或厂外应用228的热和/或冷流通连接至系统网络的任何或全部的单元。精炼厂和/或BPP202包括模块204,其可选地包括以下热和/或冷密集加工过程中的任何一个:HTP单元(包括像HTL、CHG和/或RTP这样的技术)204A,厌氧消化单元204B,超临界流体提取单元204C,和/或本领域技术人员所知的其它生物燃料加工过程,和/或生物燃料和/或生物质干燥单元202A。可以在例如在此所述的任何热/冷回收过程208中自TP222、脱盐单元214、BGM212、精炼厂202、再循环单元206、BBPP(灌瓶/包装厂)207被回收的热和/或冷,和/或来自与系统网络相互作用的任何源的可以被储存且随后由一个或多个热/冷储存单元218来使用的热和/或冷,和来自厂外源228的热/冷234可以可选地被送回至系统网络以便用在任一上述过程、模块和/或单元内。热可以通过阳光盆地和/或太阳能/热电厂230被添加至系统网络,其可以可选地供给BGM水源232和/或如图3所示的其它模块。“阳光盆地”可以包括使水暴露于阳光和/或室温的任何方法。在一个实施例中,在“阳光盆地”中,水可以被按路线经过装饰性喷泉、湖泊、池子和/或其它特征,其允许在用在加工过程中之前某水源如深海进给盐水变热。由线或箭头所示的所有热流和/或冷流可以是可选的和被管理。可选被管理的热流和/或冷流(例如200的线和/或箭头)、加热/冷却回收208和/或加热/冷却储存218和/或热和/或冷的利用和/其它加工过程和/或用于例如如图2所示地利用热和/或冷的模块的配置可以通过本文所述的和/或本领域技术人员所知的任何方式来完成。应该注意,虽然利用线作为“系统网络”呈现例如所述计划内的热和/或冷的流、连接和/或流通以示出任何可能的连接和/或流通过程步骤以便在不同模块、单元或者其它部件之间利用热/冷,但实际的热和/或冷的流和/或源可以或无法混合或汇合或者例如在所述计划内通用。在一个实施例中,更高或更低的热和/或冷程度可以或无法混合,相反,模块和/或加工过程之间的实际连接和/或流通可以被管理和/或限制,使得在不同温度的、在不同介质中的和可在不同时间可用的热流和/或冷流可以被引导到至少仅一个或尽可能多的作为“系统网路”被示出的热和/或冷应用中。这样一来,“系统网络”可以呈许多子系统的可实现形式,其包含在图2的“系统网络”的较小子组的模块/单元/加工过程之间的单独和独立的连接/流通/流。
吸收并运载热离开热电厂所需要的水资源可能是相当大的。当这种大量废热可以热空气、热蒸汽和/或热水形式被排到环境中时能量可能损失,可以采用水并且水可能产生环境破坏作用。
在一个实施例中,所述计划和方法涉及一种提供冷却流体如含水流体、空气和/或其它流体给热电厂的方法,此时伴生地且例如同时地传递由热电厂产生的废热能。在一个实施例中,废热可以在一个加工过程中被有效利用来精炼生物质生长模块的含水污流或排出物例如水、燃料和/或生物质。参见图2,本文的一个实施例包括系统200,其设计成利用并回收来自热电厂模块和/或其它模块的热和/或冷,其中热和/或冷被提供给以下和/或自以下回收:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;计划外所用的厂外加热/冷却228;排出用加热/冷却;和/或某些系统,可选地由选自以下的热电厂模块222构成:高温分解过程模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或由热电厂模块222包含的需要热和/或冷的其它加工过程。
一个实施例包括该系统,其中自以下回收的热和/或冷:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;用于计划外应用的厂外加热/冷却228;用于排出的加热/冷却;和/或可选地由热电厂模块222包含的一些系统,选自:高温分解加工模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或由热电厂模块222包含的需要热和/或冷的其它加工过程,被提供给:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;用于计划外应用的厂外加热/冷却228;用于排出的加热/冷却;和/或可选地由热电厂模块222包含的一些系统,选自:高温分解加工模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或由热电厂模块222包含的需要热和/或冷的其它加工过程。
一个实施例包括该系统,其中:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;用于计划外应用的厂外加热/冷却228;用于排出的加热/冷却;和/或可选地由热电厂模块222包含的一些系统,选自:高温分解加工模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或由热电厂模块222包含的需要热和/或冷其它加工过程被集中布置。
一个实施例包括该系统,其中热电厂模块222设计成供应废热以加热BGM212。
一个实施例包括该系统,其中热电厂模块222设计成以被加热流体形式排出废热。
一个实施例包括该系统,其中被加热流体被直接供给或部分作为水源和/或气体源被供给BGM 212、BGU和/或BGU的任何子单元。
一个实施例包括该系统,其中被加热流体设计成提供传热给BGM 212、BGU和/或BGU的任何子单元而没有直接与BGM 212相互作用。直接相互作用可以被定义为流体进入模块、单元和/或子单元,可选地包括与其流体和/或进入流体混合。
一个实施例包括该系统,其中厂外加热/冷却228包括淡水源和/或盐进水。
参见表1,一种设计用于利用并回收来自热电厂模块和/或其它模块的热和/或冷的系统,其中热和/或冷被提供给和/或从以下回收:
a)BGM;
b)精炼厂模块;
c)BPP模块;
d)空调/加热模块;
e)回收模块;
f)BBPP模块;
g)产品储存模块;
h)脱盐模块;
i)废物能量回收模块;
j)生物气储存模块;
k)热/冷储存模块;
l)热/冷回收模块;
m)厂外加热/冷却;
n)排出用加热/冷却;和/或
o)可选地由热电厂模块包含的某些系统,选自:
1.高温分解加工模块;
2.水热加工模块;
3.纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块;和/或
4.解吸/冷凝模块。
表1的组合提供了与此实施例相关的实施例。
一个实施例包括该系统,其中淡水源和/或盐进水提供热和/或冷给以下模块中的任何一个或多个:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;和/或可选地由热电厂模块222包含的一些系统,选自:高温分解加工模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或由热电厂模块222包含的需要热和/或冷的其它加工过程。
一个实施例包括该系统,其中来自以下任一模块的热和/或冷的输出:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;厂外加热/冷却228以用于计划外使用;用于排出的加热/冷却;和/或可选地由热电厂模块222包含的一些系统,选自:高温分解加工模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或由热电厂模块222包含的需要热和/或冷的其它加工过程共享加热和/或冷却传递模块和/或技术,和/或热和/或冷储存模块和/或单元。
参见图2,本文的一个实施例包括一种利用并回收来自热电厂模块和/或其它模块的热和/或冷的方法,包括:在一模块处产生热和/或冷;传热和/或传冷至另一模块;在热电厂模块和/或另一模块中利用全部或一部分的热和/或冷;可选地传递未用的热和/或冷从热电厂模块和/或另一模块至所述模块,其中热和/或冷被提供给和/或回收自:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;所述方法之外或超出所述方法的加热/冷却228以用于计划外的使用;用于排出的加热/冷却;可选地由热电厂模块222包含的一些系统,选自:高温分解加工模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或其它由热电厂模块222包含的需要热和/或冷的其它加工过程。
一个实施例包括该方法,其中从以下回收热和/或冷:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;所述方法之外或超出所述方法的加热/冷却228以用于计划外的使用;用于排出的加热/冷却;和/或可选地由热电厂模块222包含的一些系统,选自:高温分解加工模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或其它由热电厂模块222包含的需要热和/或冷的其它加工过程被提供给:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;所述方法之外或超出所述方法的加热/冷却228以用于计划外的使用;用于排出的加热/冷却;和/或可选地由热电厂模块222包含的一些系统,选自:高温分解加工模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或其它由热电厂模块222包含的需要热和/或冷的其它加工过程。
一个实施例包括该方法,其中:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;所述方法之外或超出所述方法的加热/冷却228以用于计划外的使用;用于排出的加热/冷却;和/或可选地由热电厂模块222包含的一些系统,选自:高温分解加工模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或其它由热电厂模块222包含的需要热和/或冷的其它加工过程。
一个实施例包括该方法,其中来自以下任一模块的热和/或冷的输出:BGM212;精炼厂模块202;BPP模块202;空调/加热模块210;回收模块206;BBPP模块207;产品储存模块220;脱盐模块214;废物能量回收模块222;生物气储存模块221;热/冷储存模块218;热/冷回收模块208;厂外加热/冷却228以用于计划外使用;用于排出的加热/冷却;和/或可选地由热电厂模块222包含的一些系统,选自:高温分解加工模块224;水热加工模块224;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块224;解吸/冷凝模块224;和/或其它由热电厂模块222包含的需要热和/或冷的其它加工过程共享加热和/或冷却传递模块和/或技术,和/或热和/或冷储存模块和/或单元。
在某些实施例中例如由图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或其它图代表的那些实施例和关于热捕捉和/或传热的实施例中,本文涉及一种提供冷却流体例如所需冷却水至热电厂的方法,同时有效利用由热电厂产生的废热能,该废热此外可以被简单地无效且有时是破坏性地排出至环境。废热可以被有效利用例如用于调整生物反应器温度和/或用在精炼水、燃料和/或在生物质生长模块中生产的生物质成为有用产品的加工过程中。
所述的整体式基础设施计划例如在图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中不仅具有标准热回收技术用于发电,也有效利用从较高温度废热到不适合发电的较低温度废热的所有废热。高于环境温度的所有热源可以被置于所述计划内的创新性且极有成效的应用中以精炼生物质/生物燃料、加热BGM以优化温度、其它低温发电、再循环/包装、脱盐和/或如图2所示的其它应用。在一个或多个实施例中,在本发明的加工过程和/或系统中所用的热可以是初级热和废热按照任何比例的组合,例如从1/50到1/1、或者从1/10到3/1、或者从1/5到5/1、或者全都是废热、或全都是初级热。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,由生物质生长模块产生的生物质/水淤泥通过在热电厂中产生的废热被加热并且在一个被称为水热加工的工艺过程中被“闪蒸精炼”,其可以包括水热液化、RTP、催化水热气化和/或任何其它水热加工方法。被加热的生物质/水淤泥可以根据需要被加压以用于具体HTP过程和/或运行状况,且这些加工过程的输出主要是水和生物粗油和/或甲烷和/或二氧化碳。
在一个或多个实施例例如图2和/或与热传递和/或捕捉相关的说明中,含有自生物质生长模块排出的生物质的水或者可选地在图1所示的加工步骤之后包含生物质/水淤泥的“BGM流出流体”可以被送往热电厂以通过各种方式提供冷却和/或热捕捉。含有来自BGM的生物质的BGM流出流体可以被直接用来冷却热电厂,可以被进一步加工且随后被用来冷却热电厂,和/或可以被用在以其它流体冷却热电厂的换热系统中,由此它间接冷却并采集来自热电厂的热,依据BGM流出流体的性质和所用的特定热电厂技术类型的水质要求和/或其它因素。或者,来自热电厂的热可以通过任何其它方式被传递至生物质/水淤泥。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,自热电厂捕获的热可以被有效用于精炼直接在生物质生长模块中产生的生物燃料和/或生物质/水淤泥中的生物质,可选地按照本领域技术人员所知的任何方式被加工但没有因使用像水热加工这样的方法有所收获和/或用于精炼生物质生长模块输出的任何其它方法,尤其是那些没有收获的方法,和/或用于针对任一前述情况的预热。代替地或补充地,生物质可以通过任一上述方法或其组合和/或通过生产生物质和/或生物燃料的任何其它方被加工和/或收获,所述生物质和/或生物燃料有效用于燃料和/或其它产品,和/或在燃料和/或其它产品的合成中。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,热和/或来自热电厂燃烧废气的热电联产冷却可以通过输送装置被输送和利用来加热和/或冷却BGM、个别BGU和/或个别BGU部件,在生物质生长模块中维持最佳的生物生长和/或繁殖速度。因为生物质生长一般是取决于温度的,故在较冷的季节中和/或伴随日温变化和/或其它温度波动,这样的热如废热在许多情况下帮助生物生长;和/或这样的热可以被用在其它加工过程中,可选地包括加热水以用于所述计划内的任何过程或目的(见图2)。废热也可以被转化为冷(例如通过热电联产)以在精炼/加工生物质中调整BGM、个别BGU或者BGU部件的温度以防止过热,例如通过冷凝回收溶剂,用于冷却/制冷生物质产品,和/或用于所述计划内的任何其它使用。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明和/或图3和/或其它图和/或关于水利用和/或运动的说明中,来自任何来源的冷却水可被用来冷却热电厂,随后按路线被输送以用于可选的初级处理(经过图1的模块104),随后用于直接作为水源水用在BGM中,混有其它水源且作为水源水用在BGM中,或者简单用于传热给BGM或者其它过程所用的水。按照本文所述的任一个方式或其它方式和/或通过本领域技术人员所知的任何其它手段,BGM中的温度可以被直接或间接地通过可选地与其它水源相结合的来自热电厂的水排流被调整。来自热电厂的气体和/或其它流体的排流同样可以被单独使用或与其它热源组合使用以调整BGM和/或所述计划的其它部件的温度(例如图7A、图7B、图12A、图12B、图12C、图12D和/或图12E)。如果需要冷,任一上述热源可被用来热电联产冷却,其可以如图2中的那样被供应给所述计划。
在一个或多个实施例例如图2、图3、图6、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热、BGM和/或其部件、和/或水传递的其它图和/或说明中,BGM、BGU、BGU子单元和/或任何其它BGU部件可以被全部或部分浸没在池、其它容器、由用于自热电厂捕捉废热的水供应源供应的水流或水体中,和/或供应冷(例如冷水),其中BGM温度因与被加热的或被冷却的水供应源接触而被调整。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明以及图23和/或其它图和/或关于压力使用和/或传递的说明中,一旦热已经被生物质/水淤泥吸收,则淤泥可以被可选引导至精炼厂用于精炼和/或进一步加工,该精炼厂可以包括HTP模块如图9中的HTL模块或者其它水热加工模块,在此温度根据需要通过附加加热(来自热电厂和/其它源,包括来自所述计划的任何方面的热回收,见图2)被升高和保持(例如对于HTL在或高于约350℃(662华氏度)),并且压力根据需要被提高以用于特殊HTP方法(例如对于HTL为约3000PSI,保持约1小时)。在一个实施例中,闭合反应器可以通过快速加热从500华氏度被加热到1300华氏度,加工时间可以约为1分钟。例如参见以下文献,其被援引纳入本文且作为依据:
http://www.greencarcongress.com/2012/11/savage-20121108.html,
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef301925d和/或http://www.biofuelsdigest.com/bdigest/2015/02/22/algae-liquefaction-what-is-is-and-why-it-might-be-the-key-to-affordable-drop-in-algae-biofuels/。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D、图23和/或关于热捕捉和/或传热或者压力回收和再用的其它图和/或说明中,被用来产生压力和/或热的能量一旦水热液化和/或其它HTP过程完成就可以被回收。这样的能量随后可以被传送以补充发电和/或提高例如在图23中的所述计划和/或方法的效率。
在一个或多个实施例例如图2、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19和/或图23中,被加热的水和/或生物粗油可以被引导经过其它换热器以回收被用在生物质加工中的热。压力可以被收回或回收利用标准技术例如透平或Pelton轮、涡轮增压器turbocharger、压力交换器(例如DWEER,回转压力交换器和Dannfoss iSave)、能量回收泵(例如克拉克泵、Spectra Pearson泵和/或适于此目的的其它技术)和被用于产生压力以用于准备接受水热加工的另一部分被加热的生物质/水淤泥、用于液体运动经过加工过程、用于发电、用于脱盐,用于计划内的其它加工过程和/或其它应用。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B和/或关于热捕捉和/或传热的和/或其它图和说明中,来自热电厂排气、包含利用生物质/水淤泥的HTP实施例的热电厂冷却和/或计划内的任何其它加工过程的回收热可以被再用于任何用于水、生物质和/或生物燃料的水热加工方法和/或其它精炼过程,包括蒸馏燃料、干燥生物质以便预热生物质生长模块水源、以便直接和/或间接加热生物质生长模块、以便加热厌氧消化(当使用时)以提高效率,生物燃料和/或废物,在燃烧准备和/或其它加工过程中、在纤维素乙醇/丁醇/异丁醇加工过程、超临界流体提取、用于提高可选的脱盐单元的效率、用于可能混有生物质和/或水和/或另一流体的任何有机废物的HTP、和/或用于其它加工过程(见图2)。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图12A、图12B、图12C、图12D和/或图12E和/或关于热传递和/或捕捉的附图或说明中,热可以通过以下被产生/回收以便在以上应用中和/或用于所述计划内的其它应用:呈排气形式的热电厂废热和由热电厂冷却水捕捉的热、由热电厂产生的初级加工过程热(例如初级燃烧过程非废热)、由任何其它热电厂过程产生的热、自HTP和/或其它水/生物燃料/生物质精炼回收的热、可以在被用于冷却BGM的加工过程中被回收的热、任何类型的附加太阳热技术包括太阳能槽和/或太阳能塔、可选的脱盐厂排出物和/或计划内的任何其它加工过程,在此可以捕捉和/或回收热,包括回收源自之前段落所列的任何加工过程的热。换热器和/或其它已知技术可被用来将热从一个系统传递至另一个和/或从一种基质传递至另一种基质(例如水、蒸汽、固体至另一基质)和/或相同基质类型的不同供应源(例如废水至被用在不同过程中的单独水供应源、气体至其它气体等等),其可以传热至所述计划内需要的地方,例如见图12A-12E。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明和/或图6中,热如废热和/或来自热电厂的热电联产冷却、来自HTP的水排出和/或所述计划内的其它热密集加工过程(例如图2)可以被提供以抵制生物质生长模块、BGM内的BGU和/或BGU的任何部件内的由例如环境温度变化和/或可能对最佳生物质生长有害的其它原因造成的温度变化。这样一来,热电厂和/或其它热源和生物质生长模块的集中布置可以允许生物质生长模块的每日和/或终年运行和优化,例如24/7运行,并且允许用在温和气候中,在此,生物质如海藻在环境温度下无法整年或在一年中的部分时间里有效生长,或者甚至在极冷气候中例如南极区,在这里太寒冷以致生物质不能在正常的生物质生长系统内有效生长。同样,来自热电厂的冷可以允许在极热环境(如沙漠)中的生物质生长,极热环境通常可能有碍于生长速度和/或限制可供使用的物种。如此产生的冷也可以被用来产生冷例如空气调节和/或制冷以便冷却建筑、冷却或制冷生物质产品、用在生物质精炼例如冷凝提取后蒸发掉的溶剂、冷凝和/或冷却整个计划内的其它工艺用气体、液体和/或固体,和/或用于潜在现场的和/或厂外的其它应用。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明和/或图6中,来自热电厂的冷可以允许生物质在极热环境(例如沙漠)中生长,这通常可能有碍于生长速度和/或限制可供使用的物种。以这种方式产生的冷也可以被用来产生冷,例如空气调节和/或制冷以冷却建筑、用于生物质产品的冷却或制冷,用于用在生物质精炼如冷凝提取后蒸发掉的溶剂、用于在整个计划中冷凝和/或冷却其它过程气体、液体和/或固体和/或用于潜在现场的和/或厂外的其它应用。
在一个实施例例如图2、图3、图19和/或图20所述的那些实施例中,所述设计和/或方法涉及一种提供工作流体如含水流体给热电厂的方法,此时伴生地例如同时地传递由热电厂产生的初级加工过程热能。在一个实施例中,热被有效用在一个加工过程中以精炼生物质生长模块的含水污流或排出物例如用作工作流体的水、燃料和/或生物质。在此应用中使用生物质生长模块的排出物可以处于开放热动力学过程中,为此,生物质生长模块排出的新鲜部分被全部或部分地连续用作工作流体,例如用于在热力学循环的蒸发和透平旋转部分中发电,且源自这样系统的全部或部分精炼的生物质和/或生物燃料可以从水中被去除且可选地在进一步精炼之后被用作热电厂中的燃料,和/或所有的或部分的水可以被再用在热电厂和/或任何其它工艺过程中,在此水可以被用在如图3所示的计划内。在一个实施例中,湿的和/或干的生物质可以在热电厂中被燃烧以发电和/或被合成生物质产品。生物质可以在被附接至热电厂的由精炼厂和/或BPP包含的干燥模块中和/或在单独的生物质干燥设施内利用来自热电厂的废热和/或空气流和/或至热电厂的空气流被干燥。自干燥过程捕获的水可以被再注入生物质生长模块和/或所述计划内的其它地方和/或来自干燥的废热可以在如图2中所示的计划中被回收和利用。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,热电厂可以产生废热和/或初级加工过程热,其可以被输出给脱盐厂内的水脱盐、生物质加工和/或用于其它工业应用。热可被用来执行脱盐或增强脱盐过程,取决于所选的脱盐方法。
在一个或多个实施例例如图2或者关于热产生和/或传热的其它说明中,来自热电厂技术的废热和/或初级加工过程热可以按照与在此针对生物质/水淤泥的HTP加工所描述的相同方式被用于废物HTP和/或其它生物质HTP(例如木材和/或农业废物)。
在一个或多个实施例如图2和/或图10和/或关于燃料和/或热产生和/或传递的其它说明中,该系统可以包括纤维素乙醇、丁醇和/或异丁醇生产。在一个实施例中,这些燃料可以被现场燃烧以提供动力给所述计划和/或用于动力输出厂外,和/或燃料可以被输出厂外。纤维素乙醇/丁醇/异丁醇技术可以被用作全部或部分替代焚烧以生产燃烧用燃料,和/或用于生产糖以供给生物质(例如海藻)。目前或将来由纤维素材料和/或其它有机材料生产有效作为燃料和/或生物质进料的化合物的其它技术也可以按照相同方式来使用。在一个或多个实施例如图2中,废热和/或初级加工过程热可以从热电厂在预处理阶段、纤维素分解过程、蒸馏过程和/或可能这些加工过程的需要热的其它步骤被利用。
在一个或多个实施例例如图2或者关于热产生/或传递的其它说明中,基于脱盐厂过滤的加工过程和/或基于蒸馏的加工过程都可以利用或受益于来自热电厂的废热和/或初级加工过程热。在一个实施例中,基于过滤的加工过程可以利用热来提高过滤过程效率。在一个实施例中,基于蒸馏的加工过程可以利用热来蒸馏水和/或预热水以便降低蒸馏厂中的加热需求。
在一个或多个实施例例如图2和/或图24K中,废热可以被用于发电以实现电解,例如次氯酸钠(漂白剂)可以利用卤水电解从DP卤水排出物中合成。漂白剂可在整个所述计划内被用于消毒、清洁和/或其它应用和/或输出厂外。在一个或多个实施例例如图24K和/或图10中,卤水电解提供氢气。氢气可被用在燃料电池中以发电和/或被返回至热电厂以燃烧。
在一个或多个实施例例如图2或者关于热产生和/或传递的其它说明中,热可以利用换热器或其它技术从源自HTP和/或用来加工生物燃料、生物质和/或生物质/水淤泥的其它加工方法的被加热的水、生物粗油和/或生物燃料和/或从如图2所示的所述计划内的任何其它热源被传递至DP。该方法可以有利地在脱盐之前提升给水温度。
在一个或多个实施例例如图2或涉及热产生和/或传递的其它说明中,热可以利用换热器或其它技术从源自HTP和/或用来加工生物燃料、生物质和/或生物质/水淤泥的其它加工方法的被加热的水、生物粗油和/或生物燃料和/或从如图2所示的所述计划内的任何其它热源被传递至DP。该方法可以有利地在脱盐之前提升给水温度。
在一个或多个实施例例如图2或涉及热产生和/或传递的其它说明和/或图3中,盐水BGU可以利用盐水来最初生产生物质,随后,水输出可以在(可能借助HTP、其它当前所知的生物质分离/精炼方法,和/或可在将来研发出的方法)生物质自水分离之后被全部或部分地引导至DP以用于脱盐过程。生物质作用于盐水可以去除有机物料、营养成分和/或某些矿物,其可以导致比常规盐水更高效的脱盐过程。在HTP或类似加工过程(如果采用的话)之后的盐水可以已被加热,且热可以提升脱盐过程的效率。
在一个或多个实施例例如图2和/或图3和/或关于热产生和/或传递和/或水传递的其它说明中,DP卤水排出至大海和/或通过其它方法排出可以根据需要用来自BGM和/或WWTP的水输出来稀释,以缓解盐度来减小或消除因高盐度和/或高温卤水带来的环境破坏。
在一个或多个实施例例如图2或者关于热产生和/或传递的其它说明中,BBPP可以利用来自所述计划内的任何源的热来消毒和/或用于需要热的任何其它过程。
在一个或多个实施例例如图2或者关于热产生和/或传递的其它说明中,来自热电厂的废热和/或自所述计划内的其它源回收的热(例如图2)可被用来产生冷,例如空气调节和/或制冷以冷却建筑和/或用于生物质产品制冷、如果有益则用于冷却BGM和/或用于其它应用。
在一个或多个实施例例如图1、图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或涉及热捕捉和/或传热和/或水传递的其它图和/或说明中,已经从BGM流出流体或生物质/水淤泥中的生物质分离出的水在其被加工和/或精炼之后可被用来冷却热电厂和/或捕捉热以便用在所述计划内。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或涉及热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,作为HTP过程如HTL的产品的被加热的生物粗油可以被进一步精炼,同时还是含有来自HTP的热。例如HTL一般可以提升生物粗油温度至约350℃或更高,其大致是附加精炼出其它燃料所需的温度。其它HTP过程同样可以产生可能混有水的被加热的燃料。这种被加热的混合物可以可选地被干燥(化学和/或其它方式)和/或以其它方式被加工以使之与水和/或其它成分分离,随后在热态下被送走以便精炼生产所有其它的精炼燃料,其可以从所用生物质类型得到。例如通过HTP加工的大多数海藻生物质可以被转化为相同的燃料,其可以自石油得到,包括LPG、汽油、航空煤油、柴油、取暖油、燃油和/或沥青。来自HTP的已被加热的生物粗油的使用可以在进一步精炼成精炼燃料时节能。同样,作为HTP过程产品例如CHG的气态燃料可以在可能混有蒸汽的最终的气态生物燃料中以相似方式利用热来提供热以便与水分离和/或进一步精炼生物燃料。用在任何精炼活动中的所有热可以如本文所述地被回收和/或如图2所示被再用在所述计划中。
在一个实施例例如图2、图3、图19和/或图20所提到的实施例中,所述设计和方法涉及一种提供工作流体如含水流体至热电厂的方法,同时伴随且例如同时地传递初级工艺过程热能和/或由热电厂产生的废热。在一个实施例中,热可以在一个加工过程中被有效用来精炼生物质生长模块的含水污流或排出物如用作工作流体的水、燃料和/或生物质。在此应用中利用生物质生长模块的排出物可以在开放的热动力学过程中,由此生物质生长模块排出物的新鲜部分可以全部或部分地被连续用作工作流体,例如用于在热力学循环的蒸发部件和/或透平旋转部件中发电,且源自这样系统的全部精炼或部分精炼的生物质和/或生物燃料可以从水中被去除和/或可选地在进一步精炼之后用作热电厂中的燃料,热可以从工作流体中被回收且被利用在例如如图2的计划内,且所有或一部分的水可以被再用在热电厂和/或例如如图3的所述计划内的可能利用水的任何其它过程中。在一个实施例中,湿的和/或干的生物质可以在热电厂中被燃烧以发电和/或合成生物质产品。生物质可以在被附接至热电厂的、由精炼厂和/或BPP包含的干燥模块和/或在单独的生物质干燥实施中利用来自热电厂的废热和/或空气流和/或送至热电厂的空气流被干燥。从干燥过程捕捉的水可以被再注入生物质生长模块和/或例如所述计划内的其它地方,且来自干燥的废热可以被回收和应用在例如图2的例如所述计划内。
在一个实施例中,在系统/系统网络300中,水可以被用作热和/或冷传递和/或储存机构、稀释剂、传送废物以便处理的手段、脱盐/饮用水源、用于精炼过程的水源水、用于热/冷传递、用于灌溉、消防、清洁、冲洗、庭院水景、用于生物质生长和运输的基质、使营养成分运动至BGM的模式和/或例如本文所述的其它目的。水可以被可选地处于在任何或全部模块例如多数模块和少数模块之间的流体连通中,其中的任何一个模块可以可选地存在于某些实施例中。例如在一个实施例中,精炼厂和/或BPP202可以包括多个模块204,其可选地包括以下当中的任何一个:HTP204A,厌氧消化器204B,超临界流体提取单元204C,和/或生物质的其它加工过程和/或本领域技术人员所知的生物燃料与水分离和加工过程和生物燃料/生物质干燥单元202。以下模块可以可选地处于相互流体连通中:热电厂222,精炼厂和/或BPP202,脱盐单元214,BBPP207和BGM212A。淡水源302和/或盐水(例如海水、卤水和/或半咸水)进口314提供水给系统网络。在源302的下游,预处理模块304和/或预热/冷却模块306处理水以便用在所述系统网络内。相似地,预处理模块318和/或预热/冷却模块316处理水以便用在系统网络内。一个或多个水利用/再用/加工模块或设施310可以向和/或从热电厂222、BGM212、精炼厂和/或BPP202、脱盐厂214、BBPP(灌瓶/包装设施)207、废物接收/回收模块206、任何加热和/或冷却过程334和/或水储存设施308、灌溉、消防蓄水、喷泉、湖泊、清洁应用307、回填309和/或用于排出312接收和/或提供水,所述水可选地经过处理和/或可选地全部或部分与其它水流汇合和/或以其它方式被加工以便使用或再用。最后,在一个可选实施例中,配水设施310尤其提供水用于所有的模块和/或用于灌溉、消防、喷泉、湖泊、清洁307,例如在所述计划内和/或计划外例如在可以利用非饮用水的情况下,和/或作为用于通过暴露于环境温度和/或阳光(例如在注入BGM之前的冷海洋水的预热)预热或预冷却水以用于所有加工过程的手段。通过许多线或箭头表示的所有水流可以是可选的和被管理。可选地被管理的水流(例如300的线和/或箭头)、水预热/冷却306、318、预处理304、318、水利用/再用/加工/处理/分配310、加热/冷却334、水储存308和/或水应用在例如图3的其它模块中可以通过本文所述的和/或本领域技术人员所知的任何方式来完成。所示的任何水源、流/流通/连接可以按照本领域技术人员所知的方式被处理,随后被用在任何加工模块/单元中。本文所述的“系统网络”可以呈在一个或多个模块/单元、子单元、部件、技术和/或其它特征之间的一个或多个单独的水源/流/流通/连接的形式,为此一个或多个较小闭合系统存在于图3所示的任何两个以上的部件之间,或者任何水源/流/流通/连接可以与在所示的任何加工过程的任何阶段的其它水源和/或流组合。例如:淡水流和盐水流可以在牵涉到选定模块的系统网络部分中保持独立;饮用水可以保持与其它水类型分开;具有不同温度的水可以保持独立并且可能利用换热器交换热以便加热或冷却加工过程或模块至特定温度,或者可以被组合以达到加工过程所需的某个温度;某些水流可以针对所示的某些加工过程保持独立,随后可以被组合而达到某个期望盐度、温度和/或为了其它原因。如图所示的模块和具体技术类型可以是示例性的和可选的,且全部的模块和/或技术类型和/或与所示系统网络的流通可以只存在于所述计划的某实施例中。
一种系统设计成利用并回收被一个或多个设计用于水利用的模块使用的水,其中这种水被提供给和/或回收自:
a)淡水源;
b)淡水预处理模块;
c)盐进水;
d)盐水预处理模块;
e)预热/冷却模块;
f)水储存模块;
g)灌溉;
h)消防;
i)喷泉;
j)湖泊;
k)清洁;
l)BGM;
m)传统WWTP模块;
n)精炼厂模块;
o)BPP模块;
p)加热和/或冷却;
q)回收模块;
r)废物接收模块;
s)BBPP模块;
t)脱盐模块;
u)用于排出/输出的水;
v)加工和/或处理模块;和/或
w)热电厂模块。
参见表2。
参见图3,本文的一个实施例包括系统300,其设计成利用并回收被一个或多个设计用于水利用的模块用过的水,其中这种水被提供给和/或回收自:淡水源302;淡水预处理模块304;盐进水314;盐水预处理模块318;预热/冷却模块306、316;水储存模块308;灌溉307;消防307;喷泉307;湖泊307;清洁307;BGM212;传统WWTP模块212;精炼厂模块202;BPP模块202;针对计划的加热和/或冷却334;回收模块206;废物接收模块206;BBPP模块207;脱盐模块214;用于排出/输出的水312;加工和/或处理模块310;和/或热电厂模块222。
一个实施例包括该系统,其中提供给和/或回收自下述的水:水源302;淡水预处理模块304;盐进水314;盐水预处理模块318;预热/冷却模块306、316;水储存模块308;灌溉307;消防307;喷泉307;湖泊307;清洁307;BGM212;传统WWTP模块212;精炼厂模块202;BPP模块202;针对计划的加热和/或冷却334;回收模块206;废物接收模块206;BBPP模块207;脱盐模块214;用于排出/输出的水312;加工和/或处理模块310;和/或热电厂模块222与来自以下的水混合:淡水源302;淡水预处理模块304;盐进水314;盐水预处理模块318;预热/冷却模块306、316;水储存模块308;灌溉307;消防307;喷泉307;湖泊307;清洁307;BGM212;传统WWTP模块212;精炼厂模块202;BPP模块202;针对计划的加热和/或冷却334;回收模块206;废物接收模块206;BBPP模块207;脱盐模块214;用于排出/输出的水312;加工和/或处理模块310;和/或热电厂模块222和/或在所示的任何加工过程的任一阶段的任何其它水源。
一个实施例包括该系统,其中水利用管道被提供给和/或回收自以下模块:淡水源302;淡水预处理模块304;盐进水314;盐水预处理模块318;预热/冷却模块306、316;水储存模块308;灌溉307;消防307;喷泉307;湖泊307;清洁307;BGM212;传统WWTP模块212;精炼厂模块202;BPP模块202;针对计划的加热和/或冷却334;回收模块206;废物接收模块206;BBPP模块207;脱盐模块214;用于排出/输出的水312;加工和/或处理模块310;和/或热电厂模块222,其中水管道由两个以上的水管路共享,其中所述水是盐水、卤水、半咸水、淡水、废水、灰水和/或饮用水。
一个实施例包括该系统,其中管道与下述有效流通:盐进水314,由BGM/WWTP模块212包含的盐水BGU,脱盐模块214,由用于计划内例如图2的加热/冷却模块334包含的盐水冷却系统,排出/输出模块312,和/或用于计划或系统内如图3的其它盐水模块。
一个实施例包括该系统,其中管道具有一个或多个用于盐水、半咸水和/或卤水的单独的水管路。
一个实施例包括该系统,其中管道与下述有效流通:淡水源302,由BGM/WWTP模块212包含的淡水BGU,由BGM/WWTP模块212包含的WWTBGU,WWTP模块212,用在计划内的淡水冷却系统例如图2,排出/输出模块312,和/或用在计划或系统内的其它淡水模块例如图3。
一个实施例包括该系统,其中管道具有一个或多个用于淡水、饮用水、废水和/或半咸水的单独的水管路。
参见图3,本文的一个实施例包括一种利用并回收水的方法,包括:传输水从一个模块至另一个模块;在所述另一个模块中利用全部或一部分的水来工作;可选地传输未用于该工作的水从所述另一个模块至所述模块,其中这样的水被提供给和/或回收自:淡水源302;淡水预处理模块304;盐进水314;盐水预处理模块318;预热/冷却模块306、316;水储存模块308;灌溉307;消防307;喷泉307;湖泊307;清洁307;BGM212;传统WWTP模块212;精炼厂模块202;BPP模块202;针对计划的加热和/或冷却334;回收模块206;废物接收模块206;BBPP模块207;脱盐模块214;用于排出/输出的水312;加工和/或处理模块310;和/或热电厂模块222。
一个实施例包括该方法,其中水被提供给和/或回收自:淡水源302;淡水预处理模块304;盐进水314;盐水预处理模块318;预热/冷却模块306、316;水储存模块308;灌溉307;消防307;喷泉307;湖泊307;清洁307;BGM212;传统WWTP模块212;精炼厂模块202;BPP模块202;针对计划的加热和/或冷却334;回收模块206;废物接收模块206;BBPP模块207;脱盐模块214;用于排出/输出的水312;加工和/或处理模块310;和/或热电厂模块222混有来自以下的水:淡水源302;淡水预处理模块304;盐进水314;盐水预处理模块318;预热/冷却模块306、316;水储存模块308;灌溉307;消防307;喷泉307;湖泊307;清洁307;BGM212;传统WWTP模块212;精炼厂模块202;BPP模块202;针对计划的加热和/或冷却334;回收模块206;废物接收模块206;BBPP模块207;脱盐模块214;用于排出/输出的水312;加工和/或处理模块310;和/或热电厂模块222和/或在所示的任何加工过程的任何阶段的任何其它水源。
一个实施例包括该方法,其中水利用管道被提供给和/或回收自以下模块:淡水源302;淡水预处理模块304;盐进水314;盐水预处理模块318;预热/冷却模块306、316;水储存模块308;灌溉307;消防307;喷泉307;湖泊307;清洁307;BGM212;传统WWTP模块212;精炼厂模块202;BPP模块202;针对计划的加热和/或冷却334;回收模块206;废物接收模块206;BBPP模块207;脱盐模块214;用于排出/输出的水312;加工和/或处理模块310;和/或热电厂模块222,该水管道由两个以上的水管路共享,其中所述水是盐水、卤水、半咸水、淡水、废水、灰水和/或饮用水。
一个实施例包括该方法,其中该管道与下述有效流通:盐进水314,由BGM/WWTP模块212包含的盐水BGU,脱盐模块214,用于计划内的例如图2的盐水冷却系统,排出/输出模块312,和/或用于计划或系统内的例如图3的其它盐水模块。
一个实施例包括该方法,其中该管道具有一个或多个用于盐水、半咸水和/或卤水的单独的水管路。
一个实施例包括该方法,其中该管道与下述有效流通:淡水源302,由BGM/WWTP模块212包含的淡水BGU,由BGM/WWTP模块212包含的WWTBGU,WWTP模块212,由用于计划内的如图2的加热/冷却模块334包含的淡水冷却系统,排出/输出模块312,和/或用于计划或系统内的例如图3的其它淡水模块。
一个实施例包括该方法,其中该管道具有一个或多个用于淡水、饮用水、废水和/或半咸水的单独水管路。
在一个或多个实施例例如图7A、图7B和/或图3中,作为用于任一上述加工过程的基材的水可以被再用在计划内的用到水的任何地方,作为来源包括用于BGM的水、冷却热电厂的水、稀释可选脱盐系统的卤水排出的水,和/或用于其它应用的水(参见图2)。换热器和/或其它已知技术可被用来将热从所述计划内的任一系统传递至另一系统。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明和/或图3和/或关于水利用和/或运动的其它图和/或说明中,来自任何来源的冷却水可被用来冷却热电厂,随后被按路线输送以用于可选的初级处理(通过图1的模块104),接着被用于在BGM中直接用作水源水,与其它水源混合且在BGM中被用作水源水,或者简单地被用于传热给BGM和/或其它加工过程所用的水。按照本文所述的任何一种方式或其它方式,BGM中的温度可以通过来自热电厂的水流出物,与其它水源相结合地被直接和/或间接调整。来自热电厂的气体和/或其它流体流出物同样可以被单独利用或与其它热源结合使用以调整BGM和/或计划内的其它部件的温度(例如图7A、图7B、图12A、图12B、图12C、图12D和/或图12E)。如果需要冷却,则上述热源均可被用来热电联产冷却,其可以像在图2中那样被提供给所述计划。
在一个或多个实施例例如图2、图3、图6、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热、BGM和/或其部件和/或水传递的其它图和/或说明中,BGM、BGU、BGU子单元和/或任何其它BGU部件可以全部或部分浸没在池塘、其它容器、由水供应源例如自现场和/或厂外供应的水体和/或水流中,用于提供冷却、或者捕捉来自热电厂的废热和/或供应热,其中BGM温度可以通过与被加热的或冷却的水供应源接触被调整。例如来自热电厂和/或其它模块的被加热的和/或被冷却的空气和/或其它流体可被用来填充容器,容器设计成接触或部分或全部包围BGM、BGU和/或任何其部件,以便传热和/或传冷。热和/或冷可以由厂外源228供应234,可选地包括由厂外水源提供的水供应源,包括淡水源302、用于盐水的进水314和/或呈气态和/或液态形式的源于厂外的其它热源和/或冷源。
在一个或多个实施例例如图3中,作为淡水源302示出的进水和/或进水(盐水)314可提供冷源给所述计划内的任一加工过程,其中来自入海口的水且尤其是深进水可以比陆地环境温度冷许多并且可以提供冷。在一个实施例中,盐水进水作为水源水在炎热气候中用于SWBGU和/或BWBGU以调节其温度。在一个实施例中,来自进水的盐水可以或是单独地或是与其它水源组合地被用作水源水以灌充池子和/或包围任何BGU或BGU部件的其它结构以便提供冷和/或温度调制,尤其在炎热环境中。在以这种方式和/或在其它冷却应用、装饰应用和/或按照针对可能包含自热电厂传热至计划的热和/或冷传递所述的任何其它方式使用之后,水随后可以被按路线输送至DP以用于脱盐和/或较温暖的水是有利的其它加工过程。这样一来,水和/或冷被提供至所述计划内需要的地方(见图2和图3),并且在此过程中,盐水温度被提高,这允许在脱盐过程和/或所述计划内的较暖和的水是有利的其它过程中需要较低的能量。
在一个实施例例如图3中,在例如图1的水热加工和/或其它加工过程如自生物质生长模块排出流的生物质材料收获之后,随后的净化过滤器、紫外光、三级废水处理(如当废水被用在BGM中时)和/或本领域普通技术人员所知的其它水处理方法可被用来进一步处理水排出,随后如果需要被用在其它应用中。可以使通过该系统和/或可选的随后精炼步骤被加工的水适用于许多应用,例如作为饮用水流、非饮用水流、用于排出至环境、用于再用在所述计划内的需要水的地方(见图3)。
在一个实施例中,例如参见图3,出乎意料的好处可以是WWTP和/或WWTBGU与计划余部的协同配合。来自可选水灌装/生物质产品灌装/包装厂的清洗水和/或泼水和/或生物质可以被送往WWTP/WWTBGU以便水或者其相当大的一部分的处理、回收,例如60-100%的清洗水和/或泼水,或者60-90%或者60-80%或者60-70%的水。来自所述计划内的所有其它厂的废水可以可选全部或部分地被直接送往WWTP/WWTBGU,包括被用于冷却热电厂和用于热捕捉的水,如果热电厂冷却系统允许,或者可以接受处理,随后被送往热电厂冷却系统和热捕捉。
在某些实施例例如图3所示的实施例和关于计划内的水利用的其它实施例中,本文在一些实施例中涉及一种用于CO2排放尽量减少、发电、生物燃料生产、高效利用热和水以及源自生物质的非燃料产品的生产和/或废水处理和/或废物能量回收的综合做法。各不同实施例保证各种各样的其它水源或组合被用来提供用于生物质和/或生物燃料生产和/或CO2减少的介质,同时保护水和热能。
在一个实施例中,一个或多个水源可以被提供用于生物质生长,其中水可以是废水、盐水、半咸水、净化水、饮用水、非饮用水和/或卤水。水中的碳含量可以从不到1重量%至15重量%。
在一个或多个实施例例如图3和/或图14中,SWBGU可以利用常规盐水如海水和/或可以利用卤水排出物(除了自可选脱盐厂排出的高盐度水)来培养生物质。所造成的来自卤水SWBGU的排出水可以按照与本文所述的卤水排出一样的方式被处理,但在经过SWBGU的加工之后,其营养成分含量可以较低、其矿物含量、生物材料和/或其它化学品的含量低于海水,其可以允许由卤水生产不同于海水的生物质产品、盐和/或其它产品,和/或允许更高效生产相同产品(例如更容易与污染物隔离)。
在一个或多个实施例例如图3中,BWBGU可以利用任何淡水源和/或盐水源的组合来实现,可选地包括任何类型的废水、盐水、卤水(例如来自可选的脱盐厂)、非废淡水和/或其它水源。它可以具有下述系统的综合协同配合,该系统通常将采用组合的水源,但所造成的半咸水排出可以像在脱盐厂中那样被排出用于稀释卤水排出物,和/或可以按照冷却和/或其它目的被确定允许的方式被再用,就像在经过处理的废水系统中那样,假定有所造成的盐度。所造成的排出如果在别的地方无用的话则可以被排放至大海和/或通过其它盐水处置方法排放,含有或不含稀释液。
在一个或多个实施例例如图1和/或图3中,脱盐水可以在所述计划内的通过BGM加工水和/或随后BGM流出流体加工步骤中通过本领域已知的各种加工过程来生产。
在一个实施例例如图3中,某些盐水生物反应器可以通过蒸发生产可能混有生物燃料的脱盐水,并且一旦根据需要与生物燃料分离,水是可饮用的。在一个实施例中,SWBGU可以或是代替脱盐技术或是补充脱盐技术地在所述计划内生产脱盐饮用水。通过这样的系统所生产的卤水可以如本文针对其它脱盐技术所述地被处理。
在一个或多个实施例例如图3中,在脱盐之后,脱盐厂卤水排出物利用废水、淡水、盐水和/或其它水源被稀释至约海水盐度。汇合的水基质随后在BGM中被用来培养生物质。此实施例可以提供比只利用在BGM中的废水和/或其它淡水更多的有用水,其中BGM水排出随后与卤水排出组合以稀释它以便排放至大海。用其盐度与海洋盐度相似的BGM中的水工作允许利用下述生物质生长系统,其已经研制成功而投放市场以利用盐水运行,且在与废水组合的卤水情况下,混合物可以提供比只在盐水中更好的营养成分源,并且导致更好的生物质生长和生产,同时也处理废水。
在一个或多个实施例例如图3中,热电厂废水(可选地在热回收之后)可以被引导至WWTP和/或WWTBGU。
在一个实施例例如图3和/或图1中,所述计划内的任何其它废水源可以按路线输送至初级处理(经过图1的模块104)和/或随后至WWTP和/或WWTBGU。
在一个或多个实施例例如图3和/或图24H中,所述计划可以利用太阳热技术(例如太阳能槽)以预热海水以便脱盐、BGM输出以用于HTP、发电和/或以将热加入所述计划中需要的地方(例如图3)。如果太阳热技术被利用,则它可以与已在热电厂内那些技术共享蒸汽透平。
在一个或多个实施例例如图3中,来自可选的脱盐厂的去矿物质水可以在轻油和/或其它燃料的点燃过程中被利用以降低燃烧温度和/或减少来自燃烧透平(CT)和/或其它热电厂系统的NOx排放物的产生。在一个或多个实施例中,来自可选的脱盐厂的脱盐水可被用于CT入口空气冷却、NOx注入水和/或饮用水所需要的较少量水及用于在其它热电厂发电系统内的类似应用。
在一个或多个实施例例如图1和/或图3中,从热电厂排出的一部分的如大部分的废水(在热利用和/或回收之后)可以被按路线输送至初级处理(经过图1的模块104),随后送至WWTP和/或WWTBGU。某些热电厂水废物根据污染水平可被用来稀释脱盐厂卤水排出物而不经进一步处理,以减轻卤水对环境的冲击。雨水径流可以被送往雨水澄清池,或者线经过油/水分离器,如果它含油的话,接着被送至雨水澄清池。该废水随后可以被按路线输送以用于初级处理(经过图1的模块104),随后输送至WWTP和/或WWTBGU。化学清洁废水和/或其它化学处理废水可以现场保持和检验,如果其根据本领域普通技术人员不是危险的,则可以被按路线输送至初级处理(经过图1的模块104),随后与其它废水一起被送至WWTP和/或WWTBGU,或者如果合适被引导至蒸发池塘。
在一个实施例例如图3中,纤维素乙醇、丁醇和/或异丁醇加工过程所需的水可以自如图3所示的计划内的任何来源取得。
在一个或多个实施例例如图3和/或图24K中,海盐可以自DP卤水排出物制造且出厂销售。在一个或多个实施例例如图3中,DP脱矿物水可以被提供用于热电厂中,如果需要被用于任何热电厂技术或系统(例如燃烧透平,如果采用的话,和/或其它动力系统)中。在一个或多个实施例例如图3中,DP脱盐水(含有添加回的矿物)可以被提供以便合适的话用在热电厂中(例如燃烧透平和/或其它动力系统)。
在一个或多个实施例例如图3和/或图24A中,DP可与SWBGU共享进口,用于热电厂的盐水冷却源(如果需要)或者这些模块/盐水应用中的任何一个可以具有单独的进口。任何一个所述模块/源进口(如果是单独的)或者组合的进口(如果是组合的)可与废水处理厂、BGM和/或卤水排出管共享某些管道和/或其它设备。在一个或多个实施例中,进口可提供冷源给计划内的任何加工过程,其中来自入海口尤其是深水进口的水应比陆地环境温度冷许多且可提供冷。在一个实施例中,盐水进口被用作在灼热气候下的SWBGU和/或BWBGU的水源水以控制其温度。在一个实施例中,来自进口的盐水被用于注充池塘和/或包围任何BGU和/或BGU部件的其它结构以提供冷却和/或温度调制,尤其在灼热环境中。在通过这种方式和/或在其它的冷却应用、装饰性应用和/或按照针对热和/或冷传递所描述的任何其它方式使用之后,其中可能包括自热电厂向所述计划传热,水于是可按路线送至DP以便脱盐。这样一来,在所述计划内所需要的地方提供了水和/或冷(参见图2和图3),且在加工过程中盐水被升温,这允许脱盐过程中的较低能量需求。
在一个或多个实施例例如图3中,来自BGM和/或WWTP的再用水可以被用于景观灌溉、消防、庭院水景、喷泉、湖泊、工业冷却(包括热电厂中冷却)和/或所述计划内的清洁过程,不同于使用DP脱盐水。这可以显著减小所需的脱盐水量,因而显著减小所述计划内的功率需求。它将只要求附加管道。如果可行,盐水或者混有回收废水和/或来自BGM、WWTP和/或其它来源的其它水源的盐水可以被用于:冷却水、消防供水、庭院水景、喷泉、湖泊和/或其它应用以保存所述计划内的回收的BGM和/或WWTP水和/或DP脱盐水。在可用作冷却水(例如在某些技术中)的情况下,盐水可被用来直接地和/或间接地(通过换热)冷却热电厂和/或其它热源,且随后可以按路径送至DP以便脱盐。这可在DP中节约能量,因为较高温度的水更容易脱盐。任何供给水的处理可以在其应用在热电厂和/或所述计划内的任何其它模块和/或加工过程之前和/或之后根据本领域已知的技术来进行。
在一个实施例例如图3中,HTP排出水可完全或部分地用作BGU给水。该水源可含有较高含量碳和/或在HTP后留下的其它物质,与可能需要修复的和/或可能促进生物质生长的废水并无不同。在此情况下,水源可以是盐水、淡水和/或在此作为可能用在BGU中的水源所述的任何其它水类型,其已经经过HTP加工。除了利用残余碳和/或水中可能有的其它物质的水处理外,利用HTP废水的BGU协同配合可以与被用于HTP过程的水源水类型相同。
在一个实施例例如图3中,HTP废水可按照与BGM流出流体117相似的方式被加工。其较高碳含量可提供浓缩碳流,其可与BGM流出流体混合和/或通过使其经过BGM流出流体117所经历的任何加工步骤被单独加工。
在一个或多个实施例例如图3中,按照要求,对于反渗脱盐过程,就地清洗(CIP)循环可被用来清洁DP膜(只是基于过滤的加工过程)。在一个实施例中,来自此加工过程的废物可被排至WWTP和/或BGM。
在一个实施例例如图3中,来自WWTP和/或BGM的经过处理的废水可被用来稀释DP厂卤水排出以减轻环境影响。如果深海扩流卤水排出管被采用,则超过天然盐度5%的盐度一般可被接受。但伴随淡水稀释,盐度可在管内被降低以匹配自然出现的盐度或可接受的盐度,且被近岸排出而不是排放至大海,取消与深海排放相关的巨额基础设施支出。典型的海水盐度在3%和5%之间,典型的反渗脱盐厂排废率(作为初始进口体积百分比的卤水排出物比例)大体约为50%。在一个实施例中,以下公式可被用来计算恢复卤水排出物至目标盐度所需要的稀释液量:
SBVB+SDVD=ST(VB+VD),其中:
SB=卤水盐度,VB=卤水体积,
SD=稀释液盐度,VD=稀释液体积,
ST=目标盐度。
在一个或多个实施例中,BGM和/或WWTP稀释的一个例子可以被用作:假定WWBGU、FWBGU和/或WWTP是具有0.5%盐度的源,假定海洋盐度为4.5%,且假定脱盐50%排废率,对于近岸排放,采用以上公式,卤水将根据每升卤水排出水用约1.125升BGU和/或WWTP排出水来稀释以达到背景盐度。为了深海排放,卤水将根据每升卤水排出水用约1.012升的BGU和/或WWTP排出水来稀释以达到高于背景盐度的5%,即建议排放盐度。卤水排出物也可以用来自盐水BGU和/或半咸水BGU和/或另一盐水源和/或所述计划内的另一水源的盐水来稀释。在一个实施例中,与或不与BGU和/或WWTP排出结合的所述计划内的任何水源(图3)可以被利用以满足脱盐厂卤水排出物盐度目标。在一个实施例中,稀释所用的水源可以被策略性选择和/或组合,从而对所述计划和/或公众最有价值的水可以被尽可能保存下来,且价值不高的水被用于稀释(例如经过处理的废水、半咸水)。在一个或多个实施例中,在有许多可能的稀释源的情况下,以上公式可以被如下改变,以计算可被组合以获得目标盐度的每个稀释水源的体积:
SBVB+(SD1VD1+SD2VD2+SD3VD3...)=ST(VB+VD1+VD2+VD3...),其中:
数字代表不同的稀释水源。尽量多的稀释源可以按照相同的方式被加入(以上由“...”表示)。在一个或多个实施例中,所述计划提供通过该公式的使用和水源的策略性选择以产生如上所述的盐度目标来策略性地计划和/或组合水资源的新颖手段和方法。此过程和方法可被用来稀释卤水至与自然出现的盐度相同的或相似的盐度以用于近岸排出,或者对于深海排出可接受的盐度,或者在两者之间的可能的某个盐度以便在两个距离之间的对海排出。在一个实施例中,如果卤水因脱盐加工和/或其它原因而被加热,则针对计划的可选热回收之后,如果卤水温度可以影响当地环境,或者依法调整,稀释策略也可以纳入计算和稀释液源水选择以调节卤水排出物的热至合适水平。如本领域普通技术人员所知地,基于排出设计、当地特点和/或其它考虑,可能需要数学和/或物理建模和/或其它研究来确定实际数量。
在一个或多个实施例例如图3中,废水可以被引导至WWTP和/或WWTBGU。
在一个或多个实施例例如图3中,来自所有现场模块和/或厂外源的废水可以被引导至WWTP和/或WWTBGU。
在一个或多个实施例例如图3中,水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂(BBPP)可以可选地作为所述计划的一部分被加入。在一个或多个实施例中,BBPP中的任何一个或多个所述部件可以被利用(例如仅水灌瓶,仅生物质灌瓶和/或仅其它生物质包装类型)。水灌瓶线可被用来灌瓶自DP产生的经处理的饮用水。
DP卤水处置技术:卤水排放至大海,排放大海或者另一水体:在一个实施例例如图3和/或图24A中,DP卤水排出管可以与WWTP/BGM排出管共享某些管道和/或其它设备,和/或可以利用相同的管道和/或排出管。在一个实施例中,卤水可以利用零液排放被排出至陆地。在一个实施例中,卤水可以被地下排放和/或通过本领域普通技术人员所知的另一手段来排放。
在一个或多个实施例例如图3和/或图24A中,SWBGU可以与可选的脱盐厂共享基础设施,包括例如来自大海的进水、泵、管道、热利用、水利用和/或排出管。在一个实施例中,SWBGU可以与脱盐厂分开地利用盐水,它可以自脱盐厂接收卤水作为水源水,和/或其输出可以被引导至脱盐厂(见脱盐部段的说明)。
在一个或多个实施例例如图3和/或图24A中,DP可以在整个计划内与SWBGU、热电厂用盐水冷却源(如果需要)共享进口和/或管道,或者任何其中一个模块/盐水利用可以具有单独的进口。任何一个所述模块/源进口(如果是单独的)或者组合的进口(如果是组合的)可与废水处理厂、BGM和/或卤水排出管共享某些管道和/或其它设备。在一个或多个实施例中,进口可提供冷源给所述计划内的任何过程,其中来自入海口的、尤其是深进水的水可以比陆地环境温度冷许多且可提供冷。在一个实施例中,盐水进水可以在炎热气候中作为水源水被用于SWBGU和/或BWBGU以调整其温度。在一个实施例中,来自进口的盐水被用来灌注池子和/或包围任何BGU和/或BGU部件的其它结构以便提供过冷和/或温度调制,尤其在炎热环境中。在以这种方式和/或在其它冷却应用、装饰性应用和/或按照针对包括可能将热从热电厂传递至所述计划的热和/或冷传递所描述的任何其它方式使用之后,水随后可以被按路线输送至DP以用于脱盐。这样一来,水和/或冷被提供给所述计划内的有需要的地方(见图2和图3),且在此过程中盐水温度被提高,这允许脱盐过程中的较低能量需求。
在一个实施例例如图3和/或图24B中,如本文所述可被用来加工生物质的HTP模块或单元和/或类似方法也可以被用作将废物转化为能量的手段。HTP和/或本领域普通技术人员所知的等同技术可被用来转化各种各样的有机材料以生产生物粗油。针对生物质设计的HTP模块、单元或等同加工系统可以被用来加工固态废物的那些共享。HTL可以根据PNNL加工过程专利WO2013/184317A1进行,如图9所示。也可以采用HTP的其它变型或适应此目的的类似加工过程。
参见图1,本文结合了不同设施类型的使用,其中的一些设施可以一般是不相关的、没有彼此有效流通和/或没有集中布置,例如热电厂、生物质生长模块、精炼厂、下游加工设施(BPP)、产品包装厂(BBPP)、用于发电、产生燃料、产品和有效回收和再用废热、水、二氧化碳、空气和其它气体、压力、废生物质、溶剂和其它材料的加工过程。附加的可选技术可以被添加至图1的设计以产生附加输出、效率和/或协同配合。这些技术在此加以讨论。
在一个实施例中且参见图4,本文可以涉及一种用于生产燃料和/或其它产品、减少CO2和其它排放的新颖方法和设计和在执行这些至关重要的过程中保护水和能量的创新方法。所述方法和计划可以匹配于地理、可获资源和特定地区的需要。
在一个实施例400中,所述计划和方法涉及尽量减少如图4作为热电厂222如烃燃烧热电厂、废物能量回收厂和/或产生CO2的其它热电厂技术所示出的主要CO2排放源排出的CO2,所述其它热电厂技术可选地包括工厂例如水泥厂和/或未由热电厂包含的可选地例如在所述计划内的其它CO2排放设备,例如精炼厂和/或BPP202、能可选地在图1的初级处理模块104内进行的泥浆加工模块404、脱盐模块214、可选的回填309、WWTP402和/或其它可选的CO2源,并且如图4所示。在一个实施例中,从热电厂和/或其它CO2排放装置的废物流中去除的且可选地作为生物质生长被加入生物质生长模块的含水污流或排出物和/或被用在例如图4的需要二氧化碳的其它加工过程的碳百分比可以大约是废物流碳的约30%到约80%、或者约50%到约100%、或者约75%到约100%、或者约80%到约100%、或者约80%到约95%。
在一个实施例中,热电厂222和生物质生长模块402和/或其它可选的CO2生产者和/或使用者可以最好布置在一个共同场所,例如彼此紧邻,并且可以布置用于方便传输CO2至生物质生长模块402。CO2可以自热电厂222通过预燃烧捕捉、燃烧后、全氧燃烧过程燃烧捕捉和或本领域技术人员所知的任何其它手段被捕捉。二氧化碳也可以通过以下的可选系统来产生:WWTP402A、WWTP泥浆加工404、生物质、某些类型的BGU、生物质精炼、纤维素乙醇/丁醇/异丁醇、WWTP泥浆、其它有机源、厌氧消化204B、可选的回填309、其它加工过程(如图4)和/或厂外源。来自任何来源的二氧化碳和/或伴生气体可选地可以被净化和/或以其它方式通过本领域普通技术人员所知的任何手段在图4的任何加工过程之前和/或之后被加工。在例如图4的一些实施例中,二氧化碳可以被直接或间接传输例如管道输送至:生物质生长模块和/或生物质生长模块,生物燃料精炼/分离厂以用在生物质精炼和/或分离技术中,包括超临界流体提取204C,和/或被送至水灌瓶/生物质包装厂206以用在液体碳酸化中的和/或其它用途,和/或作为气体、压缩气体、液体和/或固体(干冰)来储存,和/或可以被出厂投放市场。二氧化碳可以利用碳捕捉和储存(CCS)和/或如果有益则是本领域已知的任何其它技术来捕捉,可选地包括图4的净化/加工模。共同在一个地点使用这样的CO2不同源和/或目的允许在不同系统之间的更好的协同配合。二氧化碳可以利用像鼓风机、管道、喷雾器这样的技术和/或本领域技术人员所知的可能适用于该目的的任何其它技术在这些系统之间被分配。
参见表3,一种系统被设计用于利用和回收二氧化碳,其中该二氧化碳由以下提供:
a)热电厂模块;
b)泥浆加工模块;
c)传统WWTP模块;
d)二氧化碳储存模块;
e)环境二氧化碳源;
f)净化模块;
g)精炼厂模块;
h)BPP模块;
i)超临界流体提取模块;
j)气化模块;
k)BGM;
l)纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块;
m)回填模块;和/或
n)系统外的来源(厂外)。
于是,表3所述的组合可以提供所述系统的一个实施例。
因此,关于设计400,在一个实施例中,例如精炼厂和/或BPP202可选地包括模块204,该模块可以包括以下当中的任何一个:HTP204A,厌氧消化器204B,超临界流体提取单元204C,纤维素乙醇/丁醇/异丁醇204D,和/或本领域技术人员所知的生物质和/或生物燃料加工的其它工艺过程204E。可选存在的以下的模块和/或技术可以在完成功能之后产生二氧化碳和/或可以释放二氧化碳以便再用在系统网络中:热电厂222,WWTP402A,WWTP泥浆加工404,由WWTP/BGM模块402、精炼厂和/或BPP202(例如可选技术,例如纤维素乙醇/丁醇/异丁醇204D、厌氧消化204B、超临界流体提取204C和/或其它技术204E)包含的某些类型的BGU,气化模块125,可选的回填装置309,二氧化碳储存406,环境二氧化碳414和/或厂外源412。任何一种或所有这些来源可以可选地与二氧化碳利用模块和/或可选地存在于例如所述计划内的模块内的某些技术流体连通,包括:精炼厂和/或BPP 202,脱盐单元214,WWTP/BGM 402,BBPP 206,二氧化碳储存406。WWTP/BGM 402可选地包括WWTP402A和/或废水处理BGU 402B和/或淡水BGU 402C和/或盐水BGU(可选地包括卤水)402D和/或半咸水BGU 402E。任何二氧化碳流(其可以在所述的任何加工过程中可选地混有其它气体、颗粒和/或其它物质)可以被净化和/或以其它方式在图4所示的任何工艺过程的任何阶段中被加工,如模块408所示。在一个实施例中,在可选的净化/加工408之后的任何一部分的二氧化碳流可以被释放回到系统网络和/或环境410。来自任何BGU的光合实施方式的氧气可以被传输至WWTP和/或非光合BGU,在WWTP/BGM 402内。在一个实施例中,由热电厂222和/或任何其它模块产生的二氧化碳可以根据需要被传输至系统网络400内的任何模块。例如在一个实施例中,二氧化碳可以被传输至并网储存厂406,带有或不带在模块408处的净化/加工,随后送至二氧化碳排出和/或输出厂410。泥浆加工单元404可以供应二氧化碳至系统网络。BBPP(水灌瓶单元)206可以利用二氧化碳来制备加压气泡水以供饮用。所列出的任何水类型(402B、402、402D和/或402E)的或者其它水类型的光合的和/或兼养的BGU可以利用来自所示任何来源的二氧化碳来使生物质生长。在WWTP402A可以与BGM 402B同时使用的一个实施例中,来自WWTP402A的二氧化碳可以被传输至任何一个或多个BGU 402B、402C、402D、402E以促进生物质生长,和/或来自任何一个或多个BGU 402B、402C、402D、402E的氧气可以被传输至WWTP402A以促进废物的细菌分解。其它生物质加工过程可以被用作BGU,生物质借此可以新陈代谢或发酵二氧化碳和/或其它气体例如氢气、一氧化二氮、二氧化碳和/或其它气体并将其转变为其它的化学结构。这些系统也可以作为BGU接收二氧化碳。
参见图4,由线或箭头所示的二氧化碳流可以是可选的且被管理。可选管理的二氧化碳流(例如300的线和/或箭头)、二氧化碳储存406和在图4的模块和/或流中的二氧化碳的产生、收集、运输、处理和/或管理可以按照本文所述的和/或本领域技术人员所知的任何方式完成。与图4相关所描述的“系统网络”不一定必然意味着一个大型互连系统。它可以包括在任何两个以上模块之间的二氧化碳流通的单独系统的任何组合。因此,系统网路可以包括任何一个或多个单独的、独立的系统用于在如图4所示的子组模块之间传输二氧化碳。这些系统可以在所述任何工艺过程中的任何点处组合或部分组合二氧化碳流。
在一个实施例中,水、水溶液、蒸汽、空气和/或其它气体可以被用于捕捉和/或分配热、压力和/或其它能量自热电厂222至生物质生长模块402和/或其它工厂,以帮助精炼、加工和使生物质和/或生物燃料从BGM402作为燃料返回至热电厂222,以便生产其它产品和/或用于例如本文所述的其它加工过程。
参见图4,本文的一个实施例包括系统400,其设计用于利用并回收二氧化碳,其中二氧化碳由以下提供:热电厂模块222;泥浆加工模块404;传统WWTP模块402A;二氧化碳储存模块406;环境二氧化碳源414;净化模块408;精炼厂模块202;BPP模块202;超临界流体提取模块204C;气化模块125;BGM402;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块204D;回填模块309和/或厂外源412。一个实施例包括该系统,其中来自:热电厂模块222;泥浆加工模块404;传统WWTP模块402A;二氧化碳储存模块406;环境二氧化碳源414;净化模块408;精炼厂模块202;BPP模块202;超临界流体提取模块204C;气化模块125;BGM402;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块204D;回填模块309和/或厂外源412的二氧化碳被可选地提供给:BGM402;精炼厂模块202;BPP模块202;净化/加工模块408;二氧化碳储存模块406;BBPP模块206;脱盐模块214和/或排出和/或输出模块410。一个实施例包括该系统,其中在BGM402中产生的氧气被引导至传统WWTP模块402A。
参见图4,本文的一个实施例包括一种利用并回收二氧化碳的方法,包括在下述地点产生二氧化碳:热电厂模块222;泥浆加工模块404;传统WWTP模块402A;二氧化碳储存模块406;环境二氧化碳源414;净化模块408;精炼厂模块202;BPP模块202;超临界流体提取模块204C;气化模块125;BGM402;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块204D;回填模块309和/或厂外源412,在产生模块中利用二氧化碳,并回收任何未用的二氧化碳以便进一步应用或排出,其中该二氧化碳由以下产生或提供:热电厂模块222;泥浆加工模块404;传统WWTP模块402A;二氧化碳储存模块406;环境二氧化碳源414;净化模块408;精炼厂模块202;BPP模块202;超临界流体提取模块204C;气化模块125;BGM402;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块204D;回填模块309和/或厂外源412。一个实施例包括该方法,其中来自:热电厂模块222;泥浆加工模块404;传统WWTP模块402A;二氧化碳储存模块406;环境二氧化碳源414;净化模块408;精炼厂模块202;BPP模块202;超临界流体提取模块204C;气化模块125;BGM402;纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块204D;回填模块309和/或厂外源412的二氧化碳被可选地提供给:BGM402;精炼厂模块202;BPP模块202;净化/加工模块408;二氧化碳储存模块406;BBPP模块206;脱盐模块214和/或排出和/或输出模块410。一个实施例包括该方法,其包括引导在BGM402中产生的氧气至传统WWTP模块402A。
在一些实施例例如图4的实施例中,二氧化碳可以被直接或间接地传输例如管道输送至:生物质生长模块和/或生物质生长模块,生物燃料精炼/分离厂以用在生物质精炼和/或分离技术中,包括超临界流体提取,和/或送至水灌瓶/生物质包装厂以用在液体碳酸化中,和/或其它应用,和/或作为气体、压缩气体、液体和/或固体(干冰)被储存,和/或可以出厂投放市场。
在一个或多个实施例例如图4和/或图2或者涉及热产生和/或传递的其它说明中,所述计划可以缓解二氧化碳释放(例如传统燃料燃烧热电厂的)和/或利用CO2自包括BGM的任何来源产生附加动力。这表示与厂外二氧化碳生产商的很吸引人的协同配合。在一个实施例中,例如当地(可能是厂外)热电厂(例如烧煤电力厂或工厂)发送可选地经过预处理的排气(例如烟道气)至BGM,其可以提供动力,伴随基本彻底的碳捕捉(例如零碳排放或低碳排放)、缓解其它排放物例如SOx、NOx、颗粒和/或金属并且BGM从排放物产生生物燃料以用于附加动力和/或输出。在一个或多个实施例中,可被用作所述计划内的热电厂技术、厂外热电厂和/或附加非热电源的附加的和/或替代的发电源的例子包括利用煤、石油燃料、核能、固态燃料(例如石油焦、生物质和/或其它)、风、太阳热和/或光伏、地热、水电、微型水电、组合式热电和/或适应此目的的其它系统的工厂。这些附加系统可以与所述计划关联以提供以下益处的任意组合和/或其它益处,就像在此针对热电厂所识别的和并且给予逐个项目,可以包括:动力产生的增强;来自BGM中这些工厂的废气的二氧化碳和/或其它排放的缓解;自WWTBGU和/或WWTP提供冷却水源;捕捉热以用在HTP、脱盐、加热BGM、BGU和/或其部件中,和/或用于如图2所示的其它现场热应用;和/或用于缩小备用厂范围。
在一个或多个实施例例如图4中,二氧化碳可以在纤维素乙醇/丁醇/异丁醇生产阶段中和/或作为燃烧所得燃料的热电厂活动的一部分被释放。因此,二氧化碳可以在所述计划的其它方面被捕捉和/或利用。所述计划内的这个和其它的二氧化碳可选来源和利用如图4所示且如本文所述。
在一个或多个实施例例如图4和/或其它图和/或涉及其它气体、热、冷、水、燃料和/或任何类型物料的流的说明中,任何类型的传感器和/或流控制装置可被用来控制这些二氧化碳流和/或所述计划内的任何其它流。这些流可以在如上所述的使用之前被完全或部分储存(例如这些流可被过夜储存,在白天被引导至光合BGM)。
在一组非限定实施例500中,关于图5,生物质生长模块(BGM)可以包含一个或多个生物质生长单元(BGU)。所述BGU可以被单独使用或相互组合使用,可能共享和/或交换资源和/或流以形成BGM。例如在此方面的第一实施例中,流体进口501、单个BGU 502和流体排流503可以是第一组合。在第二实施例中,串联的至第一BGU 504流体进口505、排流/进流507、第二BGU 506和排流509可以是第二组合。在第三实施例中,一个系统可以包括n个并联BGU,其中n可以从2到30、或者从2到10、或者从2到5。例如流体进口511、第一BGU 508和排流513可以处于第一串列。与第一串列平行地,流体进口515、第二BGU 510和排流517可以处于第二串列。在第四实施例中,两个并行的BGU可相互流通相连,例如以管理进流和排流和/或提供其它益处给任一BGU,例如共享某些部件,某些阶段中的不同水类型的可控混合,共享某些基础设施和/或用于其它目的。这样的益处可以适用于所有BGU配置,在这里可以存在流体连通。流体进口519、第一BGU 512和排流521形成第一串列。流体进口523、第二BGU 516和排流525形成第二串列。桥接件514允许流体在BGU 512和516之间运动。在第五实施例中,进流527提供流体给第一BGU 518。排流520提供流体给第二BGU 522,其也可选地接收流体进流529。排流531因此可以是来自两个BGU的单股排流。在第六实施例中,可以规定示例性的连网化配置。进口533提供流体给第一BGU 524。第一BGU分别提供流体排流535、535A给第二和第三BGU 526、528。第三BGU 528提供流体排流539给第二BGU 526和流体排流541给第四BGU 530。第二和第四BGU 526、530通过桥接件527交换流体。第二BGU经排流537排出。第四BGU经排流543排出。所示配置可以是在BGM内的不同BGU的可能配置的例子。BGM可以包括BGU的任何配置和/或网络结构以及任何BGU子单元或者对生长、支持、分离和/或初级加工生物质的既定目的有益的其它部件的输入和/或输出。
参见图5,本文的一个实施例包括设计用于生物质生长的系统500,包括生物质生长模块(BGM),其中BGM包括一个或多个选自以下配置的生物质生长单元:单个502;双串联504、506;双并联508、510;双并连接512、514、516;串行简单连网化518、520、522;和/或复杂连网化524、526、528、530。一个实施例包括该系统,其中BGU中的任何一个或多个是:自养BGU;异养BGU;和/或兼养BGU。一个实施例包括该系统,其中任何一个BGU可以共享和/或交换输入和/或输出,其可选地包括:二氧化碳;氧气;水;营养成分;生物质;培养基;溶剂;碳源;氮气或其它气体;和/或光源501、503、505、507、509、511、513、515、517、519、521、523、525、520、527、529、531、533、535、537、535A、539、527、541、543。
参见图5,本文的一个实施例包括一种用于生长生物质的方法,包括将生物质生长模块(BGM)中的一组生物质生长单元连成网络,其中所述组包括的生物质生长单元是:单个生物质生长单元502;双串联生物质生长单元504、506;双并联生物质生长单元508、510;双并相连生物质生长单元512、514、516;串行简单连网化生物质生长单元518、520、522;和/或复杂连网化生物质生长单元524、526、528、530。一个实施例包括该方法,其中BGU中的任何一个或多个以下述方式运行:自养;异养;和/或兼养。一个实施例包括该方法,其中任何一个BGU共享和/或交换输入和/或输出,其可选地包括:二氧化碳;氧气;水;营养成分;生物质;培养基;溶剂;碳源;氮气或其它气体;和/或光源501、503、505、507、509、511、513、515、517、519、521、523、525、520、527、529、531、533、535、537、535A、539、527、541、543。
在一个或多个实施例例如图5中,生物质生长模块可以包括按照任何配置形式的几个生物质生长单元,包括与完全单独部件并联所用和/或相连的任何数量的相同和/或不同的BGU、串联所用和/或相连的任何数量的BGU、在其加工过程中的任何阶段中相连的任何数量的BGU和/或共享不同部件和/或设备的BGU,例如营养成分源、压迫单元、过滤单元、挤榨单元、保持槽罐、管道、传热设备、二氧化碳源、提取单元和/或任何其它部件、资源和/或所述计划的副产品例如二氧化碳、热、水、氧气、生长介质、碳源、溶剂和/或其他轻型有机物(例如易挥发的有机化合物如C1-C10烃、醇类、乙醚、酯、酸等,其中易挥发化合物是可燃的)和/或生物质(参见图5中的一些示例性配置)。
在一个或多个实施例例如图5和/或图6中,由BGM包含的不同的BGU以自养、异养和/或兼养方式在一天的相同时间里运行(例如自养BGU暴露于太阳下,异养BGU在封闭反应器内),和/或在一天的不同时间运行,和/或可以可控流形式交换二氧化碳和/或氧气和/或其它资源。
在一个或多个实施例例如图6中,由可被用在一个或多个实施例中的BGM包含的BGU包括露天池塘、封闭池塘、沟渠、高效池塘、废物稳定化池塘、任何类型的其它池塘和/或其它水体和/或其部分,无论是否被遮盖和/或敞露于环境,和任何类型的适于生物质生长的其它敞露的和/或封闭的系统。BGU可以包括营养成分流、水流、外部和/或内部光照、喷水、桨轮和/或其它液体运动和/或搅动技术、用于输送CO2和/或其它气体的气体输送技术和/或任何被用来增强生物质生长和/或加工的各种各样技术。
在涉及生物质生长方法和系统和/或其计划的一个或多个实施例例如图6中,生物质生长模块、某些包括它的BGU和/或某些包括BGU的部件可以贴地安装、部分和/或全部安装在地下、贴水安装、或者部分或全部没于水下,这对考虑到温度稳定性和/或优化的地点最有利。例如在非洲/南极寒冷气候中,生物质生长模块或者其任何部件最好可以全部或部分设于地下,和/或在装有水、空气和/或其它流体的容器(如生物反应器)中。与BGU接触的和/或流入BGU的地面、水、周围空气和/或任何其它物质(例如水源水)可以通过热电厂被加热(例如利用废热和/或本文所述的初级过程热)以保持有利于生物质生长的温度。在一个实施例中,来自BGM、管道和/或所述计划内的其它部件的排出同样可以部分或完全地下安装。接触BGM、BGM部件和/或所述计划内的其它部件的地面可以被加热和/或冷却,为此利用来自热电厂的热和/或废热产生的冷和/或来自计划内的其它来源和/或其它资源(例如地热,如果当地可获得,和/或其它来源)的热。在一个实施例中,BGM和/或任何其部件可以设计成浮于水面,在这里,水有助于调节水温,和/或接触BGM部件的水运动(例如波浪或涌流)可以被用于混合生物质和/或BGM所含的其它要件。在一个实施例中,如果BGM接触水或部分或全部没于水下,水槽、池塘和/或其它庭院水景可被用来盛纳水,由热电厂产生的热和/或冷、其输出和/或所述计划内的其它热源(例如图2)可被用来调整庭院水景中的温度以在生物质生长模块或任何其部件中维持最佳温度。在一个实施例中,生物质生长模块可以替代地或补充地包括用于盛纳和/或控制生物质生长模块或任何其部件周围的空气流动并加热和/或冷却空气以利用空气、其它气体和/或蒸气调整生物质生长模块或其部件的温度的设备和/或结构。被加热的空气、其它气体和/或蒸气和/或热电联产的冷却空气可以由热电厂和/或所述计划中的其它来源产生,和/或其它来源可以被用于此目的(例如废热和/或空气中的冷可以被引导向温室和/或包含BGM的其它结构)。在一个实施例中,换热器、再定位、再建、盖、蒸发技术和/或适用于传热至和/或从生物质生长模块或任何其部件传热、保存热和/或释放或以其它方式缓解过度热的任何其它手段和/或结构可被用来调整BGM或任何其部件的温度,最好在这些技术贯彻执行和/或运行中在可行情况下利用由热电厂和/或所述计划内的其它来源产生的电、热和/或冷。
在一个或多个实施例例如图6中,WWTBGU可以与WWTP并排使用,由此,它可被用来在废水处理中缓解来自WWTP的CO2和/或提供O2给WWTP以获得近似为零的二氧化碳释放。由WWTBGU和/或其它BGU产生的氧气也可以被捕捉、输出和投放市场、输入热电厂燃烧过程以便减少NOx排放和/或用于如图25中的其它应用。
参见图6,不同于过去的依赖很特殊的生物质培养系统的技术,例如一排管或完全光合海藻池塘系统,或者只用一种方法例如海藻筛分分离生物质,或者只用一种方法例如油的化学提取的加工生物质,或者生物质的生长和/或加工的其它特定做法,本文实现了各种各样不同的技术、选项和/或配置以允许灵活的生物质生长和/或加工平台,其能够基于特定地点的某个任意限制条件从一个地点调整至另一个地点。
在一个实施例例如图6中,在BGM中来自白天光合作用的氧气被储存起来并在夜晚被送回至BGM以用于异养生长过程和/或兼养生长过程。同样,在异养生长过程中所产生的二氧化碳可以在夜晚被储存,在白天被送回至BGM以用于自养生物质生长过程。
在一个实施例例如图6中,补充营养成分供应线620可以可选地从营养成分供应源输送可控量营养成分(例如氮或磷),在动力装置例如变速泵的控制下,其从水和/或生物质测量和/或其它参数测量装置接收输入信号,从而控制信号被发送至动力装置以调整至BGM或者其任何部件的营养成分进流。该测量装置可以被设定用于测量该系统内的主要营养成分的水含量、生物质密度、pH、温度和/或任何数量的其它因素。所述计划内的所有系统可以具有传感器和/或自动阀和/或手动阀和/或其它流量控制装置以分配物料、施热和/或施冷、添加或减少二氧化碳和/或其它气体、添加或减少任何类型的附加水和/或满足BGM中的所有系统的任何其它需求。
在一个或多个实施例例如图6中,生物质生长模块可以包括足够的结构和/或控制模块、硬件和/或软件例如用于根据需要喷射或释放气体、液体和/或固体的阀以维持最佳生物质生长。传感器可被用来探测BGM和/或其任何部件和/或周围系统中的情况,以发送信号至控制系统,控制系统随后可以触发自动响应以对BGM和/或支持系统做出调整。例如传感器可以监视BGM部件温度并触发自动响应以释放附加加热水至池塘,加热BGM部件以优化其温度。该自动系统可以通过计算机来控制。计算机软件可以采用智能自适应控制。
在一个或多个实施例例如图6中,BGU所释放的氧气和/或其它气体可被收集和/或储存和/或重新按路线输送以便用在异养生物质生长过程、对所述计划有益的其它加工过程中和/或可以被投放市场。在一个实施例中,从BGU收集的氧气可以被完全和/或部分添加入热电厂燃烧过程中以减少NOx排放。
在一个实施例例如图6中,BGM可以不仅包括一项技术设计,也可以包括一排不同的BGU,它们利用一排生物反应器、槽罐、池塘连同如图6所示的任何所需的辅助子单元、适应目的的其它设计和/或设计用于生长和/或加工生物质的任何技术组合。
在一个或多个实施例例如图6或其它图和/或关于GBU的说明中,基于细菌的传统废水处理厂(WWTP)和/或一个或多个WWTBGU可以在任何实施例中靠近实施废水处理的地点设置。就此而言,WWTP和/或WWTBGU在废水处理地点集中布置。这些系统也可以被有效连接以共享基础设施,和/或可以交换气体(例如如本文所述,光合WWTBGU可供应氧气给WWTP,和/或WWTP可供应CO2给光合WWTBGU,例如图4和图25)。其中一个所述WWTP或者BGU可以先建成,随后建成另一个,在这里,最初系统可以继续运行,或者可以随后部分或全部转换为其它系统类型以处理废水(例如WWTP可以先建成,WWTBGU可被随后添加以便同时运行或全部或部分更换WWTP)。因此,所述计划可以具有任一系统或两个系统。在集中布置时在这两个系统中存在协同配合,并且也在先存在WWTP的情况下,它随后被转换为WWTBGU,如下所述。
在一个实施例例如图6和/或任何图或者关于WWTBGU的说明中,WWTBGU可以最低程度地有效执行在废水处理行业中被惯称为废水“二级处理”的操作,以至比传统WWTP更出色的程度。初级处理和可能的三级处理可能是根据典型的市政废水处理标准完成加工所需要的。如果标准WWTP起效且随后如本领域普通技术人员所理解地和/或根据本文的说明和/或实施例被调整成WWTBGU,或者如果与WWTBGU一同运行,则最初针对WWTP研发出的初级处理和/或三级处理基础设施也可以调适用在WWTBGU中或被WWTBGU共享,和/或如果WWTP被调整成WWTBGU,二级处理基础设施的一部分或全部可能可以被调整以便用在WWTBGU中。如果只建成WWTBGU且初级处理和/或三级处理的某些方面是不需要的,则那些步骤可以被取消,降低了基础设施和/或运行和维修成本。
生物质生长单元组合以满足不同项目目标:在一个或多个实施例例如图1、图4、图5、图6、图11和/或关于将计划部件与BGU组合的其它图和/或说明中,本文所述的所有BGU可以按照不同的组合、多处、相连接和流通的方式来实施(例如图5,所示相连系统),和/或不同优先级以获得特定项目目标。例如为了缓解所有二氧化碳并处理可供所述计划所用的所有废水,在一个实施例中,WWTBGU可以被先建成以处理所有可用废水,且SWBGU可以在WWTBGU的CO2使用被最大化情况下被设计和实施以缓解任何残留CO2,假定废水供应,并且来自热电厂的附加CO2还是要被利用。在此实施例中,SWBGU可以根据剩余CO2供应被定标以获得为零的净二氧化碳现场生产。任何其它BGU类型也可以在此例子中被用来代替WWTBGU或SWBGU,如果被认为更有利的话。例如FWBGU可以在废水处理作为特定项目的部件不可行或不符合希望的情况下,被用来代替WWTBGU。
在一个或多个实施例例如图2、图3、图6、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热、BGM和/或其部件和/或水传输的其它图和/或说明中,BGM、BGU、BGU子单元和/或任何其它BGU部件可以被完全或部分浸没在池塘、其它容器、被用来捕捉热电厂废热水供应源提供的水体和/或水流,其中BGM温度通过接触被加热的水供应源来调整。
在一个实施例例如图6中,在异养生长过程中所产生的二氧化碳可在晚上被储存且在白天被送回至BGM以用于自养生物质生长过程。在一个实施例例如图6和/或其它图和/或关于气体传送的说明中,可在任何过程或阶段中被产生的任何气体同样可以被储存并且再用在有利的任何其它生物质生长过程/阶段中(见图6)和/或所述计划内的其它处。在一个实施例例如图6中,生物质生长模块和/或其包含的BGU可以只异养运行,且有机(基于生物)碳和氧气流可以被添加以促进生长。在一个或多个实施例例如图5和/或图6中,由BGM包含的不同的BGU在一天相同的时间和/或在一天的不同时间,以自养、异养和/或兼养方式运行(例如自养BGU暴露于太阳下,异养BGU在封闭的反应器内),且可以可控流体方式交换二氧化碳和/或氧气和/或其它资源。
参见图6,在一个实施例600中,生物质生长模块包括具有生长子单元的BGU,生长子单元可选地自排气回收模块的污染夹带模块(例如图7的707、709、713、724、726、718)和/或其它处理技术636接收排气和/或经过处理的排气和/或液体,其中它们可以与水源630、可选的营养成分流和/或其它要件组合以促进生长634和/或636,用于特定生物质种类培养。生物质“种”源可以被添加以启动和/或支持或允许生物质生长。在光合或兼养实施例中,二氧化碳和/或其它气体例如有害气体可被用来生产生物质,且氧气可以被释放。氧气可以被储存和/或传输;氧气可以被用在例如所述计划内的其它加工过程;和/或投放市场,如图25所示。在非光合或混合型实施例(例如异养的和兼养的)中,氧气可以被利用,且二氧化碳可以被释放。来自这些加工过程的二氧化碳可以被捕捉和/或投放市场和/或如像在所述计划内所指出的那样被另作他用(见图4)。
参见图6,不像依赖一种很特别的生物质培养系统的过去技术,例如一排管,或者完全光合海藻池塘系统,或者只用一种方法例如海藻筛分来分离生物质,或者只用一种方法例如油的化学提取来加工生物质,或者使生物质生长和/或加工的其它特定做法,本文实现各种各样的不同技术、选项和/或配置,以便允许灵活的生物质生长和/或加工平台,其能够基于特定地点的某个任何限制条件从一个地点调整到另一个地点。
参见图6,与图6内的任何子组的子模块组合的生长子单元602可以形成可行的BGU设计,其可以全部或部分地代替图2、图3、图4和/或图5的BGM,例如BGM 110和/或212和/或WWTP/BGM 402。
生物质生长模块内的生物质生长单元可以包括“生长子单元”602,其可以利用一个或多个生物反应器、池塘和/或本领域技术人员所知的设计用于生物质生长的任何其它系统。例如一个或多个平板光生物反应器可以被采用。CO2 632可以从热电厂222废气中在某个生长子单元中被利用,直接通过热电厂排气使用,和/或在经过例如图7A和图7B的污染夹带模块和/或适于此目的的其它加工技术之后。携带有来自排气流的夹杂污染物的液体也可以被提供给生长子单元,例如下述夹杂物,其利用污染控制模块705或者污染夹带模块,例如图7A和7B的713、726,和/或适于此目的的其它技术。在图6中的物质例如新鲜物质604A可以是设计用于支持生物质生长和繁殖的液体。在被生物质利用之后,多余的和/或陈旧的物质624可以可选地被过滤(例如通过横流过滤和/或本领域技术人员所知的其它过滤方法)606和/或可选被储存604以便随后使用。可选的营养成分储存子单元604储存新鲜物质604A且可以设计成自动分析和再填充陈旧物质624和/或622以提供适用于生物质生长的物质。可选的横流过滤子单元606接纳多余的和/或陈旧的物质624并过滤掉杂质而提供适用于生物质生长的物质。可选的夜晚保持子单元616起到用于夜晚生物质培养的储存容器作用。可选的压迫子单元612接纳生物质并使之经受压迫(例如高强光、蓝光、温度波动、氮饥饿/耗尽、盐含量和/或本领域技术人员所知的其它方法),以生产期望的产品。可选的压迫和挤榨子单元608接纳生物质并使之经受压迫还有挤榨,所述挤榨利用溶剂642和/或本领域技术人员所知的其它手段来从生物质中连续提取期望产品,通常不会破坏细胞。分离技术例如蒸汽压缩汽提614(见图21)可被用来分离和净化生物燃料615,其在生长时排出某些生物质。
在示出用于许多不同的生长方法的一些可行加工路径的一个实施例中,生长子单元602培养选自自养、异养和/或兼养生物质变型的生物质。生长子单元可选地自营养成分储存子单元604接收新鲜物质604A。营养成分储存子单元604接收新鲜营养成分620和来自任何来源630水的输入(例如参见图3)。在加工之后,多余的和/或陈旧的物质624可以被可选地返回至横流过滤子单元606,且滤除的陈旧物质622可以被返回至营养成分储存子单元604。生长子单元602也可以接收来自可选的夜晚保持子单元616的白日生物质培养基628、来自可选的压迫子单元612的生物质和水、来自可选的压迫和挤榨子单元608的生物质和水625、来自任何来源630的水(例如参见图3)、二氧化碳(CO2)、氧气和/或其它供给气体632、灵活的碳源636(例如纤维素、醋酸、甘油和/或其它来源)和/或氮源634(例如硝酸盐离子输入)的输入。生长子单元602可接收气体631A的输入和/或供应输出以便储存/使用/再用,和/或在生长子单元中产生的气体可以被投放市场631B。可选的夜晚保持子单元616接收来自生长子单元602的夜晚生物质培养基626的输入、来自可选的压迫和挤榨子单元608的夜晚生物质培养基640和来自可选的营养成分储存子单元604的新鲜物质604A。
可选的压迫子单元612接收来自生长子单元602的生物质和水603和来自可选的压迫和挤榨子单元608的生物质和水646的输入。所造成的压迫生物质和水648可以被传送至BPP和/或精炼厂610(用于下游加工)。可选的压迫和挤榨子单元608接收来自生长子单元602的生物质和水625、来自可选的压迫子单元612的生物质和水646和/或来自可选的夜晚保持子单元616的白天生物质培养基638的可选输入以便加工和用提取用溶剂642提取。压迫子单元608或612可以包括高强光、蓝光、温度波动、氮饥饿/耗尽、盐含量和/或本领域技术人员所知的其它方法。含有来自压迫和挤榨子单元608的提取生物质644的溶剂可以被传送至BPP和/或精炼厂610(用于下游加工),以获得有用产品例如虾青素、花生四烯酸、β胡萝卜素和/或其它产品。蒸汽压缩汽提和/或其它分离技术614(例如图21)自生长子单元602接收生物燃料(例如乙醇和/或丁醇)。所形成的净化生物燃料可以被传送至BPP和/或精炼厂610(用于下游加工)。来自生长子单元602的生物质和水可以被直接传输至BPP和/或精炼厂610(用于下游加工),可选地在通过本文所述的和/或本领域技术人员所知的任何手段处理之后,可选地包括任何或全部的所示加工步骤100,其用于在图1中的BGM 110下游的BGM流出流体117以自生物质(例如海藻)例如小球藻和螺旋藻获得燃料和/或有用产品。
在一个实施例中,BGU内的任何模块或子单元可以接收通过本文所述的和/或本领域技术人员所知的任何手段被送至模块或子单元的任何以下输入:热和/或冷,水,二氧化碳,排气,氧气,光(自然光和/或人造光,全光谱和/或选定波长),和/或支持生物质生长和加工所需的其它输入。
图6和之前的说明表明许多用于生物质生长和/或加工的可选加工路径。实际上,可能只可以在任何BGU中采用图6中的一个子组的输入和/或模块,取决于所用生长子单元的类型、所用生物质的类型和在BGU中生成的产品类型。
在一个实施例中,自养生长子单元可以自养方式生长生物质(例如海藻),为此利用光和二氧化碳。生长子单元602将以自养形式的初始生物质培养基开始,并且可以接收光、二氧化碳632、来自任何来源630的水、新鲜物质604A、可选氮源634和来自可选的压迫子单元612和可选的压迫和挤榨子单元608和/或可选的夜晚保持子单元616的生物质和水603、625、628的输入。自养生长子单元的输出可以包括1)氧气,其可被按路线输送以便储存/使用/再用和/或投放市场,2)生物燃料,其可以通过分离技术614被净化并被传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工,3)生物质和水,其可以被直接传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工,4)生物质和水603,其可以被传送至可选的压迫子单元612,其也可以接收来自可选的压迫和挤榨子单元608的生物质和水646,所形成的生物质和水648可以被传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工,5)生物质和水625,其可以被传送至可选的压迫和挤榨子单元608,其也可以接收来自可选的压迫子单元612的生物质和水646。在晚上,夜晚生物质培养基640可以被传送至可选的夜晚保持子单元616,在白天,白天生物质培养基638可以被送回至压迫和挤榨子单元608。挤榨用溶剂642可以被添加至压迫和挤榨子单元608,所形成的含有挤榨生物质644的溶剂可以被传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工。
在一个实施例中,异养生长子单元将以异养方式在黑暗中培养生物质(例如海藻),为此一般采用有机碳和氧气。生长子单元602可以接收氧气632、灵活碳源636(例如纤维素、醋酸、甘油和/或其它来源)来自任何来源630的水、新鲜物质604A和/或来自可选的压迫子单元612、可选的压迫和挤榨子单元608和/或可选的夜晚保持子单元616的生物质和水603、625、628的输入。异养生长子单元的输出可以包括:1)二氧化碳,其可以被按路线输送以便储存/使用/再用/投放市场,2)生物燃料,其可以通过分离技术614被净化并被传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工,3)生物质和水,其可以被直接传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工,4)生物质和水603,其可以被传送至可选的压迫子单元612,其也可以接收来自可选的压迫和挤榨子单元608的生物质和水646,所形成的生物质和水648可以被传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工,5)生物质和水625,其可以被传送至可选的压迫和挤榨子单元608,其也可以接收来自可选的压迫子单元612的生物质和水646。在晚上,夜晚生物质培养基640可被传送至可选的夜晚保持子单元616,在白天,白天生物质培养基638可被送回至压迫和挤榨子单元608。挤榨用溶剂642可被添加至压迫和挤榨子单元608,所形成的含挤榨生物质644的溶剂可被送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工。
在一个实施例中,兼养生长子单元可以同时利用有机碳、氧气、光和二氧化碳通过兼养使水藻生长。生长子单元602可以接收以下输入:氧气632、二氧化碳632、灵活碳源636(例如纤维素、醋酸、甘油和/或其它碳源)、来自任何来源630的水、新鲜物质604A、氮源634和来自可选的压迫子单元612、可选的压迫和挤榨子单元608和/或可选的夜晚保持子单元616的生物质和水603、625、628。兼养生长子单元的输出可以包括1)二氧化碳和氧气,其可以按路线被输送以便储存/利用/再用/投放市场,2)生物燃料,其可以通过分离技术614被净化并被传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工,3)生物质和水,其可以被直接传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工,4)生物质和水603,其可以被传送至可选的压迫子单元612,其也可接收来自生可选的压迫和挤榨子单元608的生物质和水646,所形成的生物质和水648可以被传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工,5)生物质和水625,其可以被传输至可选的压迫和挤榨子单元608,其也可以自可选的压迫子单元612接收生物质和水646。在晚上,夜晚生物质培养基640可以被传输至可选的夜晚保持子单元616,并且在白天,白天生物质培养基638可以被送回至压迫和挤榨子单元608。挤榨用溶剂642可以被添加至压迫和挤榨子单元608,所形成的含挤榨生物质644的溶剂可以被传送至BPP和/或精炼厂610以用于下游加工。
参见图6,本文的一个实施例包括系统600,其设计成生长和加工生物质,包括选自以下的生物质生长子单元602:自养生长子单元602;异养子单元602和/或兼养子单元602。一个实施例包括该系统,其中生长子单元602设计成接收选自以下的输入:来自任何来源630的水,其选自:盐水630;淡水630;高盐度盐水630;废水630;和/或上述的混合物630;二氧化碳632;任何形式的氧气632;其它气体例如NOx和/或SOx632;氮源634;选自以下的碳源636:纤维素636;醋酸636;甘油636;甘蔗636;玉米秸秆636;芒属植物636;柳枝稷636;森林残余物636;泥沙流636;和/或糖636;生物质和水603、625;新鲜物质604A;和/或白天生物质培养基628。白天生物质培养基被定义为在白天生长的生物质培养基。一个实施例包括该系统,其中生长子单元602设计成可选地排出:生物质和水603;生物燃料605;气体631A;夜晚生物质培养基626;和/或多余的和/或陈旧的物质624。夜晚生物质培养基被定义为在晚上生长的生物质培养基。一个实施例包括该系统,其中新鲜物质604A通过可选的营养成分储存子单元604被提供给生长子单元602。一个实施例包括该系统,其中营养成分储存子单元604设计成接收选自以下的可选输入:新鲜营养成分620;给水630;和/或滤除的陈旧物质622。一个实施例包括该系统,其中白天生物质培养基628由可选的夜晚保持子单元616提供。一个实施例包括该系统,其中夜晚保持子单元616可选地设计成接收选自以下的输入:新鲜物质635;和/或来自一个或多个不同输入的夜晚生物质培养基626、640。一个实施例包括该系统,其中营养成分储存子单元604设计成提供新鲜物质635给夜晚保持子单元616。一个实施例包括该系统,其中夜晚生物质培养基626、640由下述被提供给夜晚保持子单元616:生长子单元602;和/或压迫和挤榨子单元608。一个实施例包括该系统,其中生长子单元602设计成自和/或给下述提供并可选地接收生物质和水603、625:BPP模块610;精炼厂模块610;压迫子单元612;和/或压迫和挤榨子单元608。一个实施例包括该系统,其中压迫子单元612可选地设计成给和/或自压迫和挤榨子单元608提供并接收生物质和水646。一个实施例包括该系统,其中压迫子单元612设计成提供生物质和水648给BPP模块610和/或精炼厂模块610。一个实施例包括该系统,其中压迫和挤榨子单元608设计成自可选的夜晚保持子单元616接收白天生物质培养基638。一个实施例包括该系统,其中压迫和挤榨子单元608可选地设计成提供生物质和水625给生长子单元602。一个实施例包括该系统,其中压迫和挤榨子单元608设计成接收溶剂642的输入用于提取生物质。一个实施例包括该系统,其中压迫和挤榨子单元608设计成供应含提取生物质644的溶剂给BPP模块610和/或精炼厂模块610。一个实施例包括该系统,其中任何一部分的生物燃料605被供应给蒸汽压缩汽提和/或其它分离技术子单元614例如图21。一个实施例包括该系统,其中蒸汽压缩汽提和/或其它分离技术子单元614设计成供应经净化的生物燃料615流给BPP模块610和/或精炼厂模块610。一个实施例包括该系统,其中生长子单元602设计成供应气体631A给子单元以便储存/利用/再用/投放市场631B,其中气体631A可选地被:储存;再用在生长子单元中;再用在不同的生长子单元中;再用于计划内的其它目的;和/或投放市场。一个实施例包括该系统,其中多余的和/或陈旧的物质624被提供给可选的横流过滤子单元606。一个实施例包括该系统,其中来自横流过滤子单元606的滤除的陈旧物质622被提供给营养成分储存子单元604。一个实施例包括该系统,其中任一子单元设计成接收可选选自以下的资源流:可选来自所述计划如图2的热和/或冷;来自任何来源、可选来自所述计划如图3的水;可选来自所述计划如图4的二氧化碳;可选来自所述计划的排气;可选来自所述计划如图25的氧气;其它气体例如NOx和/或SOx;和/或光-自然光和/或人造光,全光谱和/或选定波长。一个实施例包括该系统,其中压迫子单元612和/或压迫和挤榨子单元608设计成接收可选选自以下的输入:高强光;蓝光;温度波动;氮饥饿/耗尽;盐含量;和/或本领域普通技术人员所知的其它方法。
参见图6,本文的一个实施例包括一种制造生物质的方法,包括在系统600内使生物质生长。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,来自热电厂燃烧废气的热和/或热电联产冷却可以通过一个或多个输送装置被输送且被用来加热和/或冷却BGM、个别BGU和/或个别BGU子单元或者在生物质生长模块中维持最佳生物生长和/或繁殖速度的部件。因为生物质生长可能一般是与温度相关的,故在寒冷季节中和/或随着每日温度变化和/或其它温度波动,这样的热例如废热在许多情况下帮助生物生长;和/或可以被用在其它加工过程中,包括加热水以用于例如所述计划内的任何过程或目的(见图2)。废热也可以被转化为冷(例如通过热电联产)以调整BGM、个别BGU和/或BGU部件的温度以防止在精炼/加工生物质例如回收溶剂冷凝中的过热、以冷却/冷藏生物质产品和/或用于例如所述计划内的任何其它使用。
关于图7A,在排气回收模块700的某些实施例中,热电厂222供应废气(或烟道气)706进入输送装置702,排出703燃烧产物。气体分流704可以从输送装置702被取出。可选的阀如控制阀708控制气体流动经过烟道气输送装置702和/或分流704。未按路线输送至分流704的气体706可以可选地用本领域普通技术人员所知的标准的污染控制技术和/或热回收技术705来处理。经过分流704的气体可以按路线输送经过可选的排气回收模块707,其中它们可以经过可选的热回收单元710,随后经过可选的污染夹带模块713例如污染控制模块705的另一实施例,其可以利用本领域技术人员所知的任何技术(例如用于处理排气),但它可以更加专注于用于夹带污染物的已知技术以便用在BGM714如湿式洗涤塔中。任何水和/或其它流体源712可以根据需要利用例如像换热器710这样的技术提供流体至热回收单元710以及至污染控制/热回收单元705和污染夹带模块713。污染控制/热回收705、可选的污染夹带模块713和热回收模块710全都可以供应热和/或营养成分和/或水和/或其它流体和/或污染物720、730、731给BGM,以便储存和/或按路线输送以用于例如所述计划内714内的其它热和/或水和/或其它流体的使用。动力装置716、722和724促成气体运动经过该排气回收模块707。来自此过程的排气可以被引导至BGM714以提供二氧化碳和/或其它气体以用于例如所述计划内(图4)的其它二氧化碳使用和/或例如所述计划内(图2)内的任何热使用和/或储存和/或排出729。分流704可以在任何地方携带从0至100%的废气污流。在一个实施例中,分流704可以携带任何选定部分的污流如CO2,其可以直接按路线输送至生物质生长模块714和/或利用可适应准备废气或烟道气污流706以用于生物质制造的目的的其它设备和/或方法来处理,和/或可选地被处理且按路线输送用于例如在计划内的二氧化碳和/或热的其它使用和/或用于储存和/或排出700。用于在释放到环境之前处理任何废气或烟道气的污染控制措施可以包括以下技术,例如湿式洗涤塔或干式洗涤塔,用于去除硫化合物和/或氯化合物的石灰淤泥喷雾干燥机,和/或用于去除颗粒的集尘器。活性炭可以被加入集尘器中以去除汞和/或二恶英。本领域普通技术人员所知的其它技术和/或方法可被用来在排出之前处理排气。热回收可以可选地在排出至环境之前的任何阶段中通过标准技术如换热器来执行,并且热和任何水或者其它流体和/或污染物可以被提供给BGM和/或计划730。
在一个替代实施例中,热回收可以发生在利用污染夹带模块之后的一个加工步骤中,例如图7B。除了污染夹带模块和热回收单元的顺序变化之外,所述设计的剩余部分基本保持与图7A相同。关于图7B,在排气回收模块700A的一些实施例中,热电厂222供应废气到可选的输送装置702,排出燃烧产物。气体的分流704可以从输送装置702被取出。可选的阀如控制阀708控制气体流过输送装置702和/或分流704。未按路线输送至分流704的气体706可以可选地用本领域普通技术人员所知的标准污染控制技术和/或热回收技术705来处理。经过分流704的气体可以按路线经过可选的排气回收模块709,其中它们可以经过可选的污染夹带模块726例如污染控制模块705的另一实施例,其可以利用本领域已知的任何技术但可能更关注于用于夹带污染物的已知技术以便用在BGM如湿式洗涤塔中,随后送至热回收单元710。任何水和/或其它流体源712可以利用技术例如换热器710提供所需流体至热回收单元710和污染控制/热回收单元705和污染夹带模块726。污染控制/热回收705、可选的污染夹带模块726和热回收模块710全都供应热和/或营养成分和/或水和/或其它流体和/或污染物728给BGM,以便储存和/或按路线输送以用于例如在所述计划714内的其它热和/或水和/或其它流体应用。可选的动力装置716、722和724促进气体运动经过该排气回收模块700。来自此过程的排气706可以被引导至BGM以提供二氧化碳和/或其它气体,以用于例如在所述计划内的其它二氧化碳应用(图4)和/或用于例如在所述计划内的热的任何应用(图2)和/或储存和/或排出718。分流704可以在任何地方携带从0至100%的废气或烟道气污流。
在某些实施例中反转图7A和图7B中的污染夹带模块726和热回收模块710可以在其可被引导至热回收710之前借助污染夹带模块726提供排气中高热含量的有利使用。除了如上所述地约束污染物之外,污染夹带模块726在被使用的情况下也可以在一定程度上用作换热器,且附加热回收可以利用其它可选的热回收技术如换热器发生。
在一个实施例中,在释放到环境之前被用于处理任何排气的污染控制措施705可以包括例如像湿式和/或干式洗涤塔、用于去除硫化合物和/或氯化合物的石灰淤泥喷雾干燥机和/或用于去除颗粒的集尘器这样的技术。活性炭可以被加入集尘器中以去除汞和/或二恶英。本领域普通技术人员所知的其它技术可被用来在排出之前处理排气。热回收可以可选地在排出至环境之前的任何阶段中通过标准技术如换热器来执行,并且热和任何水或者其它流体和/或污染物可以被提供给BGM和/或计划730。
通过这种方式(例如如在700或700A中所述)和/或按照本领域普通技术人员所知的另一方式,废气污流706可以在被传递730至生物质生长模块714或释放到环境或两者之前被处理(例如以去除污染物)且热被捕捉。在一个实施例中,来自此加工过程的可控量的排气706可以被引导至BGM 714以提供二氧化碳,和/或至例如在所述计划内的可以利用二氧化碳的任何地方,例如图4。该二氧化碳流可以在这样使用之前可选地被进一步处理。在一个实施例中,污染夹带模块726和/或污染控制模块705可以从水中洗涤出易挥发有机化合物,反应出NOx化合物,冷凝某些化合物,捕捉硫氧化物,给予有用的弱硫酸,捕捉颗粒物,捕捉金属、二恶英/呋喃和/或以其它方式清洁废气污流。在一个实施例中,至BGM714的这些流的CO2和NOx含量可以在光合实施例中极力促进在生物质生长模块内的光合。在一个实施例中,来自这些加工过程的富氮水可以按路线输送以帮助并非生物质生长模块内的那些庄稼生长。在水例如被用在污染夹带模块726和/或BGM714中的那些水中,二氧化硫形成硫酸(H2SO3)即弱酸。一种有价值的硫酸应用可以是用于修复碱性和盐化土壤和/或水。在一个实施例中,它可以通过这种方式被用在其可能在例如所述计划内和/或厂外是有利的地方。
关于设计700或700A,在一个实施例中,假定要被引导至BGM的排气和/或来自污染夹带模块的任何排液和/或来自污染控制模块的任何排液中的污染物含量,被引导至BGM的排液和/或排气(无论是否通过排气回收模块700、700A或另一手段被加工)可以按照本领域技术人员所知的允许生物质生长的任何方式被处理。例如如果气体含有大量硫氧化物(SOx)或者液体夹带有大量SOx排放,降低排出物的pH至低于生物质在BGM中可容忍的水平,任一排液和/或BGM可以用氢氧化钠和/或另一化学品被处理以提高pH至生物质可允许的水平。本领域技术人员所知的任何其它处理方法可被用来准备排气和/或任何类型液体以便注入BGM或BGM中的特定BGU中。
参见图7A和7B,本文的一个实施例包括系统,其包括:包括排气源706的热电厂模块222;其中该排气包括二氧化碳;其中输送装置702运载排气离开所述来源;其中,其分流704运载任何一部分排气从输送装置到排气回收模块,其包括:一个或多个阀708;一个或多个动力装置716;热回收模块710;和/或污染夹带模块713、726。
一个实施例包括该系统,其中输送装置702的排出部段703设计成输送任何一部分的排气706以便排出729。
一个实施例包括该系统,其中一个或多个阀708位于输送装置702上以控制经过排出部段703的排气706流动。
一个实施例包括该系统,其中污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或热回收模块705位于排出部段703上。
一个实施例包括该系统,其中污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或任一个或这两个热回收模块705、710设计成可选地提供热、水、气体、二氧化碳或者其它流体和/或污染物720、730、731至BGM714,或是直接从热电厂222,或是可选地在污染控制处理705、化学处理和/或与来自其它来源的水712、728混合之后,可选地来自所述计划,例如图3。
一个实施例包括该系统,其中污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或热回收模块705、710中的任一个或两者设计成在将热、水、气体、二氧化碳或其它流体和/或污染物720、730、731提供给BGM714之前且可选地在污染控制处理、化学处理和/或与来自其它来源的水728混合后储存或保存718热、水、气体、二氧化碳或其它流体和/或污染物720、730。
一个实施例包括该系统,其中污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或热回收模块705、710利用换热器710。
一个实施例包括该系统,其中污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或热回收模块705、710利用活性炭、平底炉焦、沸石、石灰石、氯、喷雾器、吸附剂、过滤、光化学方法、选择性催化还原、干式洗涤塔、湿式洗涤塔如喷水塔、托盘塔、填料塔、双程湿式洗涤塔和/或其它湿式洗涤塔和/或按照任何顺序或组合的任何上述装置。
一个实施例包括该系统,其中排出部段703被设计用于可选排出729任何一部分的排气706。
一个实施例包括该系统,其中位于分流704起点处或靠近起点的可选的阀708设计成控制排气706自输送装置702经排气回收模块707、709的流动。
一个实施例包括该系统,该系统可选地包括一个或多个动力装置716用于控制排气706自输送装置702、经过排出部段703、分流704和排气回收模块707、709的流动。
一个实施例包括该系统,其中可选的热回收模块710设于污染夹带模块713、726的上游(例如图7A)或者下游(例如图7B)。
一个实施例包括该系统,其中来自计划712内的任何来源的可选经过预处理的水可以被用在污染夹带模块713、726、污染控制模块705和/或任一热回收模块705、710中。
一个实施例包括该系统,其中来自计划内的任何来源的水或者可选经过预处理712的其它流体可以被用在热回收模块705、710中。
一个实施例包括该系统,其中包含二氧化碳和/或在就像在排气回收模块707、709中的上述加工过程后的余热724的气体被直接或在与其它气体718混合之后提供给BGM和/或其它热和/或二氧化碳应用,和/或被储存以便随后用在BGM中和/或用于排出718。
一个实施例包括该系统,其中动力装置716选自阻尼器、鼓风机和其组合。
一个实施例包括该系统,其包括通过控制阀708和/或动力装置716的操作来控制在分流704、排出部段703的出口和/或输送装置702处的压力。
一个实施例包括该系统,其中污染夹带模块713、726、排气回收模块707、709、污染控制和/或热回收模块705、710设计成将污染物从排气706中去除到水712中并通过水将污染物传送至BGM714;其中BGM714设计成去除和/或利用污染物中的:其所含的任何一部分有机化合物;其所含的任何一部分硫化合物;其所含的任何一部分颗粒;其所含的任何一部分金属;其所含的关于环境温度任何一部分热;任何一部分的硫氧化物被转化为硫酸;任何一部分硫氧化物,其中盐通过硫酸可选地从水中被去除,硫酸来自排气硫氧化物去除和在水中转化为硫酸;和/或任何一部分排气NOx排放从排气被回收到水中,其可以变为生物质可获得的氮化合物。
一个实施例包括如此设计的系统,在BGM 718中的生物质的生长速度通过如下手段被调整:使生物质暴露在从排气706被排除到污染夹带模块713、726和/或其它热回收模块705、710所用的水中的热和/或排气724余热的作用下;为其分配至少一部分来自排气706的二氧化碳;分配从排气706中的NOx和被喷入污染夹带模块713、726和/或污染控制模块705中的水712得到的氮化合物;分配可被生物质利用的来自排气706的其它有机化合物,其;分配可被生物质利用的来自排气706的其它无机化合物;和/或在搅动水的同时使生物质的较大表面积暴露在排气706和可选的光、热和/或营养成分的作用下,生物质在排气706流脉动流入BGM 718的情况下和/或改变流过BGM的生长子单元的平面横截面的排气流速以产生搅拌作用的情况下在所述水中生长。
一个实施例包括用于生物质生长资源管理的系统,包括污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或一个或多个热回收模块705、710,其设计用于可选提供热、水、气体、二氧化碳、其它流体和/或污染物720给BGM714和/或系统内的其它热或水利用模块718或加工过程。
一个实施例包括该系统,其中污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或一个或多个热回收模块705、710被可选设计成提供热、水、气体、二氧化碳、其它流体和/或污染物720至另一个模块、设计、部件等,直接地或在处理之后和/或在与其它流体混合之后和/或为了储存以便随后应在BGM714、718中和/或为了排出700、700A。
一个实施例包括该系统,其中污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或热回收模块705、710利用换热器710。
一个实施例包括该系统,其中污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或热回收模块705、710利用:活性炭;平底炉焦;沸石;石灰石;氯;喷雾器;吸附剂;过滤;光化学方法;选择性催化还原;干式洗涤塔;湿式洗涤塔例如喷水塔、盘式塔、填料塔、双程湿式洗涤塔和/或其它湿式洗涤塔;本领域技术人员所知的其它污染控制或夹带技术;和/或按照任何顺序或组合的任何上述情况。
一个实施例包括该系统,其中可选的热回收模块710设置在污染夹带模块713、726的上游(例如图7A)或下游(例如图7B)。
一个实施例包括该系统,其中来自计划内的任何来源的且可选地被预处理的水712可以被用在:污染夹带模块713、726;污染控制模块705;和/或任一热回收模块705、710中。
进一步参见图7A和图7B,本文的一个实施例包括一种捕集排气的方法(在整体式发电、燃料生成和废物处理一体式系统中),包括:捕捉来自系统热电厂222的排气706,输送排气706至可选地与热电厂222相连的分流704;分流一部分的排气706至气体回收模块707、709。
一个实施例包括该方法,包括排出一部分排气706至排出部段703,污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或热回收模块705、710设置在排出部段703上,从该部分排气706中提取热、水、气体、二氧化碳或其它流体和/或污染物720。
一个实施例包括该方法,包括储存和/或输送热、水、气体、二氧化碳或其它流体和/或污染物720至BGM714或其它系统模块。
一个实施例包括一种管理生物质生长资源的方法,包括提供系统,其包括污染控制模块705、污染夹带模块713、726和/或一个或多个热回收模块705、710,其设计成可选地提供热、水、气体、二氧化碳、其它流体和/或污染物720至BGM714和/或系统内的其它热或水利用模块或加工过程。
进一步参见图7A和图7B,本文的一个实施例包括一种排气修复方法,还包括处理排气,此时水和污染物720从排气706中被去除,例如在例如图22的第二洗涤过程、用于NOx减少的双程湿式洗涤塔和/或其它加工过程中。
进一步参见图7A和图7B,本文的一个实施例包括一种碱水和/或盐水和/或土壤的修复方法,包括处理碱水和/或盐水和/或土壤,此时从排气706中去除水和污染物720,例如利用本领域技术人员所知的任何手段。
关于二氧化碳的捕捉,例如参见图7A和/或7B,发电厂排气可以由3-15%的二氧化碳构成。如果全氧燃烧过程可以被利用,则二氧化碳百分比可以显著更高。在一个实施例中可以预期到,被加入生物质生长模块中的几乎百分之百的二氧化碳可以在BGM中利用光生物反应器和光合水藻情况下被转化为生物质,可以为50%至85%的相当一部分可以被应用在利用基于池塘的系统或其它开放系统的实施例中。在一个实施例中,自排气释放出的且在生物质生长模块中被转化为生物质的碳百分比可以为30%至80%的碳,或者50%至100%、或者70%至100%、或者75%至100%、或者80%至100%、或者80%至95%的碳。
在一个实施例例如图4和/或其它图和/或关于其它气体、热、冷、水、燃料和/或任何类型物料的流的说明中,任何类型的传感器和/或流控制装置可被用来控制这些二氧化碳流和/或例如所述计划内的任何其它流。流可以在如上所述应用之前被完全或部分储存起来(例如这些流可以被过夜储存并在白天被引导至光合BGM)。
例如排气中的氮氧化物(NOx)排放且尤其是NO通常无法通过湿式洗涤塔被有效去除,因为水中溶解度低。但酸性水可更有效地去除NOx。而且,较低温度的水可更有效地去除NOx。
参见图22,用于NOx减少的双程湿式洗涤塔2200提供了用于比常规的单程湿式洗涤塔更有效地净化污染气体的手段。例如那些被用于从热电厂222输送气体至例如图7A或图7B的污染控制模块705或者污染夹带模块713的输送装置或分流2210携带排气至湿式洗涤塔第一次通过2240,其在洗涤塔内按照本领域技术人员所知的任何方式利用来自任何源的水2230。来自此过程的水排流携带热和/或污染物2250至可选的热回收和再用模块2252。排流水2250可基本上去除排气的SOx含量,其可以在水中被转化为硫酸,降低水的pH,可能达到4-6的pH。较低pH的水可以比pH中性水更有效地减少排气中的NOx排放,如果用在第二次通过中,或者可以更易于被处理以优化pH以用于湿式洗涤塔。在可以降低水温的可选热回收、作为洗涤塔源水进一步提高其减少NOx效率且同时提供热给计划2252之后,含有污染物2256的任何一部分的水可以可选地按照本领域技术人员所知的任何方式来处理且被送走以便用在BGM中、用于储存或者例如所述计划2280内的其它热和/或水利用。任何其它部分的水和污染物2254可以按照本领域技术人员所知的任何方式2258接受可选的附加处理,包括可选的化学品添加(如氨、尿素、其它化学品)2260以准备用在洗涤塔中。所造成的水混合物随后可以按照一种或两种不同的方式来利用:在湿式洗涤塔第一次通过2274、2230、2240中;和/或在湿式洗涤塔第二次通过2270、2276中。携带污染物2274的任何一部分水可以被返回以提供任何一部分源水2230用在对排气的湿式洗涤塔第一次通过作用(湿式洗涤塔的“一次通过”)2240,降低源水的pH并提高其去除NOx效率,和/或至e在洗涤塔第一次通过2250下游的排气流,以便全部或部分用作洗涤塔第二部段(即“二次通过”)2276的水源2270。二次通过由此可以用pH较低的水进行,并且可以提供自排气流的NOx气体的更好减少。该洗涤塔加工过程可以在有一种或多种催化剂2272的情况下进行和/或按照本领域技术人员所知的用于有效缓解NOx排放的任何其它方式进行(例如催化剂被固定至陶瓷材料并被用来促进NOx减少)。来自第二次通过2278的排流随后可以被直接送往BGM 2280,或者以本领域技术人员所知的任何方式被处理并随后送走以用在BGM内、送去储存和/或例如所述计划2280内的其它热和/或水利用。用于NOx减少的双程湿式洗涤塔可与任何其它本领域技术人员所知的污染控制、夹带和/或缓解手段结合使用(如在污染控制模块705或污染夹带模块713中,例如图7A或图7B)。本领域技术人员所知的任何类型的附加处理可以在任何阶段被利用,例如在第一次通过洗涤塔之前、在第一和第二次通过之间和/或在第二次通过之后2220、2282、2284。
参见图22,本文的一个实施例包括系统2200,其设计成减少排气的NOx和SOx气态排放,其中所述排气被可选地输送至BGM2280,该系统包括:输送装置或分流2210,其设计成引导排气至湿式洗涤塔2240;湿式洗涤塔2240,设计成利用来自系统内的任何源的水2230,设计成捕捉排气中的SOx(第一次通过2240);其中洗涤塔2240限定水、热和/或其它污染物2250的排流,其中排流水、热和/或其它污染物2250被用于随后的洗涤(第二次通过2276),其中随后洗涤有效去除NOx。一个实施例包括该系统,其中来自第一次通过2240的水、热和/或污染物2250的可选经过处理2256的排流被全部或部分提供给:热回收和再用模块2252;BGM2280;储存模块2280;用于计划2280内的其它热回收和利用的模块,例如图2;和/或用于计划2280内的水回收和利用的模块,例如图3。一个实施例包括该系统,其中,任何一部分的水和/或污染物2254的排流被化学处理2258、2260以用在洗涤塔中。一个实施例包括该系统,其中可选地,任何一部分2274的所造成的可选经过处理的来自第一次通过2240的水和/或污染物2270的排流被用在洗涤塔第一次通过2240中,可选地在混有水源2230之后。一个实施例包括该系统,其中任何一部分的可选经过处理的、可选混有其它水源的水和/或污染物2270的排流被引导以便用在洗涤塔第二次通过2276中。一个实施例包括该系统,其中一种或多种催化剂2272被用在洗涤塔2276中。催化剂被定义为促成有利化学反应的化学品,包括任何类型的还原剂,可选地包括无水氨、含水氨和/或尿素。一个实施例包括该系统,其中来自洗涤塔第二次通过2276的水、热和/或污染物2278的可选经过处理的排出流被引导以便用在:BGM 2280;储存模块2280;用于计划2280内的热回收和利用的模块,例如图2;和/或用于计划2280内的水回收和利用的模块,例如图3。一个实施例包括该系统,其中可选的排气处理被执行:在用在洗涤塔第一次通过2220之前;在洗涤塔第一次通过和洗涤塔第二次通过之间2282;和/或洗涤塔第二次通过2284之后。可选的处理被可选地定位为污染减少、温度变化、气体体积减小、添加其它气体和/或本领域技术人员所知的用于准备气体以便最佳应用在一个或多个洗涤塔通过中的任何其它手段,或者在一次或多次通过洗涤塔已完成后用于附加处理(如准备排出至环境)。参见图22,本文的一个实施例包括用于管理和处理污染物的系统2200,其中来自任何源2278的可选经过处理的水和/或污染物被提供给:BGM 2280;储存模块2280;用于计划2280中的热回收和利用的模块,例如图2;和/或用于计划2280内的水回收和利用的模块,例如图3。一个实施例包括该系统,其中水和/或污染物在被提供给任何一个或多个以下模块前被加热:BGM 2280;储存模块2280;用于计划2280内的热回收和利用的模块,例如图2;和/或用于计划2280内的水回收和利用的模块,例如图3。一个实施例包括该系统,其中热、水和/或污染物2278由湿式洗涤塔2276的排流提供。
参见图22,本文的一个实施例包括一种洗涤来自烟道气的SOx和NOx污染物的方法,包括:引导排气经过输送装置或分流2210至洗涤塔2240,在洗涤塔内用流体洗涤排气,流体设计用于从排气中去除SOx污染物,且在第二洗涤塔2276内用流体洗涤排气。一个实施例包括该方法,其中第二洗涤塔2276是所述洗涤塔。一个实施例包括该方法,其中该流体在洗涤塔和/或第二洗涤塔2276内被洗涤之前被化学处理2258、2260。
于是参见图9,水热液化过程900包括加压进料罐902,其能够接收生物质和/或生物粗油903且可以由泵例如注射泵904供给至预热单元,例如卧式油套预热器906。连续搅动罐反应器(CSTR)908接收并加热被预热的生物质和/或生物粗油。下游反应器如油套推流反应器910破坏任何剩余生物质的细胞结构且被送至过滤/净化过程,例如带有过滤器的分离器912。液态产品如油或油水混合物可以被送往收集容器或过程例如油套集液器914。生物粗油或精炼生物燃料通过背压调节器916、主WTM918和简单WTM920伴随废气922离开加工过程。
吸收并携带热(例如废热)离开热电厂所需要的水资源可能是相当可观的。当该大量废热可以呈热空气、蒸汽和/或热水形式和/或通过其它手段被排出到环境时,能量可能损失,水可能被利用,且它可能产生对环境的破坏影响。本文中的系统有效利用包括废热在内的热以用于例如如本文所述的各种不同加工过程。
参见图15A,尽管生物燃料富集在生物质中,生物质/水淤泥例如经过处理的生物质/水淤泥(TBW淤泥)1504也可被传送至热加工过程如热电厂222以便被用作冷却流体。在实施例1500A(1号模块)中,可选的泵1502泵送水淤泥中的经过处理的生物质1504经过换热器1506以提供冷用于热加工过程,例如热力学循环如兰金循环的冷却/冷凝阶段和/或在任何热加工过程例如热电厂222中可能需要冷却水的其它加工步骤。因此,所造成的热的生物质和/或生物粗油和/或生物燃料水混合物1508可以可选地被送往精炼厂和/或BPP1514和/或BGM 110、212、402,和/或被传送至分离模块1510。根据所用分离技术和是否可以获得足够高的温度来通过HTP和/或另一加工过程实现生物质原位转化为生物粗油和/或生物燃料,热的生物质和/或生物燃料水淤泥1512和/或热的生物粗油和/或生物燃料(气态或液态)1513可以被传送至精炼厂和/或BPP1514。随后,热可以在模块1518、热回收模块处1号模块的自热加工过程中被捕捉。水、压力、气体(如二氧化碳)和/或其它副产品的回收可以在模块1518内的该阶段中进行。在此实施例中,热水/蒸汽1516可以被分离且自分离模块1510被送往模块1518。在一个实施例中,来自精炼厂和/或BPP的排流可以被送往模块1518以回收热、水、压力、气体(例如二氧化碳)。或者在一个实施例中,热的生物质和/或生物粗油和/或生物燃料水混合物1508反而按路线被输送另一次经过系统或计划1507内的任一换热器,随后被送至分离模块1510和/或精炼厂和/或BPP1514,此时被加热混合物被泵送1507经过另一个换热器1506,随后前进经过所有上述步骤。在一个实施例中,此过程可以被重复任意多次以获得期望温度。这样一来,TBW淤泥1504可以通过各种各样换热过程被逐渐加热。这可能有助于缓解生物污损和/或其它与快速加热到高温相关的问题。在此过程或所述计划内的其它过程中的换热器1506、1507可以采用防止或禁止污损的技术,包括选择有利的换热器设计、使用特殊材料来保护换热器例如钛、磁铁矿层、其它涂层和/或材料、冷却流体预处理、冷却流体的添加剂例如改变pH的添加剂、温度和流控制和本领域技术人员所知的其它措施以防止因TBW淤泥1504的生物质含量引起的生物污损和/或其它污损类型,或者可以包括其它技术,并未严格命名或认定的换热器,其可以适应传热和/或传冷的目的。
在一个实施例中,可以是初始换热过程或其它加工步骤的产品的被加热溶液可以在图15A所示的进一步步骤之前按照本领域已知的任何方式被处理和/或可以与其它流体源组合。在一个实施例例如图2、图15A和/或图15B中,附加的、可选的是热电厂初级加工过程热和/或来自不同源(例如专用燃烧器)的热可以在图15A所示的加工过程的可能有利的任何阶段被施加。精炼厂和/或BPP1514可以进一步精炼例如如本文所述被送至它们那里的材料。在一个实施例中,源自该加工过程的生物粗油和/或生物燃料可以被引导至热电厂222以便发电和/或可以输出厂外。在一个实施例中,换热过程1506可被用来加热TBW淤泥1504以用于BGM 110/212/402中的温度优化,而不是用于精炼或精炼用预热。在此实施例中,在换热器1508下游的TBW淤泥可以全部或部分按路线输送至BGM 110/212/402。在一个实施例,在换热器1506下游的任何一个或多个所述加工路径可以后随有单独的模块1500A。例如一个版本的1500A可以利用换热器1507,其产生大量热以分离和精炼生物质例如1510或1514,另一单独模块1500A可以被用在另一个换热器1507中以提供较低温度的被加热流体至BGM例如1500A。
在一个实施例中且参见图15B并可选地参见图3,可以说明实施例1500B。可选的泵1502传递流体如冷却流体1521至换热器1520以提供被加热流体1522,其可以随后被传递以便所述计划内的直接使用和/或传递至热回收单元和/或流体回收单元,和/或可选地至压力回收单元1524。而且在一个实施例中,任何流体源1521可以被按路线输送经过例如在计划1524内的任何地方的两个以上的换热过程1520,随后例如在计划1524内被用于加热其它加工过程和/或用于被加热流体1522可能是有益的其它应用。被加热流体1522可选地用作BGM 110/212/402的给水源1522,或是直接或混有其它源(例如以优化BGU温度和/或对生物质生长重要的其它方面),和/或可选地在一个实施例,被加热流体1522可以被送往热回收单元和/或流体回收单元和/或压力回收单元1524以便全部或部分回收热、流体和/或压力,随后流体1523可以被直接或者与其它流体组合地传送和利用,作为BGM 110/212/402和/或任何BGU和/或由BGM包含的任何BGU子单元的给水。在一个实施例中,被加热流体1522可以被送往热回收单元和/或流体回收单元和/或压力回收单元1524以全部或部分回收热、流体和/或压力,随后流体1525可以被直接或者与其它流体组合地传送和利用,以便供给容器1220,该容器保存自BGM1218/110/212/402分离出的流体1525,但允许传热至BGM1218/110/212/402和/或任何BGU和/或BGM所包含的任何BGU子单元。这样一来,热或被加热流体1522、1524可以被例如直接用在所述计划内和/或被回收以用于例如所述计划内的任何应用(见图2)。在水可被利用的情况下,水也可以被回收和利用,例如图3。在此过程中所用的其它流体也可以被回收。在可能的情况下,压力也可以被回收和利用在例如所述计划内的有益的地方(例如图23的2300)。在一个实施例中,通过这种方式,热加工过程(例如热电厂222)废热和/或来自任何其它流体、源或计划、设计或系统内的加工过程的热可选地可以被传送至生物质/水淤泥1504和/或BGM 110、212、402、1218,以在换热器1522中被加热的形式,和/或在热、流体和/或压力1524、1523的可选全部回收或部分回收被全部或部分用作针对BGM101和/或由BGM包含的任何个别BGU 600和/或由BGU630、602包含的任何个别生长子单元和/或由例如图6的BGU 600包含的任何其它子单元的给水,和/或用于在全部或部分热、流体和/或压力1524的可选回收之后利用流体1525间接地加热BGM,其中,流体1525可选地通过使用容器1220与其它流体组合,该容器保持被加热流体与BGM 1218、110、212、402分离。这些传热系统和/或方法可以被用在BGM 1218、110、212、402和/或由BGM包含的任何个别BGU 600和/或任何个别生长子单元630、602和/或由例如图6的BGU 600所包含的任何其它子单元中,和或被用于回收热以便用在图2的计划1524中,以便在热在所述计划内最有效的地方利用热。在一个实施例中,利用水源和/或换热器的不同配置,例如任何水源和/或其它流体源1521可被用来冷却热加工过程或者流体,和/或用于从任一流体、源和/或加工过程捕捉热,随后用于通过换热或本领域技术人员所知的任何其它方法传热给生物质/水淤泥1504和/或BGM 1218、110、212、402,和/或回收热可以被用在例如在所述计划内热可能是有益的任何其它过程中(图2),包括在一个实施例热电联产以产生冷,也要用在所述计划、系统或者如图2的设计中。在空气可以被用在点燃锅炉或冷却工作流体的热电厂热加工过程中,采用换热器(例如1506和/或1520)的1号热回收模块(图15A)和/或2号热回收模块(图15B)可被用来将热从空气传递至生物质/水淤泥,例如图7A和/或图7B。在一个实施例中,如图15A或图15B(1500A或1500B)所示的任何数量或顺序的任一传热模块1号或2号或者任何其它传热过程可以被用在任何热加工过程中以便按照对计划有利的具体方式传热。例如图15A或图15B中的任一类型的换热器1506、1520可以作为在冷却高热工作流体中的第一步骤被用于换热中的传热以便高热利用,例如生物质精炼和/或任何数量的随后应用任一传热模块15A或15B,或者另一方法可以被随后用于例如进一步冷却工作流体并且传递例如较低水平的热给所述计划以用于较低热应用,例如加热BGM110/212/402或者其任何部件至最佳温度、至储存模块以便在例如所述计划内随后使用热和/或用于例如图2的其它应用。
参见图15A和图15B以及图16-18,本文的一个实施例包括用于传热系统,包括传热模块1500A、1500B,其设计成从热加工过程传热至系统模块和/或经过处理的生物质/水淤泥1504,例如图15A。
参见图15A和图15B以及图16-18,本文的一个实施例包括用于传热的系统,包括传热模块1500A、1500B,其设计成通过所述计划内的换热器1506、1520将热从热加工过程传递至系统模块,例如图15A或图15B。
一个实施例包括该系统,其中传热模块1500A、1500B配置包括生物质/水淤泥例如经过处理的生物质/水淤泥1504,其与换热器1506有效流通,例如图15A。
一个实施例包括该系统,其中生物质/水淤泥例如经过处理的生物质/水淤泥1504在传热模块1500A中被全部或部分转化为生物粗油1508和/或生物燃料1508。
一个实施例包括该系统,其中换热器1506包括排流,其在液态和/或气态中包含:热的生物质1508;热的生物粗油1508;热的生物燃料1508;和/或水1508/蒸汽1508。
一个实施例包括该系统,其中附加热通过独立热源被提供给传热模块1500A。
一个实施例包括该系统,其中单独热源是燃烧器。
一个实施例包括该系统,其中排流1508被引导向其它一个或多个换热过程1507。
一个实施例包括该系统,其中排流1508被引导向:精炼厂模块1514;BPP模块1514;BGM 110/212/402;和/或分离模块1510。
一个实施例包括该系统,其中分离模块1510包括输出,其可选包括:热的生物质和/或生物燃料和水淤泥1512;热的生物粗油
和/或生物燃料(气态和/或液态)1513;和/或自生物质和/或生物燃料1516分离出的热水和/或蒸汽。
一个实施例包括该系统,其中热的生物质和/或生物燃料和水淤泥1512和/或热的生物粗油和/或生物燃料(气态和/或液态)1513被引导向精炼厂模块1514和/或BPP模块1514。
一个实施例包括该系统,其中来自精炼厂模块1514和/或BPP模块1514的排流1515被可选引导至模块以便例如图2的热1518、例如图3的水1518和/或例如图23的压力1518的回收和再用。
一个实施例包括该系统,其中自生物质和/或生物燃料1516分离出的热水和/或蒸汽被可选地引导至模块以便例如图2的热1518、例如图3的水1518和/或例如图23的压力1518的回收和再用。
一个实施例包括该系统,其中包括热的生物质、生物粗油、生物燃料和/或水(液态或气态)的排流1508被引导至BGM 110/212/402。
一个实施例包括该系统,其设计成使得流体1521可选地包括任何流体源,如果例如图3的水通过可选的泵1502被送至换热器1520,例如图15B。
一个实施例包括该系统,其中例如图3的计划内的水1521被用作传热装置用流体,例如图15B。
一个实施例包括该系统,其中换热器1520具有被加热流体1522的排流。
一个实施例包括该系统,其中被加热流体1522被引导以便用在计划内或被引导至模块以便可选回收且再用在例如图2的热1524计划内,例如图3的水1524计划内,例如图23的流体1524和/或压力1524计划内。
一个实施例包括该系统,其中任何一部分的被加热流体1522被引导至BGM 110/212/402以便全部或部分用作BGM给水。
一个实施例包括该系统,其中模块1524设计成生产回收流体输出1523、1525。
一个实施例包括该系统,其中任何一部分的回收流体1523被引导至BGM110/212/402以便全部或部分用作BGM给水。
一个实施例包括该系统,其中一部分回收流体1525被引导至容器1220以用于例如图12c、图2的计划内的传热。
一个实施例包括该系统,其中用于例如图12c、图2的计划内的传热的容器1220被设计成接触BGM 1218、110/212/402。
一个实施例包括该系统,其中在这些系统中的任何一个或多个中的任何一个换热器1506、1507、1520设计成冷却一个或多个热加工过程并从那里接收热。
一个实施例包括该系统,其中热加工过程是热动力学过程。
一个实施例包括该系统,其中热动力学过程是热力学循环。
一个实施例包括该系统,其中热力学循环是兰金循环1600,例如图16。
一个实施例包括该系统,其中热力学循环是简单循环1700,例如图17。
一个实施例包括该系统,其中热力学循环是组合循环1800,例如图18。
参见图15A和图15B以及图16-18,本文的一个实施例包括一种传热至部件或模块的方法,包括提供系统1500A、1500B、1600、1700、1800并产生热,传热至传热模块1500A、1500B、1600、1700、1800并传热至系统模块和/或经过处理的生物质/水淤泥1504。
一个实施例包括该方法,其中传热模块1500A、1600、1700、1800包括排流,其在液态和/或气态下包含:热的生物质1508、1512;热的生物粗油1508、1513;热的生物燃料1508、1512、1513、1516;和/或水1508、1512、1516/蒸汽1508、1512、1516。
参见图15A和图15B以及图16-18,本文的一个实施例包括一种传热至部件或模块的方法,包括提供系统1500A、1500B、1600、1700、1800并在热加工过程中产生热,传热至换热器1506、1507、1520和传热至系统部件或模块例如BGM 110/212/402、1218。
如图15A和/或图15B所述的加工过程可以在兰金循环中的一个或多个点被利用。在具体实施例1600中和关于图16,1500A和/或1500B的系统可以被集成到兰金循环中。可选的泵1622泵送生物质/水淤泥例如经过处理的生物质/水淤泥1624经过换热器1636,其中现在热的生物质水混合物1620可以被送至另一换热过程1636(不一定是同一个)和/或BGM110、212、402和/或至可选的分离模块1606,和/或直接送至精炼厂和/或BPP 1604。来自分离模块1612的热水和/或蒸汽可以通过热回收、流体回收和/或压力回收单元1632被返回以用于例如所述计划内的直接应用或者所述计划内的间接应用。在第二加工过程中,泵1628泵送所用的任何流体源1630经过换热器1634,被加热流体1626通过热回收、流体回收和/或压力回收单元1632被返回以用于例如所述计划内的直接应用和/或计划内的间接应用。换热器1634和1636可以与锅炉/泵/透平系统交界。例如锅炉1602加热水成蒸汽1614,其驱动透平1616。在透平1616下游的输出水/蒸汽1618可以通过换热器1634、1636被加工。回收泵1638传送回收水至锅炉1602。臭味控制模块1642(例如1300)可选地供应空气给锅炉燃烧器,且排气1640可以被供送给排气回收模块例如图7A和图7B中的700和/或700A。分离模块1606发送呈气态和/或液态1610形式的热的生物质、生物粗油和/或生物燃料和水1608和/或热的生物粗油和/或生物燃料给精炼厂和/或BPP1604。在一个实施例中,上述的加工过程例如1600和任何数量的模块1500A和/或1500B或其组合可以被用在标准兰金循环或者兰金循环的任何变型中,包括包含再热的兰金循环、再生兰金循环(带有开放的或闭合的给水加热器)、超临界流体兰金循环、有机兰金循环和兰金循环的任何其它变型,在此在循环的任何地方可能需要冷,一个可能的加工过程使用是循环的冷凝阶段。
在一个实施例1700中且参见图17,1500A和/或1500B的系统可以被集成到简单循环中。在此实施例中,泵1728供应经过处理的生物质/水淤泥1730至换热器1711。热的生物质、生物粗油和/或生物燃料和水混合物1708可以随后被送至另一个换热过程1711(不一定是同一个)和/或被直接送至精炼厂1738和/或BPP 1738和/或被送至BGM 110、212、402和/或可选的分离模块1732。分离模块1732提供热的生物质、生物粗油和/或生物燃料和水混合物1740和/或热的生物粗油和/或生物燃料混合物1736给精炼厂和/或BPP1738以便进一步加工。热水和/或蒸汽1734可以自分离模块1732被送出以用于例如所述计划内的直接利用和/或通过热回收、流体回收和/或压力回收1726用于所述计划内的间接利用。自生物质生长模块212制备的和/或分离出的燃料1702如生物燃料可以在燃烧室1704内被燃烧,此时压缩空气1709流出压缩机1712。排气1706驱动气体透平1710,随后1706可以被供给至换热器1711,随后被可选地供给至换热器1716。被冷却的排气1718随后可以通过回收模块例如700或者700A被回收和/或加工。换热器1716可以可选地借助泵1722被供应任何流体1720,被加热流体1724返回回收单元1726。供给压缩机1712的空气可以可选地由臭味控制模块1714提供,例如1300。在一个实施例中,在这些换热过程之后,来自简单循环、组合循环(见以下的1800)和/或产生排气的其它热加工过程的排气可以被送往排气回收模块(图7A或图7B)以便回收附加热、处理以去除污染物和利用二氧化碳和所述系统内的其它过程和/或其它处理/污染控制方法。
在一个或多个实施例例如图15A、15B、16、图17和/或图18的那些实施例中,尽管生物燃料在生物质中富集,生物质/水淤泥被传递至热电厂以便用作冷却流体。生物质/水淤泥可以经过换热器以提供冷用于热电厂例如热力学循环的冷却/冷凝阶段(例如兰金循环,其它)和/或在任何热电厂中需要冷却水的其它加工步骤。可选地,热电厂废热可以利用水源和/或换热器的不同配置被传送至生物质/水淤泥,例如任何水源和/或其它流体源可被用来冷却热电厂和/或用于通过换热传热至生物质/水淤泥,和/或任何其它方法。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,热电厂废热被用来精炼TBW淤泥和/或提升其温度以减少HTP和/或其它精炼过程所需要的热量。根据在换热器内达到的运行温度和/或压力,被加热的TBW淤泥所含的一些或全部的生物质可以通过HTP和/或另一机理被现场(即在被输送经过此过程时)转化为生物粗油和可能其它生物燃料。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,根据HTP或HTP预热所需的热量,如果采用的话,和/或其它加工过程和/或项目参数例如所用热电厂工作流体的类型、规模和/或工作温度、可从TBW淤泥和/或计划内的其它源获得的水量和/或热电厂为了获得任何热力学循环中的完整冷凝步骤所需要的冷量,利用TBW淤泥和/或任何其它流体源的仅一个或超过一个的换热过程可以被用来按照任何顺序冷却热电厂和/或传递热电厂废热给所述计划。例如含有TBW淤泥的换热器可以先在热力学循环的冷凝步骤中被利用,和/或含有另一流体源的另一换热器可以被其次使用,利用第三流体源的另一换热器可以作为第三步骤被用在冷却工作流体和/或传热至计划中。
在一个或多个实施例中,初始换热过程因为可获得的较高温度而可被用来提供热用于TBW淤泥的高温HTP,在这里第二或第三换热过程可能对于进一步降低工作流体温度以完成热力学循环冷凝阶段是所需要的。在一个实施例中,来自第二或第三换热过程的废热可以被引导至计划内的较低热应用例如加热BGM、纤维素乙醇,和/或至希望有任何加热量/预热量的加工过程如脱盐。在一个实施例中,在计划内的需要热的其它加工过程之后的任何残余热已经被供应,可以被引导向脱盐。或者,利用任一类型的冷却流体的仅一个或超过两个的不同换热过程可以被利用,取决于设计考虑,例如无论是否优选现场或者在精炼厂执行HTP或者另一加工过程。在一个实施例中,TBW淤泥和/或任何其它流体源也在有利的情况下可以也在两个以上的换热器中被逐渐加热,例如在逐渐加热TBW淤泥以避免系统中的问题例如生物无损可能是有利的。在此实施例中,例如在环境温度的TBW淤泥可以被引导至一个换热过程,它提升其温度至某个点(例如120℃),随后可以被引导至另一换热过程以进一步提升其温度到例如350℃或对于HTP的预热或性能有利的另一温度。同样,计划内的任何其它流体源(例如图15B)也可以按路线输送经过设计中的两个以上的换热器(包括步骤1520),随后用在所述计划/回收1524中以便优化工程考虑,和/或提供被加热流体的最佳量和/或温度以用于计划内的任何应用。这些换热过程可以发生在相同的热加工过程、热力学循环、不同的热电厂技术和/或任何其它过程中,在此,热可以是产生的和/或回收的。在一个实施例中,可以考虑在所述计划内的对热和/或热电联产冷却(由热产生)的所有需求,且不同温度的热/废热可以针对计划内的对热和/或冷的所有需求被安排优先顺序和编入预算,此时一些或全部的热由在热力学循环的冷凝阶段中的任何换热过程、热电厂中的任何其它热加工过程供应,可能包括初级加工过程热,和/或通过来自计划内的任何热源的热和/或回收热(见图2)。在一个实施例中,在所有加工过程中的对热需求也可以根据对所有热电厂技术的冷的需求来计划,使得提供足够的冷,且在需要热的所有其它加工过程已被加热后的任何剩余热可被引导至脱盐厂,如果计划内有的话,和/或被引导至排出。
在一个实施例例如图2、图15A和/或图15B中,附加热和可选的热电厂初级加工过程热和/或来自不同源的热(例如专用燃烧器)可以在图15A所示的加工过程的可能有益的任何阶段被供应。
参见图18且在实施例1800中,1500A和/或1500B的系统可以被集成到组合循环中。在气体循环1701中,燃料1702如从生物质生长模块212所制备和/或分离出的生物燃料可以在燃烧室1704内被燃烧,此时压缩空气1709离开压缩机1712。排气1706驱动气体透平1710,随后排气1706可以被送至换热器1711,随后可选地送至2号换热器1716。供应给压缩机1712的空气可以可选地从臭味控制模块1714来供应例如1300。离开换热器1711的气体可以被送至可选的换热器1716。被冷却的排气1718随后可以通过回收模块例如700或700A被回收和/或加工。在蒸汽循环1801中,泵1812驱动水经过换热器1711,所造成的蒸汽1802驱动透平1804。回收的蒸汽和水可以可选地通过3号换热器1806被加工,随后是冷凝4号换热器1808,且水1811被返回至泵1812。泵1814给换热器1806供应经过处理的生物质/水淤泥1816和热的生物质、生物粗油和/或生物燃料和来自交换器1806的水混合物1818,其随后被送往另一换热过程1806(不一定是同一个)和/或直接送往精炼厂和/或BPP 1826和/或BGM 110、212、402和/或送往可选的分离模块1732。热的生物质和/或生物燃料和水混合物1820和/或热的生物粗油和/或生物燃料混合物1822可以被送往精炼厂和/或BPP1826。热水和/或蒸汽1824可以从分离模块1732通过热回收、流体回收和/或压力回收单元1726被直接送走以用于例如所述计划内的直接使用和/或用于计划内的间接使用。可选的换热器1716可以通过泵1722被提供任何流体1720,且被加热流体被返回到回收单元1726。可选的换热器1808可以通过泵1810被供应任何流体1813,且被加热流体返回回收单元1726。
如本文所述从任何加工过程所产生或所回收的热或冷可以在所述计划内按照本领域技术人员所知的任何方式被传送。图12A-12E示出了一些非限定实施例。
在一个实施例,关于图12A,被加热流体1208例如可以是来自热电厂和/或其它热密集技术的被加热水源可以按路线输送至换热器1200。冷流体如水和生物质1202可以被单独传送至换热器1200。来自被加热流体1208的热可以被传送至冷流体1202,使得在换热后被冷却流体1204和被加热流体1206离开换热器1200。
关于图12B,被加热流体1216可以被传送至单元1212例如BGM,并且在热可以被传送至模块1210时、在热和流体可以被回收1210时被加工。另一流体如来自热电厂1214的被加热流体可以供应热、冷、营养成分、酸性、碱性和/或任何其它要素给模块1212。例如如果被加热流体1216可能对于加工过程1212而言太热,则其它流体可被用来调整温度。如果其它要素可以牵涉到此加工过程(例如生物质)中,那些要素可以例如如本文所述地被提供和/或加工。
关于图12C,被加热流体(例如水)1216可以被传送至模块1220。模块1220可以包括另一模块1218,其需要热输入来发挥功能。在传热之后,流体可以在来自被加热流体1216的热和流体被回收时被传送至模块1222。
在一个实施例例如图2、图3、图6、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热、BGM和/或其部件和/或水传递的其它图和/或说明中,BGM、BGU、BGU子单元和/或任何其它BGU部件可以被全部或部分浸没在池子、其它容器、水体(例如池塘、湖泊或溪流)中,其例如由水供应源如现场和/或厂外供应,用于提供冷,或者用于自热电厂捕捉废热和供应热,其中BGM温度可以通过接触被加热的和/或被冷却的水供应源被调整。例如来自热电厂和/或其它模块的被加热的和/或被冷却的空气或其它流体可被用来灌充容器,其可以设计成接触或者部分或全部围绕BGM、BGU或其任何部件以传热和/或传冷。热和/或冷可以由厂外源228供应234,其可选地包括由厂外水源提供的水供应源,包括淡水源302、盐水314的进水,和/或由例如呈源于厂外的气态和/或液态形式的其它热源和/或冷源供应。
关于图12D,被加热流体如水1224可以被传送至热储存单元1226。热储存单元1226可选地接收另一被加热流体。当收到需求时,热储存单元1226传热至另一模块1227,且任何多余的热和/或流体可以被传送至模块1228。相同的过程可以被用在所述过程中的冷代替热的地方,以便储存和/或传递冷。此过程可以被用在计划内的可能存在热和/或冷的任何地方,例如用于管理和/或调整热、冷和/或流体至任何加工过程的流。
关于图12E,被加热流体1232例如被用于冷却热电厂的水可以被传送至热电联产冷却技术模块1234。被冷却的流体可被利用和/或再用在模块1236中。
在一个实施例中,关于图12B、图12C和12D,在关注热或“被加热”的地方,冷可以被热取代,并且冷却可以代替加热以逆转所示过程。
关于图19,在一个实施例中,经过处理的生物质/水淤泥1910可以被泵送至锅炉第一部段,锅炉设计成具有两个部段1922。施加热1924造成部分或全部现场HTP和/或其它精炼和/或分离成3层:1)可能混有生物质的轻油;2)水;和可选的3)可能混有生物质和残渣的重油。排流口以可控速度从这三层1927的每一层排走材料,其可以随后被送至精炼厂和/或BPP1929。来自精炼厂和/或BPP1925的所有排流可以按路线输送以用于热回收、水回收和/或压力回收1930。锅炉1922具有选择性过滤分流2010,其允许水和可能其它小分子如乙醇从第一部段穿过至第二部段(在此作为内部段被示出)。可选的搅拌/搅动装置可以设置在第一部段中以疏通选择性透过层2003。可能与被泵送至第二部段的另一水源组合地可从第一部段到达第二部段的水和可能其它小分子可以被转化为蒸汽和痕量生物质、生物粗油和/或生物粗油1902,所造成的压力驱动透平1904。所造成的混合物可选地包括蒸汽、热的生物质、生物粗油、生物燃料和/或水或者其一部分(例如蒸气)1906可以可选地随后用所回收的热被冷却并被用在计划1916的冷凝器1918中。被冷却的生物燃料和水混合物1912可以随后被送至精炼厂1908。替代地或者共同地,混合物1906可以在离开透平1904时被直接送往精炼厂1908。来自精炼厂和/或BPP1908的所有排流1925可以按路线输送以用于热回收、水回收和/或压力回收1930。空气可以可选地从臭味控制空气模块1928被送至燃烧器1924(例如1300)。排气1926可以可选地在排气回收模块700或700A中被捕捉(例如参见图7或图7A)。锅炉1922可以包括一个或多个实施例或设计以容许加工水/生物质/生物燃料淤泥。例如关于图20A,锅炉1922包括第一部段壁2002和第二部段壁2020。在第一部段壁2002与第二部段壁2002之间的环形空间可以设计成包含多层组成物,例如密度低于水密度的轻油生物质层2006、水层2012和密度大于水密度的重油生物质和残渣层2009。选择性过滤分流允许水和可能其它小分子从第一部段到达第二部段2010。可选的搅拌/搅动装置可以设置在第一部段中以疏通选择性透过层2003。可选的固定盖或活动盖可以设置以防止生物燃料从第一部段蒸发和从第一部段飞溅到第二部段2004。进入端口2008供应经过处理的生物质/水淤泥(TBW淤泥)至环形空间。可选的排流口可以设置用于排空第二部段2021。TBW淤泥流量可以利用流控制装置被管理。因为可以提供TBW淤泥,故排流口2018、2016和2014可以设计成提供从环形空间可控送出所述三层。附加可选输入可以根据需要2019被提供以提供附加水流给第二锅炉部段。包括第一和和/或第二部段形状的锅炉的构型可以被改动以便优化在锅炉内执行的任何或所有的加工过程,包括TBW淤泥所含生物质的HTP、水蒸发和/或这些过程进行的速度。
参见图19-20,本文的一个实施例包括系统1900,其设计成使用经过处理的生物质/水淤泥1910作为热动力学过程工作流体。
一个实施例包括该系统,它进一步包括锅炉1922,锅炉包括第一部段2002和第二部段2020,其中第一和第二区域适于加工淤泥1910。
一个实施例包括该系统,其中锅炉2002的第一部段设计成接收淤泥1910。
一个实施例包括该系统,它进一步包括选择性过滤分流2010,其位于第一部段2002与第二部段2020之间。
一个实施例包括该系统,其中过滤分流2010设计成容许水从第一部段2002到第二部段2020。
一个实施例包括该系统,其中过滤分流2010设计成允许小分子从第一部段2002到达第二部段2020。
一个实施例包括该系统,其中小分子所具有的平均分子重为18g/mol至46g/mol。
一个实施例包括该系统,其进一步包括燃烧器或者其它热源1924,其设计用于加热第一部段2002和/或第二部段2020。
一个实施例包括该系统,其中燃烧器或者其它热源1924设计成自空气处理/臭味控制系统1928接收供应空气,例如用于计划的图13的1300。
一个实施例包括该系统,其中燃烧器或其它热源1924设计成发送排气1926至排气回收系统700、700A,例如用于所述计划的图7A或7B。
一个实施例包括该系统,其设计成将经过处理的生物质水淤泥1910在锅炉1922中分离成一个或多个层。
一个实施例包括该系统,其中一层包括水2012、轻油/生物质2006、重油/生物质2009和/或残渣2009。
一个实施例包括该系统,其中锅炉1922包括与第一部段2002连通的第一排流口2018。
一个实施例包括该系统,其中锅炉1922包括与第一部段2002连通的且位于第一排流口2018下方的第二排流口2016。
一个实施例包括该系统,其中锅炉1922包括与第一部段2002连通的且位于第二排流口2016下方的第三排流口2014。
一个实施例包括该系统,其中水2012在第一排流口2018下方。
一个实施例包括该系统,其中第二排流口2016与水2012流通。
一个实施例包括该系统,其进一步设计成排走轻油/生物质层2006和/或可选的重油/生物质层2009和/或残渣2009和/或可选的水2012,余下的水层传输至第二部段2020和/或排走2021。
一个实施例包括该系统,其中第二部段2020设计成蒸发水2012和/或小分子,可选包括蒸汽1902和可选的痕量生物质、生物粗油和/或生物燃料1902。
一个实施例包括该系统,其中被蒸发的水和/或小分子1902被引导以驱动透平1904来提供下游流体,其可选地包括蒸汽1906、水1906,和小分子,其可选地包括生物质、生物粗油和/或生物燃料1906。
一个实施例包括该系统,其中下游流体1906被送往精炼厂模块1908;BPP模块1908;和/或可选的冷凝单元1918,其部分分离生物燃料和水1912并回收热1914、1916至所述计划,例如图2。
一个实施例包括该系统,其中部分分离出的生物燃料和水1912被送往精炼厂模块1908和/或BPP模块1908。
一个实施例包括该系统,其进一步设计成传送轻油/生物质层1927和/或可选的重油生物质/残渣层1927和可旋的水1927至精炼厂模块1929和/或BPP模块1929。
一个实施例包括该系统,其进一步包括来自精炼厂模块1929和/或BPP1929的一个或多个排流1925。
一个实施例包括该系统,其中一个或多个排流1925被可选地引导向模块以便在所述计划内回收和再用例如图2的热1930、例如图3的水1930和/或例如图23的压力1930。
一个实施例包括该系统,其中第一2002和/或第二2020锅炉部段包括选自以下的横截面形状:圆柱形;椭圆柱形;包括在一侧的长半椭圆和在相反一侧的短半椭圆的椭圆柱形;和/或以上形状的任何竖向横截面,其中它们被划分以包括两个锅炉部段2002、2020。
一个实施例包括该系统,其中锅炉1922包括以下特征中的一个或多个:经过处理的生物质/水淤泥输入点2008;可选的盖2004,其可以是活动的或固定的;轻油/生物质排流口2018;重油/生物质排流口2014;水层排流口2016;在第二部段2021的底面上的可选排流口;在第二部段2020顶面上的延伸于第一部段2002上方的边缘;进入第二部段2020的可选入口2019用于附加水供应至锅炉1922的第二部段2020;在第一部段2002中用于搅动水2012以便疏通选择性过滤分流2010的一个或多个搅动装置2003(例如自选择性过滤分流2010去除生物质油或其它材料);和/或除了所述特征外,锅炉也可以利用锅炉所用的本领域技术人员所知的任何其它附件,可选地包括但不限于:压力控制装置,安全阀,水位指示器,观察窗、水尺或水柱、底部排污阀、连续排污阀、冲水箱、自动排污/连续热回收系统、探孔、蒸汽包内部件、低水位关断器、表面吹风管线、循环泵、给水止回阀、瓣阀、上给料口、过热蒸汽降温器管或管束和/或化学品注入管线。
一个实施例包括该系统,其中与锅炉连用的蒸汽系统1902、1904也可以可选地利用本领域技术人员所知的蒸汽系统附件。
参见图19-20,本文的一个实施例包括一种在系统1900内将热从锅炉1922传递至系统内的模块、单元或子单元的方法,包括:提供经过处理的生物质/水淤泥1910,在锅炉1922内加热淤泥1910以提供工作流体,传送工作流体至系统内的模块、单元或子单元。
热电厂可以提供热和/或冷(例如热电联产冷却)给借助HTP和/或其它生物质和/或生物燃料加工方法的生物质和/或生物燃料精炼,如图1所示,由标作离开热电厂并进入“精炼厂”和“BPP(下游加工)”框和/或用于例如图1和/或图2的其它加工过程的“热和/或冷”表示。
在一个实施例中,图11示出了关于热电厂热如何可以利用不同的流体流入和/或流出热电厂被提供用于这些加工过程的不同例子。参见图11的1100,一些可能的进入热电厂1002的相关进流可以被示出(并非所有进流):在可选加工步骤例如图1的100之后的来自BGM1110的经过处理的生物质/水淤泥1140,在BGM1110中生成之后可选被加工的生物燃料1138,来自例如所述计划内的任何水源1106的水1136,可选来自空气处理/臭味控制模块1102、1300的空气1139,来自任何源1132的其它流体1134,来自气化模块1118的生物气1164,来自精炼厂和/或BPP1124的生物粗油和/或其它生物燃料1152,和/或来自任何来源1101的其它燃料1128,可选地包括废物、生物质和源如图10的1000。任一或全部这些输入可以被用在热电厂1002中,且水和/或空气或其它流体输入可被用来冷却热电厂1002,在此过程中自热电厂1002捕捉热。图11示出了热电厂1002的一些可能排流(并非所有排流),一旦这些物质可以被加热,包括用于下游加工1168的热和/或冷、热的生物质和/或生物燃料/水淤泥1150、热的生物粗油和/或生物燃料1148、自生物质和/或生物燃料1146分离出的热水和/或蒸汽、来自所述设计的任何水源的热水和/或蒸汽和/或未被加热的废水1144,来自任何其它源1142的热,其可以包括由燃后空气捕捉的热,如果被用在热加工过程中的话(例如700或700A),用在换热器和/或其它传热过程中的空气和/或任何其它流体,包括被用在有机兰金循环1142中的有机化合物,以及任何形式的热和/或热电联产冷却1168。热的生物质和/或生物燃料/水淤泥1150和/或热的生物粗油和/或生物燃料1148流可以随后被引导至精炼厂和/或BPP以用于HTP和/或其它提取和/或分离和/或加工方法1124。对这些加工过程的附加可能输入可以被示出,包括可选的压力1158和可选的附加热1157。这些加工过程的排流包括热的生物粗油、生物燃料和/或生物质1160以及可被回收1126的水、压力、热、冷、气体和溶剂。在精炼厂和/或BPP1124中产生的且可以由此回收1120热的热生物粗油和/或生物燃料和/或生物质1160随后可以作为燃料被送回至热电厂和/或回送至BBPP(用于灌瓶/包装)1116。来自这些加工过程1156的水、热、压力、气体溶剂和/或冷可以被回收1126以用于例如图2的例如所述计划内的再用(热和/或热电联产冷却)、图3的水和图23的压力。另外,任何一部分上述热电厂排流可以被送往气化模块1118以生产生物气1164。生物气可以作为燃料被引导至热电厂1002,此时任何残渣1162被引导至BGM和/或例如所述计划内的其它应用,例如如在此所述的1122。以下的热电厂排出:自生物质和/或生物燃料1146分离出的热水和/或蒸汽,来自例如所述计划内的任何水源1144的热水和/或蒸汽和/或未热的废水,来自任何其它源1142的热和/或从精炼厂和/或BPP1124A、1126、1112回收的水、蒸汽、热、压力、气体、冷和/或溶剂可被用来提供以下资源给所述计划:热/热电联产冷却例如图2的水(图3)、包含二氧化碳的气体(图4)、溶剂和例如如本文所述和/或例如图23的压力回收。这些资源可被引导至精炼厂和/或BPP1124和/或根据需要至例如所述计划内的其它地方。呈任何形式的热和/或热电联产冷却1168可以被引导至BPP1124以用于生物质下游加工,其可以发生在BPP1124处以帮助那里的加工过程。从BPP过程得到的生物质产品1166以及在可选的热回收1120之后来自精炼厂的一部分或全部的生物粗油和/或其它生物燃料和/或生物质可以被引导以用于在BBPP1116处的灌瓶/包装。来自精炼厂/BPP1124的生物质/残渣可以被引导1119至气化模块(可选)1118和/或引导1121至BGM和/或例如所述计划内的其它应用1122。来自BPP过程的热和/或冷、水、蒸汽、二氧化碳和/或其它气体和/或溶剂可以被回收以便例如在计划内的再用1112、1126,例如图2、图3和/或图4(热/冷、水和/或二氧化碳)。图11所示的和本文中的所有流可以是可选的管控流,可能不是所有流都被用在所有实施例中。
参见图11,本文的一个实施例包括一系统,其设计成提供资源给热电厂模块和/或从热电厂模块接收资源,包括至和/或自热电厂模块1002的流,其中所述流选自以下:经过处理的生物质/水淤泥1140;生物燃料1138、1152;生物气1164;生物粗油1152;生物质1101;废物1101;其它燃料1128;空气1139;水1136;无水流体1132、1134;水和无水流体1132、1134、1136的混合物;热的生物质和/或生物燃料/水淤泥1150;热的生物粗油和/或生物燃料1148;自生物质和/或生物燃料1146分离出的热水或蒸汽;来自所述计划内的任何水源的热水和/或蒸汽,例如图3的1144;未被加热的废水1144;和/或来自以下当中的任何一个或多个的热和/或冷1142、1168:经过处理的生物质/水淤泥1140;生物燃料1138、1152;生物气1164;生物粗油1152;生物质1101;废物1101;其它燃料1128;空气1139;水1136;无水流体1132、1134;水与无水流体1132、1134、1136的混合物;热的生物质和/或生物燃料/水淤泥1150;热的生物粗油和/或生物燃料1148;自生物质和/或生物燃料1146分离出的热水或蒸汽;来自所述计划内的任何水源的热水和/或蒸汽,例如图3的1144;未被加热的废水1144;和/或所述计划内的任何其它来源,例如图7A或图7B。
一个实施例包括该系统,其中一部分生物燃料可选地来自BGM流出流体,其可选地经过加工(称为“经过处理的生物质/水淤泥”)1140。
一个实施例包括该系统,其中BGM流出流体1140是以下加工过程的产物,其可选地包括:三级处理1110、114;重力浓缩机加工过程和/或本领域普通技术人员所知的其它方法(例如作者Shelef等人,1984,Pandey等人,2013,第85-110页),用于浓缩/分离生物质和水1110、118;稀释1110、118;在精炼厂和/或BPP模块1110、120中处理;和/或在热回收模块1110、135中处理。
一个实施例包括该系统,其中一部分经过处理的生物质/水淤泥1140被可选地引导至精炼厂和/或BPP模块1124A。
一个实施例包括该系统,其中生物质产品和/或生物燃料1166从精炼厂和/或BPP模块1124A被送至BBPP模块1116。
一个实施例包括该系统,其中例如图2中的热和/或冷1112、例如图3中的水1112、例如图3中的蒸汽1112、例如图4中的气体1112如CO2、例如图23中的压力1112和/或溶剂1112自精炼厂和/或BPP模块1124A被回收以便用在所述计划内。
一个实施例包括该系统,其中来自热电厂模块1002的热和/或冷1168被可选地提供给精炼厂和/或BPP模块1124A。
一个实施例包括该系统,其中热的生物质和/或生物燃料/水淤泥1150在精炼厂和/或BPP模块1124中被加工。
一个实施例包括该系统,其中热的生物粗油和/或生物燃料1148在精炼厂和/或BPP模块1124中被加工。
一个实施例包括该系统,其中精炼厂和/或BPP模块1124产生以下输出:生物质1119;残渣1119;热的生物质、生物粗油和/或其它生物燃料1160;水1156;蒸汽1156;热和/或冷1156;压力1156;气体1156;和/或溶剂1156。
一个实施例包括该系统,其中热的生物质、生物粗油和/或其它生物燃料1160被送往一可选的热回收模块1120。
一个实施例包括该系统,其中热的生物质、生物粗油和/或其它生物燃料1160可选地在热回收模块1120中被加工,其中该生物粗油和/或其它生物燃料1150被供给热电厂模块1002。
一个实施例包括该系统,其中生物质1119和/或残渣1119可选地从精炼厂和/或BPP模块1124被送往气化模块1118和/或被送往BGM1122和/或自BGM1122被接收1121。
一个实施例包括该系统,其中气化模块1118自CHG模块和/或厌氧消化模块产生生物气1164和/或残渣1162。
一个实施例包括该系统,其中生物气1164被供给热电厂模块1002。
一个实施例包括该系统,其中残渣1162被送往BGM1122或计划1122内的其它应用。
一个实施例包括该系统,其中可选的附加热和/或冷1157被提供给精炼厂和/或BPP模块1124。“附加热”可以包括完成精炼或BPP过程所需的而未由热电厂供应的热部分。
一个实施例包括该系统,其中可选的附加热和/或冷1157由热电厂模块1002提供。
一个实施例包括该系统,其中可选来自所述计划的附加压力(例如图23)1158被供给精炼厂和/或BPP模块1124。
一个实施例包括该系统,其还可选地包括回收1126以便用在所述计划内:热和/或冷,例如图2;压力,例如图23;水,例如图3;蒸汽,例如图3;和/或气体如CO2,例如图4,来自热电厂模块1002的1142、1144、1146;和/或热和/或冷1156,例如图2;压力1156,例如图23;溶剂1156,气体1156例如CO2,例如图4;水1156,例如图3;和/或蒸汽1156,例如在图3中来自精炼厂和/或BPP模块1124。
一个实施例包括该系统,其中回收1126以便用在所述计划内:热和/或冷1154,例如图2;压力1154,例如图23;水1154,例如图3;蒸汽1154,例如图3;气体1154如CO2,例如图4;和/或溶剂1154,被提供给精炼厂和/或BPP模块1124。
参见图11,本文的一个实施例包括一种提供资源给热电厂模块1002和从热电厂模块1002接收资源的方法,包括给系统1100提供一个或多个以下的流:经过处理的生物质/水淤泥1140;生物燃料1138、1152;生物气1164;生物粗油1152;生物质1101、1128;废物1101、1128;其它燃料1128;空气1139;水1136;无水流体1132、1134;水与无水流体1132、1134的混合物;热的生物质和/或生物燃料/水淤泥1150;热的生物粗油和/或生物燃料1148;自生物质和/或生物燃料1146分离出的热水或蒸汽;来自所述计划内的任何水源的热水和/或蒸汽,例如图3中的1144;未被加热的废水1144;和/或来自以下当中的一个或多个的热和/或冷:经过处理的生物质/水淤泥1140;生物燃料1138、1152;生物气1164;生物粗油1152;生物质1101、1128;废物1101、1128;其它燃料1128;空气1139;水1136;无水流体1132、1134;水和无水流体1132、1134的混合物;热的生物质和/或生物燃料/水淤泥1150;热的生物粗油和/或生物燃料1148;自生物质和/或生物燃料1146分离出的热水或蒸汽;来自所述计划内的任何水源的热水和/或蒸汽,例如图3中的1144;未被加热的废水1144;和/或所述计划内的任何其它来源,例如图7A或图7B中的1142、1168;引导所述流至热电厂模块1002和从热电厂模块引导出所述流。
图12A-12E和图15A、15B在一些实施例中示出了可如何将热或冷从任何来源传递至计划内的另一个来源。图15A、15B和图16-20D在一些实施例中示出了可如何将热传递至如图11所示的可被用来冷却热电厂的进流中,以及可如何导致如图11所示的被加热的排流,并且来自那些被加热的物体的热和/或冷。这些例子可以只是示例性的。本领域技术人员所知的任何手段可被用来传热和/或传冷。
可能是BGM产品的、在附加可能处理和/或浓缩/分离和/或稀释技术(见图1)之后的且被称为“经过处理的生物质/水淤泥”或者“TBW淤泥”的生物质、生物粗油和/或生物燃料和水混合物可以作为冷却流体被用在任何热力学循环和/或任何其它热加工过程中,和/或可能作为工作流体按照与水通常可以被用在任一这些过程中相同的方式被用在这样的过程中。一些例子可如下所示。以下可以只是例子并且可能并非想要限制关于所述计划按照任何方式的传热应用。本领域技术人员所知的任何传热手段可被用来按照本领域已知的标准方式加热和/或冷却,和/或在水通常将会被使用的情况下通过TBW淤泥的简单替换和被加热的TBW淤泥的例如如本文所述的加工。
可以利用经过处理的生物质/水淤泥的一种方式可以是作为在任何热力学循环中、尤其是循环的冷凝阶段中的冷却流体。
图15A和图15B示出了两个可能的模块,其可被用来将热从热电厂和/或其它热源和/或冷源传递至所述计划。
图15A示出了一种模块,其以经过处理的生物质/水淤泥为冷却流体用在可能包括热力学循环的任何热加工过程中。TBW淤泥可以被泵送入换热器且冷却工作流体,在此加工过程中捕捉废热。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,废热可被用来精炼TBW淤泥和/或提升其温度以减少HTP和/或其它精炼过程所需要的热量。根据在换热器内达到的工作温度和/或压力,包含在被加热的TBW淤泥中的部分或所有的生物质可通过HTP或者其它机理现场(即正在通过此加工过程被传送时)被转化为生物粗油和/或可能的其它生物燃料。
牵涉到将TBW淤泥生物质转化为生物粗油和/或生物燃料中的温度、压力和/或任何其它因素可以被控制以就工程和/或其它关注点而言优化该加工过程。例如如果可确定利用这种加工过程的生物质原位转化(即在被用于移动TBW淤泥的线上)可能造成设备污损和/或有害地阻碍材料流过该加工过程至精炼厂和/或BPP,其无法通过早期去除某些材料例如1510和/或本领域技术人员所知的其它技术来改正,则牵涉到对TBW淤泥传热中的换热器可以被设计成只传递足够热的至TBW淤泥以提供附加热用于下游的HTP和/或在精炼厂的其它精炼过程,但所传递的热不足以在换热器或运载TBW淤泥的线中产生原位HTP加工过程。根据转化彻底性和在此过程中可捕捉的热量,输出可以变化且可能需要进一步精炼来将被加热的TBW淤泥彻底转化为生物粗油和/或生物燃料。被加热的TBW淤泥可以可选地按路线输送经过例如所述计划内的任何类型的另一换热过程以提供更多热给TBW淤泥和其它应用的有限的冷,随后可经历一些初始分离步骤1510并随后可以被输送至精炼厂和/或BPP1512、1513、1514以用于任何其它分离/精炼步骤(其可以理想地位于附近以降低热损失)。来自精炼过程的热、水和压力可以被回收和再用在例如所述计划内(图2和图3中的热、水)和/或例如图23的压力。在一个实施例中,被加热的TBW淤泥可以按路线输送至BGM。在一个实施例中,TBW淤泥可以通过任何次数的换热过程被加热到对生物质生长最佳的温度,为此利用热电厂中的换热过程和/或所述计划内的另一热源。在一个实施例中,任一所述加工过程可通过传感器和计算机化控制装置被调节以考虑温度变化,其可以与计算机控制装置和包含传感器和计算机控制装置的自动化系统集成以测量整个计划的运行参数并发送信号给控制系统以调整和优化性能(如工业控制系统,可选地具有自适应控制和/或人工智能),如图24E。
在一个或多个实施例中,如果将BGM生物质原位转化为生物粗油和/或生物燃料已经彻底完成(转化的TBW淤泥),则排流可以被引导至精炼厂,和/或所形成的产品与水的初始分离可以发生在其被引导至精炼厂和/或BPP之前(例如当穿过管道通向精炼厂的运动将被转化的TBW淤泥中的油阻碍时),被加热的TBW淤泥和初始分离出的成分可以按路线输送至精炼厂和/或BPP,以使这些产品与水更彻底分离和可能进一步精炼这些产品。
在一个实施例中,如果TBW淤泥生物质转化为生物粗油和/或生物燃料没有彻底原位完成,则被加热的TBW淤泥可以按路线输送至精炼厂和/或BPP以用于HTP和/或适于将生物质与水分离且精炼的另一加工过程,和/或送至BPP以经历适应将生物质精炼成其它产品的目的的加工过程,和/或用于与水分离。如果HTP和/或需要附加热的其它加工过程可以被用在精炼厂和/或BPP中,则被加热的TBW淤泥可以利用本文所述的另一换热器和/或通过本领域技术人员所知的任何方式利用单独的燃烧器、来自热电厂的热(例如初级加工过程热)和/或另一热源被附加加热,以便获得并维持HTP和/或其它精炼过程所需要的热。HTL可以例如利用图9的加工过程来执行。在被转化的TBW淤泥和这些加工过程的其它阶段中的热、水和/或压力可以被回收(例如图2和图3分别是热和水,例如图23的压力)且被用在例如所述计划内。
在一个实施例中,替代地或附加地,图15A的加工过程可被用来加热TBW淤泥,被加热的TBW淤泥随后可以被送回至BGM。这样一来,TBW淤泥将会用作热电厂冷却流体,其也将通过该过程直接被加热到较高温度,这对其用在BGM中可能有益。在图15A中的该加工过程的应用的温度将可能处于比其目标是精炼生物质的先前加工过程低许多。
图15B示出另一模块,热借此可以被传送至所述计划。常用流体(如来自例如所述计划内(图3)的任何源的水、来自任何源的其它液体和/或气体,不一定含有生物质和/或生物燃料)可以作为冷却流体被用在任何热加工过程中,可能包括热动力学过程或热力学循环,和/或被用来自任何流体回收热并将其传递至所述计划内的另一应用。由冷却流体捕捉的热可被用来通过直接使用而供热给所述计划,例如作为新水基质用于BGM、经过换热器直接按路线输送被加热盐水至脱盐厂和/或其它加工过程,包括被用于生物质/生物燃料分离和/或精炼过程、图12A-12E所示的可能包含热电联产冷却的加工过程和/或例如图2的需要热/冷的任何其它加工过程的热。由此过程产生的流体和/或压力可以被回收和再用在例如所述计划内(图3中的水),例如图23的压力。本文中的任何类型流体可以通过本文所述的和/或本领域技术人员所知的任何手段被回收和改向至例如所述计划内所需要的地方和/或用于排出。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,根据HTP或HTP预热所需要的热量(如果采用的话)和/或其它加工过程和/或计划参数例如类型、规模和/或热电厂工作流体的运行工作温度、可从TBW淤泥和/或例如所述计划内的其它源得到的水量和在热电厂中为了获得期望结果(例如完成任何热力学循环中的冷凝步骤)所需要的冷量,利用TBW淤泥和/或任何其它流体源的仅一个或超过一个的传热模块或者换热过程如15A或15B可以按照任何顺序被用来冷却热电厂和传递热电厂废热至所述计划。例如含有TBW淤泥的换热器可以先被用在热力学循环的冷凝步骤中,含有另一流体源的另一换热器可以被其次使用,利用第三流体源的另一换热器可以作为第三步骤被用在冷却工作流体并传热至所述计划当中。
在一个或多个实施例中,初始换热过程因为可获得的较高温度而可被用来提供热给TBW淤泥的高温HTP,在此第二或第三换热过程可能对于进一步降低工作流体温度以完成热力学循环的冷凝阶段是必需的。在一个实施例中,来自第二或第三换热过程的废热可以被引导至例如所述计划内的较低热应用例如加热BGM、纤维素乙醇,和/或被引导至在此可能希望有任何加热/预热量的加工过程如脱盐。在一个实施例中,在例如所述计划内的需要热的其它加工过程已经被供应之后的任何残余热可以被引导至脱盐,如果在某些实施例中有的话。或者,利用任一类型的冷却流体的仅一个或超过两个的不同换热过程可以被用在任何热加工过程中(例如图15A、图15B、图16、图17、图18或者其它热加工过程),根据设计考虑,例如现场和/或在精炼厂执行HTP和/或另一加工过程是否可能是优选的。在一个实施例中,TBW淤泥和/或任何其它流体源也在有利情况下也在两个以上的换热器中可被逐步加热,例如在更逐步加热TBW淤泥以避免系统内问题例如生物污损可能是有益的情况下。在此实施例中,例如处于环境温度的TBW淤泥可以被引导至一个换热过程,它提升其温度至某个点(例如120℃),接着可以被引导至另一个换热过程和/或其它加热过程以进一步升高其温度到例如350℃或者HTP的预热或性能有利的另一温度。同样,例如所述计划内的任何其它流体源(例如图15B)也可以在用在例如所述计划内/回收1524之前按路线经过该设计中的两个以上的换热器(包括步骤1520),以便优化工程考虑条件并提供被加热流体的最佳量和温度以用于例如所述计划内的任何应用。这些换热过程可以发生在相同的热加工过程、热力学循环、不同的热电厂技术和/或可以产生热和/或回收热的任何其它加工过程中。在一个实施例中,例如所述计划内的对热和/或热电联产冷却(其可以由热产生)的所有需求可以被考虑,且不同温度的热/废热可以针对计划内的对热和/或冷的所有需求被安排优先顺序和编入预算,其中一些热或全部热由在热力学循环的冷凝阶段中的任一换热过程、包括可能的初级加工过程热的热电厂内任何其它热加工过程和/或通过来自例如所述计划内的任何热源(见图2)的热和/或回收热来提供。在一个实施例中,在所有加工过程中的对热的需求也可以根据对所有热电厂技术的冷的需求来计划,使得可以提供足够的冷,且在需要热的所有其它加工过程已被加热后的任何剩余热可以被引导至脱盐厂,如果在例如所述计划内有的话,和/或可能被引导至排出。
在一个实施例中,本文可以涉及一种用于燃料和/或其它产品的生产、CO2排放减少的新颖方法、设计和计划以及在执行这些至关重要的加工过程中保护水和能量的创新方法。所述方法、设计和计划可以被调整以适应地理、可用资源和特定地区的需求。
在一个实施例中,所述计划和方法涉及尽量减少由主要CO2排放源例如烃燃烧或生物燃料燃烧热电厂和/或热电厂排放的CO2。在一个实施例中,从热电厂废流中去除的且作为生物质生长被加入生物质生长模块的含水污流和/或排出物中的碳百分比可以为废流碳的约30%至80%、或者约50%至100%、或者约75%至100%、或者约80%至100%、或者约80%至95%。
在一个实施例中,热电厂和生物质生长模块最好可以位于一个共同场所,例如紧邻,并且可以布置成方便传送CO2至生物质生长模块。CO2可以自热电厂通过燃烧前捕捉、燃烧后捕捉和/或全氧燃烧过程燃烧捕捉来捕捉。二氧化碳也可以通过WWTP、WWTP泥浆加工、生物质、生物质精炼、WWTP泥浆、其它有机源厌氧消化、其它加工过程(见图4)和/或厂外源来产生。二氧化碳可以直接被管道输送和/或处理且随后管道输送至生物质生长模块、生物燃料精炼/分离厂以便用在包括超临界流体提取的生物质精炼和/或分离技术中、被管道送至水灌瓶/生物质包装厂以便用在液态碳酸化中/或其它应用中、和/或作为气体、压缩气体和/或压缩固体(干冰)被储存、和/或可以被厂外上市。二氧化碳可以利用像鼓风机、管道、喷雾器这样的技术和/或适应此目的的任何其它技术被分配。
在一个实施例中,水、含水溶液、蒸汽、空气和/或其它气体可以被用于热、压力和/或其它能量自热电厂至生物质生长模块和/或其它设施的捕捉和/或分配,以帮助生物质和/或生物燃料的精炼、加工和从BGM作为燃料返回至热电厂、用于生产其它产品和/或用于例如本文所述的其它加工过程。
在一个实施例中,生物质生长模块(BGM)可以包含一个或多个生物质生长单元(BGU)。BGU可以被单独使用或相互组合使用,可能共享和/或交换资源和/或流以形成BGM(见图5)。
在一个或多个实施例中,生物质生长单元可以包括生长子单元,其可选地包括以下当中的一个或多个:一个或多个露天池塘,光生物反应器,非光合生物反应器和/或其它生长子单元(见图6)。这些生长子单元也可以与其它BGU辅助子单元(例如图6的子单元)合作,例如营养成分储存、混合单元、压迫和/或其它,其中包括生长子单元在内的所有子单元作为可选的BGU支持部件(可以有或没有)且在有时可以被定制以满足使用特定BGU时的运行条件和/或期望目标。这样,本文系统和/或计划的要件展现一种用于优化在许多应用中的生物质生长利用的灵活系统。
在一个实施例中,利用自养BGU,该生物质生长模块提供连续流系统例如CO2进流,其中CO2进流和/或其它生物有效碳源可以基本上等于原生物质的碳含量,例如图6。
在一个实施例中,被供入生物质生长模块中的可以包括可与任何类型的另一水源组合的原污水、预处理污水、农场径流、其它废水和/或以上的任意组合的营养成分可以在生物质生长模块中被部分或全部处理以去除污染并恢复水质,同时利用来自热电厂的CO2,产生生物燃料/生物质、冷却热电厂并捕捉来自热电厂的热以用在生物质/生物燃料精炼过程和/或其它加工过程中。
水生海藻和/或其它生物质可以被有效用在市政废水处理的某些阶段中,而不是在基于细菌的传统废水处理系统(WWTP)中。基于海藻的系统可以在这些阶段中比传统废水处理系统更划算、更节能且产生更高的水处理质量。基于海藻的系统可以比废水处理系统更有效且更廉价地修复水中的营养成分(例如硝酸盐)。
在一个实施例例如图14的实施例中,采自废水培养生物质的非燃料产品包括其选定部分在内地或者其在借助厌氧消化和/或任何其它方法加工之后的残余物也可以被生产,包括动物饲料、鱼饲料、土壤改良剂、生物聚合物、生物塑料、漆料、染料、颜料、润滑剂和/或其它产品。一些产品可以通过可选地混合以上的生物质、生物质部分和/或残渣与其它材料来得到。这样一来,可提供由所述计划的集中布置的模块构成的用于这样产品的加工过程。
参见图14,本文的一个实施例包括用于加工生物质的系统1400,包括设计用于接收1405生物质和水1402的分离模块1404,其中该分离模块1404设计成自所述计划例如图2接收1442热1418。
另一个实施例包括该系统,其中分离模块1404包括生物质输出1403和水输出1406,其中水输出1406被可选地设计用于所述计划内的例如图3的水利用的回收。
另一个实施例包括该系统,其中任一部分的第二生物质输出1404A通过整个细胞产品加工模块1412被加工。
另一个实施例包括该系统,其中来自整个细胞产品加工模块1412的整个细胞产品1412A的输出被提供给BBPP模块1480。
另一个实施例包括该系统,其中任一部分的生物质输出1403被可选地通过细胞破碎模块1408被加工。
另一个实施例包括该系统,其中细胞破碎模块1408包括细胞破碎生物质输出1417A。
另一个实施例包括该系统,其中任一部分的生物质输出1403和/或细胞破碎生物质输出1417A被可选地提供给干燥模块1410。
另一个实施例包括该系统,其中来自所述计划的例如图2的热1418A被可选地提供1446给干燥模块1410。
另一个实施例包括该系统,其中空气1425A自所述计划内的例如图13的空气处理/臭味控制模块1300被传送至干燥模块1410。
另一个实施例包括该系统,其中空气1425B自干燥模块1410被传送至所述计划内的空气处理/臭味控制模块1300,例如图13。
另一个实施例包括该系统,其中干燥模块1410包括干燥生物质输出1411。
另一个实施例包括该系统,其中干燥生物质输出1411被传送至粉末产品加工模块1414。
另一个实施例包括该系统,其中粉末产品加工模块1414包括粉末产品输出1413。
另一个实施例包括该系统,其中粉末产品输出1413被传送至BBPP模块1480。
另一个实施例包括该系统,其中细胞破碎模块包括第二生物质1417B输出。
另一个实施例包括该系统,其中第二生物质1417B输出被传送至一个或多个可选的混合模块1420。
另一个实施例包括该系统,其中可选的混合模块1420还包括以下输入:含提取生物质1416、1441的溶剂;生物质1471B;溶剂1421;和/或回收溶剂1437、1440。
另一个实施例包括该系统,其中任何一个混合模块设计成可选接收可选来自所述计划例如图2的热1418。
另一个实施例包括该系统,其中混合模块1420包括溶剂和生物质输出1444。
另一个实施例包括该系统,其中溶剂和生物质1444被可选地提供给分离模块1422。
另一个实施例包括该系统,其中分离模块1422包括以下输出:溶剂和生物质1445;和/或残余生物质1426。
另一个实施例包括该系统,其中溶剂和生物质输出1445被提供给蒸发模块1424。
另一个实施例包括该系统,其中来自所述计划例如图2的热1418B被可选地提供1448给蒸发模块1424。
另一个实施例包括该系统,其中蒸发模块1424被可选设计成在真空1427下通过空气流1425蒸发溶剂。
另一个实施例包括该系统,其中空气流1427被引导1447至所述计划中的空气处理/臭味控制模块1300,例如图13。
另一个实施例包括该系统,其中蒸发模块1424可选地提供可选选自以下的输出:油中配方产品1449、1430;回收的溶剂1437;和/或溶剂蒸气1436。
另一个实施例包括该系统,其中回收溶剂输出1437被可选地提供给以下:混合模块1420;和/或BGM 212B。
另一个实施例包括该系统,其中溶剂蒸气输出1436被提供给冷凝模块1438。
另一个实施例包括该系统,其中例如图2的来自所述计划或其它来源的冷1439可选地被提供1451给冷凝模块1438。
另一个实施例包括该系统,其中冷凝模块1438的输出包括回收溶剂1440。
另一个实施例包括该系统,其中回收溶剂1440被可选地提供给混合模块1420和/或BGM 212。
另一个实施例包括该系统,其中油中配方产品1430被提供1450给BBPP模块1480。
另一个实施例包括该系统,其中残余生物质输出1426被提供给:精炼厂模块1428;气化模块1428;和/或BGM 212A。
另一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块1428和/或气化模块1428提供生物燃料输出1434。
另一个实施例包括该系统,其中生物燃料输出1434可选地设计成供应燃料给热电厂或计划1000内的其它地方,例如图10。
另一个实施例包括该系统,其中生物质和水1402由BGU、例如图6中的603、648供应。
另一个实施例包括该系统,其中含提取生物质1416的溶剂由BGU 600输出644提供,例如图6。
参见图14,本文的一个实施例包括系统1400,其设计成加工溶剂,包括与蒸发模块1424有效流通的溶剂和生物质输入1445,其中来自所述计划如图2的热1418B被提供1448给蒸发模块1424。
另一个实施例包括该系统,其中蒸发模块1424可选地包括选自以下的输出:油中的配方产品1449、1430;回收的溶剂1437;溶剂蒸气1436;和/或空气1425。
参见图14本文的一个实施例包括系统1400,其设计成加工溶剂和生物质,包括混合模块1420,其中来自所述计划如图2的热1418被提供1443给混合模块1420。
另一个实施例包括该系统,其中任一个所述混合模块1420可以接收可选地选自以下的输入:生物质1403、1417B;溶剂1421;含提取生物质1416、1441的溶剂;和/或回收的溶剂1437、1440。
另一个实施例包括该系统,其中混合模块1420的输出是溶剂和生物质1444。
参见图14,本文的一个实施例包括系统1400,其设计成干燥生物质,包括干燥模块1410,其中来自所述计划例如图2的热1418A被提供1446给干燥模块1410。
另一个实施例包括该系统,其中干燥模块1410设计成接收选自以下的输入:生物质1403、1417A;和/或空气1425A。
另一个实施例包括该系统,其中干燥模块1410包括选自以下的输出:干燥的生物质1411;和/或空气1425B。
参见图14,本文的一个实施例包括系统1400,其设计成干燥生物质,包括干燥模块1410,其中来自所述计划内例如图13的空气处理/臭味控制模块1300的环境空气、回收空气、净化空气和/或除臭空气设计成提供空气1425A给干燥模块1410和/或自干燥模块1410接收空气1425B。
另一个实施例包括该系统,其中干燥模块1410设计成接收选自以下的输入:生物质1403、1417A;和/或热1418A、1446。
另一个实施例包括该系统,其中干燥模块1410设计成提供干燥生物质1411的输出。
参见图14,本文的一个实施例包括系统1400,其设计成加工溶剂蒸气,包括与冷凝模块1438有效流通的溶剂蒸气输入1436,其中来自所述计划例如图2的冷1439被提供1451给冷凝模块1438。
另一个实施例包括该系统,其中冷凝模块1438包括回收溶剂输入1440。
参见图14,本文的一个实施例包括系统1400,其设计用于培养生物质,包括设计用于提供回收溶剂1437给BGM212B的回收溶剂输入1437。
另一个实施例包括该系统,其中蒸发模块1424与回收溶剂输入1437有效流通。
参见图14,本文的一个实施例包括系统1400,其设计成培养生物质,包括BGM212的回收溶剂输入1440,其中冷凝模块1438与回收溶剂输入1440有效流通。
参见图14,本文的一个实施例包括系统1400,其设计成回收残余生物质,包括与BGM212A、精炼厂模块1428和/或气化模块1428有效流通的残余生物质输入1426。
另一个实施例包括该系统,其中分离模块1422与残余生物质输入1426有效流通。
另一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块1428和/或气化模块1428设计成生产生物燃料1434。
另一个实施例包括该系统,其中生物燃料1434被可选地用于给热电厂供应燃料、包装、储存和/或用在其它燃烧过程或计划1000内的其它地方,例如图10。
参见图14,本文的一个实施例包括系统1400,其设计成灌瓶和/或包装生物质,包括BBPP模块1480,其接收选自以下的输入:油中的配方产品1430、1450;粉末化产品1413;和/或全部细胞产品1412A。
另一个实施例包括该系统,其中BBPP模块1480与BGM212和/或BPP模块1400集中布置。
另一个实施例包括该系统,其中BGM212和/或BPP模块1400提供输入给BBPP模块1480。
参见图14,本文的一个实施例包括一种用于提供空气排空的系统1400,包括与例如图13的所述计划内的空气处理/臭味控制模块1300有效流通的空气输入1447。
另一个实施例包括该系统,进一步包括蒸发模块1424,其提供空气输入1447至例如图13的所述计划内的空气处理/臭味控制模块1300,可选设计成产生真空1427。
另一个实施例包括该系统,其中空气流1447和/或真空1427可选地被用于蒸发溶剂,产生溶剂蒸气1436。
另一个实施例包括该系统,其中溶剂蒸气1436可选地在冷凝模块1438中被冷凝。
参见图14,本文的一个实施例包括一种加工生物质的方法,包括提供所述系统1400并将生物质和水1402送至分离模块1404。
参见图14,本文的一个实施例包括一种加工溶剂的方法,包括提供所述系统1400并从例如图2的计划提供1448热1418B至蒸发模块1424。
参见图14,本文的一个实施例包括一种加工溶剂和生物质的方法,包括提供所述系统1400并从例如图2的计划提供1443热1418至混合模块1420。
参见图14,本文的一个实施例包括一种干燥生物质的方法,包括提供所述系统1400并从从例如图2的计划提供1446热1418A至干燥模块1410。
参见图14,本文的一个实施例包括一种干燥生物质的方法,包括提供所述系统1400并输送空气至1425A并从1425B至干燥模块1410。
参见图14,本文的一个实施例包括一种加工溶剂蒸气的方法,包括提供所述系统1400并从例如图2的计划提供1451冷1439至冷凝模块1438。
参见图14,本文的一个实施例包括一种生物质生长方法,包括提供所述系统1400和输送回收溶剂1437至BGM 212B。
参见图14,本文的一个实施例包括一种生物质生长方法,包括提供所述系统1400并输送回收溶剂1440至BGM 212。
参见图14,本文的一个实施例包括一种回收残余生物质的方法,包括提供所述系统1400和输送回收的残余生物质1426至BGM 212A、精炼厂模块1428和/或气化模块1428。
参见图14,本文的一个实施例包括一种灌瓶和/或包装生物质的方法,包括提供所述系统1400并输送输入1412A、1413、1430、1450至BBPP模块1480。
参见图14,本文的一个实施例包括一种排空空气的方法,包括提供所述系统1400并输送空气1447至例如图13的计划内的空气处理/臭味控制模块1300。
在一个实施例中,热电厂CO2排放可以被汇合并利用BGM被转化为可再生能量源,其供应燃料给热电厂,来自生物质生长模块的排水可被用于冷却热电厂,来自热电厂的热和功率可以被有效用在生物质/生物燃料精炼过程和/或例如所述计划内的其它加工过程中。在此实施例中,各种各样的有用产品可以在生物质生长模块和/或下游加工过程中产生,包括人类消耗用营养补剂例如药品、食品、饲养品、其它产品如化妆品、生物聚合物和/或本领域普通技术人员所知的其它产品。例如见于2015年6月10日提交的美国临时申请号62/173,905,附件1,其被援引纳入本文并作为依据,并且Pandey、Ashok、Lee Duu-Jong和Chisti,Yusuf主编,来自海藻生物燃料,荷兰阿姆斯特丹:Elsevier科学技术,2013,205-233,ProQuest ebrary网,2015年9月16日,被援引纳入本文且在本说明中作为依据用于这样的产品和/或可以生产它们的加工过程。
或者在其它实施例中,各种各样的其它水源可被用来生长生物质以便用作燃料和/或用于生产许多有用产品,同时减少二氧化碳,包括部分经过处理的废水、淡水、盐水、高盐度盐水、其它水类型或者上述的任意组合。世界上可能有几十万海藻品种和其它植物品种。植物且尤其是海藻品种的生物多样性容许策略性株种筛选以针对各种各样的不同生长条件气候、水基质、期望输出和/或其它因素来优化生物质生长系统。本文尤其寻求在生物质生长模块(BGM)、生物质生长系统内包含可在任何地方获得的所有水基质以用于基于当地资源的潜在使用和优化。
在一个或多个实施例中,固态废物如市政卫生废物和/或工业废物可以被用作燃料以在由热电厂包含的废物能量回收单元中产生功率,来自该过程的二氧化碳可以被用在生物质生长中,由其产生的热可以被有效用于加工和/或精炼在生物质生长模块中产生的生物燃料和/或生物质,和/或用于例如所述计划内的其它使用(见图2)。在生物质生长模块中产生的生物质/生物燃料可以作为燃料被用于废物能量回收单元、生物质燃烧单元的燃烧部件和/或用在其它动力系统中,和/或其它有用产品可以由生物质合成。
在所述计划内的由其产生和/或自其成分精炼所产生的生物质和/或燃料可以被用作燃料以用于发电和/或生产其它有用产品,为此借助各种下游加工方法如过滤、筛分、凝结、离心分离、沉淀、絮凝、生物絮凝、浮选(包括溶解空气和氢气)、重力沉降、重力浓缩机、细胞破碎、细菌提取(例如用于加工生物质的细菌加工过程,例如见http:// www.solevbio.com/extractor-bacteria.html,其被援引纳入本文且作为依据);超声波、微波、溶剂、冷压、酯交换反应、蒸发、电解、电浮选、吸附、超滤、沉淀、层析、结晶、脱水、冻干、干燥、消毒、水热加工和/或本领域技术人员所知的适于加工生物质和/或生物燃料的其它方法。例如见Pandey、Ashok、Lee Duu-Jong和Chisti Yusuf主编,来自海藻的生物燃料,荷兰阿姆斯特丹:Elsevier科学技术,2013,第85-110页。ProQuest ebrary网,2015年9月16日,被援引纳入本文且作为依据,Shelef、G.A.Sukenik和M.Green,“微海藻收获和加工:文献综述”,编号SERI/TR-231-2396,以色列海法的理工研发基础有限公司,1984,其被援引纳入本文且作为依据。Shelef等人,被加入美国临时申请号62173905中,本说明书的优先权文件,其于2015年6月10日提交,作为说明书附件,其全文也被援引纳入并作为依据。
根据所用生物质品种,某些类型的燃料可通过生物质在生物质生长模块中直接产生。在一个实施例例如图1和/或图10的那些实施例中,这些燃料可以在生物质生长模块中通过蒸发和/或其它手段与水分离,和/或可以被直接用作燃料和/或被进一步精炼其随后作为燃料被用于热电厂和/或其它使用。这些燃料可以按照如图1和图10的106和102所示的加工过程路线和/或可以按路线输送至精炼厂和/或BPP和/或BBPP。
利用CHG、厌氧消化和/或现有技术所知的其它生物质气化技术在气化模块内加工生物质(例如图1的124)可被用来生产生物气,其可以被用作燃料。氢气和/或其它气态燃料也可以利用其它方法来生产。气态燃料也可以被用在燃料电池中以产生电力以用于例如所述计划内的使用。
湿的和/或干的生物质可以在热电厂中被燃烧发电。生物质可以利用来自发电厂和/或WTE厂的废热被干燥,或是在附接至热电厂的干燥模块中,和/或在单独供电的生物质干燥设施中。自干燥过程捕捉的水可以比再注入生物质生长模块和/或例如所述计划内的其它地方(见图3)。
在一个或多个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,由生物质生长模块产生的生物质/水淤泥可以通过在热电厂中产生的废热被加热并且在被称为水热加工的过程中被“闪蒸精炼”,它可以包括水热液化、RTP、催化水热气化和/或任何其它水热加工方法。被加热的生物质/水淤泥可以根据需要被加压以用于具体的HTP过程和/或运行条件,且这些加工过程的输出可以主要是水和生物粗油和/或甲烷和二氧化碳。例如在此援引纳入以下参照并作为依据:http:// www.genifuel.com/text/20150125%20Genifuel%20Hydrothermal%200verview.pdf
其它提到HTL的文章包括:
Elliott DC、TR Hart、AJ Schmidt、GG Neuenschwander、LJ Rotness、Jr.MVOlarte、AH Zacher、KO Albrecht、RT Hallen和JE Holladay,2013,“用于在连续流反应器中的海藻进料水热液化的工艺过程发展”,Algal Research 2(4):445-454。
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211926413000878
Biddy MJ、R Davis、SB Jones和Y Zhu,2013,Whole algae HydrothermalLiquefaction Technology Pathway(译文:全部海藻水热液化技术路线)。PNNL-22314,Pacific Northwest National Laboratory,Richland,WA.
http://www.pnl.gov/main/publications/external/technical_reports/PNNL-22314.pdf
Jones SB、Y Zhu、DB Anderson、RT Hallen、DC Elliott、AJ Schmidt、KOAlbrecht、TR Hart、MG Butcher、C Drennan、LJ Snowden-Swan、R Davis和C Kinchin,2014,用于海藻生物质转化为烃的工艺过程设计和经济性:全部海藻水热液化和升级。PNNL-23227,Pacific Northwest National Laboratory,Richland,WA。
http://www.pnnl.gov/main/publications/external/technical_reports/PNNL-23227.pdf
Elliott、Douglas C.等人,“回顾:生物质水热液化从批量生产至连续生产过程的发展”,生物资源技术178.(2015):147-156,ScienceDirect网,2015年9月24日。
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852414013911
关于CHG的其它文献包括:
2014年11月4日的美国专利US8,877,098,“在生物质液相催化水热气化中的硫酸盐去除方法”,Douglas C Elliott和James R.Oyler。
http://www.google.com.ar/patents/US8877098
Mian,Alberto、Adriano V.Ensinas和Francois Marechal,“SNG由微海藻通过水热气化的多目标优化生产”,计算机和化学工程(2015)。
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098135415000150
在一个实施例中,可以是HTP的结果的生物粗油和/或气态燃料可以被直接用作燃料(例如在热电厂中和/或其它地方),和/或被进一步精炼和作为燃料用在各种应用中。在此实施例中,生物质/水淤泥直接或间接地用作热电厂用冷却水源,也回收热电厂所产生的相当大一部分的废热。这导致用于在获得生物燃料的同时满足热电厂对冷的需求且高效利用废热的快速高效手段。
或者在一个实施例中,该生物质可以从通过生物质生长模块产生的水基质中被分离出来,为此利用任何机械方法、化学方法、热学方法、物理方法和/或本文所述的和/或本领域技术人员所知的其它类型方法,随后被精炼以便用作燃料和/或用于制造其它产品。
或者在一个实施例中,生物质可以在有限基础上通过各种不同提取技术被加工,其中,部分的水/生物质溶液可以被提取以用于制造燃料和/或产品(例如挤榨),并且生物质基质本身和/或其部分可以被保存和再用,和/或随后通过在此给出的其它方法之一被加工。
在一个实施例中,两种以上的水热加工方法和/或其它精炼方法可以组合、并行和/或先后地被用在例如在所述计划内可能提到HTP的任何地方,包括原位生产、在精炼厂和/或BPP中生产具体类型的燃料和/或产品或者其混合物。
在一个或多个实施例中,生物质将会在生物质生长模块中生长,其生长可以如本文所述地被优化。生物质可以在生物质生长模块内的生物质生长单元中直接生产某些类型的燃料。这些燃料可以根据需要通过本领域技术人员所知的任何手段被加工,并且可选地作为燃料按路线输送至热电厂。
在一个实施例中,燃料、有用产品和/或其前体可以通过这些方法的组合和/或通过其它方法直接在生物质生长模块中和/或通过加工生物质生长模块输出的任何其它手段来产生。
参见图10,设计1000包括例如所述计划内的可选燃料流,其中热电厂1002接收来自可选存在于计划的一个实施例中的模块的输入,包括:呈气态和/或液态形式的生物燃料,来自精炼厂和/或BPP1054的生物粗油和/或生物煤1058;来自BGM1048的呈液态和/或气态形式的生物质和/或生物燃料1060;已经可选被加工1034的来自气化模块1036的生物气;来自所有现场系统1040的废油1032;来自再循环/废物接收模块1028的要用作燃料的生物质和/或废物(例如废物能量回收、生物质燃烧)1030;来自回填1021的气体1023;来自厂外源1064的任何类型的燃料。包括基于燃烧的电厂和/或废物能量回收发电技术1004的热电厂的可选电厂技术可选地自其它可选存在的可生产燃料1008的热电厂技术接收燃料1006,其包括:高温分解子模块1009;HTP子模块1010、纤维素乙醇/丁醇/异丁醇子模块1012、解吸塔/冷凝器子模块1016和/或能够产生燃料1018的其它热电厂技术。可选的热电厂子模块、回收窑焚烧炉1022、等离子体气化1020和/或能够加工危险废物1024的其它技术可选地自再循环/废物接收模块1028和/或产生危险废物1026的热电厂技术接收危险废物1026。热电厂1002可选地提供可选被加热的生物质、生物粗油、生物燃料和/或生物煤1062给精炼厂和/或BPP1054以便精炼成燃料1056和/或加工成产品。精炼厂和/或BPP1054可选地自BGM1048接收生物质和/或生物燃料(气态和/或液态)1060以用于加工并且自BGM1048和/或气化模块1036接收残渣1049,和/或将残渣1049提供至BGM 1048和/或气化模块1036。气化模块1036可选地自BGM 1048接收生物质、泥浆和/或残渣和/或水1038。BBPP1052可选地自BGM1048接收生物质1050和/或自精炼厂和/或BPP1054接收生物质、生物粗油、生物燃料和/或生物煤1056以用于灌瓶/包装。瓶装/包装的生物粗油、生物燃料、生物质和/或生物煤1046可以被提供以便用在热电厂1042中、用于储存1043和/或用于厂外输出1044。脱盐单元1053可以提供卤水1061给卤水电解单元1055,其又可以提供作为燃料的氢气1063给热电厂1002或者精炼厂1054以用于原生物粗油的可选的加氢精制和升级。
参见图10,本文的一个实施例包括系统1000,其设计成提供燃料给热电厂模块或另一模块,包括热电厂模块1002,其设计成自模块和/或输入接收燃料,包括:高温分解模块1009;HTL模块1010;CHG模块1010;RTP模块1010;其它水热加工模块1010;纤维素乙醇模块1012;纤维素丁醇和/或异丁醇模块1012;解吸/冷凝模块1016;生物质1030和/或废物1030;危险废物1026;例如来自所有现场系统1040的废油1032;生物气(可选被加工)1034;可选来自卤水电解1055的氢气1063;生物质1060;生物燃料(液态)1058、1060;生物燃料(气态)1058、1060;生物粗油1058;生物煤1058;回填气体(可选被加工)1023;其它燃料产生技术1018;和/或自厂外(例如计划外)输入的其它燃料1064。
一个实施例包括该系统,其中生物气1034未经加工。
一个实施例包括该系统,其中生物气1034经过加工。
一个实施例包括该系统,还包括气化模块1036。
一个实施例包括该系统,其中气化模块1036还包括:催化水热气化模块;和/或厌氧消化模块。
一个实施例包括该系统,其中可选地包括生物气的回填气体1023未经处理地从回填处1021和/或在加工之后在热电厂模块1002处被接收。
一个实施例包括该系统,其中加工包括干燥、污染物去除、净化和/或与另一气体组合。
一个实施例包括该系统,其中BGM 1048设计成供应生物质1038、水1038、泥浆1038和/或残渣1038给气化模块1036或加工过程。
一个实施例包括该系统,其中BGM 1048可选地设计成供应生物质1060、生物燃料(气态)1060和/或生物燃料(液态)1060给热电厂模块1002。
一个实施例包括该系统,其中BGM 1048设计成供应生物质1050给BBPP模块1052。
一个实施例包括该系统,其中热电厂模块1002设计成在可选地加热生物质1062、生物粗油1062、生物燃料1062和/或生物煤1062之后供应生物质1062、生物粗油1062、生物燃料1062和/或生物煤1062给:精炼厂模块1054;和/或BPP模块1054。
一个实施例包括该系统,其中BGM1048设计成供应生物质1060和/或生物燃料1060可选地至:精炼厂模块1054;和/或BPP模块1054。
一个实施例包括该系统,其中生物燃料1060包括液态生物燃料1060。
一个实施例包括该系统,其中生物燃料1060包括气态生物燃料1060。
一个实施例包括该系统,其中生物燃料1060包括气态和液态生物燃料1060的混合物。
一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块1054和/或BPP模块1054可选地供应生物燃料1058、1060、生物粗油1058、生物煤1058和/或生物质1060给热电厂模块1002。
一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块1054和/或BPP模块1054可选地供应生物燃料1056、生物粗油1056、生物煤1056和/或生物质1056给BBPP模块1052。
一个实施例包括该系统,其中BBPP模块1052设计成包装生物燃料(液态)1046、生物燃料(气态)1046、生物粗油1046、生物煤1046和/或生物质1046。包装或灌装可以是指灌瓶、保存、切割、造粒、装箱、装集装箱、压缩和/或加压。
一个实施例包括该系统,其中任何部分的包装生物燃料(液态)1046、生物燃料(气态)1046、生物粗油1046、生物煤1046和/或生物质1046设计成尽量减少所述部分的运输和/或储存的要求以便随后使用和/或保持在:热电厂模块1042;储存1043;和/或厂外输出(例如计划外)1044。
一个实施例包括该系统,其中残渣1049可以被传送以用于在任何以下当中的两个以上中的附加加工或使用:精炼厂模块1054;BPP模块1054;BGM1048;和/或气化模块1036。
一个实施例包括该系统,其中任何一部分的模块和/或输入:高温分解模块1009;HTL模块1010;CHG模块1010;RTP模块1010;其它水热加工模块1010;纤维素乙醇模块1012;纤维素丁醇和/或异丁醇模块1012;解吸/冷凝模块1016;生物质1030和/或废物1030;危险废物1026;例如来自所有现场系统1040的废油1032;生物气(可选被加工)1034;可选来自卤水电解1055的氢气1063;生物质1060;生物燃料(液态)1058、1060;生物燃料(气态)1058、1060;生物粗油1058;生物煤1058;回填气体(可选被加工)1023;其它燃料产生技术1018;和/或厂外(例如计划外)输入的其它燃料1064可以在例如如图10所示的任何加工过程的任何阶段中经历以下当中的任何一个:储存;按照本领域技术人员所知的任何方式加工;和/或与其它材料混合。
一个实施例包括该系统,其中脱盐模块1053提供卤水1061给电解模块1055。
一个实施例包括该系统,其中电解模块1055作为燃料提供氢气1063给热电厂模块1002和/或给精炼厂模块1054和/或BPP模块1054以用于原生物粗油的加氢精制和升级。
一个实施例包括该系统,其中可选地由HTP模块1010和/或气化模块1036包含的高温分解模块1009、HTL模块1010、CHG模块、可选地由HTP模块1010包含的RTP、其它水热加工模块1010、纤维素乙醇模块1012、纤维素丁醇和/或异丁醇模块1012和/或可选地由热电厂模块1002包含的气化模块1036被设计成并行、前后或同时接收BGM泥浆1038、可选地由BGM泥浆1038包含的WWTP泥浆和/或包含农业生物质1030、WTE生物质1030和/或BGM生物质1060的生物质。
一个实施例包括该系统,其中生物气输入1034、热电厂模块1002和/或CHG模块1010、1036包括生物气模块。
一个实施例包括该系统,其中生物气模块设计用于生物气净化、处理、储存和/或加热,包括共享的基础设施,其中以下与生物气模块有效流通:HTP模块1010;由厂外燃料1064包括的天然气输入或输出,例如输送天然气和/或生物气至生物气模块的天然气管线和/或去除它的管线;由气化模块1036包含的厌氧消化模块;由BGM1048包含的WWTP模块;BGM1048;气化模块1036和/或回填模块1021。
一个实施例包括该系统,其中在一个或多个模块中产生的气体:HTP模块1010;天然气输入或输出1064;厌氧消化模块1036;WWTP模块1048;BGM1048;气化模块1036和/或回填模块1021在一个或多个热电厂模块1002技术中被燃烧。
参见图10,本文的一个实施例包括系统1000,其包括BGM1048、精炼厂模块1054和/或BPP模块1054,其中该系统设计成至和自精炼厂模块1054和/或BPP模块1054传输燃料和/或生物质,其中该燃料是:生物质1060;生物燃料(液态)1060;生物燃料(气态)1060;和/或残渣1049。
一个实施例包括该系统,其中燃料和/或生物质被提供给和/或自精炼厂模块1054和/或BPP模块1054提供,通过:热电厂模块1002;BGM1048;气化模块1036;和/或BBPP模块1052。
一个实施例包括该系统,其中热电厂模块1002提供给和/或自精炼厂模块1054和/或BPP模块1054接收以下输入:生物质(可选被加热)1062;生物燃料(液态)-可选被加热1058、1062;生物燃料(气态)-可选被加热1058、1062;生物粗油(可选被加热)1058、1062;和/或生物煤(可选被加热)1058、1062。
一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块1054和/或BPP模块1054提供以下输出给BBPP模块1052:生物质1056;生物燃料(液态)1056;生物燃料(气态)1056;生物粗油1056;和/或生物煤1056。
一个实施例包括该系统,其中BBPP模块1052提供包装燃料1046和/或生物质产品1046用于输出1044、用于储存1043和/或用于用在热电厂模块1042中,其中包装燃料包括:生物质1046;生物燃料(液态)1046;生物燃料(气态)1046;生物粗油1046;和/或生物煤1046。
一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块1054、BPP模块1054、热电厂模块1002、BGM1048、气化模块1036和/或BBPP模块1052是集中布置的。
参见图10,本文的一个实施例包括系统1000,其设计成包装燃料和/或生物质产品,其中该系统包括BBPP模块1052,其设计成接收以下输入:生物质1050、1056;生物燃料(液态)1056;生物燃料(气态)1056;生物粗油1056;和/或生物煤1056。
一个实施例包括该系统,其中燃料1056和/或生物质1050、1056通过精炼厂模块1054、BPP模块1054和/或BGM1048被提供给BBPP模块1052。
一个实施例包括该系统,其中BBPP模块1052提供包装燃料1046和/或生物质产品1046用于输出1044、用于储存1043和/或用于用在热电厂模块1042中,其中包装燃料包括:生物质1046;生物燃料(液态)1046;生物燃料(气态)1046;生物粗油1046;和/或生物煤1046。
一个实施例包括该系统,其中精炼厂模块1054、BPP模块1054、BBPP模块1052和/或BGM1048是在集中布置的。
参见图10,本文的一个实施例包括一种在系统1000内分配燃料的方法,该方法包括:在第一模块和/或输入处接收:高温分解模块1009;HTL模块1010;CHG模块1010;RTP模块1010;其它水热加工模块1010;纤维素乙醇模块1012;纤维素丁醇和/或异丁醇模块1012;解吸/冷凝模块1016;生物质1030和/或废物1030;危险废物1026;例如来自所有现场系统1040的废油1032;生物气(可选被加工)1034;可选来自卤水电解1055的氢气1063;生物质1060;生物燃料(液态)1058、1060;生物燃料(气态)1058、1060;生物粗油1058;生物煤1058;回填气体(可选被加工)1023;和/或其它产生燃料技术1018;来自第二模块和/或输入的燃料:高温分解模块1009;HTL模块1010;CHG模块1010;RTP模块1010;其它水热加工模块1010;纤维素乙醇模块1012;纤维素丁醇和/或异丁醇模块1012;解吸/冷凝模块1016;生物质1030和/或废物1030;危险废物1026;例如来自所有现场系统1040的废油1032;生物气(可选被加工)1034;可选来自卤水电解1055的氢气1063;生物质1060;生物燃料(液态)1058、1060;生物燃料(气态)1058、1060;生物粗油1058;生物煤1058;回填气体(可选被加工)1023;和/或其它燃料产生技术1018;可选在第一模块和/或输入处加工燃料:高温分解模块1009;HTL模块1010;CHG模块1010;RTP模块1010;其它水热加工模块1010;纤维素乙醇模块1012;纤维素丁醇和/或异丁醇模块1012;解吸/冷凝模块1016;生物质1030和/或废物1030;危险废物1026;例如来自所有现场系统1040的废油1032;生物气(可选被加工)1034;可选来自卤水电解1055的氢气1063;生物质1060;生物燃料(液态)1058、1060;生物燃料(气态)1058、1060;生物粗油1058;生物煤1058;回填气体(可选被加工)1023;和/或其它燃料产生技术1018;可选在第三模块和/或输入处储存燃料或加工后燃料:高温分解模块1009;HTL模块1010;CHG模块1010;RTP模块1010;其它水热加工模块1010;纤维素乙醇模块1012;纤维素丁醇和/或异丁醇模块1012;解吸/冷凝模块1016;生物质1030和/或废物1030;危险废物1026;例如来自所有现场系统1040的废油1032;生物气(可选被加工)1034;可选来自卤水电解1055的氢气1063;生物质1060;生物燃料(液态)1058、1060;生物燃料(气态)1058、1060;生物粗油1058;生物煤1058;回填气体(可选被加工)1023;和/或其它燃料产生技术1018;和/或在第四模块和/或输入处转化燃料或加工后燃料为能量:高温分解模块1009;HTL模块1010;CHG模块1010;RTP模块1010;其它水热加工模块1010;纤维素乙醇模块1012;纤维素丁醇和/或异丁醇模块1012;解吸/冷凝模块1016;生物质1030和/或废物1030;危险废物1026;例如来自所有现场系统1040的废油1032;生物气(可选被加工)1034;可选来自卤水电解1055的氢气1063;生物质1060;生物燃料(液态)1058、1060;生物燃料(气态)1058、1060;生物粗油1058;生物煤1058;回填气体(可选被加工)1023;和/或其它燃料产生技术1018。
一个实施例包括该方法,其中该燃料是生物燃料。
一个实施例包括该方法,其中该燃料是生物气。
一个实施例包括该方法,其中该燃料是生物粗油。
一个实施例包括该方法,其中该然领料是生物煤。
一个实施例包括该方法,其中该燃料是氢气。
一个实施例包括该方法,其还包括包装该燃料。
参见图10,本文的一个实施例包括一种产生、分配并加工生物质成燃料和非燃料生物质产品的方法,包括在精炼厂模块1054和/或BPP模块1054加工生物质成生物燃料(液态)、生物燃料(气态)、生物粗油、生物煤和/或非燃料生物质产品。
参见图10,本文的一个实施例包括一种包装生物质和/或生物燃料的方法,包括在BBPP模块1052处将生物质、生物燃料(液态)、生物燃料(气态)、生物粗油和/或生物煤加工至包装中。
图10示出经过计划的一些燃料流,并非所有的材料流,包括可与燃料混合的其它材料。所有示出的燃料/材料可以通过本领域已知的任何方式在用在所示的下一加工步骤或模块中之前被送至储存、加工和/或与其它材料混合。
在一个实施例,来自HTP例如HTL的原生物粗油可以作为燃料可选地在原先提供二氧化碳给BGM的相同热电厂中被燃烧。
在另一实施例中,原生物粗油可以通过添加约10%的供氢溶剂如甲醇或乙醇被稳定,以延长在再聚合化提升其黏度至不可接受水平之前的可储存时间。这避免了利用蒸汽重整天然气所产生的氢气将原生物粗油升级的成本,这可能是在精炼生产液态运输燃料之前所需要的。
在一个实施例中,来自CHG的生物气可以作为燃料可选地在原先提供二氧化碳给BGU的相同热电厂和/或其它热电厂中被燃烧。
在另一实施例中,来自CHG的生物气和/或来自HTP例如HTL的生物粗油(稳定的或不稳定的)可以作为补充燃料被用于燃煤热电厂,可选地是先前提供二氧化碳给BGU的同一个和/或其它的。
在另一个实施例中,来自CHG的生物气和/或来自HTL的原生物粗油(稳定的或不稳定的)和/或生物质可以作为补充燃料用于WTE热电厂,可选地是先前提供二氧化碳给BGU的同一个和/或其它的。
在一个实施例中,市政废水、其它废水、盐水、超高浓缩盐水(例如卤水)或者任何其它类型的组合水资源可以被输送至生物质生长模块。营养成分可以被添加至根据需要构成BGM的BGU。在某些实施例中,在热电厂中生产的CO2可以被输送至生物质生长模块。随着CO2源的添加,光合生物质生产过程的效率提高。生物质和/或燃料的处理和加工可以基于包括生物质生长模块的水资源和/或其它资源和/或期望由生物质生长模块生成的产品和/或燃料的类型被优化。
在一个或多个实施例例如图10中,包括热电厂中的传统电厂和/或WTE系统在内的不同的技术可以就满足发电目标、以防万一和/或填补空白这一点而言彼此相互作为备用。燃料和/或废物可以按照行业已知的方式被储存以允许最佳发电以用于所述计划和/或长期用于系统网络(例如每天和/或季节性的电力需求、燃料利用率和备用能力的波动)。
在一个或多个实施例例如图10中,在所述计划内的系统中产生的和/或来自厂外的油/水混合物可以被分离。在一个实施例中,废油可以作为燃料被送往热电厂以发电。废油所用的热电厂技术可以包括WTE焚烧炉、HTP、等离子体气化单元、回转窑式焚烧炉和/或其它技术。
在一个或多个实施例例如图10中,一些固态、液态和/或混合废物可以在热电厂中产生,其可以被认为是危险废物。如果这些废物可以利用回收使用、WTE焚烧炉、等离子体单元、回转窑式焚烧炉、替代的热电厂技术、HTP和/或回填被依法高效地处理掉,则任一这些选项和/或适于此目的的其它选项可以被用在所述计划中。
在一个或多个实施例例如图10中,所述计划可以包括燃料加热器,其可以用天然气和/或生物气和/或甲烷/来自现场源和/或厂外甲烷的其它燃料混合物点燃,和/或可以用热电厂热和/或自图2的所述计划内的其它热密集加工过程根据需要回收的以将所述计划内的天然气和/或其它气态燃料加热至高于露点的热被加热。
在一个或多个实施例例如图10中,市政废物焚烧炉(MSW)可以焚烧城市、工业、农业和/或其它来源的废物并发电。MSW焚烧炉于是减少回填用占地、温室甲烷气体生成并产生电和热并因此可以作为热电厂技术被集成到系统和/或计划中。即,热电厂可以包括MSW焚烧炉。可被纳入计划的其它示例性的WTE技术选项如下所述。在一个或多个实施例中,WTE技术可被用来以环境友好方式环境处理掉由所述计划内的技术和/或在厂外产生的废物和/或生物质和/或用于自废物/生物质回收能量以用于发电。在一个实施例中,焚烧和/或其它直接燃烧WTE技术的最终产品可以是可用来生产水泥的灰烬。在一个或多个实施例中,来自可选的解吸厂的油和/或来自所有现场设施和/或厂外源的废油可以在回转窑式焚烧炉、MSW焚烧炉、替代的直接燃烧单元、等离子体气化单元、基于高温分解的WTE系统中被燃烧和/或通过计划内的HTP模块被加工以发电和/或生产燃料以用在热电厂中。
在一个或多个实施例例如图10中,来自可选的解吸厂的油和/或来自所有现场设施和/或厂外源的废油可以在回转窑式焚烧炉、MSW焚烧炉、替代直接燃烧单元、等离子体气化单元、基于高温分解的WTE系统被燃烧和/或通过所述计划内的HTP模块被加工以发电和/或燃料以用于热电厂。
在一个或多个实施例例如图10中,回转窑式焚烧炉可以是热电厂的一部分,例如热电厂包括回转窑式焚烧炉。MSW焚烧炉可能不适用于处置工业废物,许多工业废物按照美国、欧洲和/或其它法律被归类为“危险废物”。在一个实施例中,用于处置这些废物的一个替代可选方案将是回转窑式焚烧炉。回转窑式焚烧炉可以被供应液态、固态、装集装箱的和/或气态的废物,包括灰尘和/或酸性气体。
在一个或多个实施例例如图10中,基于高温分解的和/或其它的WTE技术可以大体上取代废物去除和/或废物燃烧技术,因为WTE技术通常在一些应用中比焚烧炉更高效、更环保和更切实可行。通常,这些技术利用比焚烧炉更低的热来厌氧热解有机废物以获得可燃产品如油和/或煤状产品。这些产品随后可以在热电厂中被燃烧以发电和/或可以被输出厂外,例如输出系统或计划外。在一个实施例中,WTE包括两个加工过程:其一,较低的温度和/或厌氧降解理论上导致较少的有害化学反应,因此在随后燃烧第一加工过程的产品时的有害排放物较少。在一个实施例中,与焚烧炉相比,每单位市政卫生废物(MSW)和/或生物质可以产生更大的动力,并且其它可投放市场的固体、液体和/或气体可以被产生和/或回收。在一个实施例中,热电厂可以全部或部分包括这些类型的技术选项。这些加工过程的本质可以与水热加工(HTP)如HTL相似,即是一种用于自水中生物质闪急分离和/或精炼生物粗油的过程。在所述计划内的这些系统的协同配合与上述焚烧炉的协同配合是一样的,但此外在这些加工过程中产生的煤、油和/或其它产品可以在热电厂中被现场燃烧以发电以用于所述计划和/或输出厂外。得自BGM的生物质、生物粗油和/或其它燃料可以在该加工过程的第二步骤中在热电厂内与高温分解产生的燃料一起被燃烧,或被单独燃烧。
在一个或多个实施例例如图10中,在这些和/或其它过程中产生的燃料可以是全部或部分组合并且在热电厂中被燃烧,和/或单独在热电厂中被现场燃烧以发电用于所述计划和/或输出厂外。在一个或多个实施例中,通过纤维素乙醇/丁醇/异丁醇技术和/或将生物质转化为生物燃料的任何其它技术所产生的燃料可以与生物质、生物粗油和/或得自BGM、废物HTP和/或其它生物质HTP和/或随后加工步骤的其它燃料组合,和/或可以被单独燃烧和/或与在所述计划中产生的和/或输入其中的其它燃料一起被燃烧。
在一个或多个实施例例如图10中,间接解吸塔/冷凝器系统也可以作为热电厂的一部分被采用和/或添加至其它技术。间接解吸塔/冷凝器被设计成处理有机废物,蒸发/蒸馏/共沸点蒸馏其中的或在加热时产生的有机化合物,和/或冷凝有机化合物以回收其燃料值。示例性进料流是来自精炼厂运行的API分离器泥浆和/或含土壤的石油。该系统可以按常规和在紧急时接收来自厂外源和/或现场源的这些废物,例如在漏油情况下。回收燃料可被用来在热电厂中发电。
在一个或多个实施例例如图24K和/或图10中,卤水电解提供氢气。氢可以被用在燃料电池中以发电和/或被返回热电厂以用于燃烧。
在一个或多个实施例例如图10和/或图3中,废物处理/回收利用厂可以作为计划的一部分被可选添加以整顿废物流(如市政卫生废物、建筑废物、农业废物和/或其它生物质如木材废物)以便回收利用、回填和/或用于提供进料给WTE和/或热电厂中的其它技术以便发电。通常,建筑废物和拆建废物和市政卫生废物(MSW)可以被单独收集和处置。建筑废物和拆建废物可以通过室外环境中的大型设备来处置,其允许用于物料的大堆放区。这可以远离场所地进行,和/或在可集中布置的大型建筑或露天区域中进行。在一个实施例中,废物处置/回收利用设施设计可以允许液体的排放和使用/处理。来自废物流的废油可以在热电厂中被加工以便发电。
在一个或多个实施例例如图10中,回填可被用来容放无法被回收利用的废物和/或来自热电厂的灰烬,如果未用在水泥生产中的话。回填可被用来补充热电厂所用的WTE技术,提供用于WTE灰烬和/或过多废物的处置空间、用于待用在WTE系统中的废物的临时仓库和/或也可以被用作WTE系统的替代品,如果不追求这些技术的话。回填废物分解所产生的气体(一般50%甲烷和50%二氧化碳)可以被有利地用于提供动力给热电厂。它可以与所述计划内的生产和/或燃烧气态燃料的其它可能系统如用于生物质和/或泥浆和/或气燃燃烧发电装置的气化模块(如CHG,厌氧消化)分享被用来燃烧甲烷和/或生物气的发电技术。回填产生的CO2可被引导至BGM和/或所述计划内的需要CO2的其它加工过程(例如图4),在甲烷燃尽之前和/或之后。在一个或多个实施例例如图4中,二氧化碳运输和/或储存基础设施可以被本文所述的产生CO2的其它系统分享。在一个或多个实施例例如图3和/或图10中,可选的回填可以衬有可能由HDPE制造的能够容纳由废料产生的沥出物的内衬系统。沥出物收集系统可以被安装以从该设施中去除沥出物以便临时储存和在水处理设施处的将来处理。在一个实施例中,回填沥出物可以被送往WWTP和/或油分离装置,并被用于在WTE厂回转窑式焚烧炉、等离子体气化单元和/或其它WTE技术中发电。
在一个或多个实施例例如图10和/或图24K中,吹瓶、洗瓶、灌瓶和/或封盖可以组合到一个整体式系统中。整体式系统减小细菌学负荷(消毒)、降低生产成本、减少生产线占用区、降低瓶子成本并提高生产线效率。逐瓶回收利用设施可以被加入所述计划以允许直接利用回收的PET和/或其它材料以用于塑料瓶制造。这种设施可以与废物处置/回收厂结合。
在一个或多个实施例例如图10和/或图24K中,塑料可以自废物接收加工区被回收利用。回收塑料的最终产品将会是经过清洁、消毒和破碎的塑料材料。这种材料可以随后被用在BBPP处的制瓶过程中。用于BBPP和/或计划内的其它模块如精炼厂的包装材料也可以来自本文所述的废物处置/回收厂,可能包括塑料、硬纸板和木托盘。逐瓶回收利用设施可以被加入所述计划以允许直接利用回收的PET和/或其它材料用于塑料瓶制造。这种设施可以与废物处置/回收厂结合。回收塑料的最终产品将会是经过清洁、消毒和/或破碎的塑料材料。该材料随后可以被用在BBPP处的制瓶过程中。用于BBPP的包装材料也可以来自本文所述的废物处置/回收厂,可能包括塑料、玻璃、硬纸板、木托盘和/或其它回收材料。来自热电厂的废热和/或自所述计划内的其它源回收的热(如图2)可被用来产生冷,例如空调和/或制冷用于冷却建筑和/或用于冷藏生物质产品、在有利的情况下用于冷却BGM和/或用于其它使用。
在一个实施例例如图10和/或图24B中,来自WWTP、WWTBGU、MFWBGU和/或本文所述的其它BGU的固体和/或泥浆可在气化模块(如CHG,厌氧消化)中被加工来生产生物气以便热电厂发电。在一个或多个实施例中,所有的或部分的来自BGM的生物质也可利用相同气化设备在气化模块中与所述固体一起或单独地被加工以生产生物气;和/或WWTP和/或WWTBGU固体可被注入WWTBGU以用在生物质生长中;和/或任一所述固体可在HTP系统(本文所述的生物质HTP系统和/或一个单独的HTP系统)中被加工以生产生物粗油以用于热电厂发电,此时剩余残渣通过任一上述方法被加工;和/或固体可以在另一WTE和/或其它技术中被加工以发电和/或生产燃料(例如基于高温分解的WTE、纤维素乙醇和/或其它方法)以用在热电厂中。
在一个或多个实施例例如图10、图24B和/或图24C中,通过在气化模块中(例如利用CHG和/或厌氧消化器)加工生物质所产生的生物气和可选来自被用在任何现场加工过程中的回填的生物气可被用来在热电厂中发电。来自气化模块技术的生物气可以经历加工以准备好用作燃料和/或储存,包括干燥、硫化氢和/或其它污染物去除、与其它燃料混合、冷凝成液体和/或本领域普通技术人员所知的其它技术。气化模块如CHG模块、厌氧消化器和/或气体净化、干燥、冷凝成液体、处理、储存和/或加热和/或相关的基础设施可以由BGM生物质、BGM泥浆和/或WWTP泥浆和/或所形成的生物气和/或其它生物气源如可选的回填和/或其它可选的天然气源如厂外输入的天然气共享。利用气态燃料(例如天然气燃烧透平)和/或相关基础设施的任何热电厂技术可以由任何或全部的上述系统和/或还有其它可燃气体源如厂外送来以便用在热电厂中的天然气共享。
在一个或多个实施例例如图10和/或图24B中,HTP包括将生物质与水“闪急分离”和/或利用牵涉到热和可能压力的加工过程将生物质转化为生物粗油和/或其它燃料的初级方法。在一个或多个实施例中,作为基于液体的HTP过程如HTL或RTP的产物的生物粗油可以在燃烧器、重型汽车例如通常燃烧柴油或较重燃料的发动机和/或其它选定热电厂技术中被直接燃烧以发电,和/或可以被进一步精炼成最多主要类型的燃料,其可以比生物粗油更高效地被燃烧,假定附加精炼成本。在一个实施例中,HTP可以将其它生物质和/或废物转化为生物粗油。在一个实施例中,HTP可以被用作其它WTE技术的完全替代品,或者所述计划内的部分代用品。在此实施例中阀,废物可以被加热和/或可能被加压,且有机部分可以被液化成生物粗油形式(此过程被称为“废物HTP”)。在一个实施例中,生物粗油可以根据其性能被燃烧和/或被进一步精炼且随后被燃烧以发电。它是所述计划内的一个用于废物能量回收的可选系统,可选地包括将生物质流如农业材料、木材和/或其它有机材料加入一个或多个HTP过程中。与所述计划的协同配合与针对上述基于高温分解的WTE系统所描述的协同配合相同,但加上以下情况。在一个实施例中,废物HTP基础设施可以被BGM生物质HTP基础设施和/或其它生物质HTP(例如农业生物质、木材、能源作物等)共享,加工过程可全部组合或部分组合。
在一个实施例中,生物质生长模块内的生物质生长单元可以包括“生长子单元”,其可以包括一个或多个光生物反应器、发酵槽罐、其它反应器、池塘和/或设计用于生物质生长的的任何其它系统。在或是通过直接利用热电厂排气或是可选地在经过污染夹带模块和/或适应此目的的其它加工技术(例如图7A和图7B,进一步在此所述,作为两个可以被用于此目的的示例性系统)之后的利用光合生物质的一个实施例中,来自热电厂排气的CO2可以被输送至生物质生长模块。在一个实施例中,生物质给料源可以根据所用的生物质生长模块技术在正确输入点被加入所述流以促进生长。
在一个实施例例如图2和/或关于热传递和/或热捕捉的附图或说明中,含从生物质生长模块排出的生物质的水或者含有可选地在图1所示的加工步骤之后的生物质/水淤泥的“BGM流出流体”可被送往热电厂以通过各种方式提供冷和热捕捉。来自BGM的含生物质的BGM流出流体可以被直接用于冷却热电厂,可以被进一步加工且随后被用来冷却热电厂,和/或可以被用在用另一流体冷却热电厂的换热系统中,由此它间接冷却并捕捉来自热电厂的热,根据BGM流出流体的性质、水质、流量、体积和/或所用特定热电厂技术技术的其它需求和/或其它因素。或者,来自热电厂的热可以通过任何其它手段被传递至生物质/水淤泥。
在一个或多个实施例例如图1、图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热和/或水传递的其它图和/或说明中,在其可以被加工和/或精炼之后已经与BGM流出流体中的生物质或者生物质/水淤泥分离的水可被用来冷却热电厂并捕捉热以用在例如所述计划内。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,自热电厂捕捉的热可以被有效用于精炼直接在生物质生长模块中产生的生物燃料和/或生物质/水淤泥中的生物质,可选按照本领域技术人员所知的任何方式被加工,但没有因为采用像水热加工这样的方法和/或用于精炼生物质生长模块输出的任何其它方法而有所收获,尤其是那些没有收获的,和/或用于上述任一个的预热。替代地或附加地,生物质可以通过上述方法之一或组合和/或通过生产生物质和/或生物燃料的任何其它方法被加工和/或收获,该生物质和/或生物燃料可能对燃料和/或其它产品有用和/或在燃料和/或其它产品合成中有用。
在一个实施例中,热电厂所产生的一部分能量可以被用于提供光,所述光允许光合过程在在电力需求下降时的晚间运行期间继续进行。在一个实施例中,生物质可以异养生长(在缺少光的情况下,同时利用有机碳)和/或兼养生长(在有或没有光的情况下,同时利用有机碳)。在一个实施例例如图6中,来自BGM内的白天光合的氧气可以被储存且可选地在晚上被送回到BGM以用于异养和/或兼养生长过程,或者以其它方式由例如图25的所述计划提供。在一个实施例例如图6中,在异养生长过程中产生的二氧化碳可以在晚上被储存,可选地在白天被送回至BGM以用于自养生物质生长过程。在一个实施例例如图6和/或关于气体传递的其它图和/或说明中,可以在任何加工过程或阶段中产生的任何气体也可以被储存且再用在生物质生长的可能有利的任何其它加工过程/阶段中(见图6)和/或例如所述计划内的其它地方。在一个实施例例如图6中,生物质生长模块和/或其包含的BGU可以仅异养运行,且有机(基于生物)碳和氧气流可以被添加以促进生长。在一个实施例例如图5和/或图6中,由BGM包含的不同的BGU以自养、异养和/或兼养的方式在每天的相同时间里运行(例如自养BGU暴露于太阳下,异养BGU处于封闭反应器中),和/或在一天的不同时间里运行,并且可以可控流形式交换二氧化碳和/或氧气和/或其它资源。在一个实施例中,二氧化碳流、其它营养成分流、被光照、温度、生物质收集率和影响生物质生长模块的任何其它方面可以基于生物质品种、气候、白日周期和/或其它因素被优化,为此利用传感器、流调节器、手动和/或自动化(例如计算机化)控制装置和/或其它适应此目的的装置。
在一个实施例例如图5中,生物质生长模块可以包括按照任何配置的几个生物质生长单元,包括与完全单独的部件并联使用的和/或连接的任何数量的相同的或不同的BGU,串联使用的和/或连接的任何数量的BGU,在其加工过程的任何阶段中相连接的任何数量的BGU(例如完全或部分子单元共享,全部或部分共享组合流,和/或BGU共享不同部件和/或设备如营养成分源、压迫单元、过滤单元、挤榨单元、保持槽、管道、传热设备、二氧化碳源、提取单元和/或任何其它部件、资源和/或所述计划的副产品如二氧化碳、热、水、氧气、培养基、碳源、溶剂和/或其它轻有机材料(如易挥发有机化合物如C1-C10烃、醇、乙醚、酯、酸等,其中易挥发化合物可能是可燃的)和/或生物质(见图5中的一些示例性配置)。
于是,本文提供一种用于尽量减少CO2排放、动力产生、生物燃料生产、热和水的高效利用以及生物质衍生的非燃料产品生产、在某些实施例中的废水处理和/或废物能量回收的整体式做法。各种实施例提供各种各样的其它水源或组合以便用来可选提供CO2减少以及用于生物质和/或生物燃料生产的介质,同时保护了水和/或热能。
在某些实施例例如图4、图7A和/或图7B中,热电厂和生物质生长模块可以有效联系以提供自热电厂经其烟道或其它输送装置至生物质生长模块的被控的二氧化碳连续流或间歇流。在某些实施例中,控制系统可以被实现以提供热电厂和/或BGM的积极控制、监视或者两者。例如送至和/或来自热电厂的气体和/或液体的成分、温度、湿度和/或化学组成和/或BGM中的任何条件(例如二氧化碳水平、温度、化学品浓度等)可以被监视和/或调整,所产生的任何一部分气体和/或任何液体(例如利用污染控制和/或污染夹带模块)按路线直接输送至BGM,如果需要,气体按路线经过可选的污染夹带模块和/或其它技术以使气体和/或液体准备好用于BGM以优化二氧化碳输入和/或对BGM的其它输入。排气回收模块和/或污染夹带模块可以热电厂和/或BGM的测量结果被控制以调节这些模块的发挥功能(例如污染控制可以基于排气的改变被增减,和/或热、所夹带的污染物和/或水流可以基于BGM内的测量结果被调整)。热电厂和/或生物质生长模块和/或其任何部件可以通过传感器和控制装置以手动方式或自动方式和/或动态地被监视和/或调节,以控制运行参数和/或任何输入和/或输出。这些传感器和控制装置可以与计算机控制自动化系统集成在一起以便用于包括传感器和计算机控制装置的整个计划,以检测所述计划的运行参数并发送信号至控制系统以调整和优化性能(例如和工业控制系统,其可选具有自适应控制和/或人工智能)。在一个实施例例如图7A或图7B中,热电厂烟道或其它输送装置和/或附接模块如图7A和图7B中的排气回收模块可以利用动态控制装置(例如与硬件交互的计算机化控制装置),其可以自动调整至例如所述计划内任何地方的测量结果,也将可控部分的排气转移至BGM/BGU并引导另一部分以便被处理而释放到环境中。经过处理以释放到环境中的部分可以根据需要利用污染控制技术来减少排放和/或换热器以捕捉该排气部分内的热以便用在例如所述计划内。所造成的经过处理的排气可以被释放到环境中。
在一个实施例中,生物质生长模块可以被用作水修复手段。在这样的情况下,例如有机碳废物、硝酸盐、金属和/或生物质生长模块给水中的其它潜在污染物可以通过在生物质生长中的消化、整合和/或其它手段被减少。废水中的BOD5可以被减少约88-100%。
在一个实施例中,废水如市政废水、农场污流、动物废物污流和/或其它废水可以被用作生物质生长模块的给水源。当废水可以作为生物质生长模块水源的一部分被包含进来时,可以在被用在生物质生长模块(例如初级废水处理)中之前采取附加的预处理步骤,和/或后生物质生长模块处理步骤(如三级废水处理)可被用来进一步处理水以获得综合废水处理、以准备好水用于其它加工过程和/或用于排放到环境中。
在一个实施例例如图1、图3和/或图6中,利用废水为水源且以上述系统为废水处理的方法学,附加的基于细菌的传统废水处理技术或其它废水处理技术可以沿着生物质生长模块或BGM中的BGU来提供以应对附加的和/或波动的废水处理需求,例如当所需的整个废水处理量无法由生物质生长模块达成时。在一个实施例例如图1、图3、图5和/或图6中,盐水、高盐度盐水、淡水、废水(或是部分被处理或原生的)和/或其它类型的水可以被用在单独的生物质生长单元中,或者根据期望被组合地用在BGM内的某些BGU或个别BGU子单元中,和/或BGU的几个变型可以被同时和/或先后使用。图6可以进一步示出不同的可选BGU及其部件,在此对其加以说明。
参见图7A和图7B,在一个实施例中,来自热电厂燃烧废气的热可以经输送装置被输送并且被用来加热BGM、个别BGU和/或个别BGU部件,在生物质生长模块222中维持最佳的生物生长和/或繁殖速度。因为生物质生长一般可能与温度相关,故在较冷的季节里和/或随着每天温度变化和/或其它温度波动,像废热这样的热在许多情况下帮助生物生长;和/或这样的热可以被用在其它加工过程中,包括加热水以用于例如所述计划内的任何加工过程和/或目的(见图2)。废热也可以被转化为冷以调整BGM、个别BGU和/或BGU部件的温度以阻止精炼/加工生物质中的过热(例如用于冷凝溶剂)、以冷却/冷藏生物质产品、和/或用于例如所述计划内的任何其它使用(见图2)。
在一个实施例例如图1和/或图9中,可用的示例性生物质精炼技术可以是被称为水热液化(HTL)的水热加工(HTP)方法。图9可以是用于执行HTL的示例性加工过程。这样的液化过程一般生产生物粗油和水。在第一步骤中,生物质/水淤泥可以通过三级处理被加工,可选地通过重力浓缩机和/或本领域技术人员所知的另一浓缩技术例如离心分离被浓缩,和/或可以用来自任何来源的水被稀释。接着,在含有水和/或生物质/水淤泥的生物质生长模块中生长的生物质可以通过热电厂被加热并原位经历HTP,和/或被加热的混合物可以被送往精炼厂,在精炼厂该混合物可被送入水热液化模块。
在一个实施例例如图15A、图15B、图16、图17和/或图18的那些实施例中,尽管生物燃料在生物质中浓缩,但生物质/水淤泥可以被传送至热电厂以便能用作冷却流体。生物质/水淤泥可以经过换热器以提供冷用于热电厂,例如热力学循环(如兰金循环、其它循环)的冷却/冷凝阶段和/或在任何热电厂中可能需要冷却水的其它加工过程步骤。可选地,热电厂废热可以利用不同配置的水源和/或换热器被传送至生物质/水淤泥,例如任何水和/或其它流体源可被用来冷却热电厂,随后通过换热和/或任何其它方法和/或被用来输送热的但并非换热器的其它加工过程传热至生物质/水淤泥。在空气可被用在点燃锅炉和/或用于冷却工作流体的热电厂热加工过程中,换热器可被用来将热从冷却空气传递至生物质/水淤泥(见图7A和图7B,针对可被用来自排气回收热的系统的可能示例性配置进一步在此描述)。所给出的图可能只是例子,用于回收废气热的任何切实可行的配置都可被采用。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或热捕捉和/或传热的其它图和/或说明以及图23和/或关于压力利用和/或传递的其它图和/或说明中,一旦热已经被生物质/水淤泥吸收,则淤泥可以可选地被引导至精炼厂以用于精炼和/或进一步加工,该精炼厂可以包括HTP模块例如图9中的HTL和/或另一水热加工过程模块,在这里,温度可以根据需要通过附加加热(来自热电厂和/其它资源,包括自所述计划的任何方面的热回收,见图2)被升高和维持(例如对于HTL处于或高于约350℃(662华氏度)),并且压力可以根据需要针对特定HTP方法被提高(例如针对HTL,约3000PSI,并维持约1小时)。在一个实施例中,封闭的反应器可以利用快速加热从500华氏度被加热到1300华氏度,加工过程时间可以是约1分钟。例如参见以下文献,其被援引纳入本文并作为依据:http:// www.greencarcongress.com/2012/11/savage-20121108.htmlhttp://pubs.acs.org/ doi/abs/10.1021/ef301925d和/或http://www.biofuledigest.com/bdigest/2015/02/ 22/algae-liquefaction-what-is-is-and-why-it-might-be-the-key-to-affordable- drop-in-algae-biofules/
在一个实施例中规定了Envergent技术有限公司的RTP过程或者类似加工过程,其中海藻可以在环境压力下被加热且转化为生物燃料。压力、温度、可增强热的速度和/或加工过程持续时间可以根据所用的生物质品种在变化条件下的热、压力和时间的不同组合、方法学的改进和/或其它具体因素被调整。在一个实施例例如图1中,热和/或能量可以通过热电厂和/或可选由热电厂提供动力的单独加热过程被供应给HTP模块。一旦水热加工可以完成,HTP模块就可释放加工过程产物,例如对HTL或RTP来说通常大多是生物粗油和水,对CHG来说是生物气。HTP模块可以是具有任何设计的静止容器或者任何类型的活动的输送装置,在此可以根据设计优选执行HTP。它可以利用批量法、恒定流、间歇流或者其它流动法。生物粗油可以被直接用作热电厂的燃料源,或者可以被进一步干燥和/或精炼,随后被用作热电厂的燃料源。水热转化可以是一个用于在热压缩水中重整生物质的热机械过程。在升高的温度和/或压力下,确切说当超过水的临界点(374.31℃和22.1MPa)时,水的密度、静介电常数和离子解离常数显著降低,这可以明显加速反应速度。因为加压热水的那些出色性能,它用作非极性溶剂和温和反应物,其具有高的扩散性、出色的运输性能和溶解性。因此,水热转化技术已经在过去二十年里被广泛应用于自湿润生物质和/或高含水量有机废物回收燃料和化学品。水热转化可以被分为(1)用于氢碳生产的水热碳化(180-250℃),(2)用于重油生产的水热液化(约200-370℃,此时压力在4至20MPa之间),和(3)用于在各不同条件下产生富氢气体的水热气化(高至约500℃的近临界温度)。从化石能量短缺和环境影响的角度出发,利用水热气化自易获得的湿润生物质回收可再生氢可能就长远来看是所期望的。可能特别有意义的是将催化过程加入热化学生物质转化过程中以提升气态和/或液态燃料的产量和质量。将催化剂(均质的或异质的)加入水热气化中可以获得在温和温度和/或压力下的良好气化性能,降低设备投资和运行成本。
例如参见以下文献,其被援引纳入本文并作为依据:http://www.genifuel.com/text/Genifuel%20Combined%20HTL-CHG%20BFD.pdf;和http://www.researchgate.net/profile/Apostolos_Giannis/publication/265230800_Hydrothermal_gasfication_of_sewage_sludge_and_model compounds_for_renewable_hydrogen_production_A_review/links/545304bd0cf26d5090a38456.pdf;和/或http://www.adktroutguide.com/files/Elliott_hydrothermal_gasfication_of_biomass.pdf
以下这些图画出了用于连续流催化水热气体的基础系统的流程图。
在生物质水热气化运行中使用的温度可具有几个显著效果。可以识别出用于水热气化的三个温度区:区域I(500-700℃,超临界水),生物质分解且活性炭催化剂可被用来避免碳形成或碱催化剂促进水-气转移反应。区域II(374-500℃,超临界水),生物质水解且金属催化剂促进气化。区域III(低于374℃,亚临界水),生物质水解可能缓慢且气体形成可能需要催化剂。
参见图26和/或图27,当在达到热动力学平衡的系统中运行时,所形成的气体产品组成将由压力和温度来决定。亚临界温度运行导致产品气体富含甲烷而少氢气,而在超临界温度运行将产生更多氢气和较少甲烷。一个干扰因素可能是,该系统内的水分压将也会在该反应器系统中按照较低生物质浓度影响气体产品组成,因此较高水含量将会根据已知的蒸汽重整机理使平衡移向氢气而离开甲烷。对生物质结构气化有用的催化剂将也会是对甲烷合成和重整有用的催化剂。催化剂的使用可以在维持有用动力学的同时允许低温运行。低温的使用也将会影响用于包容所述反应的机械系统。较低温度运行允许较低投资成本,因为有较低压力运行,要求污染少的结构,对反应器壁的侵袭不严重,这允许使用不贵的合金。
以上的图可以是CHG过程的另一个例子并且取自文章“在超临界水中的海藻催化气化海藻以用于生物燃料生产和碳捕捉”,2009,能量和环境科学。所述图可被表述为“图2是PSI的催化水热气化和甲烷化过程的简述”。并且在进一步说明中“一个重大发现就是,以硫酸钠形式被加入供给溶液的硫酸盐可以是对钌催化剂的剧毒。因此我们在我们的连续加工过程中在催化反应器前加入盐分离步骤(见图2)”。在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,一旦水热液化和/或其它HTP过程可以完成,用来产生压力和/或热的能量就可以被回收。这样的能量随后可以被传输以产生补充动力和/或提高所述计划和/或方法的效率,例如图23。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,可以是HTP过程如HTL的产物的被加热的生物粗油可以被进一步精炼,同时仍含有来自HTP的热。例如对于HTL,可能一般需要提高生物粗油温度至约350℃或更高,它可以是大致附加精炼成其它燃料所需要的温度。其它HTP过程同样可以产生可能混有水的被加热的燃料。被加热的混合物可以可选地被干燥(通过化学和/或其它方式)和/或此外被加工以与水和/或其它成分分离,随后在加热状态中被送走以用于精炼生产可以从所用生物质类型中得到的所有其它精炼燃料。例如经过HTP的大多数海藻生物质可以被转化为可从石油得到的相同燃料,包含LPG、汽油、航空煤油、柴油、取暖油、燃料燃料和/或沥青。来自HTP的早被加热的生物粗油的使用可以在其已变冷后被再热以进一步精炼生物粗油的情况下节能。同样,可以是HTP过程例如CHG的产物的气态燃料可以按照类似方式利用热在所形成的可能混有蒸汽的气态生物燃料中的热以提供热用于与水分离和/或进一步精炼生物燃料。在任何精炼活动中使用的所有热可以例如如本文所述地被回收和/或再用在例如所述计划内,例如图2。
在一个实施例例如图2、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19和/或图23中,被加热的水和/或生物粗油可被引导经过其它换热器以回收加工生物质所用的热。压力可以利用标准技术如透平或佩尔顿轮、涡轮增压器、压力交换器(例如DWEER、回转式压力交换器和Dannfoss iSave)、能量回收泵(如克拉克泵、Spectra Pearson泵和/或适于此目的的其它技术)被收回和/或回收,且被用来产生压力以用于准备经历水热加工的另一部分被加热的生物质/水淤泥、用于液体运动经过该加工过程、用于发电、用于脱盐、用于例如所述计划内的其它加工过程和/或其它应用,例如图23。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B和/或关于热捕捉和/或传热其它图和/或说明中,包含利用生物质/水淤泥的HTP和/或例如所述计划内的任何其它加工过程的实施例的来自热电厂排气的回收热、热电厂冷可以被再用与任何水热加工方法和/或用于水、生物质和/或生物燃料的其它精炼过程,包括燃料蒸馏、生物质干燥以预热生物质生长模块水源用于直接和/或间接加热生物质生长模块、用于加热厌氧消化(当使用时)以提高效率、生物燃料和/或废物以准备好燃烧和/或其它加工过程、在纤维素乙醇/丁醇/异丁醇加工过程中、在超临界流体提取中、用于提高可选的脱盐单元的效率、用于可能与生物质和水和/或另一流体混合的有机废物的HTP、和/或用于例如所述计划内的其它加工过程或使用(见图2)。在一个实施例例如图7A、图7B和/或图3中,可以是用于上述加工过程中任一个的基质的水可以被再用在例如所述计划内的可利用水的地方,包括作为用于BGM的水源水冷却热电厂、稀释可选脱盐系统的卤水排出物、和/或用于其它使用(见图2)。换热器和/或其它已知技术可被用来将热从例如所述计划内的任一系统传递至另一系统。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图12A、图12B、图12C、图12D和/或图12E和/或关于传热和/或热捕捉的附图或说明中,热可以被产生/回收以通过以下情况被用在上述应用中和/或用于例如所述计划内的其它应用:呈排气形式的热电厂废热和可以被热电厂冷却水捕捉的热,由热电厂产生的初级加工过程热(例如初级燃烧过程非废热),由任何其它热电厂加工过程产生的热,自HTP和/或其它水/生物燃料/生物质精炼回收的热,可在被用来冷却BGM的过程、包括太阳能槽和/或塔的任何类型的附加太阳热技术、可选的脱盐厂排出物和/或例如所述计划内的可以捕捉和/或回收热的任何其它加工过程中回收的热,包括来自本文所述的和/或本领域技术人员所知的任何加工过程的热的回收。换热器和/或其它已知技术可被用来将热从一个系统传递至另一个系统和/或从一种基质传递至另一基质(如从水、蒸气、固体至另一基质)和/或相同类型基质的不同供应源(如废水至用在不同过程中的单独水供应源,从气体其它气体等),这可以传热到例如所述计划内所需要的地方,例如见图12A-12E。
在一个实施例例如图3中,在例如图1的水热加工和/或其它加工过程如自生物质生长模块排出流收获生物质材料之后,随后的净化过滤器、紫外光、三级废水处理(例如当废水可以被用在BGM中时)和/或本领域普通技术人员所知的其它水处理方法可以在必要时用在其它应用之前被用来进一步处理排水。经过此系统和/或可选的随后精炼步骤加工的水可以适用于许多使用,例如用作饮用水流、非饮用水流、用于排放至环境、用于再用在所述计划中可能需要水的地方(见图3)。
参见图1、图4和图6,在一个实施例中,在被送至生物质生长模块的废气中的大多数的例如早前所述百分比的或者全部的二氧化碳可以作为用于生物质光合生长的原材料被用掉,由此被转化为有用的有机化合物。燃料、营养品、食物和饲料、药品、颜料、维他命、抗氧化剂、生物聚合物、化妆品、纸、润滑剂、肥料、化学品和/或其它类型产品可以在本领域普通技术人员所知的这样的生产工艺中被制造,根据Pandey等人,2013,第205-233页。可选地,二氧化碳可以被用在某些水、生物质和/或生物燃料精炼技术如超临界流体提取、脱盐过程、水灌瓶/包装厂用于碳酸化水和/或其它液体(可能在一定净化后)和/或可以用于其它目的(见图4)。
在一个实施例中,可选地由热电厂供电的人造光源可以可选地设置用于所需使用,例如在非高峰非白天的条件中用于生物质的光合生长。这样一来,生物质生长模块可以至少每天24小时的80%至100%、或者85%至95%、或者90%至100%地投入使用。在一个实施例中,每天投入使用的百分比可以为80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%或者从先前名单中的一个整数到另一整数,例如从83%到92%。该百分比可以包含借助在有光(例如自养或兼养)和/或无光(例如异养或兼养)下供应碳源的夜晚生长。不同生长方法可以在BGM的不同BGU中被同时使用。
在一个实施例例如图6的600中,补充营养成分供应管线620可以可选地从被动力装置如变速泵控制的营养成分供应源输送可控量的营养成分(例如氮和/或磷),其接收来自水和/或生物质测量装置和/或其它参数测量装置的输入信号,从而控制信号可以被发送至动力装置以调整进入BGM或其任何其它部件的营养成分进流。一个或多个测量装置可以设定成测量该系统内的主要营养成分的含水量、生物质密度、pH、温度、不同类型的气体和/或任何数量的其它因素,并且可选地发送信息给计算机化系统,其可以随后回发信号至一个或多个自动化系统以完成对工作参数的调节(例如启动输入或输出,改变输入或输出的流,响应于所感测的和/或所测量的信息改变系统的某些其它方面)。例如所述计划内的所有系统可以具有传感器和/或自动阀或手动阀和/或其它流量控制装置用于分配材料、施加热和/或冷、添加或减少二氧化碳和/或其它气体、添加或减少任何类型的附加水流和/或满足所有系统在BGM中的任何其它需求。这些系统可以包括包含传感器和计算机控制装置的集成计算机控制和自动化系统,用于测量整个计划的运行参数并发送信号给控制系统以调节和优化性能(例如工业控制系统,可选地具有自适应控制和/或人工智能)。
在一个实施例中,在全部或部分被用作生物质生长模块用水源的情况下的市政废水可以比在本领域普通技术人员所知的标准废水处理厂或基于生物质的废水处理厂中更彻底地被处理,以便例如在所述计划中去除污染物和溶解碳。本文所述的来自所述计划的其它模块的有益输入(例如大量二氧化碳、热等)和流控制装置的集中布置和/或集成可被用来优化生物质的生长和修复污染物的能力。例如市政废水污流可能含有相当高浓度的废药物和其代谢产物例如荷尔蒙、抗生素、心血管药等,生物质(如海藻)可以其为进料源。近年来,海藻已经变为对于废水生物净化重要的有机物,因为它们可能能够以其生物体内积累能力积累植物营养成分、重金属、杀虫剂、抗生素、药物、荷尔蒙、抗体、蛋白质、病毒等和/或在其细胞/身体内的其它人类异生物物质、有机和无机有毒物质和放射性物质。例如参见以下文献,其可以被援引纳入本文且作为依据:Bulent Sen、Mehmet Tahir Alp、FeraySonmez、Mehmet Ali Turan Kocer和Ozgur Canpolat(2013),“海藻与水污染和废水处理、水处理的关系”,Walid Elshorbagy博士(Ed.),出版号:978-953-51-0928-0,InTech,DOI:10.5772/51927。可以从以下获得:http://www.intechopen.com/books/water-treatment/ relationship-of-algae-to-water-pollution-and-waste-water-treatmenthttp:// www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4052567/。Abdel-Raouf,N.、A.A.Al-Homaidan和I.B.M.Ibraheem“微海藻和废水处理”,沙特生物科学日报19.3(2012):257-275。在一个实施例中,市政废水和/或农业废水和/或径流废水可以包括用作海藻供料源的高浓度肥料、杀虫剂等。所实施的系统可以被理想化、控制和调整以优化生物质如海藻的生长,因此极大提高了污染物摄入效率。在一个实施例中,来自生物质生长模块的污流可以含有比被送至生物质生长模块的废水中更低浓度的硝酸盐、磷和/或其它污染物。相似地,二氧化碳和其它气体和污染物(例如NOx和SOx、颗粒)可以在来自生物质生长模块的污流中以比二氧化碳和其它气体和颗粒可自热电厂排气被输送至生物质生长模块的单位时间流量更低的单位时间流量被排出到环境。
参见图6,在一个实施例中,生物质生长模块包括包含生长子单元602的BGU 600,其可选地例如自污染夹带模块712、污染控制模块704和/或其它处理技术接收排气或者经过处理的排气和/或液体,其中它们可以与水源、可选的营养成分流620和/或用于促生长的其它要件组合。生物质“种”源可以被添加以启动和/或支持或允许生物质生长。在光合实施例中,二氧化碳和/或其它气体如有害气体可被用来生产生物质,且氧气可以被释放。氧气可以被储存和/或传送;氧气可以被用在例如所述计划内的其它加工过程中;和/或氧气可以被投放市场,如图25。
在一个实施例例如图25中,在BGM中和/或自例如图25的其它源产生的氧气可被全部或部分地注入任何热电厂燃烧技术的进流中,作为用于减少热电厂排放中的NOx形成的手段,和/或用于在燃烧过程中提供其它潜在优点。
在一个实施例中,一个或多个生物反应器可以被用在生物质生长模块和/或BGM所包含的任何BGU中和/或BGU所包含的任何生长子单元中。
在一个实施例中,生物反应器可以是部分包围或全部包围的建筑,包含水、气体、营养成分和/或用于生物质生长的其它要件、允许所需要件进入的入口和/或用于生物质、生物燃料、水、气体和/或其它待释放要件的出口。允许光投入生物质以便用在光合过程中的生物反应器可以被称为光生物反应器。
在一个实施例例如图6中,由BGM包含的BGU可以被用在一个实施例中,包含露天池塘、封闭池塘、沟渠、高效池塘、废物稳定化池塘、任何类型的其它池塘和/或其它水体或其部分(无论被覆盖或敞露于环境),和/或适于生物质生长的任何类型的其它敞露或封闭系统。BGU可以包括营养成分流、水流、外部和/或内部光照、射水流、桨轮和/或其它液体运动和/或搅动技术、用于输送CO2和/或其它气体的气体输送技术和/或被用来增强生物质生长和/或加工的各种技术中的任一种。
在一个实施例中,太阳能可以被捕捉以用在本文所述的方法和/或系统中。例如太阳能可以任何配置形式的封闭或开放盆地形式被捕捉,包括利用在装饰性庭院水景如池子、喷泉、湖泊等中的水(例如用于提高所述计划的视觉吸引力),和/或太阳热技术如太阳能塔、太阳能槽和/或任何类型其它太阳热单元可以在进入BGM和/或所述计划的其它模块之前被用来加热水至升高温度,加热用于可选的脱盐单元和/或例如所述计划内(例如图3)的任何其它水利用的进水。在比较寒冷的气候中或者在每天比较冷的时间,在冷水可能有利的情况下,由盆地包含的水可被用来将冷带入所述计划。
通常,大多数水生生物质品种据信可能只在约北纬37°至南纬37°之间有效生长,并且当夜晚温度降低和/或白昼温度可能过高时,水生生物质生长可能减缓或停止。光合生物质可以在温度限制条件防止或减慢生长的世界许多地方具有足够的光源。所述计划可以旨在提供一种对温度限制生物质全球生长问题的解决方案。在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明和/或图6中,来自热电厂的热如废热和/或热电联产冷却、来自HTP和/或例如所述计划内(例如图2)的其它热密集加工过程的排水可以被提供以制衡生物质生长模块、BGM内的BGU和/或任何BGU的部件中的由例如环境温度变化和/或可能对最佳生物质生长有害的其它缘故造成的温度变化。这样一来,热电厂和/或其它热源和生物质生长模块的集中布置可以允许生物质生长模块的每日和/或整年运行和优化,例如24/7运行以及在温和气候中在生物质如海藻无法在环境温度全年或一年的部分时间里有效生长的地方使用,或甚至在极冷气候像北极区中使用,在这里可能因为太冷而无法让生物质在正常生物质生长系统中有效生长。在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明和/或图6中,来自热电厂的冷(例如利用热电联产冷却技术)和/或例如图2的用于将冷加入所述计划和/或回收冷的其它手段,并且像此外本文所述的和/或通过本领域技术人员所知的任何方式,可以允许生物质在温暖或甚至通常会阻碍生长速度和/或限制可供使用的品种的极热环境(例如沙漠)中生长。通过此方式产生的冷也可以被用来产生冷例如空气调节和/或制冷以用于冷却建筑、用于冷却和/或冷藏生物质产品、用在生物质精炼如冷凝提取后蒸发掉的溶剂中、用于冷凝和/或冷却整个所述计划中的其它加工过程气体、液体和/或固体和/或用于可能在现场和/或厂外的其它应用。
在涉及生物质生长方法和系统及其计划的一个实施例例如图6中,生物质生长模块、包括塔的某些BGU和/或包括BGU的某些部件可以贴地安装,部分或全部安装于地下、贴水水安装和/或部分或全部没于水下,这可能对考虑到温度稳定性和优化的设置场合最有利。例如在北极/南极寒冷气候中,生物质生长模块和/或其任何部件(如生物反应器)可能最好全部或部分在地下和/或在灌充有水、空气和/或其它流体的容器(如槽罐)中。地面、水、周围空气和/或接触到和/或流入BGM、BGU或BGU子单元(例如水源水)的任何其它材料可以通过热电厂例如利用如本文所述的废热和/或初级加工过程热和/或的例如所述计划内其它热源(例如图2)被加热,和/或例如利用来自热电厂热、可选是废热的热电联产冷却和/或其它冷流体源(例如图2,如本文在其它地方所述和/或如本领域技术人员所知)被冷却,以维持对生物质生长有利的温度。在一个实施例中,来自BGM、管道和/或例如所述计划内的其它部件的排出物同样可以部分或完全安装于地下。接触BGM、BGM部件和/或例如所述计划内的其它部件的地面可以被加热和/或冷却,为此利用来自热电厂的热和/或热电联产冷却和/或来自例如所述计划内的其它源的热和/或其它源的热(例如地热,如果当地可获得,太阳热技术如太阳能槽和/或塔和/或其它源或技术)。在一个实施例中,BGM或其任何部件可以设计成浮于水上,在此水帮助调节温度,接触BGM部件的水的运动(例如波浪和/或涌流)可以被用在混合BGM所含的生物质和/或其它要素中。在一个实施例中,如果BGM可以接触和/或部分或全部浸没于水中,则水槽、池子和/或其它庭院水景可被用来盛纳水,且由热电厂产生的热和/或冷、其输出和/或例如所述计划内的其它热源(例如图2)可被用来调整庭院水景的温度以在生物质生长模块或其部件中维持最佳温度。在一个或多个实施例中,生物质生长模块可以代替地或附加地包括设备和/或建筑物来容纳和/或控制生物质生长模块或其任何部件周围的空气流并且利用空气、其它气体和/或蒸气加热和/或冷却空气以调整生物质生长模块或其部件的温度。被加热的空气、其它气体和/或蒸气和/或热电联产冷却空气可以由热电厂和/或例如所述计划内的其它源产生,和/或其它源为此可被采用(例如空气中的废热和/或冷可以被引导至温室或装有BGM的其它建筑物)。在一个实施例中,换热器、再定位、再构建、盖、至和/或自生物质生长模块或其任何部件的热、电、由热电厂和/或其它源例如计划内的蒸发技术和/或适于传递、保存热和/或释放或以其它方式缓解多余热的任何其它手段和/或结构所产生的热和/或冷可被用来调整BGM、BGU、子单元和/或其任何部件的温度,可选地利用包括自动操作的传感器(例如用于测量温度或系统和/或计划的其它方面并规定系统改变),和/或在可行的情况下在这些技术的实施和运行中的本领域技术人员所知的任何其它方法。
在一个实施例中,生物质生长可以按照批量、半连续或连续方式在任何BGU中进行。用于任何BGU或BGU部件的给水可以被处理以去除或减少可能对生物质生长有害的任何类型成分,例如如果金属水平可能过高且将对生物质是致命的,则水可以在被用在BGU中之前被处理以去除金属。用于任何BGU和/或BGU部件的给水可以从例如所述计划内的任何源(见图3)起被利用,且也可以通过本领域已知的任何其它方式被处理以优化生物质生长,例如添加化学品以调节pH、添加营养成分、与其它水源和/或本领域已知的任何其它处理方法组合以基于特定系统条件优化生物质生长,包括所用生物质品种、气候、温度变化和/或可能影响生物质生长的任何其它因素。在一个实施例中,给水也可以通过任何方式被预热,水和/或水/生物质淤泥可以例如如本文所述地被加热或冷却,包括图2、图3、图7A、图7B、图11、图12或图14-22中的任何加工过程,可以通过用在装饰性庭院水景如池子、喷泉和/或湖泊中被预热或预冷,利用太阳热技术(例如太阳能塔和/或太阳能槽)和/或通过本领域技术人员所知的任何方式被预热,随后全部或部分作为给水被引导至BGU以用于BGM或任何BGM部件。
在一个实施例例如图1中,WWTP或者其任何部件可以被调整以用作BGM或者用于支持BGM的功能。WWTP池塘可能通常太深以致对生物质如海藻生长不是最佳的。WWTP池塘可以被灌充以提供适合水生生物质的更浅池塘,并且搅动,可以添加二氧化碳源,如按照水沟设计。或者,光照可在池塘水面下方被加入以照亮深的WWTP池塘以使之适用于生物质如海藻生长。如果有益,则WWTP池塘和/或其它建筑物可被用来盛纳水,其可以接触BGM或其任何部件以调整BGM或其任何部件的温度。例如BGU生物反应器可以全部和/或部分浸没在或以其它方式接触(例如浮于)当前或早先被用作WWTP的一部分以在生物反应器中产生更稳定温度的池塘。WWTP池塘和/或其它建筑物可以被加热和/或冷却,为此利用在热电厂中产生的和/或来自其它源(例如计划内的,如图3)的热和/或冷以优化BGM或其任何部件。为了支持BGM而做出的WWTP的任何调整可以伴随主动的WWTP以切实可行程度来利用,和/或可被转化完成或被改装成起到或支持BGM、BGU和/或BGM的其它部件的运行的且不再被用作WWTP的那些调整。
在一个实施例中,并未在此专门针对通过蒸汽、电或其它方式由热发电或从水、气体或以其它方式提取热所描述的且可被本领域普通技术人员所知的传热机理可以被用在例如所述计划内的可能发生传热的地方。
在一个实施例例如图1和/或关于BGU运行和/或设计的说明中,尽管生物质生长模块的结构和/或运行包括包含光合、非光合和/或生物质生长过程混合体的实施例,但该设计可以包括部分阻断、改向、过滤、集中和/或以其它方式改变被加入生物质生长模块或个别BGU、BGU子单元和/或其它BGU部件的光的结构。例如在一个实施例中,被用来利用光来培养生物质的光合生物反应器可以设计成也在黑暗中培养至少一种有机物,为此在预定时间和/或响应于测定条件选择性阻断和/或过滤阳光并且在其它时间和/或在其它测定和/或选定条件下选择性清除和/或移除这种阳光滤光器。不同波长的光也可以被引导向BGU或者子单元或者在有益的情况下被滤除(例如图8),为此利用在生物反应器外的设备和/或通过改变生物反应器本身(例如生物反应器涂层可以设计成选择性滤光)。
在一个实施例例如图8中,系统和方法可被用来选择一部分光谱并将其用于有机物如海藻的光压迫,为此利用滤光器、选择性反射表面和/或BGU材料和/或用于以最适合期望的生物质和/或由此产生的产品的培养(例如通过使用特定波长光的压迫)的方式改变光其它手段。这些加工过程可被用来改变和/或选择被引导至任一BGU的任何子单元的光频率。例如参见图8,在一个实施例中,热反射镜810A或者适应该目的的其它技术接收阳光和/或人造光源,主要反射蓝光811至第一BGU 802,同时允许其它波长的光812以经过第二阶段反光器810B,其主要反射红光814至另一BGU 804,所有剩余波长的光816可以被允许经过另一个BGU 806。或者,剩余波长的光812可以直接到达BGU而没有810B结束此过程。或者,BGU806可以从任一配置中被取消,其中剩余波长可以未被引导至BGU。图8中的红光和蓝光可以只是示例性的。在可见光和/或不可见范围内的任何波长的光可以被相似地使用。通过这种方式,或者在反射中以相同方式或本领域技术人员所知的其它方式利用其它顺序变化或不同波长的光,不同波长的光可以被用在生物质生长过程中最有益的地方。
参见图8本文的一个实施例包括系统800,其设计用于提供选定波长的光至BGU或其部件,包括与BGU有效流通的热反射镜或其它光选择性表面810A,所述反射镜或其它表面被设计成选择性反射或引导一定波长的或一定波长范围的光811、812至BGU或其部件802、806。一个实施例包括该系统,其中允许选定波长光812经过热反射镜或其它光选择性表面810A。一个实施例包括该系统,其中选定波长光812被引导向BGU或BGU部件806。一个实施例包括该系统,其中选定波长光812被引导向第二热反射镜或其它光选择性表面810B。一个实施例包括该系统,其中选定波长光814被反射或从第二热反射镜或其它光选择性表面810B被引导入或引导向BGU或BGU部件804。一个实施例包括该系统,其中允许选定波长光816经过热反射镜或其它光选择性表面810B。一个实施例包括该系统,其中选定波长光816被引导至BGU或BGU部件806。
参见图8本文的一个实施例包括一种用于提供选定波长的光至一个或多个BGU或BGU部件的方法,包括接收光至热反射镜或其它光选择性表面810A,其中该热反射镜或其它光选择性表面与BGU有效连通,并选择性反射或引导波长光,引导选定波长光811、812至BGU或BGU部件802、806。一个实施例包括该方法,其中选定波长光812被允许经过热反射镜或其它光选择性表面810A。一个实施例包括该方法,其中选定波长光812被引导至BGU或BGU部件806。一个实施例包括该方法,其还包括引导所选波长光812至第二热反射镜或其它光选择性表面810B,并选择性反射或引导第二选定波长814、816至BGU或BGU部件804、806。一个实施例包括该方法,其中选定波长的光816被允许经过热反射镜或其它光选择性表面810B。一个实施例包括该方法,其中选定波长的光816被引导至BGU或BGU部件806。
在一个实施例例如图6中,生物质生长模块可以包含适当结构、控制模块、硬件和软件,例如用于根据需要注入或释放气体、液体和/或固体以维持最佳生物质生长的阀。传感器可被用来检测BGM或其任何部件、气氛和/或周围系统中的任何状况,发送信号至控制系统,控制系统随后可以引发自动响应以对BGM和/或其支持系统做出调整(例如系统,其连接至和/或有效连通于和/或以其它方式提供输入、接收输出和/或此外以任何方式与BGM相互作用来影响其运行,例如在所述计划内)。例如传感器可以监视BGM部件温度并引发自动响应以释放附加被加热的水至池子中,加热BGM部件以优化其温度。这种自动化系统可以通过计算机来控制。计算机软件可以采用基于数据的算法和/或智能自调节控制。
在一个实施例例如图25中,从BGU释放出的氧气和/或其它气体可以在WWTP中、在对所述计划有益的其它加工过程中被收集和储存和/或改变路线以用在异养生物质生长过程中,和/或可以投放市场。在一个实施例中,从BGU收集的氧气可以被全部或部分注入热电厂燃烧过程中以减少NOx排放。
在一个实施例例如图6中,BGM可以不仅包括一项技术设计,也可以包括一排不同的BGU,其可以利用一排生物反应器、槽罐、池塘连带例如图6的任何所需的辅助子单元、适应此目的的其它设计和/或设计用于生长和/或加工生物质的任何技术组合。
在一个实施例中,BGM可以由例如图5的一个或多个BGU构成。BGU可以是用于培养/生长/制备生物质的任何系统,包括生长子单元和用于在特定BGU中支持生物质生长的任何补充子单元例如营养成分供应源、压迫子单元和/或BGU系统所需的任何其它子单元(例如图6和专利US 2009/0197322A1,被援引纳入于2015年6月10日提交的美国临时申请号62173905,附件2),和/或可以被用在BGU中的其它可能部件和/或加工过程。在一个实施例中,可能适合支持生物质生长的其它系统和/或部件可以被利用。
在一个实施例例如图5中,构成BGM的任何配置形式的一个或多个BGU可以被施用和/或串联和/或并联连接,可以共享任何部件,可以完全或部分流入彼此中。图5示出了BGM的一些示例性配置。在图5中,带箭头的线表示进流和排流,不带箭头的线表示共享,包括从一个BGU至另一个的或者来自由BGU包含的任何子单元的任何材料的来回共享(包括进流和/或排流)。例1:单个BGU。例2:串列BGU。例3:并列BGU无共享。例4:串列BGU有共享。例5:串列BGU有共享但只有一个排流。例6:许多BGU,按照各种不同形式的共享和进流和排流。所示配置可以只是例子,BGU的任何配置可被用来构成BGM。
在一个实施例例如图6或者其它图和/或关于BGU的说明中,代替用于培养生物质的池塘或光生物反应器地,任一生物质BGU可以利用其它技术,例如那些牵涉到发酵工艺、异养生物质生长(不需要阳光)、兼养生物质生长和/或本文所述的和/或本领域技术人员所知的可能在生产生物质和/或生物燃料中可行的任何其它系统的技术。不同工作以生产燃料和/或消耗二氧化碳的任何其它系统或者未来研发的执行这些功能的新系统也可以按照相同方式被利用以执行BGU功能。从任一这些系统生产的生物质、燃料和/或产品可以例如如本文所述地被利用。
在一个实施例中,不同的加工过程可以例如在精炼厂和/或BPP中被用于精炼/分离生物质,在本文的某些附图中作为“精炼厂/BPP”被示出。当前,HTP可以被认为是用于生物质自水分离和/或用于生物粗油和/或其它燃料的部分精炼的优选技术。可让本领域普通技术人员获得的任何等同技术和/或方法可以被用于所述设计或计划内的这些过程,以允许在生物质分离和/或精炼中最有利的地方灵活利用本领域技术人员所知的不同的技术。所造成的燃料可以例如如本文所述地被利用。
在一个实施例中,从例如在所述计划内所产生的生物质(例如图6和14)制造其它生物质衍生产品,包括本领域普通技术人员所知的较高价值产品如药品和营养品,根据Pandey等,2013,第205-233页。
其它方法可被用来加工生物质,包括:过滤、筛分、离心分离、浮选(包括溶解空气和氢气)、絮凝、生物絮凝、重力沉降、重力浓缩机和/或本领域普通技术人员例如Shelef等人(1984)和Pandey等人(2013,第85-110页)所知的其它技术。
参见图14,分离单元1404从水1406中分离生物质1404a和/或1403并且可以通过过滤、筛分、离心分离、浮选、(包括溶解空气和氢气)、絮凝、生物絮凝、重力沉降、重力浓缩机和/或本领域普通技术人员和/或例如Shelef等人(1984)和Pandey等人(2013,第85-110页)所知的其它技术。获得
在一个或多个实施例例如图7A和/或图7B中,并且出乎意料地,硫捕捉可能受到本文加工过程的影响。硫通常可以是在热电厂中燃烧的燃料的组成。当被燃烧时,硫主要产生二氧化硫(SO2)。在有水情况下,二氧化硫形成亚硫酸(H2SO3)即一种弱酸。于是,通常在废气中可能成问题的需要洗涤塔和/或清理热电厂废气的其它技术的硫氧化物在此可以被有利地用于促成系统内的排气和/或水的附加修复,无论排气是否可通过排气回收模块中的污染夹带模块和/或污染控制模块(例如图7A或图7B)和/或适应此目的的其它技术被加工,和/或直接被用在生物质生长模块中,在一个实施例例如图7A、图7B和/或图22中,亚硫酸可以从污染夹带模块和/或污染控制模块(例如图7A和/或图7B)、湿式洗涤塔和/或双程湿式洗涤塔的第一次通过和/或第二次通过2240、2276(例如图22)和/或其它排气净化技术中被收集,和/或被用来进一步修复排气和/或碱性和/或盐化土壤或水。
在一个实施例中,所述计划可以包括一个或多个以下特征:利用废水且用于废水处理厂的某些功能的生物质生长模块,淡水BGU,盐水BGU,半咸水BGU和/或如本文所述的其它BGU类型;基于细菌的传统废水处理厂;泥浆加工厂;热电厂,其可以包括自燃料和/或废物和/或其它热密集加工过程发电;脱盐厂;生物燃料/生物质加工厂;废物处理和/或回收利用厂;生物燃料研究中心;水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂;非技术设施如船运区;现场维护设施;非生产办公区;组装区例如会展中心、塔、装饰性喷泉和/或水处理喷泉(例如水增氧)池子和/或湖泊和/或例如用于排出水至环境的其它水体,或者作为储水以用于供应水至生物质生长模块、热电厂和/或本文所述的其它模块。
在一个实施例中,热电厂可以提供热和/或可选电力给所述计划和/或可选地给系统网络。固态废物可以被加工,在可能情况下回收废物,或者用在WTE技术中以产生能量。WWTBGU可以处理废水、缓解现场生产的二氧化碳、生产生物燃料以用作现场功率源,和/或可以利用其它水源来生产一组燃料和其它产品以便输出厂外。传统废水处理厂可能在基于生物质生长单元的WWT厂或者WWTBGU之前和/或与之一起就存在。来自任一加工过程的所造成的经过处理的水可以被用于工业、消防、风景、灌溉和/或其它目的。泥浆加工厂可以加工来自WWTBGU和/或WWTP的泥浆并且利用它来生产土壤物质、肥料、燃料(通过水热加工和/或其它方法)和/或其它产品。盐水和/或半咸水生物质生长单元可以自海水生产生物燃料和/或其它有价产品,同时缓解二氧化碳排放。水可以从大海被摄入,在脱盐厂被脱盐,且例如被用于引用和/或所述计划和社会公众的任何其它功能。例如在所述计划内生产的所有生产产品和副产品可以被协同使用以提供最大生态益处。在一个实施例中,设施可以基本是独立的和就能量利用、水利用、缓解CO2和其它有害排放、废水处理和/或废物处理而言是自可持续的。
废水处理生物质生长单元/传统废水处理厂:在一个实施例中,BGU可以利用废水作为水源地培养生物质,且同时全部或部分地执行都市废水、农场径流和/或其它废水的废水处理。本领域技术人员所知的其它加工步骤可以被添加以获得某个废水处理目标。这样的BGU连同根据需要为了附加处理被加入的可选模块可以被称为“废水处理BGU”(WWTBGU)。
在一个实施例例如图6或其它图和/或关于BGU的说明中,一个或多个传统的基于细菌的废水处理厂(WWTP)、WWTBGU、两者或者可选地其中一个以上可以在任何实施例中靠近可实现废水处理的地方设置。就此而言,在可选集中布置的情况下,WWTP和/或WWTBGU可以形成废水处理场所。这些系统也可以有效连接以共享基础设施,和/或可以交换气体(例如光合WWTBGU可以供应氧气给WWTP,和/或WWTP可以供应CO2给光合WWTBGU,例如如本文所述,例如图4和图25)。在一个实施例中,这些工厂或BGU系统类型中的一个可以首先建成,随后建成另一个,其中该原始系统可以继续运行,或者可以随后部分或全部被转化为其它系统类型以处理废水(例如WWTP可以先建成,WWTBGU可以随后被添加以同时运行或者全部或部分替换WWTP)。因此,所述设计、系统或计划可以具有任一系统或两者均有。在集中布置时,协同配合存在于这两个系统之间,并且在先有WWTP的情况下,它可以随后如下所述地被转换为WWTBGU。
在一个实施例中,例如参见图3,出乎意料的好处可能是WWTP和WWTBGU系统与所述计划的余部的协同配合。来自可选的水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂的清洗水和泼水和/或生物质可以被送往WWTP/WWTBGU以便水或其相当大的一部分的处理、回收,例如清洗水和/或泼水的60-100%、或者水的60-90%、或者60-80%、或者60-70%。来自例如所述计划内的所有其它工厂的废水可以被送往WWTP/WWTBGU,其包括被用于冷却热电厂的水,如果这些系统允许,或者可以经历处理并随后被送往这些系统。
在一个实施例中,WWTBGU可以利用二氧化碳并生产氧气,而WWTP可以基于细菌,因此在废水处理过程中利用氧气并释放二氧化碳。WWTBGU通常可以例如在所述计划内是优选的,但某些情况下,WWTP可以是优选的且可以被单独地或与WWTBGU结合地实现。
在一个实施例例如图4中,WWTBGU可以连同WWTP一起使用,由此它可被用来缓解来自WWTP的CO2,并提供O2给WWTP(例如在光合实施例中)以在废水处理中获得近似零的二氧化碳释放。由WWTBGU和/或其它BGU产生的氧气也可以被捕捉、输出和/或投放市场、被注入热电厂燃烧过程以减少NOx排放和/或用于例如图25的其它应用。
在一个实施例例如图3中,HTP排水可以全部或部分地用作BGU的给水。该水源可以含有较高水平的碳和/或在HTP之后留下的其它材料,不像废水,其可能需要修复和/或可能促进生物质生长。在此情况下,水源可以是盐水、淡水和/或本文所述的任何其它水类型,作为BGU中的可能的水源类型,其已经通过HTP被加工。除了借助残余碳和/或在水中的可能其它材料的使用的水处理外,利用HTP废水的BGU的协同配合可以是与用于HTP过程的水源水相同类型的。
在一个实施例例如图3中,HTP废水可以按照与BGM流出流体117相似的方式被加工。其高碳含量可以提供浓缩碳流,其可与BGM流出流体混合和/或通过使之经过BGM流出流体117所经历的任何加工步骤被单独加工。
在一个实施例例如图6和/或关于WWTBGU的任何图或说明中,WWTBGU可有效地以最低程度执行可在废水处理行业中常被称为废水“二级处理”的工作以致它可比传统WWTP更优胜的程度。初级处理和可能的三级处理可能是完成典型市政废水处理标准的过程所需要的。如果标准WWTP可以运行且可如本领域普通技术人员所理解地和/或根据本文实施例随后被调整成WWTBGU,或者过是连同WWTBGU运行,最初针对WWTP所研发的初级处理和/或三级处理基础设施也可被调整用在WWTBGU中或可被WWTBGU共享,且如果WWTP可被调整至WWTBGU,二级处理基础设施的一部分或全部可能可以被调整以用在WWTBGU中。如果仅WWTBGU可以被建成且可能不需要初级处理和/或三级处理的某些方面,那些步骤可以被消除,降低基础设施和运行和维护成本。
在一个实施例中,来自BGM的生物质可被用来产生各种各样有用产品以便现场使用和/或输出厂外。现场使用的一些例子包括生物塑料,其可以被用在水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂中用于包装,还包括基于生物质的润滑剂,其可以被用在整个场地的机器中。在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,热电厂废热和/或初级加工过程热和/或热电联产冷却可以被用在许多应用中以加工生物质。在一个实施例例如图1和/或图14中,需要灌瓶的生物质产品可以在集中布置的水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂(BBPP)内被灌瓶。在一个实施例中,固态生物质产品和/或油中的生物质产品也可以在此工厂内被包装。
基础设施协同配合:在一个实施例例如图24中,例如可以如本文所述地被用于加工生物质的HTP模块或单元和/或类似方法也可以被用作将废物转化为能量的手段。HTP和/或本领域普通技术人员所知的等同技术可被用来转化各种各样的有机材料以生产生物粗油。HTP模块或单元或设计用于生物质的等同加工系统可以被那些被用来加工固态废物的模块或单元或等同加工系统共享。HTL可以根据PNNL工艺专利WO2013/184317A1(例如图9)来进行。HTP的其它变型和/或适应此目的的类似加工过程也可以被采用。
其它淡水生物质生长单元:在一个实施例中,BGU可以除了废水外还利用其它淡水源。采用淡水而无废水含量的BGU可以被称为淡水BGU(FWBGU)。这样的淡水源可以包括从湖泊、溪流、WWTP/WWTBGU输出和/或其它未含有显著大量废水的源抽取的水。FWBGU可以具有与WWTBGU一样的与所述计划的协同配合,除了废水将未被处理。
在一个或多个实施例中,BGU也可以利用淡水,其可以部分是废水而部分是非废水。例如系统可以被称为混合型淡水BGU(MFWBGU)。对于生物质生长而言营养成分不足的可能性可能在非废水或部分废水源中较高。附加营养成分流可以在需要的情况下被添加至任何BGU水源以促进生物质生长。营养成分流可以包括硝酸盐、磷和/或适合生物质生长的可能其它营养成分。
盐水生物质生长单元(盐水/卤水/半咸水):在一个实施例中,盐水BGU利用盐水作为初级物质,可选地包括任一或任何组合的盐水源(例如海水、卤水和/或半咸水)。盐水BGU(SWBGU)将带有WWTBGU一样的所有优点和/或与计划的协同配合,除了用在SWBGU中的水和SWBGU排水将会是盐水,因此废水将未通过此加工过程被处理,并且用于废水的某些预处理和/或后处理步骤可能是不需要的。SWBGU排水将因为适用于例如所述计划内的盐水而被采用。
在一个实施例例如图1、图2和/或图3中,来自例如所述计划内的任何模块的盐水BGU排出物或者生物质/水淤泥和/或在如图1所注明的BGM后处理步骤之后的包含满含生物质和/或生物燃料的盐水的经过处理的生物质/水淤泥可以基本上没有初级处理和/或三级处理地运行,和/或可以被用在例如所述计划内的针对其它BGU排出物所述的相同的方法和/或系统中,包括:用作热电厂中的冷却水;执行水热加工(HTP);预热以用于HTP和/或其它生物质加工技术,在装饰性庭院水景中和/或在例如所述计划内的其它功能中。如果BGU和/或BGU排出物可以通过任何形式被加热,则热可以通过本文所述方法之一在排出之前被回收。在在所述计划内的生物质生产和/或其它应用中,所用盐水可以与可选的脱盐厂卤水排出混合和/或随之一同排出,提供一定稀释效果给卤水排出,和/或可以如在例如所述计划内所注明的那样被回收和利用(见图3)。
在一个实施例中,SWBGU可以代替WWTBGU和/或其它BGU或与WWTBGU和/或其它BGU同时来使用。
在一个实施例中,SWBGU可以与可选的脱盐厂共享基础设施,包括例如来自大海的水进口、管道、热利用、水利用和/或排出管。在一个实施例中,SWBGU可以利用单独来自脱盐厂的盐水,它可以自脱盐厂接收作为水源水的卤水,和/或其输出可被引导至脱盐厂(见脱盐段落的说明)。
在一个实施例例如图3和/或图14中,SWBGU可以利用常规盐水如海水和/或可以利用卤水排出(来自可选的脱盐厂排出的高盐度水)以使生物质生长。所形成的来自卤水SWBGU的排水可以按照与在此所述的卤水排出一样的方式被处理,但在经过SWBGU加工之后营养成分含量、某些矿物、生物材料和/或其它化学品的含量比海水较低,这可以允许由卤水生产与海水不同的生物质产品、盐和/或其它产品和/或更高效地生产相同产品(例如更易于与污染物隔离)。卤水SWBGU的高盐度也可以比其它水源更高效地防止侵害性生物质品种侵入BGU,因为少量植物品种可以在高盐度水中生长。
参见图5,在一个实施例中,SWBGU可以与WWTBGU和/或FWBGU同时使用,利用单独供水或者BGU水源,和/或系统部件可以部分或全部地在其各自加工过程的任何阶段组合,以形成“半咸水生物质生长模块”(BWBGU),在这里,组合的水生物质系统利用盐水和淡水的半咸水组合,和/或BWBGU可以接收半咸水输入(例如来自半咸水泻湖)和/或来自不同进口、厂外源和/或现场模块、单元或子单元水输出的混合物的不同盐度的水的混合物。来自组合水生物质系统的排出半咸水可被用来利用任何卤水排出方法稀释可选的脱盐厂卤水排出。可选地,如果合适,自任何源被置入所述计划的半咸水和/或BWBGU排出半咸水可以被用作脱盐用水源水。
在一个实施例例如图3中,BWBGU可以通过使用任何淡水源和盐水源的组合来实施,可选地包括任何类型的废水、盐水、卤水(例如来自可选的脱盐厂)、非废淡水和/或其它水源。它可以具有下述系统的组合协同配合,该系统通常利用混合水源,但所造成的半咸水排出可以例如像在脱盐厂中那样被排出,被用来稀释卤水排出和/或可以以确定被冷却和/或其它目的所允许的方式被再用,例如就像在经过处理的废水系统中那样,假定有所产生的盐度。所造成的排出物如果以其它方式不可用在可以被排至大海和/或通过稀释或不稀释的其它盐水处置方法。
在一个实施例例如图3中,在脱盐之后,脱盐厂卤水排出可以利用废水、淡水、盐水和/或其它水源被稀释至约海水盐度。组合的水基质随后可以被用在BGM中以生长生物质。此实施例可以比仅在BGM中利用废水和/或其它淡水提供较大量的有用水,其中该BGM水排出可以随后与卤水排出汇合以稀释它以便排放大海。BGM中的盐度与海洋盐度相似的水容许利用在已经投放市场以利用盐水运行的生物质生长系统,并且在卤水与废水混合的情况下,混合物可以提供比只在盐水中可能有的更好的营养成分源,结果就是更好的生物质生长和/或生产,同时也处理了废水。
生物质生长单元组合以满足不同项目目标:在一个实施例例如图1、图4、图5、图6、图11和/或关于计划部件与BGU组合的说明的其它图和/或说明中,本文所述的所有BGU可以按照不同的组合、许多数量、连接和/或流通形式来实现(例如图5,示出相连的系统),和/或按照不同优先级以获得特定项目目标。例如为了缓解所有二氧化碳和为了处理计划可用的所有废水,在一个实施例中,WWTBGU可以先建成以处理所有可用废水,不利用废水的SWBGU或FWBGU可以设计和实施成在WWTBGU的CO2使用可以被最大化的情况下供应废水来缓解任何残余CO2,并且来自热电厂的附加CO2还保留以便使用。在此实施例中,不利用废水的SWBGU或FWBGU可以根据剩余CO2供应量来定标以现场获得零净二氧化碳生产。任何其它BGU类型也可以在此例子中被采用,代替或补充WWTBGU和/或不利用废水的SWBGU或FWBGU,如果被认为更有利的话。例如在废水处理作为特殊项目的组成部分可能不可行或不希望有的情况下,FWBGU可以代替WWTBGU地被利用。
饮用水:在一个实施例中,包括附加加工步骤的WWTP和/或WWTBGU可被设计成在紧急情况下或者在当地社会允许其使用的情况下生产饮用水。
WWTP/WWTBGU/MFWBGU固体/泥浆:在一个实施例例如图24B中,来自WWTP、WWTBGU、MFWBGU和/或本文所述的其它BGU的固体和/或泥浆可以在气化模块(例如CHG,被厌氧消化)中被加工以生产生物气以用于热电厂发电。在一个实施例中,来自BGM的所有或部分的生物质也可以在气化模块中连同所述固体或单独地利用相同气化设备被加工以生产生物气;和/或WWTP和/或WWTBGU固体可以被加入WWTBGU以便用在生物质生长中;和/或任一所述固体可以在HTP系统(本文所述的生物质HTP系统和/或单独的一个)中被加工以生产生物粗油以用于热电厂发电,剩余残渣通过任一上述方法被加工;和/或固体可以在其它WTE和/或其它技术中被加工以发电和/或产生燃料(例如基于高温分解的WTE,纤维素乙醇和/或其它方法)以用在热电厂中。
在一个实施例中,由任一这些系统产生的泥浆和/或在气化模块和/或以上另一加工过程中的加工后留下的部分可以可选地以下述形式来利用,所产生的和/或所堆肥的和/或用石灰石处理的碳、来自WTE过程的灰烬、来自BGM的生物质和/或用于在泥浆加工厂生产土壤改良剂以用于农业目的的其它添加剂。
在一个实施例例如图24B、图24C和图10中,通过在气化模块中(例如利用CHG和/或厌氧消化器)加工生物质所产生的生物气和可选来自任何现场加工过程的回填的生物气可被用来在热电厂发电。来自气化模块技术的生物气可以经历加工以准备好用作燃料和/或用于储存,包括干燥、硫化氢和/或其它污染物去除、与其它燃料混合、冷凝成液体和/或本领域普通技术人员所知的其它技术。气化模块如CHG模块、厌氧消化器和/或气体净化、干燥、冷凝成液体、处理、储存和/或加热和/或相关基础设施可选地由BGM生物质、BGM泥浆和/或WWTP泥浆和/或所造成的生物气和/或其它生物气源如可选的回填和/或其它可选的天然气源如厂外输入的天然气共享。采用气态燃料(如燃烧天然气的燃烧透平)的任何热电厂技术和/或相关基础设施可以由任一或全部上述系统共享,和/或还有其它可燃气体源例如从厂外送来以便用在热电厂中的天然气。
厌氧消化器的说明:在一个实施例中,嗜热消化、嗜温消化和/或另一厌氧消化方法和/或几种方法的组合可被用来处理泥浆和/或生物质。由厌氧消化产生的生物气可被用在燃料电池、透平、内燃机和/或适于此目的的其它技术中。在一个实施例中,厌氧消化器可被加热以维持最佳温度或者当外界温度可以低于35℃时。用于厌氧消化器的设备可包括利用热水或其它热源的换热器。热可以由热电厂供应和/或自热回收和/或来自HTP过程、其它热密集生物质精炼过程和/或例如所述计划内的可例如像图2由此回收热的其它过程的热水排出物供应,和/或利用专用于厌氧消化器系统的热源来供应。
在一个实施例例如图24D中,池塘、沉淀槽和/或二级WWTP所用的其它技术也可以被用在WWTBGU中,和/或如果共同运行则可以共享基础设施,或者在WWTP系统切换至WWTBGU、调整初始WWTP池塘、池塘和/或其它基础设施至随后的WWTBGU和/或其它BGU实现方式的情况下,根据设计需要。在一个实施例中,这也可以包括废水初级处理基础设施,包括筛分、澄清器、浮选技术、沉淀技术和/或其它合适的初级废水处理技术和/或废水三级处理技术,其可以包括三级澄清器、消毒技术例如UV和/或其它合适的三级废水处理技术。例如UV处理系统可以在WWTBGU与WWTP之间被共享,在此两者可以被同时使用,或者它可以在WWTBGU可以被实现以代替WWTP的情况下被调整以用在WWTBGU中。
电力:在一个实施例例如图24D中,靠近进水泵设备的变电站可以由WWTBGU和WWTP共享或者被调整以便由WWTBGU代替WWTP。传感器、计算机控制器、控制模块、软件、硬件和/或其它电力系统也可以在这些系统中被共享,相互调整转换,并且可以与模块、单元、子单元、技术和/或所述系统和/或计划的其它特征的余部整合。
在一个实施例例如图24D中,被用于任何目的的空气/氧气输送系统(例如WWTP所用的现有系统)可以被调整和/或转换为二氧化碳输送系统,例如以支持光合WWTBGU或,调整和/或转换为适应在需要氧气或空气类型的BGU中的生物质生长的氧气或空气输送系统、或者氧气、空气和/或二氧化碳输送系统以用这些需求支持BGU。
构造:在一个实施例中,共享构建过程和建筑例如沟渠可以被用来减少所需材料并降低用于输送废水、中水(部分或全部经过处理的废水)、盐水(包含微咸水和卤水)、饮用水的水管线和用于在例如图2的系统和/或计划中的针对各不同目的的具体应用的其它水管线的成本(例如含有生物质/水淤泥的高温废水、低温盐水、环境温度半咸水、温淡水等),此时各种不同水管线可被共同用来在所述计划中输送水(例如当WWTBGU和脱盐厂可被共同使用,且用于两个系统的水管线可以安装在同一沟渠中)。
在一个实施例中,许多热电厂技术可以被个别或共同使用以构成热电厂,从设施到便携式发电系统。热电厂可以有许多可能变型,包括可以被用在例如所述计划内的热电厂,可以现场生产和/或输出厂外或自厂外输入的各种各样的燃料(其可以针对每个项目被个别确定),利用使用生物质产生燃料的现场能力,一些废物能量回收技术,HTP,纤维素乙醇/丁醇/异丁醇和/或用于生产各种各样燃料的其它加工过程,由厂外选择燃料补充(厂外燃料),基于当地可用性和可通过以厂外燃料利用和/或补充所述计划所获得的任何需求和/或效率(例如利用厂外燃料以与现场生产的生物燃料混合以获得更好的和/或不同的燃烧特性,利用厂外燃料来生产附加功率,同时例如利用所述计划缓解排放,利用所产生的生物质来生产产品,本文所述的和/或本领域技术人员所知的其它应用)。用来生产燃料和/或燃料前体的技术也可包括热电厂组成部分如高温分解技术、纤维素乙醇和本文所述的其它的技术。
在一个实施例例如图1中,可能早于所述计划实施的任何类型的热电厂技术可以作为热电厂模块或热电厂模块的部件或技术被加入所述计划(例如现有的燃煤厂可以被改装到所述计划中,变为热电厂模块的一部分,其连接至计划的余部)。在一个实施例中,可被改装而成为技术、单元、子单元、特征和/或模块和/或在模块、单元、子单元、技术和/或所述计划的其它特征之间的连接和/或流通手段的或者以其它方式被计划的任何特征包含的任何其它现有部件、技术、单元、子单元、特征和/或模块可以被改装和加入所述计划(例如废物能量回收系统、WWTP、BGM、精炼厂、BPP、废物处置厂、回收利用厂、太阳热技术、脱盐厂、BBPP、进水、水管线和/或任何其它模块、单元、子单元技术和/或系统和/或计划的其它部件)。
图10示出了在一个实施例中一些燃料可以如何被产生、引导和用在例如所述计划内。
在一个实施例中,热电厂可以设计成利用任何一种或许多不同的燃料,潜在包括甲烷气/天然气/生物质生物气、乙醇(由生物质设备生产,自生物质精炼和/或来自纤维素乙醇过程)、可以从海藻和/或其它生物质获得的其它燃料、生物粗油(包括汽油、柴油、航空煤油、燃油和/或其它燃料)、氢气、来自纤维素丁醇和/或异丁醇过程的丁醇和/或异丁醇、来自HTP过程如HTL的生物粗油(生物质衍生的和/或MSW和/或可能其它生物质衍生的生物粗油、生物油、煤状产品(生物煤)和/或来自利用废物(市政废物、农业废物、建筑废物、拆毁废物、工业废物、废油和/或其它废物)的某些WTE技术的其它有机输出、可以由任何技术现场产生以便发电的其它燃料,和/或以及厂外输入的各种燃料,可能包括天然气、轻油和/或其它燃料。任何上述东西可以按照本领域技术人员所知的任何方式被处理、被储存和/或直接使用和/或与其它燃料混合以便全部或部分地用在热电厂中。任何一种上述东西可以在用于任何目的之前按照任何适应此目的的方式被储存。任一上述燃料的任何前体如生物质和/或任何类型的废物可以在利用这些材料产生燃料的加工过程中加工成燃料之前按照任何适应此目的的方式被储存。例如所述计划内的每个系统可以采用传感器和/或自动控制装置,其完成测量并根据需要调节系统以改变支持例如所述计划内的任何系统的性能的任何参数的输入/输出。在一个实施例例如图1、图2、图3、图4、图7A、图7B、图10、图11、图22和/或图25和/或关于资源的任何其它图和/或说明中,加热和/或冷却和/或热电厂其它方面、热电厂技术、燃料类型和/或燃料流、空气流和/或含量、水选择、水流和/或本领域技术人员所知的性能的任何其它方面可以利用传感器和/或动态控制装置被控制。
在一个实施例中,这些燃料可被用来在传统发电过程例如燃烧透平(简单循环或组合循环)、燃油单元、锅炉和/或其它发电和/或包含任何WTE过程的各种类型其它热电厂系统中发电。
热电厂或热电厂技术的例子包括例如采用可燃燃料、核能和/或太阳辐射的传统发电系统和废物能量回收(WTE)系统。符合“热电厂”定义的这些和/或其它技术例如产生热的工业设施如水泥厂、钢厂和玻璃厂可以用作热电厂,或者热电厂技术的任何组合可以在相同地点或在不同地点在相同位置或不同位置被使用,且可以组成“热电厂”。
在一个实施例例如图24E和/或图24H中,在例如所述计划内的热电厂和其它加工过程之间的所述一个或多个连接、流通和/或协同配合可以利用构成热电厂的任何数量的不同技术来建立(例如二氧化碳可以从燃烧透平或废物能量回收焚烧炉或者两者和/或产生二氧化碳的任何其它热电厂技术被供应给BGM,此时这些技术可以在作为热电厂的使用中)。在一个实施例中,不同的技术和/或燃料源可被用来构成热电厂,包括传统发电系统,废物能量回收和/或其它热电厂技术可以被集成以共享基础设施和/或资源如燃料、热、水、功率、排放控制模块、传感器、计算机系统、计算机控制装置或模块和/或其它资源。基础设施共享可以包括一个或多个变电站、传输线、本领域普通技术人员所知的其它电力基础设施、排气输送装置、烟道、污染控制模块、污染夹带模块(例如图7A或图7B)和/或其它排放控制装置、二氧化碳、甲烷、生物气、氧气和/或其它气体运输管线和/或储存、水、水/生物质淤泥、生物燃料、其它燃料、化学品储存、用于水、化学品和/或其它材料的管道、其它液体运输和/或储存、冷却系统、换热器和/或可在热电厂之间共享的其它部件。在某些实施例中,燃料可在热电厂中通过一种技术被产生/加工并被用来发电,和/或利用另一热电厂技术如燃料的热可在WTE技术中产生,以热电厂热被加工且在由热电厂包含的电厂中被燃烧。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明中,热电厂可以产生废热和/或初级工艺用热,其可以被输出给脱盐厂中的水脱盐、生物质加工和/或用于其它工业应用。热可被用来执行脱盐和/或增强脱盐过程,取决于所选脱盐方法。
在一个实施例例如图3中,热电厂废水(可选在热回收之后)可以被引导至WWTP和/或WWTBGU。
在一个实施例例如图10中,包括传统发电厂和/或热电厂内的WTE系统的不同的技术可以就满足发电目标、以防万一和/或利润率这一点彼此相互作为备用。燃料和/或废物可以按照行业已知的方式被储存以允许最佳发电以用于所述计划和/或随着时间推移(例如每天和/或季节性的电力需求、燃料利用率、备用容量的波动)。
在一个实施例中,与传统动力系统相比,WTE系统可能与所述计划具有大部分相同的协同作用,但更加协同配合取决于所用的WTE系统,其中一些WTE系统自废物和/或可被用在其它电力系统内的生物质产生燃料,例如乙醇、丁醇、异丁醇、生物煤和/或生物油产品。
在一个实施例中,集中布置的模块和/或技术可以通过将废热源结合至模块和/或技术来加入。
电力:在一个实施例中,所述计划所需的所有或部分的电力可以由热电厂提供,并且电力、燃料或两者可以被输出厂外。
在一个实施例例如图3中,来自可选的脱盐厂的去矿物质水可以在轻油和/或其它燃料点燃过程中被施用,以降低燃烧温度和/或减少自燃烧透平(CT)和/或其它热电厂系统的NOx排放生成。在一个实施例中,来自可选的脱盐厂的脱盐水可以被用于CT入口空气冷却所需要的相对少量的水、NOx注入水和/或饮用水和/或在其它热电厂发电系统中的类似使用。
在一个实施例中,热电厂可以生产未被加热的废水、被加热空气、蒸汽和/或混合物、被加热废水和/或例如图11可能被加热的生物质和/或生物燃料和水淤泥和/或HTP分离出的热生物粗油和/或生物燃料和热水,自此可以回收热。大部分的热电厂排水可以被加热,热可以被用于例如图2的其它加工过程,或者在排水中时和/或以其它方式被传递至例如所述计划内的另一物质,为此采用适应此目的的任何传热技术,例如图12A-12E、图15-20和/或按照本领域技术人员所知的任何其它方式,此时水被用在这些过程中以便回收、根据需要被处理和再用,例如图3。
在一个实施例例如图2、图7A、图7B、图11、图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图15A、图15B、图16、图17、图18、图19、图20A、图20B、图20C、图20D和/或关于热捕捉和/或传热的其它图和/或说明和/或图3和/或关于水利用和/或运动的其它图和/或其它说明中,来自任何来源的冷却水可被用来冷却热电厂,随后按路线输送以用于可选的初级处理(经图1的模块104),随后被用于直接作为水源水被用在BGM中,与其它水源混合且作作为水源水用在BGM中,或者简单用于传热至BGM和/或另一加工过程所用的水。按照本文所述的任一种这些和/或其它方式,在BGM、个别BGU、子单元、部件和/或其它特征中的温度可以直接地或间接通过可选与其它水源组合的热电厂排流被调整。来自热电厂的气体和/或其它流体排流同样可以被单独使用或其它热源组合使用以调整BGM和/或所述计划的其它部件的温度(例如图7A、图7B、图12A、图12B、图12C、图12D和/或图12E)。如果可能需要冷,则任一上述热源可被用来生产、输送和/或热电联产冷,其可以被供应给例如图2的计划。
在一个实施例例如图1和/或图3中,自热电厂排出的(在热利用或回收之后)一部分的如大部分的废水可以按路线输送至初级处理(经过图1的模块104),随后送至WWTP和/或WWTBGU。一些热电厂水废物根据污染水平可被用来稀释脱盐厂卤水排出而未被进一步处理,以减小卤水环境冲击(例如当被排出时)。雨水径流可以被送至雨水澄清池或者先经过油/水分离器,如果其含油的话,随后被送往雨水澄清池。废水随后可以按路线输送以用于初级处理(经过图1的模块104),随后被送至WWTP和/或WWTBGU。化学清洁废水和/或其它经过化学处理的废水可以被现场保持和检测,并且如果根据本领域普通技术人员的检测是无危险的,则可以按路线输送以便初级处理(经过图1的模块104),随后连同其它废水送至WWTP和/或WWTBGU,或者如果合适的话则被引导至蒸发池。
在一个实施例例如图3和/或图1中,例如所述计划或系统内的任何其它废水源可以按路线输送至初级处理(经过图1的模块104),随后送至WWTP和/或WWTBGU。
在一个实施例例如图10中,在例如所述计划内的系统中或厂外所产生的油/水混合物可以被分离。在一个实施例中,废油可以作为燃料被送至热电厂以发电。废油所用的热电厂技术可以包括WTE焚烧炉、HTP、等离子体气化单元、回转窑式焚烧炉和/或其它技术。
在一个实施例例如图10中,一些固体、液体和/或混合废物可以在热电厂中产生,其可以被认为是危险废物。如果这些废物可以利用回收利用、WTE焚烧炉、等离子体单元、回转窑式焚烧炉、替代热电厂技术、HTP和/或回填被依法高效处理掉,则任一所述选项和/或其它适应此目的的选项可以被用在例如所述计划内。
排放物:在一个实施例中,生物质(如海藻)燃料通常在热电厂技术中比石油燃料燃烧得更干净并且可以缓解除了二氧化碳外还有其它有害排放,当排气可被引导至例如所述计划内的上述BGM。
在一个实施例例如图4和/或图2和/或关于热产生和/或传热的其它说明中,所述系统或计划可缓解(例如传统燃料燃烧型热电厂的)二氧化碳释放并利用来自包括BGM的任何源的CO2产生额外电力。这代表很吸引人的与厂外二氧化碳产品的协同配合。在一个实施例中,例如当地(可能厂外)热电厂(如燃煤发电厂或工厂)送出可选被预热的排气(例如烟道气)至BGM,其可以可观地捕捉排放物。此系统可以提供动力,伴随相当彻底的碳捕捉(如零碳排放或低碳排放)、其它排放物例如SOx、NOx、颗粒和/或金属的缓解,和BGM自所述排放物产生生物燃料以获得附加动力和/或用于输出。在一个实施例中,可以被用作例如所述计划内的热电厂技术、厂外热电厂或者附加的废热电源的附加或替代的发电源的例子可以包含利用煤、石油燃料、核能、固态燃料(例如石油焦、生物质和/或其它的)、风力、太阳能热、太阳能光伏、地热、水电、微水电产生、组合热电和/或适应此目的的其它系统的工厂。这些附加系统可被连接至所述系统或计划以提供任何以下优点组合和/或其它优点,如在此针对热电厂和/或基于逐个项目所发现的,包括:发电增强;来自BGM中这些设备的废气的二氧化碳和/或其它排放物缓解;提供来自WWTBGU和/或WWTP的冷却水源;捕捉热以用在HTP、脱盐、加热BGM、BGU和/或其部件中,和/或用于其它例如图2的现场热使用;和/或用于减小备用厂范围。
在一个实施例例如图24H和/或图24C中,现场和/或厂外的一个或多个燃料源可以共享热电厂中的发电技术,降低基础设施成本(例如生物质/生物粗油、WTE生物粗油、HTP生物粗油和/或其它燃料源共享热电厂技术)。在一个实施例中,包括WTE和/或发电技术的热电厂技术可以共享二氧化碳运输和/或分配基础设施、冷却水和/或被加热水运输、热利用设备、排放控制装置(例如排气可以共享如图7A或图7B所示的基础设施)和/或这些技术共有的所有其它基础设施。空气排放控制装置:在一个实施例中,所述计划可以根据需要具备所有现代的空气污染控制装置用于所产生的排放。
在一个实施例例如图7A和/或图7B中,可以说明用于污染控制和/或针对计划的排气利用的示例性设计。在一个实施例中,适应排放物处理目的的任何其它等同技术可以如本领域普通技术人员所知地被用在例如所述计划内。在一个实施例中,(例如由海藻体系)所产生的且可潜在用在BGM中的基于生物质的燃料可以在许多燃烧条件下具有比石油燃料更低的排放,因此相比于传统系统减少有害排放并降低基础设施成本和热电厂内的某些类型控制系统的维护成本厂。
在一个实施例例如图10中,所述计划可以包括燃料加热器,其可以用天然气和/或生物气和/或甲烷/来自现场源和/或厂外甲烷的其它燃料混合物被点燃,可以利用热电厂热和/或根据需要自根据图2的例如所述计划内的其它热密集加工过程回收以加热例如所述计划内的天然气和/或其它气态燃料高于露点的热被加热。
在一个实施例例如图3和/或图24H中,所述计划可利用太阳热技术(例如太阳能槽)来预热海水以便脱盐、BGM输出以用于HTP、用于发电和/或用于输入热至所述计划内需要的地方(例如图3)。如果太阳热技术可被采用,则它可以与已经在热电厂中的那些技术共享蒸汽透平。
废物能量回收(WTE)系统示例性技术,其可以被用作热电厂技术-概述:为了本文目的,WTE系统包括如下系统,其由废物、生物质和/或任何其它材料产生燃料、燃料前体和/或任何形式的动力。在一个实施例中,WTE可以单独地或组合地利用任何方法,可选地包括燃烧、化学方法、生物方法和/或热力学方法。
大多数的WTE系统相似地运行,以废物为燃料用于燃烧和/或采用其它热加工过程来发电。影响伴随计划(协同配合)产生较高效率的相互作用、连接和/或流通的所述差异可能大多涉及废物或其它材料是否可以被直接燃烧(焚烧炉和/或其它直接燃烧方法)、直接厌氧热解以发电(气化、等离子体气化)或者是否中间步骤可被用来在燃烧前将废物转变为另一燃料(例如基于高温分解的方法、HTL、CHG、厌氧消化、纤维素乙醇)。与所述计划的一些不同的协同配合例如效率可以利用采用中间步骤的系统来产生。可能有本领域技术人员所知的也可以被相似地使用的其它技术,因此所述计划、系统和本文包括并允许加入执行相同功能的其它系统和/或其它WTE技术。任何个别项目的规模、包含当地项目的其它系统和/或项目专属优先性可能影响WTE技术和/或针对某项目的其它热电厂技术选择。所述的基础系统可以是焚烧炉,用于该系统的与所述计划的协同配合可以如下所述。用于其它WTE系统的协同配合可以相对于针对焚烧炉所列出的那些来讨论。
在一个实施例中,技术连接、流通和/或在此针对热电厂所述的与计划的协同配合也适用于WTE系统,在可用的情况下。在热可以通过WTE系统产生但未被用于动力产生的情况下,它可以通过换热器和/或其它技术被捕捉且被用在例如图2的例如所述计划内。排气/二氧化碳和其它排放物也可以例如图7A和图7B被加工以便例如如本文所述地可选应用在BGM中,如在此针对热电厂所述地和/或利用本领域技术人员所知的另一技术,且二氧化碳和其它排放可选地被BGM全部或部分缓解,生物质可以被生产,且二氧化碳被用在如图4所注明的例如所述计划内。水(例如图3)、生物质(例如图1、图10、图11和其它的)、燃料(例如图10)、热(例如图2)、二氧化碳(例如图4)和/或总体在本文中针对热电厂所述的其它资源或副产品的使用也可以被使用于WTE技术,如果可用。WTE动力可被用来给所述计划提供动力和/或用于输出,连同来自其它技术的动力,其可以包括热电厂。特定WTE技术与计划的附加协同配合、连接和/或流通可以如下所述。
可以作为热电厂技术被加入的废物能量回收(WTE)系统的例子包括以下类型中的一个或多个:
在一个实施例例如图10中,市政废物焚烧炉(MSW)可以焚烧城市废物、工业废物、农业废物和/或来自其它源的废物并发电。MSW焚烧炉于是减少回填用陆地使用、温室甲烷气体产生并且产生电和热,于是可以作为热电厂或被用作热电厂组成部分的热电厂技术被加入系统和/或计划中,可选地连同其它热电厂技术一起。即,热电厂可以包括MSW焚烧炉。可以被纳入计划的其它示例性WTE技术选项可以如下所述。在一个实施例中,WTE技术可被用来通过例如所述计划内的技术和/或在厂外以环境友好方式处理掉所产生的废物和/或生物质并且自废物/生物质回收能量以用于发电。在一个实施例例如24K中,焚烧或其它直接燃烧WTE技术的最终产品可以是灰烬,其可被用来生产水泥。在一个实施例例如图10中,来自可选的解吸厂的油和/或来自所有现场设施和/或厂外源的废油可以在回转窑式焚烧炉MSW焚烧炉、替代直接燃烧单元、等离子体气化单元、基于高温分解的WTE系统中被燃烧,和/或通过例如所述计划内的HTP模块被加工以发电和/或产生燃料以用在热电厂中。
等离子体气化单元(等离子体):在一个实施例中,生成合成气的热气化可以是被用在热电厂中的系统。合成气可以被用于能量产生和/或被冷凝成油和/或蜡。等离子体可以在由废物和/或其它有机材料发电方面类似于焚烧炉,但也可能能够接受更危险的废物。等离子体也利用高温。所有的冷和/或热回收系统和/或与牵涉到焚烧炉的计划的协同配合也适用于等离子体气化单元(见上面的焚烧炉)。
在一个实施例例如图10中,回转窑式焚烧炉可以是热电厂的一部分,例如热电厂包括回转窑式焚烧炉。MSW焚烧炉可能不适用于处置工业废物,其中的许多工业废物将会按照美国、欧洲和/或其它法律被归类为“危险废物”。在一个实施例中,处置这些废物的一个可选做法是回转窑式焚烧炉。回转窑式焚烧炉可以被供给液体、固体、集装箱运和/或气态废物,可选地包括灰尘和/或酸性气体。
替代的废物能量回收/生物质系统:当前舆情可能是有远离使用焚烧炉用于废物能量回收/生物质的趋势,例如因为环境担忧。在一个实施例中,所述计划包括使用替代技术来代替焚烧炉,或者要与之组合使用和/或相互组合以便自有机材料如废物和/或生物质发电。在一个实施例中,执行这些功能的系统可以作为热电厂的一部分被集成到所述计划中,可选地包括:
直接燃烧系统:可能有一些不同设计的MSW和/或农业废物/木材废物直接燃烧系统,其可以代替焚烧炉来使用(例如AgriPower公司、Turboden公司的系统)。这些系统可能被广而告之比焚烧炉更便宜、更高效且更环境友好。这些系统与计划的协同配合可以与以上针对焚烧炉所述的一样。
在一个实施例例如图10中,基于高温分解的和/或其它WTE技术可以大体上代替废物去除或废物燃烧技术,因为WTE技术可能在某些应用中大体比焚烧炉更高效、更环保和/或更切实可行。通常,这些技术利用比焚烧炉更低的热来厌氧热解有机废物以获得可燃产品例如油和/或煤状产品。这些产品随后可以在热电厂中被燃烧以发电和/或可以被输出厂外,例如系统或计划外。在一个实施例中,WTE包括两个加工过程:其一,较低温度和/或厌氧降解,理论上导致很少的有害化学反应,因此在第一加工过程产品的随后燃烧时有很少的有害排放。在一个实施例中,可以每单位体积的市政卫生废物(MSW)或生物质产生比焚烧炉更高的功率,并且其它可投放市场的固体、液体和/或气体可以被产生和/或回收。在一个实施例中,热电厂可以全部或部分包括这些技术。基于高温分解的加工过程的本质可以类似于水热加工(HTP)如HTL,是一种用于从水中生物质闪急分离并精炼生物粗油的过程。例如所述计划内的这些系统的协同配合可以与上述焚烧炉的那些相同,但此外在这些加工过程中产生的煤、油和/或其它产品可以在热电厂中被现场燃烧以发电用于计划和/或输出厂外。生物质、生物粗油和/或得自BGM的其它燃料可以在热电厂内的该加工过程的第二步骤中与高温分解产生燃料组合地或单独地被燃烧。
水热加工(HTP):在一个实施例例如图24B中,HTP包括将生物质与水“闪急分离”并利用牵涉到热和可能压力的加工过程将生物质转化为生物粗油和/或其它燃料的初级方法。在一个实施例中,可以是基于液体的HTP过程如HTL或RTP的产物的生物粗油可以例如在燃烧器、重型车辆如通常燃烧柴油或较重燃料的发动机中和/或其它选定的热电厂技术中被直接燃烧以发电,和/或可以被进一步精炼成许多主要燃料类型,其可以比生物粗油更高效地被燃烧,假定有附加精炼成本。在一个实施例HTP可以将其它生物质和/或废物转化为生物粗油。在一个实施例中,HTP可以代替或结合其它WTE技术来使用和/或作为全部替代或部分替代被用在例如所述计划内。在此实施例中,废物可以被加热且可能被加压,且有机部分可以被液化成生物粗油形式(此过程可称为“废物HTP”)。在一个实施例中,生物粗油可根据其性能被燃烧和/或进一步精炼且随后被燃烧以发电。它可以是所述计划中的用于废物能量回收的可选系统,可选地包括将生物质流如农业材料、木材和/或其它有机材料加入一个或多个HTP过程。与所述计划的协同配合包括与针对上述基于高温分解的WTE系统所描述的一样的优点,外加以下优点。在一个实施例中,废物HTP基础设施可以被BGM生物质HTP基础设施和/或其它生物质HTP分享(例如农业生物质、木材、能源作物等),并且加工过程可以按照本文所述的或本领域技术人员所知的任何方式被完全组合或部分组合。在一个实施例例如图2或关于其它热产生和/或传热的其它说明中,来自热电厂技术的废热和/或初级加工过程热可以按照与在此针对生物质/水淤泥HTP加工所述的一样的方式被用于废物HTP和/或其它生物质HTP(例如木材和/或农业废物)。在一个实施例中,在例如所述计划内或由例如所述计划内的系统加工过程生成的燃料可以被现场用在热电厂中以发电用于所述计划和/或输出厂外。在一个实施例中,生物质、生物粗油和/或得自BGM和/或其下游加工过程的其它燃料可以在热电厂中与由废物HTP、其它生物质HTP、本文所述的其它WTE过程所产生的燃料一起被燃烧和/或可能单独地利用相同设备被燃烧。
纤维素乙醇/丁醇/异丁醇:在一个实施例如图2和/或图10和/或关于燃料和/或热产生和/或传热的其它说明中,该系统可以包括纤维素乙醇、丁醇和/或异丁醇生产。在一个实施例中,这些燃料可以被现场燃烧以提供功率给所述计划和/或用于功率输出厂外,和/或燃料可以被输出厂外。纤维素乙醇/丁醇/异丁醇技术可以被用作焚烧的完全替代或部分替代以生产燃烧用燃料和/或生产糖以供给生物质(如海藻)。在一个实施例中,当前或未来由纤维素和/或其它有机材料生产有效作为燃料和/或生物质给料的化合物的其它技术也可以按照相同方式被采用。在一个实施例如图2中,废热和/或初级加工过程热可以从热电厂起在预处理阶段、纤维素分解过程、蒸馏过程和/或这些加工过程的需要热的可能其它步骤中被利用。在一个实施例中,中间燃料可以纤维素醇技术来制造(例如乙醇、丁醇和/或异丁醇),其可以在热电厂中被燃烧和/或输出厂外。在一个实施例中,热电厂废热可以被用在该加工过程的步骤中和/或以在此注明的其它方式被用于所有系统(见图2)。根据技术筛选,水也可能是这些加工过程所需要的。送入的水可以取自例如所述计划内的任何源,例如图3。在一个实施例例如图4中,二氧化碳可以在纤维素乙醇/丁醇/异丁醇生产阶段中和/或作为热电厂行为的一部分被释放,燃烧所形成的燃料。于是,二氧化碳可以被捕捉和/或用在所述计划的其它方面。例如所述计划内的这个二氧化碳源和其它源和应用可以如图4所示且如本文所述。在一个实施例例如图10中,在这些和/或其它加工过程中产生的燃料可以全部或部分地组合并在热电厂中被燃烧,和/或单独在热电厂中被现场燃烧以便发电而用于所述计划和/或输出厂外。在一个实施例中,由纤维素乙醇/丁醇/异丁醇技术和/或将生物质转化为生物燃料的任何其它技术产生的燃料可以与生物质、生物粗油和/或得自BGM、废物HTP和/或其它生物质HTP和/或随后加工步骤的其它燃料组合,和/或可以被单独燃烧和/或与例如在所述计划内产生的或被输入计划的其它燃料一起被燃烧。
在一个实施例中,纤维素乙醇/丁醇/异丁醇技术和/或类似技术可被用在例如计划内以提供糖给异养的和/或兼养的BGU。在此实施例中,纤维素乙醇/丁醇/异丁醇技术可以仅被执行经过破碎纤维素成糖所需要的步骤,并且糖可以被用作生物质例如模块636(例如海藻)的给料。在一个实施例中,超临界水水解可被用作另一加工过程,糖借此可由生物质制造且也可以被用作BGM中的任何BGU的给料。在一个实施例中,可被用来将纤维素生物质转化为糖的任何其它技术可以被类似地用于提供给料至BGM中的生物质。
其它WTE技术:在一个实施例中,可将任何类型的废物和/或生物质转化为燃料和/或能量的许多其它技术可以被用在例如所述计划内。这些系统与所述计划的协同配合可以类似于本文所述的技术类型中的一个或多个。因此,本文专门寻求包含可执行可选地生产有机内容物中间燃料的相同功能的并且可以利用相同的或相似的与计划的协同配合帮助所述计划的任何技术。
在一个实施例例如图7A和/或图7B和/或图24H中,热电厂排气可以被完全或部分排出到大气中,和/或在排气回收模块中被用来采集污染物,随后被送入例如图7A或7B的BGM,本文所述的污染控制技术和/或本领域技术人员所知的标准污染控制技术可以被用来减轻排放。例如双程湿式洗涤塔可被用来减少NOx和/或其它污染物,例如图22,热气体可以被经过石灰淤泥喷雾干燥机以去除硫化合物和/或氯化合物和/或可以被送入集尘室或滤袋或滤布以去除颗粒。活性炭可以与集尘室相关联的和/或被集成至其中以去除汞和/或二恶英。本领域已知的任何技术可被用来处理这些系统中的排放物,可选地包括:活性炭,平底炉焦,沸石,石灰石,氯,喷雾器,吸附剂,过滤,催化剂,光化学法,选择性催化还原,干式洗涤塔和/或湿式洗涤塔(例如喷水塔、托盘塔、填料塔和/或其它类型湿式洗涤塔)。
在一个实施例中,如果需要,这些和/或其它污染控制措施可以被用在所有的热电厂技术中。这些和/或其它污染控制技术也可以被用来例如在污染控制模块705或例如图7A、7B的排气回收模块707、709的污染夹带模块713中处理排气和/或通过本领域已知的其它手段来处理,或是要用在BGM中、用在例如计划内的其它使用中和/或用于排出。在一个实施例中,热电厂技术可以如此共享基础设施和/或用于执行污染控制的处理方法,即利用管道将从不同热电厂技术的任何组合中排出的排气组合和/或用于水和/或其它流体例如化学品的驱动技术,例如管道和/或动力装置如鼓风机/风扇,其携带气体至一个针对足以用于两个汇合流的足够大的流量的组合输送装置。在一个实施例中,组合输送排气可以如在此针对单个排气流所注明地那样通过烟道或其它输送装置被处理(例如如图7A或图7B)。在一个实施例中,来自所述组合流系统中的排气回收模块的排气和/或液体可以被引导至BGM和/或例如图7A和图7B的例如所述计划内的其它应用,对环境的任何排出可以按照例如图7A和图7B的相同方式被从单个大型排出部段或烟道或者其它组合输送装置中被抽走以用于组合排气流。排气流组合可以是选择性的,基于由不同的热电厂技术产生的不同排放流的排放物和/或处理要求。在一个实施例中,不同的热电厂排气排放系统可以保持独立。在一个实施例中,不同的热电厂技术排放系统可以最初保持独立,或者可以早于所述计划的实施但随后可以组合而作为组合基础设施系统来形成。在一个实施例中,任何数量的热电厂技术可以共享如下基础设施和/或加工过程(例如在图7A或7B中):污染控制模块704,热回收模块710,和/或污染夹带模块712和/或跟在这些过程之后的加工过程(例如排出或注入到BGM或其它热和/或CO2储存和/或例如所述计划内的使用718),例如图7A或图7B。仅选定加工过程可共享适应所述应用的基础设施。
在一个实施例例如图10中,间接解吸塔/冷凝器系统也可以作为热电厂的一部分被采用或添加至其它技术。间接解吸塔/冷凝器可以设计成处理有机废物、蒸发/蒸馏/共沸点蒸馏其中的或加热时产生的有机化合物,和/或冷凝有机化合物以回收其燃料值。示例性的进流可以是来自精炼厂作业的API分离器泥浆和石油污染土壤。在一个实施例中,该系统可以常规地和/或紧急地接纳来自厂外源和/或现场源的这些废物,例如在漏油情况下。回收燃料可被用来在热电厂发电。
在一个实施例中,一个或多个这些技术或模块可以被击中布置在同一个建筑或场所中;或者所述技术或模块可以被集中布置在多个单独建筑或场所中和/或随后相互连接。
脱盐、脱盐厂(DP):在一个实施例中,能够以对海洋环境影响最小的方式输送水的海水进给系统可以利用脱盐厂(DP)来实现以提供一水源用于饮用水生产、冷却水、消防水供应等。水可以被加工以生产脱盐水和卤水(高盐度水)排出物。可以作为DP被单独采用或组合采用的示例性技术类型可以如下:基于过滤的加工过程,例如包括:反渗,反向电渗析和/或利用膜的其它技术;基于蒸馏的加工过程,包括多级闪急蒸馏、多效蒸馏、蒸气压缩蒸馏和/或利用蒸发来产生脱盐水的其它技术。
在一个实施例例如图2和/或关于热产生和/或传热至脱盐厂的其它说明中,基于过滤的加工过程和基于蒸馏的加工过程都可以利用来自热电厂的废热和/或初级加工过程热。在一个实施例中,基于过滤的加工过程可以例如按照本领域技术人员所知的任何方式利用热来提高过滤过程的效率。在一个实施例中,基于蒸馏的加工过程可以利用热来蒸馏水和/或预热水以降低蒸馏厂中的加热需求。
在一个实施例中例如在图2和/或图24K中,废热可以被用于发电以获得电解,例如次氯酸钠漂白剂)可以利用卤水电解由DP卤水排出物合成。漂白剂可以在整个计划中被用于消毒、清洁、和/或其它使用和/或输出厂外。在一个实施例例如图24K和/或图10中,卤水电解提供氢气。氢可以被用在燃料电池中以发电和/或被返回至热电厂以用于燃烧。
在一个实施例例如图3和/或图24K中,海盐可以由DP卤水排出物制造且厂外销售。在一个实施例例如图3中,DP去矿物质水可以被供应以用在热电厂内的任何热电厂系统中所需要的地方(如燃烧透平,如果采用的话,和在其它动力系统中)。在一个实施例例如图3中,DP脱盐水(包含添加回的矿物质)可以被供应以用在热电厂中的适当地方(例如燃烧透平和其它动力系统)。
进口/盐水:在一个实施例例如图3和/或图24A中,DP可以与SWBGU共享进口,用于热电厂的盐水冷源(如果需要)或者用于盐水的任一这些模块/使用可以具有单独的进口。任一这些模块/源的进口在单独情况下或者组合进口在组合情况下可以与废水处理厂、BGM、和/或卤水排出管共享一些管道和/或其它设备。在一个实施例例如图3中,作为淡水源302被示出的水进口和/或水进口(盐水)314可以提供冷源以用于例如所述计划内的任何加工过程,其中来自入海口尤其是深水进口的水可能在许多气候中应该比陆地环境温度冷许多并能提供冷,或者包含较暖水源的任何类型进口可以提供热。在一个实施例中,盐水进口可以在炎热气候中被用作用于SWBGU和/或BWBGU的水源水以调节其温度。在一个实施例中,来自进口的盐水可被用来单独地或与用于灌充池子或包围BGU或BGU部件的其它建筑物的其它水源组合地提供冷,用于提供冷却调制和/或温度调制,尤其在炎热环境里。在一个实施例中,在如此使用和/或用在其它冷却应用、装饰性应用和/或按照针对传热热和/或传冷所述的任何其它方式使用之后,可能包括从热电厂传热至所述计划,水随后可以按路线输送至DP以用于脱盐和/或比较温暖的水可能是有利的其它加工过程。这样一来,可以在例如所述计划内需要的地方提供水和/或冷(见图2和图3),并且在此过程中盐水温度可被升高,这允许在脱盐过程和/或例如所述计划内的较热的水可能有益的其它加工过程中的较低能量需求。在一个实施例中,热水或温水也可被用在允许随着水变冷而在许多系统中有效层层利用热的有限使用中。例如混有生物质/水淤泥的水可被加热至约350℃,与生物质、生物粗油和/或生物燃料分离,随后按路线输送至换热器以加热盐水以用于脱盐,接着可能在仍高于环境温度的温度下被用作被加热的水源水以用于BGM。这样一来,水利用和/或热利用可在所述计划内被安排优先顺序以在水、热和/或冷使用中产生出乎意料的新效率(如图2和图3)。
可以生产脱盐水的附加技术:在一个实施例例如图2和/或图3中,通过HTP和/或例如所述计划内的另一加热过程(被加热水)被加工的盐水可以在通过被加热水压力的释放完成加热之后被用于生产脱盐水,使得可以形成蒸汽,其从溶液中被释放(例如利用阀和/或本领域技术人员所知的其它技术),与溶液分离且作为脱盐水冷凝。通过这种方式,在已经被加热的溶液中的水可以通过蒸馏被脱盐。或者,热可以按路线输送至脱盐厂,最好同时还是被HTP加热,以用于例如如本文所述的标准脱盐过程。
在一个实施例例如图1和/或图3中,脱盐水可以通过本领域已知的各种加工过程在所述计划中通过BGM的水加工和随后的BGM流出流体加工步骤来生产。
节水:在一个实施例例如图3中,来自BGM和/或WWTP的水再用可以被用于风景、灌溉、消防、庭院水景、喷泉、湖泊、工业冷却(包括热电厂中的冷却)和/或例如所述计划内的清洁过程,不同于利用DP脱盐水。这可显著减少所需的脱盐水量和进而例如所述计划内的动力需求。它将会只需要附加管道。在一个实施例例如图3中,可选地,盐水或者混有回收废水或来自BGM、WWTP和/或另一源的其它水源的盐水可被用于:冷却水、消防供水、庭院水景、喷泉、湖泊和/或其它应用以保存回收的BGM和/或WWTP水和/或例如所述计划内的DP脱盐水。在可被用作冷却水的情况下,盐水可被用来直接或间接(通过换热)冷却热电厂和/或其它热源,且可随后按路线输送至DP以用于脱盐。这可在DP中节能,因为较高温度水可更容易按照上面的第1项脱盐。任何供水的处理可根据本领域已知的技术在其用在热电厂和/或任何其它模块和/或例如所述计划内的加工过程之前和/或之后进行。
在一个实施例例如图3中,某种盐水和/或其它生物反应器可产生脱盐水,可能通过蒸发而混有生物燃料,且一旦根据需要与生物燃料分离,水就可以是可饮用的。在一个实施例中,SWBGU、BWBGU或者其它BGU可以或是代替例如所述计划内的脱盐技术或是补充脱盐技术地生产脱盐饮用水。由这样的系统生产的卤水可以如在此针对其它脱盐技术所述的那样被处理。
在一个实施例例如图3中,如果需要,针对反渗脱盐过程,就地清洗(CIP)循环可被用来清洁DP膜(仅基于过滤的加工过程)。在一个实施例中,来自此过程的废物可以被处理掉至WWTP和/或BGM。
在一个实施例例如图23中,本领域普通技术人员所知的标准能量回收技术可被用于回收DP高压泵能消耗(用于脱盐过滤技术)且回收压力可被用于来自BGM的附加脱盐压力、加压生物质/水淤泥以用于HTP收获/分离和/或另一生物质加工方法和/或例如所述计划内的其它使用,例如图23。
参见图23,本文的一个实施例包括系统2300,其设计成使用并回收压力,其中这样的压力2302由以下产生和/或自以下被回收:脱盐模块2304;热电厂热和/或压力密集加工模块2306;BBPP模块2308;HTP模块或过程2316;为了在所述计划模块2314内产生任何类型物质运动而通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中所产生的压力;精炼厂模块2312;BPP模块2312;和/或发电模块2310,该统包括:捕捉来自脱盐模块2304的流体压力;热电厂热和/或压力密集加工模块2306;BBPP模块2308;HTP模块或过程2316;为了造成任何类型物质运动而在所述计划模块2314内通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中产生的压力;精炼厂模块2312;BPP模块2312;和/或发电模块2310和引导一部分流体压力至另一脱盐模块2304;热电厂热和/或压力密集加工模块2306;BBPP模块2308;HTP模块或过程2316;为了造成任何类型物质运动而在所述计划模块2314内通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中产生的压力;精炼厂模块2312;BPP模块2312;和/或发电模块2310。一个实施例包括该系统,其中压力回收2302自:脱盐模块2304;热电厂热和/或压力密集加工模块2306;BBPP模块2308;HTP模块或过程2316;为了造成任何类型物质运动而在所述计划模块2314内通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中产生的压力;精炼厂模块2312;BPP模块2312;和/或发电模块2310可以被供应2302至:脱盐模块2304;热电厂热和/或压力密集加工模块2306;BBPP模块2308;HTP模块或过程2316;为了造成任何类型物质运动而在所述计划模块2314内通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中产生的压力;精炼厂模块2312;BPP模块2312;和/或发电模块2310。
参见表4,系统设计成使用并回收压力,其中这样的压力通过以下产生和/或自以下回收:
脱盐模块;
热电厂热和/或压力密集加工模块;
BBPP模块;
HTP模块或加工过程;
为了造成任何类型物质运动而通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中产生的压力;
精炼厂模块;
BPP模块;和/或
发电模块,该系统包括:捕捉来自模块a-h的流体压力并引导一部分所述流体压力至另一模块a-h。
因此,表4提供了可以是所述系统的一个实施例的组合方式。
在一个或多个实施例例如图23中,本领域普通技术人员所知的标准能量回收技术可被用于回收DP高压泵能消耗(用于脱盐过滤技术),回收压力可被用于附加脱盐压力、加压来自BGM的生物质/水淤泥以用于HTP收获/分离和/或另一生物质加工方法和/或例如图23中的所述计划内的其它使用。
参见图23,本文的一个实施例包括一种利用并回收压力的方法,其中这样的压力2302由以下产生和/或自以下回收:脱盐模块2304;热电厂热和/或压力密集加工模块2306;BBPP模块2308;HTP模块或过程2316;为了造成任何类型物质运动而在所述计划模块2314内通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中产生的压力;精炼厂模块2312;BPP模块2312;和/或发电模块2310,该方法包括:捕捉来自脱盐模块2304的流体压力;热电厂热和/或压力密集加工模块2306;BBPP模块2308;HTP模块或过程2316;为了造成任何类型物质运动而在所述计划模块2314内通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中产生的压力;精炼厂模块2312;BPP模块2312;和/或发电模块2310和引导一部分所述流体压力至另一脱盐模块2304;热电厂热和/或压力密集加工模块2306;BBPP模块2308;HTP模块或过程2316;为了造成任何类型物质运动而在所述计划模块2314内通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中产生的压力;精炼厂模块2312;BPP模块2312;和/或发电模块2310。一个实施例包括该方法,其中回收2302自以下的压力:脱盐模块2304;热电厂热和/或压力密集加工模块2306;BBPP模块2308;HTP模块或过程2316;为了造成任何类型物质运动而在所述计划模块2314内通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中产生的压力;精炼厂模块2312;BPP模块2312;和/或发电模块2310,可以被提供2302给:脱盐模块2304;热电厂热和/或压力密集加工模块2306;BBPP模块2308;HTP模块或过程2316;为了造成任何类型物质运动而在所述计划模块2314内通过转动透平、产生真空、将泵加压和/或引导加压物质到输送装置中产生的压力;精炼厂模块2312;BPP模块2312;和/或发电模块2310。
在一个实施例例如图4中,反渗水输出再矿物质化可以伴随含白云石的石灰石和碳酸钠利用CO2添加进行,或者如果可行,CO2可以从净化热电厂废气、例如所述计划内的其它CO2源和/或通过另一技术被添加。
在一个实施例例如图3中,来自WWTP和/或BGM的经过处理的废水可被用来稀释DP厂卤水排出物以减轻或消除环境影响。如果深海扩流器卤水排出管可被采用,可大体接受高于天然出现的盐度的达到5%的盐度。但在一个实施例中,伴随淡水稀释,盐度可以在管内被降低以匹配自然出现的盐度或者可以接受的盐度,并且被近岸排放而不是排放大海,取消与深海排放相关的高昂基础设施支出。典型的海水盐度可以在3%和5%之间,典型的反渗脱盐厂排废率(作为初始进料体积的百分比的卤水排放率)可大体为50%。在一个实施例中,以下公式可被用来计算恢复卤水排出物至目标盐度的稀释液量:
SBVB+SDVD=ST(VB+VD),其中:
SB=卤水盐度,VB=卤水体积,
SD=稀释液盐度,VD=稀释液体积,
ST=目标盐度
在一个或多个实施例中,BGM和/或WWTP稀释例子可以被如下使用:假定WWBGU、FWBGU或者WWTP可以是具有0.5%盐度的水源,假定海洋盐度为4.5%并且假定脱盐有50%排废率,为了近岸排放,利用上述公式,卤水将用按照每升卤水排水约1.125升的BGU和/或WWTP排水被稀释以达到背景盐度。为了深海排放,卤水将用按照每升卤水排水约1.012升的BGU和/或WWTP排水被稀释以达到高于背景盐度的5%,即建议排放盐度水平。卤水排出物也可以用来自盐水BGU和/或半咸水BGU和/或另一盐水源和/或所述计划内的另一水源的盐水来稀释。在一个实施例中,与或不与BGU和/或WWTP排出物组合的所述计划内的任何水源(图3)可以被利用以满足脱盐厂卤水排出物盐度目标。在一个实施例中,稀释所用水源可以被策略性选择和/或组合,从而对所述计划和/或公众最有价值的水可以被尽可能保存下来,而价值不高的水被用于稀释(例如经过处理的废水、半咸水)。在一个或多个实施例中,在有许多可能稀释源的情况下,以上公式可以被如下改变,以计算可被组合以获得目标盐度的每个稀释水源的体积:
SBVB(SD1VD1+SD2VD2+SD3VD3...)=ST(VB+VD1+VD2+VD3...),其中:
数字表示不同的稀释液水源。当可获得的许多稀释液源可以按照相同方式被添加(由以上的...表示)。在一个实施例中,所述计划提供通过该公式的使用和水源的策略性选择以产生上述盐度目标的策略性计划和/或组合水资源的新颖手段和方法。此加工过程和/或方法可被用来稀释卤水至与自然出现的盐度相同的或相似的盐度以用于近岸排放、或者可接受的盐度以用于深海排放、或者可能在两者之间的某个盐度以用于在两个距离之间的大海排放。在一个实施例中,如果卤水可以因借助脱盐的加工或另一缘故被加热,在对所述计划的可选热回收之后,如果卤水温度可以有影响当地环境或者依法被调整,稀释策略也可以包含计算和/或稀释液源水选择以调节卤水排出物热至合适水平。如本领域普通技术人员可能所知,数学和/或物理建模和/或其它研究可能是基于排放设计、当地建筑和/或其它考虑条件确定实际数目所需要的。
在一个实施例例如图2或涉及热产生和/或传递的其它说明中,热可以从来自HTP的被加热的水、生物粗油和/或生物燃料和/或来自被用于利用换热器和/或其它技术加工生物燃料、生物质和/或生物质/水淤泥的其它加工方法和/或来自例如图2的例如所述计划内的任何其它热源被传送至DP。该方法可以有利地在脱盐之前提高给水温度。
在一个实施例例如图2和/或关于热产生和/或传热的其它说明和/或图3中,盐水BGU可以利用盐水来起始生产生物质,随后,水输出可以在生物质与水分离之后被全部或部分引导至DP以用于脱盐过程(可能利用HTP,其它目前所知的生物质分离/精炼方法和/或未来可研发出的方法)。生物质对盐水的作用可以去除有机材料、营养成分和/或一些矿物质,其可能导致比常规盐水更高效的脱盐过程。而且,HTP或类似加工过程(如果采用的话)之后的盐水可以已经被加热,所述热可以提高脱盐过程的效率。
DP卤水处置技术:卤水处置到大海-排放到大海或另一水体:在一个实施例例如图2和/或图3和/或关于热产生和/或传热和/或水传送的其它说明中,DP卤水排放到大海和/或通过其它方法排放可以根据需要用来自BGM和/或WWTP的水被稀释,以缓解盐度来减轻或消除由高盐度和/或高温卤水引起的环境破坏。在一个实施例如图24A中,DP卤水排出管可以与WWTP/BGM排出管共享一些管道和/或其它设备,和/或可以利用相同的管道和/或排出管。在一个实施例例如图3中,卤水可以利用零液体排放被排放陆地。在一个实施例例如图3中,卤水可排放地下和/或通过本领域普通技术人员所知的另一手段来排放。
废物处置/回收厂:在一个或多个实施例例如图10和/或图3中,废物处置/回收厂可以可选地作为所述计划的一部分被添加以整顿废物流(例如市政卫生废物、建筑废物、农业废物和/或其它生物质如木材废物)以用于回收利用、回填和/或使用以提供进料给WTE和/或热电厂中的其它技术以发电。通常,建筑废物和/或拆建废物和市政卫生废物(MSW)可以被单独收集和处置。建筑废物和/或拆建废物可以通过大型设备在允许大型材料堆放区的户外环境中被处置。这可以远离场所进行,或者在可集中布置的大型建筑或露天区域中进行。在一个实施例中,废物处置/回收利用设施设计可以允许液体的排走和使用/处理。来自废物流的废油可以在热电厂中被加工以发电。在一个实施例例如图3中,废水可被引导至WWTP和/或WWTBGU。
在一个实施例例如图3中,来自所有现场模块和可选来自厂外源的废水可被引导至WWTP和/或WWTBGU。
在一个实施例例如图10中,回填可被用来容纳无法被回收的废物和/或来自热电厂的灰烬,如果其未被用在水泥生产中。在一个实施例中,回填可被用来补充热电厂所用的WTE技术,提供处置空间给WTE灰烬和/或过多废物、用于要用在WTE系统内的废物的临时仓库和/或也可以在某些实施例中被用作WTE系统的替代品。在一个实施例中,可以一般是50%甲烷和50%二氧化碳的回填废物分解产生的气体(回填气体)可以被有利地用于提供动力给热电厂。在一个实施例中,回填气体可以与例如所述计划内的生产和/或燃烧气态燃料的其它可能系统如用于生物质和/或泥浆的气化模块(例如CHG,厌氧消化)和气体燃烧发电机分享被用来燃烧甲烷和/或生物气的发电技术。在一个实施例中,回填产生的CO2可被引导至BGM和/或例如计划内的需要CO2的其它加工过程(例如图4),在甲烷在热电厂中燃烧掉之前和/或之后。在一个实施例例如图4中,二氧化碳运输和储存基础设施可以被在此所述的产生CO2的其它系统分享。在一个实施例例如图3和/或图10中,可选的回填可以衬有内衬系统,其可以由能够容纳由废料产生的沥出物的HDPE制造。沥出物收集系统可以被安装以从设施去除沥出物,其用于在水处理设施处临时储存和未来处理。在一个实施例中,回填沥出物可被送往WWTP、BGM和/或由分离装置,且被用于在WTE植物回转窑式焚烧炉、等离子体气化单元和/或其它WTE技术中发电。
灌瓶和包装厂(BBPP):在一个实施例例如图1、图3、图6、图10、图11和/或图14中,水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂(BBPP)可以被可选地作为所述计划的一部分被添加。在一个实施例中,BBPP内的任何一个或多个部件可以被使用(例如只水灌瓶、只生物质灌瓶和/或只其它生物质包装类型)。水灌瓶线可被用来灌瓶由DP产生的经过处理的饮用水。在一个实施例中,水灌瓶可以可选地利用所述计划内的任何二氧化碳源(例如图4)生产碳酸水。在一个实施例例如图1、图3、图6、图10、图11和/或图14中,被用于水灌瓶的脱盐水可以需要在灌瓶前的附加消毒。来自热电厂和/或例如所述计划内(例如图2)的任何其它源的热可以被用于此目的和/或用于BBPP中的其它目的。BBPP可以提供饮用水用于每日人均消耗、急用储备和/或生产输出,如果需要的话。在一个实施例中,BBPP也可以包装液态和/或固态的生物质衍生产品。它可以利用来自例如所述计划内例如图4的任何源的二氧化碳生产碳酸水和/或生物质产品。它可以具有与用于包装生物粗油和/或其它生物燃料的水灌瓶部段分离的部段。包装可以包括灌瓶、装桶、保存、切割、造粒、装箱、装集装箱、压缩、加压和装入槽罐和/或准备好产品以用于储存、输出和/或投放市场的其它手段。
在一个实施例例如图1、图3、图6、图10、图11和/或图14中,BBPP可以具有仓储空间用于在船运厂外和/或例如所述计划内的使用之前存放这些产品。在一个实施例例如图1、图3、图6、图10、图11和/或图14中,现场生产的生物质产品尤其大多是液态和/或固态的生物质产品也可以在生产和/或以其它方式保存在BBPP中之后被快速灌瓶/包装。在一个实施例中,生物质产品可以利用来自热电厂或其它源的热电联产冷却在包装保鲜之前和/或之后被冷却。马上包装和冷却(例如冷藏)在需要的情况下可以马上现场保存易损产品并以最有利方式将其准备好用于投放市场。
在一个实施例例如图1中,用于在灌瓶前消毒脱盐水的一部分或全部的BBPP设备可以被WWTP和/或WWTBGU分享,例如消毒处理(如UV处理)。用于在灌瓶前消毒脱盐水的一部分或全部的BBPP设备可以被WWTP和/或WWTBGU分享,例如消毒处理(例如UV)。在一个实施例例如图2或者关于热产生和/或传热的其它说明中,BBPP可以利用来自例如所述计划内的任何源的热用于消毒或者需要热的任何其它加工过程。在一个实施例例如图10和/或图24K中,吹瓶、洗瓶、灌瓶和封盖可以被组合到一个整体式系统中。整体式系统减轻细菌学负荷(消毒)、降低生产成本、减小生产线占用区、降低瓶子成本并提高生产线效率。在一个实施例例如图10和/或图24K中,塑料可以从废物接收/回收区和/或任何废物加工区被回收。回收塑料的最终产品将会是经过清洁、消毒和破碎的塑料材料。该材料随后可以被用在BBPP处的制瓶过程。在一个实施例中,用于BBPP和/或例如所述计划内的其它模块如精炼厂的包装材料划也可以来自本文所述的废物处置/回收厂,可能包括塑料、硬纸板和木托盘。在一个实施例中,逐瓶回收利用设施被加入例如所述计划内的BBPP模块中以允许直接使用回收的PET和/或其它材料以用于塑料瓶制造。在一个实施例中,这种设施可以与废物处置/回收厂结合。回收塑料的最终产品将会是经过清洁、消毒和破碎的塑料材料。该材料随后可以被用在BBPP处的制瓶过程。在一个实施例中,用于BBPP的包装材料划也可以来自本文所述的废物处置/回收厂,可能包括塑料、玻璃、硬纸板、木托盘和/或其它回收材料。在一个实施例例如图2和/或关于热产生和/或传热的其它说明中,来自热电厂的废热和/或来自例如所述计划(例如图2)内的其它源的热可被用来产生冷,例如空调和/或制冷以用于冷却建筑和/或用于生物质产品冷藏、如果有益则用于冷却BGM和用于其它使用。
生物燃料研究中心:生物燃料研究中心(BRC)可以被添加至所述计划以提供对生物质和包含BGM和其任一BGU的生物质燃料生产系统的所有阶段的未来研发,和试验以改善生物质产量、燃料产量、生物质加工技术以降低成本并使得所有加工过程对环境更有益。BRC也可以改进并实现生产各种各样的非燃料生物质产品以便现场使用和/或输出的方法。BRC也可以起到改进、实现并改善WTE过程和/或生产燃料的其它加工过程的作用。因为BRC可以现场安置,故生物质和/或其它试验研究可以得益于进行过程内试验和/或尝试和现场共享所需基础设施而无需额外支出的机会,不算可能需要被用于封闭研究系统的基础设施(例如用于试验新生物质品种而没有与BGU中的生物质混合)。
精炼厂:在一个实施例中,精炼厂可以被用在例如所述计划内以执行涉及从一个状态至任何另一个更有利或更有用的状态加工生物质、水、燃料前体、气体和/或任何类型燃料的任何加工过程。在精炼厂中被用于本文目的的所述系统将不会局限于石油精炼厂中的那些系统,而是精炼厂可以采用所述计划所需的系统和/或方法。例如精炼厂可以采用用于分离水、生物质、生物粗油和/或生物燃料所需要的任何技术。它可以进一步精炼生物粗油和/或生物燃料成更纯成分、特定碳分子重范围、挥发性或按照其它方式来精炼。它可以完成石油精炼厂的全部常规功能,根据需要被调整适应生物质的精炼,和/或可以利用对各种生物燃料更典型的精炼技术和/或其它技术。精炼厂可以包括任何类型的HTP模块。它可以利用HTP模块来执行HTP以用于生物质/水淤泥的闪蒸精炼例如HTL、具有或不具有IST的HTC和/或RTP。它可以包括用于催化水热气化的模块。它可以包括用于精炼生物粗油或生物煤的模块,生物粗油或生物煤可以是例如所述计划内的其它加工过程如基于高温分解的和/或产生燃料的其它WTE过程的结果。它可以包括用于精炼纤维素乙醇/丁醇/异丁醇系统的输出的模块。它可以例如通过HTP来加工厌氧消化的残渣。它可以包括用于干燥、净化和/或处理气态燃料如生物气、天然气、甲烷和/或氢气的方法。它可以利用高温分解、微乳液、酯交换反应、热解聚、细菌加工和/或其它方法。精炼厂可以包括各种各样的不同方法以应对例如所述计划内的任何系统的任何精炼需要。这些方法可以是本领域技术人员内所知道的并且将不会在此说明。在一个实施例中,由精炼厂包含的任一上述模块和/或系统可以不仅被用于来自BGM的生物质,也可被用于任何其它生物质源如农场废物、木材、市政废物、能源作物和/或其它生物质源。在一个实施例中,这些其它生物质源的加工可以与用于加工BGM流出流体、直接在BGM中产生的燃料相结合地和/或单独地完成。在一个实施例中,在任何实施例中被选用于精炼的技术可以根据项目目标而变(例如可以采用哪种生物质类型,哪种燃料类型可能是最有利的,其它项目专属考虑),因此所述计划可以利用适应该目的的任何技术或其它手段,包括例如如本文所述的方法和/或可被本领域普通技术人员为了精炼和/或加工生物质获得的任何其它方法。在一个实施例中,精炼厂所需的热和/或冷可以由热电厂和/或例如所述计划内的其它源提供,例如图2,和/或通过精炼厂内的单独源提供。在一个实施例中,精炼厂所用的热和/或冷可被回收且再用在例如所述计划内。在一个实施例中,精炼厂所用的所有溶剂可以被尽可能回收和再用,或者可以作为燃料被用在任何热电厂技术中。在一个实施例中,精炼厂可以具有灌瓶/装桶和储存功能以包装和现场储存生物粗油和/或生物燃料和/或用于输出厂外。在一个实施例中,它也可以具有泵和管道以输送这些和/或其它燃料至热电厂和/或厂外。在一个实施例中,它可以具有化学添加剂源(例如以稳定燃料和/或改变其燃烧特性)和/或来自厂外的燃料例如可被储存和/或管道输入的石油燃料,其可以在包装、储存和/或送出如上所述的精炼厂之前与生物粗油和/或生物燃料组合。在一个实施例中,精炼厂的任何残渣或者其它排流可以可选地在BPP中被加工。
生物质加工厂(BPP):在一个实施例例如图1-4、图6、图10、图12和/或图14-19中,生物质加工厂(BPP)可以被加入以加工在一些实施例中补充或代替上述精炼厂地得自BGM和/或其它系统的生物质。在各不同实施例中,BPP可以在图1-4、图6、图10-12和/或图14-19中作为例如所述计划内的模块针对“BPP”或生物质的“BPP(下游加工)”被示出。在一些图中,该模块连同精炼厂作为“精炼厂和/或BPP”被示出,因为在一个实施例中任一者或两者可以在所述计划的一个实施例中被选择,它们可以或是单独工厂,或是可被集中布置或组合到一个工厂中。在一个实施例中,包含用于BPP的许多可选部件的可能配置可以如图14所示,和/或附加可能配置可以在专利US20090197322A1的图3-9中被示出。这些图可以被加入于2015年6月10日提交的美国临时专利申请号62173905即附件2中,其全文也被援引纳入本文且作为依据。在一个实施例中,适应生物质分离和/或加工的目的的任何系统或方法可以被用在BPP中。在一个实施例中,BPP可以更关注使用生物质用于非燃料产品生产,且精炼厂可以更关注生产燃料,但均可以生产任一产品和/或燃料。BPP可以利用适用于分离/提取/精炼生物质的任何方法,包含热的、化学的、生物的和/或机械的方式和/或适应此目的的其它方式,包括例如像本文所述的方法和/或本领域普通技术人员可获得的任何其它方法。BPP可以利用收获方法例如絮凝、浮选、沉淀、膨胀、压榨、萃取、提取、空化、纳米技术、细菌提取和/或其它细菌加工、催化方法和/或本领域普通技术人员所知的其它方法,例如Shelef等人,1984,Pandey等人,2013,第85-110页。BPP可被用来自生物质生产许多产品,包含燃料。生物质产品的一些例子可以如本领域普通技术人员所知地是生物塑料、粘结剂、漆料、染料、颜料、纳米纤维素、肥料和其它土壤改良剂、动物饲料、甘油、营养品、药品、化妆品、食物成分、精细化合物(例如工业酶、酯、树脂)、氧气和任何其它可能产品以用于现场使用和/或输出,根据Pandey等人,2013,第205-233页。所有类型燃料也可以被生产。在一个实施例中,任何所形成的燃料可以按路线输送至精炼厂以用于进一步精炼、用于现场使用和/或用于输出厂外,例如图10。在一个实施例中,已经被榨取或以其它方式被加工的残余生物质和/或生物质可被引导至BGM以便再用在生物质生长中和/或被引导至精炼厂以加工成燃料和/或其它产品(见图14)。
在一个实施例例如图14中,得自在废水中如WWTBGU中生长的生物质的非燃料产品例如包含其选定部分或者其在借助HTP、厌氧消化和/或本领域技术人员所知的任何其它方法的加工后的残渣在内也可以被生产,包括动物饲料、鱼饲料、土壤改良剂、生物聚合物、生物塑料、漆料、染料、颜料、润滑剂和/或其它产品。在一个实施例中,一些产品可以通过将以上生物质、生物质部分和/或残渣与其它材料混合来得到。
生物质加工厂1400包括供入分离单元1404的生物质和水供料1402、1405。生物质1403可以被送往可选的细胞破碎单元1408,水1406可以被再用(例如见图3)和/或排出。生物质1417A可以被传送至干燥单元1410;和/或生物质1417B可以被传送至一个或多个接收溶剂1421的混合模块1420。混合模块1420可以在相同的或单独的混合模块中也接收或替代地接收溶剂和生物质1416、1441的混合物。溶剂和生物质可从混合模块1420被传送至分离模块1422。残余生物质1426可以可选地被送往BGM 21A和/或模块1428并被精炼成生物燃料1434。例如图10的生物燃料使用1000可以是提供下游产品的一个终点站。
溶剂可以在蒸发单元1424内通过转化为蒸气1436被再捕捉,它在这里被在单元1438内被冷凝。单元1438的冷可以来自1451冷却模块1439(冷可选来自图2)。回收溶剂1440随后可以被送回至混合模块1420或者BGM 212。BGM 212、BGM 212A和/或BGM 212B可以是相同的或不同的BGM。
来自蒸发模块1424的其它回收溶剂1437可以是被再用在混合模块1420和/或BGM212B中。废空气1425可以通过真空单元1427被取出并被传送1447至可选的臭味控制单元1300(例如来自图13)。经过处理的空气1425A可以被循环至干燥单元1410,返回空气1425b被送回至可选的单元1300。
来自干燥单元1410的干燥生物质1411可以被送交至单元1414,因此粉末产品1413可以被送至BPPP 1480。
来自分离单元1404的生物质1404A可以被传送至完整细胞产品加工单元1412,其中完整细胞产品1412A可以被传送至BPPP 1480。
来自蒸发单元1424的生物质变为油中配方产品1430,其随后可以被送至BPPP1480。
分离模块1404和/或混合模块1420可以自模块1418接收热(热可选来自图2)。干燥单元1410自单元1418A接收热(热可选来自图2)。蒸发单元1424自单元1418B接收热(热可选来自图2)。单元1418、1418A和/或1418B可以是相同的或不同的热单元。
一个或多个不同的生物质和水1402或含提取生物质1416输入的溶剂可以利用任何子组的所示步骤和模块被加工。
参见图14,分离单元1404将生物质1404A和/或1403与水1406分离,且可以通过过滤、筛分、离心分离、浮选(包含溶解的空气和氢气)、絮凝、生物絮凝、重力沉降和/或本领域普通技术人员所知的其它技术来实现,例如Shelef等人,1984,和Pandey等人,2013,第85-110页。
可选的细胞破碎单元1408通过机械手段例如通过压碎、声波降解、均质化、温度调节(冷冻或施加微波)和/或非机械手段例如利用酶或化学品和/或其它本领域普通技术人员所知的其它技术破碎生物质1403的细胞壁以释放细胞内容物。
干燥单元1410通过喷雾干燥、冻干、转鼓干燥、晒干和/或本领域普通技术人员所知的其它技术干燥生物质1417A。
混合模块1420混合生物质1417B和/或含提取生物质1416的溶剂与所述溶剂以便从生物质提取有用产物。
分离单元1422使生物质与溶剂分离且可以通过过滤、筛分、离心分离、浮选(包含溶解的空气和氢气)、絮凝、生物絮凝、重力沉降、重力浓缩机和/或本领域普通技术人员所知的其它技术来实现,根据作者Shelef等人,1984,和Pandey等人,2013,第85-110页。
精炼厂和/或气化模块1428起到自残余生物质1426生产生物燃料1434的作用。
蒸发单元1424蒸发掉溶剂,留下油中配方产品1430。蒸发过程最好可以在真空1427和/或利用补充热1418B完成(热可选来自图2)。
冷凝单元1438利用冷1439冷凝溶剂蒸气1436以回收溶剂1440(冷可选来自图2)。
完整细胞产品加工单元1412起到加工来自生物质1404A的完整细胞产品以为BBPP1480做准备的作用。
粉末产品加工单元1414起到加工来自干燥生物质1411的粉末产品以为BBPP1480做准备的作用。
图14示出牵涉到各种不同产品1400的下游加工中的主要步骤。在用于完整细胞产品1412A的生产的一个实施例中,生物质和水1402可以在热1418的帮助下被分离1404(热可选来自图2),所形成的生物质1404A可以被送往完整细胞产品加工1412。
在用于生产粉末化产品1413的一个实施例中,生物质和水1402可以在热1418的帮助下被分离1404(热可选来自图2)。所形成的生物质1403可以利用热1418A被干燥1410,干燥生物质1411可以被送至粉末产品加工1414。
在用于生产粉末化产品1413的一个实施例中,生物质和水1402可以在热1418的帮助下被分离1404(热可选来自图2)。所形成的生物质1403可选地经过细胞破碎1408,且生物质1417a可以利用热1418A(热可选来自图2)被干燥1410。来自干燥1410的废空气1425B可选地来到空气处理/臭味控制1300(图13)并且经过处理的空气1425a可以可选地被返回。所形成的干燥生物质1411可以被送至粉末产品加工1414。
在用于生产油中配方产品1430的一个实施例中,生物质和水1402可以在热1418的帮助下被分离1404(热可选来自图2)。所形成的生物质1403可以被传送至一个或多个得到热1418的辅助的混合模块1420,此时添加溶剂1421和/或回收溶剂1437和/或1440。混合模块1420也可以或替代地在相同的或单独的混合模块1420内接收溶剂和生物质1416的混合物。残余生物质1426可以被分离1422,且含有期望产品的溶剂经过在真空1427和热1418B促进下的蒸发1424以生产油中配方产品1430。溶剂1437可以从蒸发单元1424和/或从溶剂蒸气1436中被直接回收,溶剂蒸气可以利用冷1439被冷凝1438。回收溶剂1440可以被用在BGM212。回收溶剂1437和/或残余生物质1426可以被用在BGM212A中。
在用于生产油中配方产品1430的一个实施例中,生物质和水1402可以在热1418(可选来自图2的热)的帮助下被分离1404并且经过可选的细胞破碎1408。所形成的生物质1417B可以被传送至得到热1418(可选来自图2的热)帮助的一个或多个混合模块1420,此时加入溶剂1421和/或回收溶剂1437和/或1440。混合模块1420也可以或替代地在相同的或单独的混合模块1420内接收溶剂和生物质的混合物1416。残余生物质1426可以被分离1422,含期望产品的溶剂经过受到真空1427和热1418B(可选来自图2的热)支持的蒸发1424以生产油中配方产品1430。来自真空1427的废空气1425可以可选地被处理以实现臭味控制1300(图3)。溶剂1437可以直接从蒸发单元1424和/或溶剂蒸气1436被回收,其可以利用冷1439(可选来自图2的冷)被冷凝。回收溶剂1440可以被用在BGM212中。回收溶剂1437和/或残余生物质1426可以被用在BGM212A中。
在一个用于生产生物燃料1434的实施例中,生物质和水1402可在热1418的帮助下被分离1404。所形成的生物质1403可被传送至一个或多个得到热1418帮助的混合模块1420,此时添加溶剂1421和/或回收溶剂1437和/或1440。混合模块1420可在相同的或单独的混合模块1420中也或替代地接收溶剂和生物质的混合物1416。残余生物质1426可以被分离1422且被送往精炼厂和/或气化模块1428以生产生物燃料1434以用于燃料使用1000(图10)。
在一个用于生产生物燃料1434的实施例中,生物质和水1402可以在热1418的帮助下被分离1404(热可选来自图2)并经过可选的细胞破碎1408。所形成的生物质1417B可以被传送至一个或多个得到热1418帮助的混合模块1420(热可选来自图2),此时添加溶剂1421和/或回收的溶剂1437和/或1440。混合模块1420可以在相同的或单独的混合模块1420内也或替代地接收溶剂和生物质1416的混合物。残余生物质1426可以被分离1422和送入精炼厂和/或气化模块1428以生产生物燃料1434以用于燃料使用1000(图10)。
在一个实施例中,BPP和精炼厂可以集中布置以允许系统、资源和/或加工过程的共享。在一个实施例中,进出这些设施的任一流或全部流可以别分享,例如生物质、生物燃、水、热、冷、二氧化碳以及在加工生物质和/或生物燃料中使用的材料的储存。一些生物质加热、分离和/或其它精炼技术可以被精炼厂分享。在一个实施例中,这些加工过程可在精炼厂处执行,且排流在BPP被进一步加工,或反之。来自BPP的任何残余生物质可被送往BGM以便再用、送往单独气化模块、送往热电厂中的气化模块例如CHG或厌氧消化单元和/或送往精炼厂以通过HTP或其它方法加工成燃料。
精炼厂和BPP的设置场所:在精炼厂和BPP中的用于生物质的可能分离和/或精炼过程中的许多个牵涉到热的使用。一种当前的分离/精炼技术-HTP和替代加工过程也需要热。一些加工步骤也可能需要冷如溶剂冷凝。在一个实施例中,来自热电厂和/或例如图2的例如所述计划内的任何其它源的废热可以被用于这些目的。在一个实施例中,精炼厂和/或BPP可以例如就地安置以最佳利用可能来自热密集加工过程的废热。在一个实施例中,生物质精炼/分离/加工的一些方面可以在热电厂和/或本文所述的任何其它热产生和/或回收过程中进行,所形成的输出可被引导至精炼厂和/或BPP以便更高效地利用热。在一个实施例中,这些厂也可以在考虑生物质产品现场高效运输和准备用于输出的条件下安置(即靠近BBPP)。
空气处理/臭味控制系统:在一个实施例例如图13中,泥浆加工模块、气化模块、BGM、WWTP、BPP、精炼厂、BBPP、水处置/回收厂、WTE厂和/或纤维素乙醇/丁醇/异丁醇单元在被用在所述计划内的一个实施例中时和/或可能其它的热电厂技术可以发出臭味和可能其它气态形式的污染。在一个实施例中,这些设施可以被置于真空或气流下(如空气负压),从中抽走的空气被用于供给热电厂中的燃烧过程以去除臭味和/或其它不希望有的气体。在一个实施例中,空气的新鲜部分可以利用环境空气,来自其它模块的空气来提供,和/或净化技术可被用来处理所述空气和/或循环空气回到这些单元和/或以便排出。在一个实施例中,此系统也可以被用来循环空气经过例如所述计划内的任何系统,其可能因其它缘故需要空气流,例如干燥在BPP和/或精炼厂内的生物质和/或在回收利用设施和/或BBPP中的回收产品。在一个实施例中,被加热的空气(例如来自热电厂和/或其它模块,例如图2)可以被用于这些加工过程,和/或在可选的热回收之后,气体可以如图所示按路线返回到该系统中。在一个实施例中,在离开燃烧过程后,空气可以被加工以用于热回收和/或污染控制(例如图7A或图7B)或通过另一方法被加工,随后被送去再用,例如BGM和/或其它应用,在此二氧化碳可能是有利的(见图4),和/或被释放到环境中。这些工厂也可以或替代地利用蓄热焚化炉技术和/或其它空气处理、臭味减少和/或净化技术。
参见图13,设计1300包括空气处理/臭味控制配置,其中可能有的精炼厂和/或BPP1302、泥浆加工模块1304、气化模块1306、BGM/WWTP 1308、BBPP 206、废物处置/回收模块1318和可选地包括燃烧过程1326、废物能量回收模1328、纤维素乙醇/丁醇/异丁醇模块1330和/或其它热电厂加工过程1332的热电厂1002可以与环境空气源1310流体连通。空气净化模块1316和/或热回收模块1314可以可选地加工1300中的任何空气流,且一个或多个储存模块1312可以储存来自1300中的任何一个或多个流的空气。模块1302、1304、1306、1308、206、1312、1314、1316、1318、1328、1330和/或1332可以输送空气至热电厂1002中的燃烧过程1326。热电厂燃烧过程燃烧来自这些模块的流入空气,且排气可以按路线输送至热回收和/或污染控制1324和气体再用1322或气体排出1320。1324、1322和/或1320可以由图7A的模块700或图7B的模块700A或者本领域技术人员所知的另一手段包含。
参见图13,本文的一个实施例包括系统1300,其设计成利用环境空气并可选地回收、净化和除臭用后空气,其中,环境空气1310和/或用后空气被提供给以下和/或自以下提供:热电厂模块1002;泥浆加工模块1304;WWTP模块1308;BGM1308;气化模块1306;废物处置/回收模块1318;热回收模块1314;精炼厂模块1302;BPP模块1302;BBPP模块206;空气储存模块1312;和/或可选的空气净化模块1316。一个实施例包括该系统,其中来自以下模块中的任何一个或多个的环境空气1310和/或用后空气排流:热电厂模块1002;泥浆加工模块1304;WWTP模块1308;BGM1308;气化模块1306;废物处置/回收模块1318;热回收模块1314;精炼厂模块1302;BPP模块1302;BBPP模块206;空气储存模块1312;和/或可选的空气净化模块1316,被提供给热电厂模块1002。一个实施例包括该系统,其中热电厂模块1002设计成利用燃烧过程1326加工空气排流。一个实施例包括该系统,其中燃烧过程1326包括燃料燃烧以产生热和/或发电。一个实施例包括该系统,其中来自热电厂模块1002的空气排流被提供给热回收和/或污染控制模块1324。一个实施例包括该系统,其中来自热回收和/或污染控制模块1324的空气排流被可选地由以下模块中的任何一个或多个再用1322:热电厂模块1002;泥浆加工模块1304;WWTP模块1308;BGM1308;气化模块1306;废物处置/回收模块1318;热回收模块1314;精炼厂模块1302;BPP模块1302;BBPP模块206;空气储存模块1312;和/或可选的空气净化模块1316和/或外排或排出到系统外1320。
参见图13,本文的一个实施例包括一种用于利用环境空气1310并可选地回收、净化和除臭用后空气的方法,其中,环境空气1310和/或用后空气在系统1300内被提供给以下和/或自以下提供:热电厂模块1002;泥浆加工模块1304;WWTP模块1308;BGM1308;气化模块1306;废物处置/回收模块1318;热回收模块1314;精炼厂模块1302;BPP模块1302;BBPP模块206;空气储存模块1312;和/或可选的空气净化模块1316,包括自模块接收环境空气和/或用后空气,可选地净化环境空气和/或用后空气并提供环境空气和/或用后空气给另一模块或者排出环境空气和/或用后空气。一个实施例包括该方法,其还包括提供来自以下模块中的一个或多个的空气排流:热电厂模块1002;泥浆加工模块1304;WWTP模块1308;BGM1308;气化模块1306;废物处置/回收模块1318;热回收模块1314;精炼厂模块1302;BPP模块1302;BBPP模块206;空气储存模块1312;和/或可选的空气净化模块1316,包括自模块接收环境空气和/或用后空气,可选地净化环境空气和/或用后空气,和提供环境空气和/或用后空气至其它模块或者排出环境空气和/或用后空气到热电厂模块1002,其中所述空气包含环境空气1310、回收空气、净化空气和/或除臭空气。一个实施例包括该方法,其还包括引导空气至热电厂燃烧单元或模块1002。一个实施例包括该方法,其还包括引导空气从热电厂燃烧单元或模块1002到热回收和/或污染控制模块1324。
在一个或多个实施例例如图13中,在被用在所述计划的一个或多个实施例中时的泥浆加工模块、气化模块、BGM、WWTP、BPP、精炼厂、BBPP、水处置/回收厂、WTE厂和/或纤维素乙醇/丁醇/异丁醇单元和/或可能其它热电厂技术可以发出臭味和/或坑其它气态形式的污染。在一个实施例中,这些设施可以被置于气流下(例如空气负压),且从其中抽取的空气被用来供给热电厂的燃烧过程以除去臭味和/或其它不希望有的气体。在一个或多个实施例中,空气的新鲜部分可以利用环境空气、来自其它模块的空气来提供,和/或净化技术可被用来处理所述空气和/或循环空气回到这些单元。在一个实施例中,该系统也可以被用来循环空气经过所述计划内的可能因其它缘故例如干燥在BPP和/或精炼厂中的生物质和/或回收设施和/或BBPP中的回收产品而需要空气流的任何系统。在一个或多个实施例中,被加热空气可以被用于这些加工过程,且在可选的热回收之后,气体可以如图所示按路线输送回此系统中。在离开燃烧过程后,空气可以被加工以用于热回收和/或污染控制(例如图7A或图7B),和/或通过另一方法被加工,随后被送去例如再用在BGM中和/或二氧化碳可能是有利的其它使用之处(见图4)和/或被释放到环境中。这些工厂也可以利用或替代地利用蓄热焚化炉技术和/或其它空气处理、臭味减少和/或净化技术。
在例如所述计划内任何地方的压力可以被回收和再用在例如所述计划内的任何地方。参见图23的2300,压力可以自以下可能存在的模块之一被回收和/或被送回至以下可能存在的模块之一:脱盐模块2304,热电厂2306,BBPP2308,发电模块2310,精炼厂和/或BPP2312,HTP2316和/或用于使所述计划内的材料运动的能量2314。压力回收和再用2302可以通过本领域技术人员所知的任何方法完成。可被用于此目的的压力回收技术的一些例子可以是透平或佩尔顿轮、涡轮增压器、压力交换器(例如DWEER,回转式压力交换器和Dannfoss iSave)以及能量回收泵(例如克拉克泵、Spectra Pearson泵和/或适应此目的的其它技术)。
因为不同类型技术的几种布置,其中一些技术可共享基础设施、输入、输出、资源的一些方面和/或其它共有方面,故基础设施可以被分享。而且,某些产品可以被合成或回收并以出乎意料有利的方式被用在例如所述计划内,因为这些典型单独的技术技术和/或模块在例如所述计划内集中布置。图24A-24J示出了可以共享的基础设施或者例如所述计划内的可能与基础设施相关的其它协同配合的一些方面。图24K示出可在所述计划内回收或合成的产品(除了那些先前提到的),并且示出其中一些产品可以如何被用在/再用在例如所述计划内。图24L和图24M给出了在可采用精炼厂、BPP和/或BBPP的实施例中产生的协同配合的一些例子。参见图24A-24M:
参见图24A:在一个实施例中,管道和管道施工和沟渠基础设施可以在盐水BGM、TP盐水冷却(例如盐水用于冷却热电厂和/或其它加工过程)、脱盐厂、BGM/WWTP排出物和/或卤水排出物之间被共享。
参见图24B:在一个实施例中,包括HTP运输基础设施和HTP加工基础设施和/或厌氧消化基础设施的HTP基础设施和/或其它生物质气化技术可以被共享以加工WWTP泥浆、BGM泥浆、至和来自任一源的生物质和/或BGM生物质。
参见图24C:在一个实施例中,生物气净化、处理储存和/或加热基础设施可以在可选的HTP气态输出、天然气输入/输出、厌氧消化、WWTP/BGM生物气和/或气化模块之间被共享。
参见图24D:在一个实施例中,空气供应/气体供应、自动和流控制装置、初级处理和三级处理基础设施和/或模块可选地可以由WWTP、BGM和/或WWTP在被转换为BGM时被共享。
参见图24E:在一个实施例中,传感器、计算机化控制装置和用于自动化并优化所述设计和/或计划的所有功能的系统可以被实施为控制和/或优化输入、输出,包含流速和/或整个计划、设计或系统的其它特征。这些系统可以包括包括控制装置的自动系统,或者包括流控制装置的自动系统,其包含可选的计算机控制系统,其能够检测和/或调整所述计划中的任何状况、加工过程、流、输入、输出(例如温度、pH、气体含量、流速、密度、溶解固体、污染物浓度、营养成分水平、光强、盐度和/或其它可测特性)、接收数据、可选地用计算机、人工智能或其它自适应控制加工数据以确定对任何运行参数的调整是否可能是需要的、发送一个或多个信号至一个或多个系统,该系统随后对所述计划的运行参数做出一个或多个实体调整(例如流体流速变化、材料释放、启动、加工过程或技术的功能的增减速度、引导材料至储存和/或其它模块和/或对模块、单元、子单元、技术和/或构成所述计划的流通的其它运行调整)。在一个实施例中,任一所述加工过程、技术和控制装置可以针对所述计划中的所有系统与计算机控制和自动系统集成,其包括传感器和计算机控制装置用于检测整个计划的运行参数并发送信号给控制系统以调整和优化性能的任何方面,可选地利用一个或多个控制器接口和/或鲁棒控制和/或自适应控制和/或人工智能(例如和工业控制系统,可选地具有自适应控制和/或人工智能)。
参见图24E:在一个实施例中,电力分配可以在所有的模块、单元、子单元、连接、流通、流和/或所述系统和/或计划的所有其它特征被共享。
参见图24F:在一个实施例中,进流管道基础设施可以可选地由盐水BGU、TP盐水冷却(例如盐水用于冷却热电厂或其它过程)、脱盐厂和/或用于例如所述计划内的任何其它选定使用的盐水共享。
参见图24G:在一个实施例中,水管线可以安装在相同沟渠中以减少基础设施施工作业以共用供应或排出盐水、卤水、半咸水、淡水、灰水和/或饮用水。
参见图24H:在一个实施例中,可选地位于任何实施例中的任何热电厂技术和/或太阳热技术可以共享排气输送装置、烟道、污染控制模块、污染夹带模块、透平、水/其它流体源、输入和/或输出装置、CO2储存和/或分配系统、化学品储存和/或管道、水管道、燃料、传感器和/或电子控制装置、在所述系统中建的其它共有基础设施和/或共有的资源和/或输出。
参见图24I:在一个实施例中,热和/或冷传输和/或储存基础设施可以可选地在任何两个以上的具有热和/或冷输出的模块和/或太阳热模块之间和/或被上述模块共享。
参见图24J:在一个实施例中,用于HTP过程和/或燃料燃烧的基础设施可以由BGM生物质、WTE生物质和/或农业生物质共享。
参见图24K:在一个实施例中,所述计划的其它副产品或被转化为例如所述计划内的其它产品的副产品可包括以下中的任何一个:灰烬(来自TP燃烧过程)制成水泥,卤水(如来自脱盐)电解制成氢气,卤水制成漂白剂,卤水制成海盐,和来自回收厂模块(由废物接收/回收模块206包含):塑料制成塑料瓶、捆扎带、和/或用于BBPP的包装材料、其它塑料应用、橡胶制成橡胶碎片、木材制成压制木材(如压制板)、玻璃制成玻璃产品、金属制成金属产品和/或原材料、纸制成硬纸板用纸和/或纸产品以及其它标准回收。
参见图24L:在一个实施例中,精炼厂和/或BPP可以提供协同配合,因为与例如所述计划内的其它模块集中布置如下:生物质马上加工成燃料和/或非燃料产品以便现场使用、用于储存和/或用于输出厂外。本文所述的任一燃料可以被现场使用。以下的非燃料产品可以由生物质现场合成且被用在例如所述计划内的系统中:润滑剂,生物塑料,纸,土壤改良剂,肥料,漆料,化学品和其它有用产品。当精炼厂和BPP都可以存在任何一个或多个实施例中时,它们可以共享任何基础设施,BPP的资源、输入、排流和/或输出或副产品可以在精炼厂中被加工,或反之。
参见图24M:在一个实施例中,BBPP可以在被如下集成到所述计划时提供协同配合:马上加工和/或灌瓶来自DP的脱盐水以保鲜;可选地利用来自计划的净化二氧化碳(图4)来现场碳酸化水;能够储存和/或运输来自水源的水,其产生各种各样的供水且可以允许产生备用供水以满足变化需求或储存以备急用;在合成后马上包装生物质产品以最佳保鲜;可选利用来自计划的净化二氧化碳(图4)的生物质液体的现场可选碳酸化;可利用可能包含来自热电厂的废热的热用于加工;可以利用来自包含废热的热电厂热的热电联产冷用于快速保存水和/或生物质产品。
DP卤水处置技术:卤水排放大海-排放大海或其它水体:在一个实施例例如图24A和/或图3中,DP卤水排出管可以与WWTP/BGM排出管分享一些管道和/或其它设备,和/或可以利用相同的管道和/或排出管。在一个实施例中,卤水可以利用零液排放被排放到陆地。在一个实施例中,卤水可以被排放地下和/或通过本领域普通技术人员所知的另一手段它被排放。
在一个或多个实施例例如图24A和/或图3中,SWBGU可以与可选的脱盐厂共享基础设施,包括例如来自大海的进水管、泵、管子、热利用、水利用和/或排出管。在一个实施例中,SWBGU可以利用单独来自脱盐厂的盐水,它可以作为水源水接收来自脱盐厂的卤水和/或其输出可被引导至脱盐厂(见脱盐段落中的说明)。
在一个或多个实施例例如图3和/或图24A中,DP可以在整个所述计划内与SWBGU、用于热电厂的盐水冷却源(如果需要)共享进口和/或管道,或者这些盐水用模块/使用中的任一个可以具有单独的进口。任一所述模块/源进口在单独情况下或者组合进口在组合情况下可以与废水处理厂、BGM和/或卤水排出管共享一些管道和/或其它设备。在一个或多个实施例中,所述进口可以提供冷却源用于计划内的任一加工过程,其中来自入海口且尤其是深水进口的水可以比陆上环境温度冷许多并且可以提供冷。在一个实施例中,盐水进口可以在炎热气候下被用作用于SWBGU和/或BWBGU的水源水以调节其温度。在一个实施例中,来自该进口的盐水被用于灌充池子和/或包围任何BGU和/或BGU部件的其它建筑物以提供冷和/或温度调制,尤其在炎热环境中。在如此使用和/或使用在其它冷却应用、装饰性应用中和/或按照可能包括将热从热电厂传递至所述计划、针对传热和/或传冷所述的任何其它方式使用之后,水随后可以按路线输送至DP以用于脱盐。这样一来,水和/或冷被提供至所述计划内所需要的地方(见图2和图3),并且在此过程中盐水温度被升高,这允许在脱盐过程中的较低能量需求。
在一个实施例例如图24B和/或图3中,可以如本文所述被用于加工生物质的HTP模块或单元和/或相似的方法也可以被用作将废物转化为能量的手段。HTP和/或本领域普通技术人员所知的等同技术可被用来转化各种各样的有机材料转化以生产生物粗油。HTP模块、单元或设立用于生物质的等同加工系统可以被那些被用来加工固态废料的装置分享。HTL可以根据专利WO2013/184317A1的图9所示的PNNL工艺过程进行。HTP的其它变型或适应此目的的类似加工过程也可以被利用。
WWTP/WWTBGU/MFWBGU固体/泥浆:在一个实施例例如图24B和/或图10中,来自WWTP、WWTBGU、MFWBGU和/或本文所述的其它BGU的固体和/或泥浆可以在气化模块(例如CHG,被厌氧消化)中被加工以生产生物气以用于热电厂发电。在一个或多个实施例中,所有或部分来自BGM的生物质也可在气化模块中采用相同的气化设备连同所述固体一起或单独地被加工以生产生物气;和/或WWTP和/或WWTBGU固体可以被注入WWTBGU中以用于生物质生长;和/或任一所述固体可以在HTP系统(本文所述的生物质HTP系统和/或单独的一个)中被加工以生产生物粗油以用于热电厂发电,剩余残渣通过上述方法之一被加工;和/或所述固体可以在另一WTE和/或其它技术中被加工以发电和/或产生燃料(例如基于高温分解的WTE、纤维素乙醇和/或其它方法)以用在热电厂中。
在一个或多个实施例例如图24B、图24C和图10中,通过在气化模块中(例如采用CHG和/或厌氧器)加工生物质所产生的和可选来自用于任何现场加工过程的回填的生物气可被用于热电厂发电。来自气化模块技术的生物气可以经历加工步骤以将其准备好用作燃料和/或用于储存,包括干燥、硫化氢和/或其它污染物去除、与其它燃料混合、冷凝成液体和/或本领域普通技术人员所知的其它技术。气化模块如CHG模块、厌氧消化器和/或气体净化、干燥、冷凝成液体、处理、储存和/或加热和/或相关的基础设施可以由BGM生物质、BGM泥浆和/或WWTP泥浆和/或所形成的生物气和/或其它生物气源如可选的回填和/或其它可选的天然气源如厂外输入天然气共享。利用气态燃料的任何热电厂技术(例如天然气点燃燃烧透平)和/或相关的基础设施可以由任何或全部的上述系统和/或还有其它可燃气源例如从厂外输入以用在热电厂中的天然气源共享。
在一个或多个实施例例如图24B和/或图10中,HTP包括将生物质与水“闪急分离”和/或利用牵涉到热和可能压力的工艺过程将生物质转化为生物粗油和/或其它燃料的初级方法。在一个或多个实施例中,作为基于液体的HTP过程如HTL或RTP的产物的生物粗油可以例如在燃烧器、重型车辆例如通常烧柴油或重型燃料的发动机和/或用于发电的其它选定热电厂技术中被直接燃烧,和/或可以被进一步精炼成许多主要类型燃料,其如果比生物粗油更高效则可以被燃烧,假定有附加精炼成本。在一个实施例中,HTP可以将其它生物质和/或废物转化为生物粗油。在一个实施例中,HTP可以被用作其它WTE技术的完全替代品或者所述计划内的部分替代品。在此实施例中,废物可以被加热和/或可能被加压,且有机部分可以被液化成生物粗油形式(此过程被称为“废物HTP”)。在一个实施例中,生物粗油可以被燃烧和/或进一步精炼且随后燃烧以发电,取决于其性能。它是所述计划中的一个用于废物能量回收的可选系统,可选地包括加入生物质流如农业材料、木材和/或其它有机材料到一个或多个HTP过程中。与所述计划的协同配合与针对上述基于高温分解的WTE系统所描述的协同配合一样,加上以下情况。在一个实施例中,废物HTP基础设施可以被BGM生物质HTP基础设施和/或其它生物质HTP分享(例如农业生物质、木材、能源作物等),这些加工过程可以被完全组合或部分组合。
在一个或多个实施例例如图24D和/或图3中,如果标准WWTP投入运行且随后如本领域普通技术人员所理解地被调整为WWTBGU,则最初针对WWTP所研发的初级和/或三级处理基础设施也可以被调整以用在WWTBGU,和/或可能还有二级处理基础设施的部分或全部。
在一个或多个实施例例如图24D和/或图3中,池塘、沉降槽和/或在WWTP的二级处理中所用的其它技术也可以被用在一个或多个WWTBGU中,并且如果共同运行则可以分享基础设施,和/或在改造或部分或全部调整WWTP系统为WWTBGU的情况下,根据设计需要将最初的WWTP池塘、槽罐和/或其它基础设施调整为随后的WWTBGU和/或其它BGU实施方式。在一个或多个实施例中,也也可以包括用于废水的初级处理基础设施,包括筛分、澄清器、絮凝技术、沉降技术和/或其它合适的初级废水处理技术和/或三级废水处理技术,其可以包括三级澄清器、消毒技术如UV和/或其它适当的三级废水处理技术。例如UV处理系统可以在一个或多个WWTBGU和WWTP之间被分享,在这里两者都被同时使用,或者在WWTBGU被实现以代替WWTP的情况下它可以被调整以便用在WWTBGU中。
电:在一个或多个实施例例如图24D中,靠近进流泵送设备的配电站可以由一个或多个WWTBGU和WWTP分享,或者可以被调整以由WWTBGU代替WWTP。传感器、计算机控制装置、控制模块、软件、硬件和/或其它电气系统也可以被在这些系统之间被分享,从一个被调整成另一个并且可以与所述计划的其余模块集成在一起。
在一个或多个实施例例如图24D和/或图6中,被用于系统或计划内的任一目的的空气/氧气输送系统可以被调整和/或转换为二氧化碳输送系统例如用于支持光合WWTBGU,或成为适于在需要氧气或空气类型的BGU中的生物质生长的氧气或空气输送系统,或成为氧气、空气或二氧化碳输送系统以用所述需求品支持BGU。
在一个或多个实施例例如图(表)24E和/或图(表)24H中,本文所述的在热电厂和所述计划内的其它加工过程之间的一个或多个连接、流通和/或协同配合可利用任何数量的构成“热电厂”的不同技术(例如二氧化碳可以从燃烧透平或废物能量回收焚烧炉或者两者和/或产生二氧化碳的任何其它热电厂技术被供应给BGM,此时这些技术像热电厂那样被使用)来建立。在一个或多个实施例中,不同的技术和/或燃料源可被用来构成热电厂,包括传统发电系统、废物能量回收,和/或其它热电厂技术可被加入以共享基础设施和/或资源如燃料、热、水、电力、排放控制模块、计算机控制装置或模块和/或其它资源。基础设施共享可以包括一个或多个配电站、传输管线、本领域普通技术人员所知的其它电力基础设施、排气输送装置、烟道、污染控制模块、污染夹带模块(例如像在图7A或图7B中)和/或其它排放控制、二氧化碳、甲烷、生物气、氧气和/或其它气体输送管线和/或储存、水、水/生物质淤泥、生物燃料、其它燃料、其它液体运输和/或储存、冷却系统、换热器和/或可在热电厂之间被分享其它部件。在一些实施例中,燃料可在热电厂中通过一项技术被产生/加工并利用另一项热电厂技术被用于发电和/或产生热,例如燃料可按照WTE技术产生,用热电厂热被加工和/或在热电厂所包含的发电厂中被燃烧。
在一个或多个实施例例如图24H和/或图24C和/或图10中,一个或多个现场的和/或厂外的燃料源可以分享热电厂的发电技术,降低基础设施成本(如生物质、生物粗油、WTE生物粗油、HTP生物粗油和/或共享热电厂技术的其它燃料源)。在一个或多个实施例中,包括WTE和/或发电技术在内的热电厂技术可以共享二氧化碳运输和/或分配基础设施、冷却水和/或热水运输、热利用、排放控制(如排气可以共享例如图7B或7B所示的基础设施)和/或这些技术共用的所有其它基础设施术。空气排放控制:在一个或多个实施例中,所述计划将根据需要适当具备所有现代的空气污染控制以用于所产生的排放物。
在一个或多个实施例例如图3和/或图24H中,所述计划可以利用太阳热技术(如太阳能槽)用于海水预热脱盐、用于HTP的BGM输出、用于发电或用于注入热至计划内所需要的地方(例如图3)。如果太阳热技术被采用,则它可以已经在热电厂中的那些分享蒸汽透平。
在一个实施例例如24K中,焚烧和/或其它直接燃烧WTE技术的最终产品可以是灰烬,其可被用来生产水泥。在一个或多个实施例例如图2和/或图24K中,废热可以被用于发电以实现电解,例如次氯酸钠(漂白剂)可以利用卤水电解自DP卤水排出中合成。漂白剂可以在整个所述计划内被用于消毒、清洁和/或其它应用和/或输出厂外。
在一个或多个实施例例如图24K和/或图10中,卤水电解提供氢气。氢可以被用在燃料电池中以产生电和/或被送回热电厂用于燃烧。
在一个或多个实施例例如图3和/或图24K中,海盐可以由DP卤水排出制造且厂外销售。在一个或多个实施例例如图3中,DP去矿物质水可以被供应以用在热电厂中的热电厂系统所需要的地方(例如燃烧透平,如果采用的话,和/或其它动力系统)。在一个或多个实施例例如图3中,DP脱盐水(含有添加回的矿物质)可以被供应以用于热电厂中的适当使用(例如燃烧透平和/或其它动力系统)。
在一个或多个实施例例如图10和/或图24K中,吹瓶、洗瓶、灌瓶和/或封盖可以被合并到一个整体式系统中。整体式系统减小细菌学负荷(消毒)、降低生产成本、减少生产线占用区、降低瓶子成本并提高生产线效率。逐瓶回收利用设施可以被加入所述计划以允许直接利用回收的PET和/或其它材料以用于塑料瓶制造。这种设施可以与废物处置/回收厂结合
在一个或多个实施例例如图10和/或图24K中,塑料可以自废物接收和加工区被回收。回收塑料的最终产品将会是经过清洁、消毒和/或破碎的塑料材料。该材料随后可以被用在BBPP处的制瓶过程中。用于BBPP和/或所述计划中的其它模块如精炼厂的包装材料也可以来自本文所述的废物处置/回收厂,可能包含塑料、硬纸板和/或木托盘。逐瓶回收利用设施可以被加入所述计划以允许直接利用回收的PET和/或其它材料以用于塑料瓶制造。这种设施可以与废物处置/回收厂结合。回收塑料的最终产品将会是经过清洁、消毒和/或破碎的塑料材料。该材料随后可以被用在BBPP处的制瓶过程中。用于BBPP的包装材料也可以来自本文所述的废物处置/回收厂,可能包括塑料、玻璃、硬纸板、木托盘和/或其它回收材料。来自热电厂的废热和/或自所述计划中的其它源(例如图2)回收的热可被用来产生冷,例如空气调节和/或制冷以便冷却建筑和/或用于冷藏生物质产品、在有利的地方冷却BGM和/或用于其它使用。
参见图25的设计2500,在一个实施例中,所述计划中的氧气源可利用氧气储存、运输和/或加工被供应给模块和/或技术。例如WWTP/BGM 402可选地包括以下当中的任一个:WWTP 402A;自养BGU 402B;兼养BGU 402C;异养BGU 402D。在一个实施例中,热电厂222可选地包括全氧燃烧过程2508(例如用于减少NOx排放物)和/或利用氧气的其它加工过程2510如那些产生各种燃料的过程(如纤维素乙醇/丁醇/异丁醇),其可能需要或得益于氧气(如高于空气的氧气浓度或在氧气正被加工过程耗尽的情况下补充氧气)。可选存在于任何实施例中的以下的模块或技术可以产生和/或供应氧气,和/或可以在执行完功能之后释放氧气以便再用在系统网络中:自养BGU 402B;兼养BGU 402C;按照本领域技术人员所知的技术分配氧气以便使用、再用、储存、净化和/或其它加工的模块2504,和/或厂外氧气源2502。这些氧气源中的任何一个或多个可以可选地提供氧气给需要氧气的或可受益于氧气的模块,可选地包括以下当中的任何一个:精炼厂和/或BPP 202;WWTP 402A,泥浆加工404,兼养BGU402C,异养BGU,BBPP 206;热电厂222,按照本领域技术人员所知的技术分配氧气以便使用、再用、储存、净化和/或其它加工的模块2504,和/或用于输出和/或排出2506。
参见图25,在一个实施例中,在精炼厂和/或BPP中使用氧气可以包括可能需要氧气或氧气可能对生物质加工有益的任何加工过程(例如生物质被细菌加工成燃料和/或其它产品,其它分离和/或精炼技术)。兼养BGU可以既利用氧气也排放氧气。氧气可被用在热电厂全氧燃烧过程中,其中氧气可以被注入进口以用于任何类型燃烧过程,提高燃烧所用气体中的氧含量并降低氮含量。所形成的燃烧排放气体中的NOx排放量较少。在一个实施例中,自养和/或兼养BGU提供氧气流以用在热电厂全氧燃烧过程中。
参见图25,本文的一个实施例包括用于发电和燃料产生的系统2500,其设计成利用和回收氧气,其中氧气通过以下被提供给系统:设计用于产生氧气的自养BGU 402B;设计用于产生氧气的兼养BGU 402C;厂外氧气源2502;和/或用于氧气使用、再用、分配、净化和/或加工的模块2504。一个实施例包括该系统,其中氧气被提供给:精炼厂模块202;BPP模块202;传统WWTP模块420A;兼养BGU 402C;异养BGU 402D;BBPP模块206;泥浆加工模块404;热电厂模块222;用于氧气使用、再用、分配、净化和/或加工的模块2504;和/或用于氧气输出和/或排出的模块2506。一个实施例包括该系统,其中氧气由被设计用于产生氧气的自养BGU 402B提供。一个实施例包括该系统,其中氧气由被设计用于产生氧气的兼养BGU 402C提供。一个实施例包括该系统,其中氧气被供应给一个或多个热电厂全氧燃烧过程模块2508、2510。一个实施例包括该系统,其中氧气被供应给兼养BGU 402C。一个实施例包括该系统,其中氧气被供应给异养BGU 402D。
参见图25,本文的一个实施例包括一种利用并回收氧气的方法,其中氧气由以下提供:自养BGU 402B;兼养BGU 402C;厂外氧气源2502;和/或用于氧气使用、再用、分配、净化和/或加工的模块2504,该方法包括自以下捕捉氧气:自养BGU 402B;兼养BGU 402C;厂外氧气源2502;和/或用于氧气使用、再用、分配、净化和/或加工的模块2504,并提供氧气给其它模块。一个实施例包括该方法,其中氧气被提供给:精炼厂模块202;BPP模块202;传统WWTP模块420A;兼养BGU 402C;异养BGU 402D;BBPP模块206;泥浆加工模块404;热电厂模块222;用于氧气使用、再用、分配、净化和/或加工的模块2504;和/或用于氧气输出和/或排出的模块2506。一个实施例包括该方法,其中氧气由自养BGU 402B提供。一个实施例包括该方法,其中氧气由兼养BGU 402C提供。一个实施例包括该方法,其中氧气被供应给一个或多个热电厂全氧燃烧过程模块2508、2510,可选地包括全氧燃烧和/或本领域已知的用于提高燃烧过程中的氧气与其它气体之比的其它手段。一个实施例包括该方法,其中氧气被供应给兼养BGU 402C。一个实施例包括该方法,其中氧气被供应给异养BGU 402D。
在一个或多个实施例例如图25中,BGU所释放的氧气和/或其它气体可以被集中和/或储存和/或按路线输送以用在异养生物质生长过程、WWTP、对所述计划有益的其它加工过中和/或可以投放市场。
在一个或多个实施例例如图25中,在BGM中产生和/或自图25的其它源产生和/或回收的氧气可以被全部或部分地注入以便通过本领域技术人员所知的任何手段全部或部分地构成任何热电厂燃烧技术的气态进流,作为:减少热电厂排放中的NOx形成的手段;减少燃料消耗的手段(例如通过减少空气中的既被加热也被转化为NOx排放物的氮气量);用于减少燃烧所产生的排气量的手段;用于减少排气中的热损失的手段;用于产生废气中的较高CO2比例的手段;用于在较少排气中浓缩污染物以允许更易于从排气中分离出的手段;用于使排气更可凝缩以允许压缩分离的手段;用于再捕捉冷凝热的手段;和/或用于在燃烧过程中提供其它潜在好处的手段。
在一个或多个实施例例如图25中,氧气注入可以包括全氧燃烧过程,可选地包括全氧燃烧过程和/或牵涉到部分或完全用氧气替代进流气体的其它加工过程,和/或只作为热电厂输入气体含量的一部分注入氧气。例如基本是纯的氧气或者含有30-80%氧气、或者40-85%氧气、或者50-90%氧气、或者60-95%氧气的气体可以从一个或多个BGU生长子单元和/或其它BGU子单元和/或其它模块和/或厂外源被收集并以消耗气体的10%至50%、或者25%至100%、或者30%至80%、或者50%至90%、或者35%至95%的量被供应给一个或多个热电厂燃烧过程,气体余量被用在包括另一气体或气体混合物如空气的燃烧中。在一个或多个实施例中,氧气可以按照相对于其它热电厂进流气体源的可变的量和/或比例在不同时间基于热电厂中的任何运行参数和/或计划运行目标和/或限制条件(如燃烧速度、进流空气需求、排放需求、可获得的氧气量和/或其它考虑)被注入。在整个计划内的、包括那些测量运行参数(如热电厂中的燃烧速度、气体流速、BGM中氧气生产率、温度、排放量和/或其它参数)的传感器可被用来发送信号给自动化系统,其可以调整被注入热电厂气体进流中的氧气、空气和/或燃料流和/或所述计划的其它运行特性,包括热电厂运行。
图28示出了在具有所示的许多可选特征的一个实施例中的计划、设计和/或系统(或“所述计划”)的许多方面的高层级视图2800。在各不同实施例中,本文的计划可以通过整合不同模块、单元、子单元、技术和/或部件和例如在它们之间的连接、相互合作和/或流通提供灵活的平台用于当地资源优化(例如水、燃料、废物、热、气体等的利用),它们可以如本文所述地被选择用于以各种不同实施方式来有效实现本文计划的实施例(例如基于气候、环境问题、水流、水利用率、可被集成到所述计划的实施例中的现有基础设施等等)。因此,所述计划可以描绘出许多特征,其可能在某些实施例中是可选的。本文所述的其它图更详细示出了许多特征,例如在模块、技术和/或其它特征之间的所述的可选连接和/或流通,它们在图28中由在所述计划的特征之间的线和箭头示出。参见图28,在一个实施例,所述计划可选地包括:
热电厂模块108可选地包括可以产生二氧化碳和/或热的一个或多个技术、可以产生燃料或燃料前体的系统和/或可以与热电厂技术或系统流通、连接和/或以其它方式施以支持的系统,包括以下中的一个或多个:发电厂技术;废物能量回收技术;例如焚烧炉;其它直接燃烧系统108;等离子体气化单元1020;HTP单元1010;高温分解单元1009;纤维素乙醇/纤维素丁醇/纤维素异丁醇单元(纤维素乙醇/异丁醇)1012、解吸塔/冷凝器单元1016和/或其它燃料生产技术单元1018;回转窑式焚烧炉单元226和/或符合热电厂定义的其它技术。所述系统、技术和/或热电厂的其它特征可以如本文所述地分享基础设施(例如图24B、图24C、图24E、图24H、图24I、图24J)。
热电厂模块108可以包括来自其它模块、单元、子单元、技术和/或所述计划的特征的以下中一个或多个的输入:一种或多种类型的水160、314(例如图3);生物气127、132;其它生物燃料,包括生物粗油、乙醇、精炼生物燃料、生物气、生物质和/或氢气132、1058、1060;生物质/水淤泥和/或生物燃料/水淤泥130;可燃燃料(例如来自其它热电厂燃料产生技术)1006;经过处理的废水(例如图3);废油1032;废物(用于燃料)1030;厂外燃料1064;危险废物1026;可选来自臭味控制系统的空气(例如图13)。热电厂可以包括对所述计划的以下输出:功率2082(例如电)、要用在计划内的热134(例如图2);生物燃料1062;要用在计划内的二氧化碳(例如图4);要用在计划内的废水(例如图2);和/或用于水泥生产的灰烬(例如图24K)。
WWTP模块和/或BGM 110、212可以包括以下当中的一个或多个:传统WWTP 402A,废水BGU 402B,淡水BGU 402C,盐水BGU 402D和/或半咸水BGU 402E。其它BGU类型可以存在,由所给出的那些包含,例如卤水BGU和/或混合型淡水BGU。这些模块可以共享水源和/或可以混合不同的水源(例如图3),WWTP模块和BGM或者由BGM(如果在某些实施例中有)包含的任何BGU可以交换二氧化碳和氧气,例如图4和图25,和/或可以在不同模块中共享某些基础设施,例如图24B、图24D、图24F和图24G。
WWTP模块和/或BGM 110、212可以包括来自所述计划的以下中的一个或多个:热和/或冷,例如图2;二氧化碳412;水,可选地包括:废水,盐水,卤水和/或淡水(非废水),例如图3的302。WWTP/BGM 110、212可以包括对计划的输出,选自以下当中的一个或多个:生物质/水淤泥或生物燃料/水淤泥130;例如图3的排水;例如图3的经过处理的废水和/或泥浆128。
泥浆加工模块126、131可选地包括气化模块125,其可选地包括:CHG单元;厌氧消化单元;和/或其它泥浆128加工技术。泥浆加工厂可以包括来自计划的泥浆128输入,可以包括可选的至计划的燃料输出(例如生物气)127、土壤改良剂和/或肥料例如图24L。在此披露气化模块的其它功能。
精炼厂模块202和/或BPP模块202可以包括:HTP模块202A;厌氧消化模块202B,超临界流体提取模块202C;和/或用于分离、精炼、加工、改变、混合、准备和以其它方式加工材料的其它过程(例如本文所述的和/或本领域技术人员所知的用于加工例如生物质、部分生物质、生物气、生物燃料、生物粗油、石油燃料、氢气、水、溶剂、其它流体和/或残渣等的系统和/或方法)202D。
精炼厂和/或BPP可以包括来自所述计划的以下输入:生物质/水淤泥和/或生物燃料/水淤泥130;生物质产品、生物粗油、乙醇、生物气和/或其它生物燃料132;生物燃料1062和/或泥浆128。精炼厂和/或BPP可以包括对所述计划的以下输出:生物质和/或燃料1046、生物质产品、生物粗油、乙醇、生物气和/或其它生物燃料132;水例如废水,图3。
可选脱盐模块145可以可选地包括:基于过滤的技术和/或基于蒸馏的技术和/或能执行脱盐的其它技术,可选地包括可由盐水402D生产淡水的BGU。脱盐模块也可包括能量回收/压力回收以用在所述计划中,如图23。
脱盐模块145可以包括来自计划的以下输入:例如图3的盐水;例如图2的热;和/或例如图4的二氧化碳。脱盐模块可以包括对计划的以下输出:例如图3的水(例如饮用水);例如图3的卤水,例如图24K的漂白剂,例如图24K的海盐,和/或例如图2的废水。
脱盐模块145可以包括例如图2、图24A的卤水排出管,它可以与WWTP/BGM110、212和/或热电厂模块108分享某些基础设施,卤水排出模块可以接收如图3的来自计划的卤水输入和/或其它水类型(如低盐度水),例如图3。
太阳热模块230可以提供热输入或热输出给计划(例如图2)。
可选的BBPP模块可以包括材料的加工、保存、灌瓶、包装和/或储存144(例如加工和/或灌瓶水、液态生物质产物和/或包括燃料的其它液体,包装气体和/或加工和/或包装固态生物质产品)。
BBPP可以包括对所述计划的以下输入:例如图3的水;生物质和/或燃料1046;和/或例如图24K的回收产品。BBPP可以包括对所述计划的以下输出:生物质、燃料(如生物燃料)和/或产品(如生物质和/或生物质衍生产品)1044;和/或例如图3的废水。
可选的回收/废物接收模块包括用于接收、挑选、回收利用和/或以其它方式加工废物的设施206(例如市政卫生废物、危险废物、建筑废物和/或拆建废物)。回收/废物接收模块206可选地提供以下输出给所述计划:回收产品(如图24K);用于燃料的废物1030;危险废物1026;废水(如图3),和可选地给臭味降低系统的空气(如图13)。
模块提供用于在计划内所产生的和/或包装的产品1044的输出,可选地包括:瓶装水(例如图3);生物质产品,生物粗油,乙醇,生物气和/或其它生物燃料1044、132、1058、1060;漂白剂(如图24K)和/或海盐(如图24K)。
用于灌溉、消防、喷泉和/或湖泊307的模块可以由计划包含并且可接收来自计划的水输入(例如经过处理的废水,如图2)。
例如在特定模块、单元、子单元、技术、部件和/或特征之间的可选连接和/或流通可以在图28中通过在它们之间的线和箭头来示出并且用其它的附图数字和/或在所述计划内的特征参考数字来标示,并且本文的其它图中被进一步示出且在此加以说明。在图28中未被示出的其它模块、单元、子单元、技术、部件和特征和连接和/或流通可以在其它图和/或本文的说明(例如计划)中被披露。
在附图中,相同的附图标记在各不同视图范围中表示相同零部件,除非另有所指。对于带有字母名称的附图标记例如102A或102B,字母名称可以区分在同一幅图中存在的两个相同的部件或元件。用于附图标记的字母名称可以在可能想要使一个附图标记包含在所有图中的具有相同附图标记的所有部件时被省掉。图6和/或于2015年6月15日提交的美国临时专利申请号62173905即附件2示出了一些可能的加工步骤,其可以被用在生物质的生长和下游加工中。来自附件2的图2A-2E示出用于产生有用产品的且分别基于自养、异养或兼养培养的各种加工过程变型。这些和/或其它下游加工方法可被用来加工生物质。图6示出了示例性BGU,其具有生物质生长子单元和几个可能的支持子单元。任一或全部这些子单元可被用于构成BGU或者其它子单元或适应生物质生长目的的系统。专利US20090197322Al即附件2的图3示出一些其它例子,其中主要步骤牵涉到各种有用产品的下游加工,其可被用来在所述计划中加工生物质。附件2的图4-9示出了用于提取与各自培育产品一致的有用产品的下游加工。
表1 在此的任何组合是可选搭配的:
Figure BDA0001569829430002261
Figure BDA0001569829430002271
Figure BDA0001569829430002281
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Figure BDA0001569829430002391
Figure BDA0001569829430002401
表2 在此的任何组合是可选搭配的:
Figure BDA0001569829430002402
Figure BDA0001569829430002411
Figure BDA0001569829430002421
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Figure BDA0001569829430002461
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Figure BDA0001569829430002631
Figure BDA0001569829430002641
表3 在此的任何组合是可选搭配的:
Figure BDA0001569829430002642
Figure BDA0001569829430002651
Figure BDA0001569829430002661
Figure BDA0001569829430002671
Figure BDA0001569829430002681
表4 在此的任何组合是可选搭配的:
Figure BDA0001569829430002682
Figure BDA0001569829430002691
Figure BDA0001569829430002701
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Figure BDA0001569829430002721

Claims (52)

1.一种系统,包括:
a.生物质生长模块,其生长生物质,并且然后排出包括多个生物质生长模块流出流体组成的生物质生长模块流出流体,其中,所述多个生物质生长模块流出流体组成的至少一个是该生物质;和:
b.热电厂模块,其通过燃烧包含二氧化碳的排气制造能量,该排气给生物质生长模块供应燃料以使该生物质生长;
其中,该系统设计为通过来自热电厂模块的热完全或部分精炼该排出的生物质生长模块流出流体;和
其中,该排气提供该生物质生长模块流出流体的一部分的碳含量。
2.根据权利要求1的系统,其中,该生物质生长模块被设计成由生物质生长模块给水进行供给,该生物质生长模块给水可选地被预处理且包含:
a.盐水;
b.淡水;
c.废水;
d.其它水类型;和/或
e.其组合。
3.根据权利要求2的系统,其中,所述生物质生长模块给水可选地在被供应给所述生物质生长模块之前,通过初级处理工艺被处理,其也称为“初级处理”。
4.根据权利要求3的系统,其中,所述初级处理工艺包括:
a.筛分;
b.沉积;
c.加入化学品;和/或
d.用于准备水以便加入生物质生长模块中的其它方式。
5.根据权利要求3或4的系统,其中,来自所述初级处理工艺的淤泥被可选地供给气化模块。
6.根据权利要求1至4之一的系统,其中,该生物质生长模块被设计用于制造生物燃料,该生物燃料被直接或在附加处理后供给该热电厂模块。
7.根据权利要求1至4之一的系统,其中,该生物质生长模块流出流体在可选地给该热电厂模块供应燃料之前被可选地处理,其中,该生物质生长模块流出流体可选地被供应给气化模块、生物质处理厂模块和/或水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂模块,其中,该生物质生长模块流出流体被处理,任选地通过以下来处理:
a.三级处理模块;
b.用于浓缩和分离该生物质生长模块流出流体的重力浓缩机;
c.稀释模块;
d.精炼厂模块;和/或
e.热回收模块。
8.根据权利要求7的系统,其中,该三级处理模块被设计用于供应生物质/水淤泥给用于浓缩、分离和/或稀释该生物质生长模块流出流体的重力浓缩机。
9.根据权利要求1至4之一的系统,其中,该热电厂模块设计成可选地提供热和/或冷至以下:
a.精炼厂模块;
b. 生物质处理厂模块;
c.生物质产物;
d. 水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂模块;
e. 生物质生长模块;
f.气化模块;
g.生物燃料的处理;和/或
h.脱盐模块。
10.根据权利要求7的系统,其中,作为三级处理结果的水被送往用于水再用,和/或可选的再循环至生物质生长模块。
11.根据权利要求7的系统,其中,用于浓缩、分离和/或稀释生物质生长模块流出流体的重力浓缩机包括:
a.水、生物质和/或提取物的输出;和/或
b.经过处理的生物质/水淤泥输出。
12.根据权利要求11的系统,其中,经过处理的生物质/水淤泥的任何一部分被引送至:
a.精炼厂模块;和/或
b.气化模块。
13.根据权利要求11或12的系统,其中,水、生物质和/或其提取物被供应给生物质处理厂模块。
14.根据权利要求11至12之一的系统,其中,来自用于浓缩、分离和/或稀释生物质生长模块流出流体的重力浓缩机的水输出被送去用于水再用。
15.根据权利要求7的系统,其中,生物质处理厂模块包括:
a.生物质产物输出,其可选地被送至水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂模块;
b.热、水和/或二氧化碳输出,其可选地被送去用于重复使用;和/或
c.可选地被送至精炼厂模块的残渣。
16.根据权利要求7的系统,其中,该精炼厂模块接收选自以下的可选输入:
a.其它生物质源;
b.其它废物;和/或
c.压力。
17.根据权利要求7的系统,其中,该精炼厂模块具有选自以下的可选输出:
a.生物粗油;
b.生物燃料;
c.水;和/或
d.残渣。
18.根据权利要求17的系统,其中,来自精炼厂模块的生物粗油和/或生物燃料输出完全或部分用作生物质生长模块流出流体输出,其可选地给热电厂模块供应燃料。
19.根据权利要求18的系统,其中,来自精炼厂模块的生物粗油和/或生物燃料输出在可选地给热电厂模块供应燃料之前经受处理,任选地通过热回收模块。
20.根据权利要求18或19的系统,其中,该精炼厂模块产生残渣,其可选地被送往气化模块。
21.根据权利要求5的系统,其中,该气化模块产生生物气输出。
22.根据权利要求21的系统,其中,该生物气输出可选地被进一步处理。
23.根据权利要求21或22的系统,其中,该生物气输出可选地部分或完全给该热电厂模块供应燃料。
24.根据权利要求5的系统,其中,该气化模块产生残渣输出。
25.根据权利要求24的系统,其中,该残渣输出被供应给生物质生长模块。
26.根据权利要求17-19、21、22、24或25之一的系统,其中,该精炼厂模块的水输出被引送至可选的热和/或压力回收模块。
27.根据权利要求26的系统,其中,该热和/或压力回收模块产生水输出,其中,水被重复使用。
28.根据权利要求1至4之一的系统,其中,该热电厂模块可选地提供电力给计划。
29.一种根据权利要求1的系统,其包括搭配有水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂模块的生物质处理厂模块。
30.根据权利要求29的系统,其中,该生物质处理厂模块提供生物质和/或生物质产物输出流至该水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂模块。
31.根据权利要求29或30的系统,其中,该生物质处理厂模块接收以下输入:
a.水;
b.生物质;
c.提取物;
d.热;和/或
e.以上的任何组合。
32.根据权利要求29至30之一的系统,其中,从生物质处理厂模块收回以下各项:
a.热;
b.二氧化碳;
c.水;和/或
d.残渣。
33.根据权利要求32的系统,其中,残渣能够包括在处理或模块中未使用的材料的任何部分,可选地包括:
a.生物质;
b.水;
c.沉积物;
d.泥浆;
e.溶剂;和/或
f.化学残渣。
34.根据权利要求32的系统,其中,该残渣被送往精炼厂模块。
35.根据权利要求29至30之一的系统,其中,该水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂模块接收热输入。
36.根据权利要求35的系统,其中,热由热电厂模块提供。
37.根据权利要求36的系统,其中,该热电厂模块和该水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂模块彼此搭配。
38.一种整合热电厂和生物质生长模块的方法,包括提供权利要求1的系统并且在生物质生长模块中产生生物质。
39.根据权利要求38的方法,还包括将生物质精炼成生物燃料。
40.根据权利要求39的方法,还包括将生物质输送至热电厂。
41.根据权利要求40的方法,还包括将生物燃料输送至热电厂。
42.根据权利要求41的方法,还包括在热电厂燃烧生物燃料。
43.根据权利要求38的方法,还包括将热电厂排气提供至生物质生长模块。
44.根据权利要求38的方法,还包括将生物质处理成非燃料产物。
45.根据权利要求38的方法,还包括从热电厂排气中除去污染物。
46.一种整合下述各项的方法:热电厂模块;生物质生长模块;精炼厂模块;气化模块;生物质处理厂模块;水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂模块;和/或脱盐模块;包括:
提供权利要求1的系统,其中,所述热电厂模块、所述生物质生长模块、所述精炼厂模块、所述气化模块、所述生物质处理厂模块、所述水灌瓶/生物质产品灌瓶/包装厂模块和/或所述脱盐模块中的一个或多个是改装模块;和
将一个或多个所述改装模块整合到一个或多个系统网络中,所述系统网络相互有效相连。
47.根据权利要求46的方法,其中,有效相连包括在一个或多个改装模块和/或一个或多个系统网络之间交换:热;生物质;水;二氧化碳;残渣;和/或其它资源和/或副产品。
48.一种根据权利要求1的设计用于生物质生长的系统,其中,生物质生长模块包括一个或多个选自以下配置的生物质生长单元:
a)单个;
b)双串列;
c)双并列;
d)双并联;
e)串列简单连网化;和/或
f)复杂连网化。
49.根据权利要求48的系统,其中,生物质生长单元中的任何一个或多个是:
a)自养生物质生长单元;
b)异养生物质生长单元;和/或
c)兼养生物质生长单元。
50.根据权利要求49的系统,其中,生物质生长单元中的任何一个能够共享和/或交换输入和/或输出,其可选地包含:
a)二氧化碳;
b)氧气;
c)水;
d)营养成分;
e)生物质;
f)培养基;
g)溶剂;
h)碳源;
i)氮气;和/或
j)光源。
51.一种制造生物质的方法,包括在根据权利要求1的系统中使生物质生长。
52.一种根据权利要求1的系统,包括一个或多个联合的特征,它们是:堆置的热电厂、一个或多个透平、污染控制模块、污染夹带模块、排放控制模块、计算机控制装置或模块、排气输送装置、燃料、热、水、功率、二氧化碳、甲烷、生物气、水/生物质淤泥、生物燃料、其它燃料、化学品储存、用于水、化学品和/或其它物料的管道运输、流体运输和/或储存、氧气或其它气体输送管线和/或储存、冷却系统和/或换热器,其中,一个或多个热电厂技术设备和/或一个或多个太阳能热技术设备共享所述系统内的所述模块或技术设备中的一个或多个。
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