MX2012007370A

MX2012007370A - Cargas de alimentación de combustible diseñadas que contienen adsorbente.

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Publication number: MX2012007370A
Application number: MX2012007370A
Authority: MX
Inventors: James Bohlig; Dingrong Bai
Original assignee: Re Community Energy Llc
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-10-05
Also published as: US8617264B2; PL2516926T3; US20110099890A1; HRP20170938T1; EP2516926B1; EP2516926A1; US8382862B2; CA2790678A1; JP2013515136A; EP2516926A4; CN102770710A; US20160108328A1; US10563144B2; WO2011078928A1; US20140157659A1; US9752086B2; US20120210633A1; US9181508B2; EP3236153A1; US20180086995A1

Abstract

Se revelan cargas de alimentación de combustible diseñadas novedosas, cargas de alimentación producidas por los procesos descritos, métodos para formar las cargas de alimentación de combustible, métodos para producir energía a partir de las cargas de alimentación de combustible. Los componentes derivados de corrientes residuales MSW procesadas se pueden utilizar para formar dichas cargas de alimentación que están sustancialmente libres de vidrio, metales, grava y productos incombustibles y que contienen un absorbente. Estas cargas de alimentación son útiles para una variedad de fines, inclusive como combustibles para gasificación y combustión. Asimismo, es posible agregar uno o más absorbentes a las cargas de alimentación a fin de reducir la cantidad de una variedad de contaminantes presentes en el combustible y las cargas de alimentación tradicionales, que incluyen, mas no se limitan a, azufre y cloro. Además, estas cargas de alimentación con absorbente agregado pueden mitigar la corrosión, mejorar la conversión del combustible, extender la vida útil de la planta generadora de energía, reducir la escorificación de las cenizas, y reducir la temperatura de operación.

Description

CARGAS DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE DISEÑADAS QUE CONTIENEN ADSORBENTE CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta solicitud reivindica prioridad bajo el Código Estadounidense 35 § 119 de la solicitud de patente provisional estadounidense No. 61/289.217, presentada el 22 de diciembre de 2009, cuya divulgación se incorpora en la presente por referencia en su totalidad.

La presente invención se refiere a combustibles alternativos. En particular, la invención se refiere al diseño de una carga de alimentación de combustible para controlar los perfiles de emisión, prevenir la corrosión y mejorar el funcionamiento de operación durante las aplicaciones de combustión y gasificación. La carga de alimentación descrita en la presente comprende al menos un componente de residuos municipales sólidos procesados, un adsorbente y, opcionalmente , otros componentes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las fuentes de combustibles fósiles útiles para el calentamiento, el transporte y la producción de químicos así como también petroquímicos están siendo cada vez más escasas y costosas.

Las industrias tales como las que producen energía y petroquímicos están buscando activamente alternativas de cargas de alimentación de combustible diseñadas que sean efectivas a nivel costos para usarlas en la generación de esos productos y muchos otros. Asimismo, debido a los costos siempre crecientes de los combustibles fósiles, los costos de transporte para mover las cargas de alimentación de combustible diseñadas para la producción de energía y petroquímicos se están incrementando con rapidez.

Estas industrias productoras de energía y petroquímicos, y otras, se han basado en el uso de combustibles fósiles, tales como carbón y petróleo y gas natural, para uso en procesos de combustión y gasificación para la producción de enérgía, para calefacción y electricidad, y la generación de gas de síntesis usado para la producción corriente abajo de químicos y combustibles líquidos, así como también una fuente de energía para turbinas .

La combustión y la gasificación son procesos termoquímicos que se utilizan para liberar la energía almacenada dentro de la fuente de combustible. La combustión tiene lugar en un reactor en presencia de aire en exceso o de oxígeno en exceso. La combustión por lo general se usa para generar vapor, que se emplea para alimentar turbinas para producir electricidad. No obstante, la naturaleza de la fuerza bruta de la combustión del combustible provoca que se generen cantidades significativas de contaminantes en el gas producido. Por ejemplo, la combustión en una atmósfera oxidante de, por ejemplo, combustibles fósiles -tales como carbón, aceite y gas natural- libera óxidos de nitrógeno, un precursor para el ozono a nivel del suelo, que puede estimular ataques de asma. La combustión también es la mayor fuente de dióxido de azufre que, a su vez, produce sulfatos, que son particulados muy finos.' La contaminación de partículas finas a partir de las plantas de energía en los Estados Unidos interrumpe las vidas de más de 30,000 personas por año. Cientos de miles de ciudadanos estadounidenses padecen de ataques de asma, problemas cardíacos y problemas respiratorios en las vías inferiores y superiores asociados con las partículas finas de las plantas de energía.

La gasificación también tiene lugar en un reactor, si bien en ausencia de aire, o en presencia de cantidades sub-estequiométricas de oxígeno. Las reacciones termoquímicas que tienen lugar en ausencia de oxígeno o bajo cantidades sub-estequiométricas de oxígeno no generan la formación de óxidos de nitrógeno u óxidos de azufre. Por lo tanto, la gasificación puede eliminar gran parte de los contaminantes formados durante la combustión del combustible.

La gasificación genera un producto gaseoso rico en combustible conocido como "gas de síntesis" ( "sintegas" ) . Durante la gasificación se llevan a cabo dos procesos que convierten la fuente de combustible en un gas combustible utilizable. En la primera> etapa, la pirólisis libera los componentes volátiles del combustible a temperaturas inferiores a 600 °C (1112 °F) , un proceso que se conoce como "desvolatilización" . La pirólisis también produce una sustancia carbonizada que consiste principalmente en carbono o carbón vegetal y ceniza. En la segunda etapa de gasificación, el carbono restante después de la pirólisis se hace reaccionar con vapor, hidrógeno u oxígeno puro. La gasificación con oxígeno puro o vapor genera una mezcla de alta calidad de monóxido de carbono e hidrógeno debido a la no dilución del nitrógeno del aire.

Una fuente potencial para una gran cantidad de carga de alimentación para gasificación son los residuos. Los residuos, tales como residuos municipales sólidos (MS , del inglés Municipal Solid Waste), típicamente se desechan o se usan en los procesos de combustión para generar calor y/o vapor para uso directamente para calefacción o refrigeración, o en turbinas para la generación de energía. Los combustibles derivados de corrientes residuales con frecuencia se denominan "combustibles derivados de residuos" (RDF, por sus siglas en ingles Refuse-Derived Fuels) . Las desventajas que acompañan a la combustión ya han sido descritas arriba, con inclusión de la producción de contaminantes tales como óxidos de nitrógeno, óxido de azufre, particulados y productos de cloro que dañan el ambiente.

El cloruro de hidrógeno (HCl) (junto con otros contaminantes gaseosos ácidos) es emitido en la actualidad en cantidades significativas por los hornos utilitarios e industriales alimentados por carbón, así como también por los incineradores de residuos municipales, médicos y residuos peligrosos. El carbón contiene solamente trazas de cloro, pero los hornos utilitarios eléctricos incineran grandes cantidades de carbón. En el caso de los incineradores de residuos, el cloro está contenido en grandes cantidades en algunos residuos plásticos, tales como poli(vinil cloruro) (PVC) (C2H3CI) y poli (vinilideno cloruro) (PVDC) (C2H2C12) , así como también en algunos desechos de alimentos y residuos de parques y jardines. Durante la pirólisis de PVC y PVDC, el cloro evoluciona mayormente como HCl, en las etapas preliminares de combustión bajo 350 °C. (Panagiotou, T., Levendis, Y.A. , 1996. Combust. Sci. Technol . 112, 117, 1996). La captura del HCl es importante porque es dañino, corrosivo y contribuye a. la lluvia ácida y, actualmente, las emisiones del HCl están reglamentadas (Fellows, K.T., Pilat, M.J., J.

Air Waste Manag. Assoc. 40, 887, 1990) . Asimismo, el HC1, ya sea en forma directa o indirecta a través de la producción de cloro (Cl2 mediante la reacción de Deacon) , puede contribuir a la posterior formación de hidrocarburos clorados, dibenzo-dioxinas policloradas y dibenzo- furanos policlorados no incinerados en el efluente del horno, (Addink, R., Bakker, W.C.M., Olie, K. , Environ. Sci. Technol . 2055, 1995). Por ende, la captura de HC1 es imperativa. Para evitar la producción de las dioxinas y los furanos altamente tóxicos, que se forman al momento en que el efluente se enfría, la captura de las especies cloradas debe tener lugar a altas temperaturas, preferentemente por sobre 500 °C. La formación de dibenzo-dioxinas y furanos policlorados (PCDD/PCDF) ocurre en la ceniza volante, a medida que la corriente efluente se enfría a temperaturas moderadas (=» 300 °C) (Stieglitz, L., Zwick, G., Beck, J. , Roth, W. , Vogg, H. , Chemosphere 18, 1219, 1989) .

Las emisiones de dióxido de azufre relacionadas con las operaciones industriales principalmente ocurren a partir de las fuentes de combustión y procesos térmicos, tales como plantas de energía (alimentadas por carbón o aceite) , incineradores, equipos de generación de vapor, calderas de procesamiento, reactores químicos y otros equipos similares. Todas estas emisiones deben ajustarse a las reglamentaciones de la Environmental Protection Agency (EPA) establecidas mediante la Enmienda a la Ley de Aire Limpio de 1990 (Clean Air Act Amendment) . En forma reciente, al tiempo que se ha enfatizado la construcción de nuevas instalaciones de generación de energía y la mayoría de las instalaciones tienen planeado usar carbón, un interés renovado y mayor en los métodos económicos de emisiones de S02 ha resurgido. (Wu, C, Khang, S.-J., Keener, T.C., y Lee, S.-K., Adv. Environ. Research, 8, 655-666, 2004). Se han informado más de 250 técnicas para la desulfuración de gases de combustión (FGD, del inglés Flue Gas Desulfurization) propuestas o desarrolladas a escala mundial (Oxley, J.H., Rosenberg, H.S., Barrett, R.E., Energy Eng. 88, 6, 1991). No obstante, un número relativamente reducido de esos procesos está actualmente en uso a causa de su baja eficiencia (Makansi, J., Power, 137, 23-56, 1993).

Normalmente, los combustibles y los residuos que contienen cantidades significativas de azufre o cloro no son preferidos para las reacciones de combustión y gasificación. Las "cantidades significativas" se definen como, una cantidad que, cuando se agrega a una carga de alimentación de combustible final hace que la carga de alimentación final tenga más del 2% de azufre o más del 1% de cloro. Por ejemplo, los materiales tales como carbón con alto contenido de azufre, neumáticos usados, alfombras, caucho y ciertos plásticos tales como PVC, cuando se combustionan, liberan cantidades inaceptables de gases dañinos basados en azufre y en cloro. Por esta razón, este material por lo general se evita como una fuente de combustible.

Por años la literatura ha informado extensamente que la corrosión de superficies a alta temperatura en las calderas inducida por cloruro es uno de los problemas más costosos en la industria. Este problema puede producir una reducción en el tiempo de operación y cierres totales periódicos de las plantas, lo que representa una fracción significativa del costo de operación y mantenimiento. Genera el reemplazo de los tubos colgantes de los sobrecal'entadores con una frecuencia anual en algunas unidades o el uso costoso de materiales de aleaciones superiores para recubrir las superficies metálicas o bien para servir como materiales de tubos de reemplazo .

El problema de corrosión es más severo cuando se usan combustibles derivados de residuos y biomasa debido al hecho de que la ceniza de los combustibles de biomasa y residuos tiene una composición muy distinta y diferentes características de fusión que la ceniza de carbón. Esta diferencia en la ceniza genera corrosión y formación de depósitos de sales de cloruro sobre los tubos de los sobrecalentadores y otras partes comprendidas en los dispositivos de transferencia de calor de las plantas. La corrosión por el cloro comienza a temperaturas de vapor en el sobrecalentador de aproximadamente 480 °C (900 °F) , y se incrementa con la temperatura hasta aproximadamente 500-600 °C (930-1100 °F) . Esto, en realidad, limita la temperatura de vapor sobrecalentado en biomasa a energía y residuo a energía y, en consecuencia, limita la eficiencia de generación de energía de las plantas en comparación con las plantas alimentadas por carbón.

La biomasa y los combustibles fósiles con frecuencia contienen múltiples elementos químicos en diferentes proporciones que podrían provocar varios problemas tecnológicos y ambientales durante o después de su uso como fuente de energía. Dichos elementos químicos incluyen gases halógenos (es decir, Cl, F, y Br) , nitrógeno (N) , metal traza y mercurio (Hg) . Un contenido superior de azufre, cloro o flúor causa la seria corrosión del equipo del sistema y crea los contaminantes dañinos del aire, tal como se describió con anterioridad. Los elementos traza también pueden crear una amenaza para el medio ambiente o para la salud de los humanos (por ej . , Hg, Cd, Pb, As, Cr, TI); pueden provocar otros problemas de corrosión (por ej . , Na, K, V, Zn, Pb) , y generan ensuciamiento de las paletas de las turbinas (principalmente Ca) o contaminan o envenenan cualesquiera catalizadores usados (principalmente As) o adsorbentes corriente abajo. A fin de evitar o minimizar estos problemas, estos elementos y/o productos formados a partir de estos elementos que pueden ser liberados o producidos durante o después de los procesos de conversión (por ej . , gasificación, combustión) , es necesario utilizar una o más tecnologías adecuadas para reducir su presencia en los combustibles o los productos del proceso (gas, liquido o sólido) .

Los sistemas que se han desarrollado o implementado en el pasado para la limpieza de gas en los procesos de gasificación y/o combustión se concentran en el control de estos contaminantes en el combustible real propiamente dicho (es decir, al limitar el uso de combustibles altamente contaminados) o al controlar la liberación en la atmósfera mediante post-tratamientos sobre la corriente del gas de combustión, por ejemplo, la adición de adsorbentes. Los adsorbentes -tales como cal hidratada, carbonato de calcio, sesquicarbonato de sodio, bicarbonato de sodio y óxido de magnesio- han sido inyectados en los gases de combustión de escape de chimenea en un esfuerzo por limpiar los gases de salida que contienen contaminantes de cloro y azufre (patentes estadounidenses Nos. 6.303.083, 6.595.494, 4.657.738 y 5.817.283). No obstante, estos adsorbentes secos funcionan de manera óptima a temperaturas que oscilan entre 800 °C y aproximadamente 2000 °C y, por ende, solamente han sido empleados en las chimeneas de escape o unidades de combustión. Si se usan adsorbentes tales como caliza a temperaturas inferiores a 800 °C, entonces ocurre una conversión menor al 20% de los contaminantes, lo que a veces genera productos tóxicos. Por ende, estos adsorbentes con frecuencia se hacen en forma de suspensiones y se utilizan en depuradores semi-secos/húmedos y húmedos, que requieren sistemas más complicados y operan con generación de aguas residuales, generando costos de capital y operación más altos. La gasificación de biomasa o combustibles derivados de MSW usualmente se realiza a temperaturas de 850 °C o inferiores. Hasta ahora, los adsorbentes no han sido mezclados en cargas de alimentación de combustible sólidas que comprendan al menos un componente de residuos municipales sólidos procesados.

Por ende, existe la necesidad de obtener métodos que permitan el uso de varias cargas de. alimentación de combustible en aplicaciones de combustión o gasificación, que de otra manera no se podrían usar debido a las cantidades significativas de contaminantes producidos ante la combustión y gasificación.

Es un objetivo de la presente invención proveer cargas de alimentación de combustible diseñadas, que comprenden adsorbentes que permiten el uso de materiales residuales que contienen niveles significativos de azufre o cloro para aplicaciones de combustión o gasificación.

Es otro objetivo de la presente invención proveer cargas de alimentación de combustible diseñadas que comprenden uno o más adsorbentes que se pueden usar para controlar un contaminante específico o, preferentemente, un número de contaminantes al mismo tiempo. A fin de alcanzar el control de múltiples contaminantes, idealmente se requiere un adsorbente multi-funcional ; en forma alternativa, se podrían utilizar múltiples adsorbentes, donde cada adsorbente se selecciona para tratar un elemento particular. La selección de los adsorbentes depende de varias consideraciones que incluyen, mas no se . limitan a, las siguientes: (i) características del combustible, esencialmente qué tipo y cantidad de contaminantes necesitan ser controlados por el o los adsorbentes; (ii) condiciones de operación, tales como medio reductor u oxidante, temperatura, presión y tecnologías de conversión (por ej . , lecho fijo, lecho fluidizado denso, lecho fluidizado circulante, etc.); (iii) reactividad del adsorbente y características de los sub-productos , por ej . , estabilidad, punto de fusión, punto de ebullición y toxicidad; y (iv) efectividad económica.

Otro objetivo de la invención es proveer cargas de alimentación de combustible diseñadas con adsorbente integrado que presenten diferentes ventajas, las cuales incluyen, mas no se limitan a, las siguientes: mejor cinética de reacción, mejor reactividad del adsorbente, mejor eficiencia en la extracción de contaminantes, mejor conversión del combustible, mejor control de la corrosión, reducción de la escorificación de las cenizas, reducción de la temperatura de operación, extensión de la vida útil de la instalación generadora de energía, evitar los costos altos de reacondicionamiento, reducción de los costos de operación y mantenimiento .

Con los adsorbentes incorporados dentro de la carga de alimentación,, se puede lograr un estrecho contacto entre el adsorbente y el contaminante donde se generan. En comparación con la inyección en el horno, en la cual el contaminante ha migrado desde adentro de las partículas del combustible hasta el combustible a granel o corriente de gas de combustión, la concentración del contaminante es superior dentro de las partículas cuando el adsorbente es parte del combustible. Esta configuración mejora la cinética de reacción y, por ende, optimiza la reacción.

Además, debido al gradiente de temperatura en las partículas de combustible, se reduce la aglutinación del adsorbente dentro de las partículas de combustible y, por ende, la reactividad del adsorbente es mayor.

Combinar el adsorbente con la carga de alimentación para formar una partícula de combustible integrada también permite el uso de partículas finas de adsorbente (por ej . , < 1 µp?) y a la vez se alcanza un tiempo de residencia prolongado en la cámara de reacción, que podría estar en el orden de los minutos, en comparación con solamente los 1-2 segundos en el caso de la inyección en el horno. Tanto las partículas finas de adsorbente como el tiempo de residencia prolongado incrementarían la eficiencia de extracción del contaminante en forma significativa.

En los casos en que los adsorbentes que no reaccionaron de manera completa se puedan separar de la partícula de combustible y llegar hasta la corriente de gas de combustión, la reacción continua con H2S (o S02) en la corriente de gas proseguirá. Como resultado, la utilización de adsorbente mejorará en gran medida.

Como el adsorbente es parte de la carga de alimentación de combustible, no es necesario emplear los sistemas de manipulación de adsorbentes que normalmente se requieren para los sistemas de inyección de adsorbentes (almacenamiento, suministro, atomización, etc.).

Además, los productos de la reacción del adsorbente/contaminante permanecen en su mayoría en la ceniza de fondo; por ende, se reduciría la carga particulada, o polvo, en los colectores corriente abajo (es decir, precipitador electrostático, cámara de filtros de sacos, depurador de materia particulada) generando ahorros en los costos de capital, operación y mantenimiento que de lo contrario serían necesarios para estos dispositivos.

Para la gasificación, el material adsorbente también puede mejorar la conversión del combustible a nivel catalítico y, por ende, el funcionamiento y la tasa de gasificación se pueden optimizar (J. eldon, G. B. Haldipur, D. A. Lewandowski, K. J. Smith, Advanced coal gasification and desulfurization with calcium-based sorbent, K W Energy Systems Inc., Madison, PA 15663.) SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención describe una carga de alimentación de combustible diseñada que comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y un adsorbente, donde la carga de alimentación posee un rango de características moleculares químicas que la hacen útil para una variedad de propósitos de combustión y gasificación. La- carga de alimentación puede estar en la forma de material suelto, cubos densificados, briquetas, pellets, panal, láminas, u otras formas adecuadas. Se describe un proceso para producir una carga de alimentación de combustible diseñada que comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y un adsorbente. En dicho proceso, una pluralidad de corrientes residuales -con inclusión de residuos sólidos y líquidos- son procesadas y, cuando es necesario, separadas en un centro de recuperación de materiales a fin de inventariar los componentes que comprenden las corrientes residuales. También se describen los métodos para formar la carga de alimentación de combustible diseñada descrita en la presente.

Los algoritmos para diseñar combustibles HHV se revelan en la solicitud de patente estadounidense No. 12/492.096, cuyos contenidos se incorporan en la presente en su totalidad. Se ha determinado que las cargas de alimentación de combustible se pueden diseñar a fin de minimizar las emisiones dañinas mediante la adición de cantidades apropiadas de un adsorbente. El contenido de azufre de la carga de alimentación de combustible oscila entre aproximadamente 0.2 lb/MMBTUs y aproximadamente 2.5 lbs/MMBTUs. Estos combustibles, cuando se combustionan o gasifican, producen emisiones de menos de 30 ppm en volumen de contaminantes de SOx o cloro si se agregan cantidades apropiadas de un adsorbente. Por ejemplo, la carga de alimentación de combustible se puede diseñar para que tenga un poder calorífico superior equivalente al carbón de aproximadamente 13,000 BTU/lb, y contenga menos de aproximadamente 0.05% en peso, o 0.04 lbs/MMBTU de azufre o cloro. Esta carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se combustiona o gasifica, emitiría menos de 30 ppm en volumen de SOx o HC1 sin post-tratamiento . Estos combustibles tienen una densidad de energía comparable (BTU/lb) con el carbón, pero sin los problemas de escorificación, fusión y contaminación por azufre, y pueden servir como un sustituto del carbón o un suplemento del carbón. Asimismo, las cargas de alimentación de combustible diseñadas se pueden diseñar, por ejemplo, para producir sintegas de alta calidad al optimizar el contenido de C, H, y O en la carga de alimentación antes de la gasificación. Dichas cargas de alimentación de combustible diseñadas producen sintegas de alta calidad en términos de HHV si el sintegas ha de ser utilizado para aplicaciones de generación de energía, o relaciones H2/CO, cantidades de CO y H2 presentes en el producto de sintegas en el caso de que el sintegas ?µe^ a usarse en aplicaciones químicas sintéticas. Varios componentes de corrientes residuales, que incluyen materiales reciclables y residuos para reciclaje, y materiales de alto contenido de azufre y cloro pueden ser usados ahora para producir la carga de alimentación de combustible diseñada deseada .

Por consiguiente, en un aspecto, la presente invención provee una carga de alimentación de combustible diseñada, que comprende un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y un adsorbente, donde la carga de alimentación tiene un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 30% y aproximadamente 80%, un contenido de hidrógeno comprendido entre aproximadamente 3% y aproximadamente 10%, y un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 10%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 3,000 BTU/lb y aproximadamente 15,000 BTU/lb. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de material volátil que abarca desde aproximadamente 40% hasta aproximadamente 80%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de humedad de menos de aproximadamente 30%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 10% y aproximadamente 30%. En otras formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 10% y aproximadamente 20%. En incluso otras formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 1% y aproximadamente 10%. La carga de alimentación de combustible diseñada casi no contiene vidrio, metal, grava y productos incombustibles (que no sean los necesarios para hacer que la carga de alimentación de combustible diseñada sea inerte) . En algunas formas de realización, el adsorbente es un adsorbente de calcio. En algunas formas de realización, el adsorbente de calcio se selecciona entre caliza (CaC03) , cal (CaO) , cal hidratada (Ca(0H)2, dolomita (CaC03 -MgO) . En algunas formas de realización, el adsorbente de calcio se obtiene de una fuente no renovable. En algunas formas de realización, el adsorbente de calcio deriva de un material minado. En algunas formas de realización, el adsorbente se obtiene de una fuente renovable. En algunas formas de realización, el adsorbente proviene de cáscaras de huevo. En otras formas de realización, los óxidos de hierro y los hidróxidos de hierro, se seleccionan como adsorbentes. En algunas otras formas de realización, algunos óxidos de metales tales como óxidos de zinc, óxidos de cobre u óxidos de níquel, solos o combinados, se pueden seleccionar como adsorbentes . En incluso otras formas de realización, algunos materiales residuales que pueden ser ricos en uno o más de los elementos mencionados, tales como ceniza de carbón o madera, cemento, limaduras de hierro, fango calcáreo, se pueden usar como adsorbentes. Además, los materiales tales como carbono puro y carbones vegetales tanto de madera como de carbón son útiles como adsorbentes porque crean menor cantidad de residuos. Específicamente la ceniza de carbón tiene silicatos de alúmina superiores que tienen mayor capacidad como adsorbentes. En otras formas de realización, el adsorbente es un adsorbente de sodio. En otras formas de realización, el adsorbente de sodio es sesquicarbonato- de sodio ("Trona") .

En algunas formas de realización, el adsorbente se encuentra en una cantidad comprendida entre aproximadamente 0.1% (en peso de adsorbente/peso de carga de alimentación de combustible (p/p) ) y 50% (p/p) · En otras formas de realización, el adsorbente se encuentra en una cantidad comprendida entre aproximadamente 1% (p/p) y 20% (p/p) . En otras formas de realización, el adsorbente se encuentra en una cantidad comprendida entre aproximadamente 3% (p/p) y 15% (p/p) . En incluso otras formas de realización, el adsorbente se encuentra en una cantidad comprendida entre aproximadamente 5% (p/p) y 10%> (p/p) . En algunas formas de realización, el adsorbente se encuentra en una cantidad que está determinada por los requisitos estequiométricos para reacciones químicas específicas, sobre la base de lo cual se extrae el contaminante derivado de azufre o derivado de cloro. En algunas formas de realización, el adsorbente se encuentra en una cantidad que es, a nivel estequiométrico, de aproximadamente 10% a aproximadamente 50% superior a la cantidad del contaminante derivado de azufre o derivado de cloro, u otro contaminante a ser extraído. En algunas formas de realización, el adsorbente se encuentra en una cantidad que es, a nivel estequiométrico, de aproximadamente 20% a aproximadamente 40% superior a la cantidad del contaminante derivado de azufre o derivado de cloro, u otro contaminante a ser extraído., En algunas formas de realización, el adsorbente se encuentra en una cantidad que es, a nivel estequiométrico, aproximadamente 30% superior a la cantidad del contaminante derivado de azufre o derivado de cloro, u otro contaminante a ser extraído. En algunas formas de realización, el adsorbente se encuentra en una cantidad que es, a nivel estequiométrico, de aproximadamente 10% a aproximadamente 20% superior a la cantidad del contaminante derivado de azufre o derivado de cloro, u otro contaminante a ser extraído. En otras formas de realización, dos o más adsorbentes pueden ser agregados, cada uno en una cantidad como la que se describió antes.

En algunas formas de realización, cuando las cargas de alimentación de combustible diseñadas se usan para co-gasificación o co-combustión con otro combustible, tal como carbón, aceite, gas natural, RDFs, otra carga de alimentación de combustible diseñada, u otro combustible adecuado, la cantidad de adsorbentes a ser mezclada con las cargas de alimentación de combustible diseñadas se puede determinar sobre la base de la cantidad total de contaminante derivado de azufre o derivado de cloro a partir de ambas cargas de alimentación de combustible diseñadas y el otro combustible.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 40% y aproximadamente 70%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 50% y aproximadamente 60%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 30% y aproximadamente 40%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 40% y aproximadamente 50%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 60% y aproximadamente 70%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de carbono comprendido entre . aproximadamente 70% y aproximadamente 80%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene contenido de carbono de aproximadamente 35%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene contenido de carbono de aproximadamente 45%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de carbono de aproximadamente 55%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de carbono de aproximadamente 65%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de carbono de aproximadamente 75%.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de hidrógeno comprendido entre aproximadamente 4% y aproximadamente 9%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de hidrógeno comprendido entre aproximadamente 5% y aproximadamente 8%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de hidrógeno comprendido entre aproximadamente 6% y aproximadamente 7%.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 12% y aproximadamente 28%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 14% y aproximadamente 24%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 16% y aproximadamente 22%.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 18% y aproximadamente 20%.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 10%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 9%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 8%. En algunas formas de realización, la carga' de alimentación tiene un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 7%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 6%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 5%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 4%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 3%.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 3,000 BTU/lb y aproximadamente 15,000 BTU/lb. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 4,000 BTU/lb y aproximadamente 14,000 BTU/lb. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 5,000 BTU/lb y aproximadamente 13,000 BTU/lb. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 6,000 BTU/lb y aproximadamente 12,000 BTU/lb. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 7,000 BTU/lb y aproximadamente 11,000 BTU/lb. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 8,000 BTU/lb y aproximadamente 10,000 BTU/lb. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un-HHV de aproximadamente 9,000 BTU/lb.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de material volátil ¦ que abarca desde aproximadamente 50% hasta aproximadamente 70%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de material volátil de aproximadamente 60%.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de H/C que abarca desde aproximadamente 0.025 hasta aproximadamente 0.20. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de H/C que abarca desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.18. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de H/C que abarca desde aproximadamente 0.07 hasta aproximadamente 0.16. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de H/C que abarca desde aproximadamente 0.09 hasta aproximadamente 0.14. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de H/C que abarca desde aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 0.13. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de H/C que abarca desde aproximadamente 0.11 hasta aproximadamente 0.12. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de H/C de aproximadamente 0.13. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de H/C de aproximadamente 0.08.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un relación de O/C que abarca desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 1.0. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un relación de O/C que abarca desde aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 0.8. . En algunas ' formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un relación de O/C que abarca desde aproximadamente 0.2 hasta aproximadamente 0.7. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un relación de O/C que abarca desde aproximadamente 0.3 hasta aproximadamente 0.6. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un relación de O/C que abarca desde aproximadamente 0.4 hasta aproximadamente 0.5. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un relación de O/C de aproximadamente 0.9. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un relación de O/C de aproximadamente 0.01.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada ante la gasificación a 850 °C y una relación de equivalencia (ER, del inglés Eq ivalence Ratio) de aire de 0.34 produce gas de síntesis que comprende H2 en una cantidad que abarca desde aproximadamente 6% en volumen hasta aproximadamente 30% en volumen; CO en una cantidad que abarca desde aproximadamente 14% en volumen hasta aproximadamente 25% en volumen, CH4 en una cantidad que abarca desde aproximadamente 0.3% en volumen hasta aproximadamente 6.5% en volumen, C02 en una cantidad que abarca desde aproximadamente 6.5% en volumen hasta aproximadamente 13.5%% en volumen; y N2 en una cantidad que abarca desde aproximadamente 44% en volumen hasta aproximadamente 68% en volumen.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada ante la gasificación a 850 °C y una ER de 0.34 produce gas de síntesis que tiene una relación de H2/CO que abarca desde aproximadamente 0.3 hasta aproximadamente 2.0. En -algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada ante la gasificación a 850 °C y una ER de 0.34 produce gas de síntesis que tiene una relación de H2/CO que abarca desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 1.5. En algunas formas de realización, la carga .de alimentación de combustible diseñada ante la gasificación a 850 °C y una ER de 0.34 produce gas de síntesis que tiene una relación de H2/CO que abarca desde aproximadamente 0.8 hasta aproximadamente 1.2. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada ante la gasificación a 850 °C y una ER de 0.34 produce gas de síntesis que tiene una relación de H2/CO de aproximadamente 1.0.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada ante la gasificación a 850 °C y una ER de 0.34 produce gas de síntesis que tiene H2 en una cantidad de aproximadamente 20% en volumen; N2 en una cantidad de aproximadamente 46% en volumen; CO en una cantidad de aproximadamente 25% en volumen; CH4 en una cantidad de aproximadamente 1% en volumen; C02 en una cantidad de aproximadamente 8% en volumen,- y una BTU/scf de aproximadamente 160.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se combustiona, produce menos emisiones dañinas en comparación con la combustión de carbón. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se combustiona, produce menos emisiones de azufre en comparación con la combustión de carbón. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se combustiona, produce menos emisiones de HCl en comparación con la combustión de carbón. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se combustiona, produce menos emisiones de metales pesados -tales como, por ejemplo, mercurio- en comparación con la combustión de carbón. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada se diseña para evitar la emisión de materias particuladas, Ox, CO, C02, compuestos orgánicos volátiles (VOCs, por sus siglas en inglés Volatile Organic Copounds) , y gases halógenos .

En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada se diseña de tal manera que tenga perfiles de emisiones reducidos con respecto a GHG en comparación con los GHG emitidos del carbón combustionado . En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada se diseña de tal manera que tenga perfiles de emisiones reducidos con respecto a los GHG emitidos de la combustión de biomasas tales como, por ejemplo, madera, pasto aguja y similares.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación se encuentra en forma suelta, no densificada. En otras formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada se encuentra en forma densificada. En algunas formas de realización, la forma densificada es un cubo. En algunas formas de realización, la forma densificada es rectangular. En otras formas de realización, la forma densificada es cilindrica. En algunas formas de realización, la forma densificada es esférica. En algunas formas de realización, la forma densificada es una briqueta. En otras formas de realización, la forma densificada es un pellet. En algunas formas de realización, el combustible densificado se divide en láminas de diferente espesor. En algunas formas de realización, el espesor oscila entre aproximadamente 3/16 pulgadas hasta aproximadamente 3/4 pulgadas. En algunas formas de realización, la forma densificada es un panal.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación de. combustible diseñada se torna inerte. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada comprende al menos un aditivo que torna la carga de alimentación inerte. En algunas formas de realización, un aditivo se puede combinar en la corriente residual MS procesada, lo que puede tornar el pellet resultante inerte. Algunos tipos de MSW húmedo contienen un número relativamente alto de células bacterianas viables que pueden generar calor y gas de hidrógeno durante la fermentación bajo condiciones húmedas, por ejemplo durante el almacenamiento prolongado o el transporte. Por ejemplo, un aditivo tal como hidróxido de calcio se puede agregar al MSW para la prevención de la putrefacción de desechos alimenticios y para la aceleración del secado de residuos sólidos. En algunas formas de realización, el aditivo que torna la carga de alimentación inerte es CaO. Otros ejemplos no limitativos de aditivos son el sulfoaluminato de calcio y otros compuestos de sulfato, siempre que no interfieran con los procesos corriente abajo en los cuales se usa la carga de alimentación de combustible diseñada.

En forma alternativa, el MSW se puede tornar biológicamente inerte a través de cualquier método conocido para inactivar material biológico. Por ejemplo, se pueden usar rayos X para desactivar el MSW antes del procesamiento o después del procesamiento. Se puede usar secado para extraer el agua necesaria para que los organismos tales como microbios cre'zcan. El tratamiento del MSW con alto calor y opcionalmente también alto calor bajo presión (en autoclave) también tornará el MSW biológicamente inerte. En una forma de realización, el calor en exceso generado por los motores o turbinas en reciprocidad alimentados por los pellets diseñados se puede redirigir a través del sistema y usar para tornar el MSW inerte. En otras formas de realización, la carga de alimentación se torna inerte a través de medios tales como radiación de microondas.

En algunas formas de realización, la forma densificada de la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un diámetro comprendido entre aproximadamente 0.25 pulgadas y aproximadamente 1.5 pulgadas. En algunas -formas de realización, la forma densificada de la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una longitud comprendida entre aproximadamente 0.5 pulgadas y aproximadamente 6 pulgadas . En algunas formas de realización, la forma densificada de la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de superficie-volumen comprendida entre aproximadamente 20:1 y aproximadamente 3:1. En algunas formas de realización, la forma densificada de la carga de alimentación de combustible diseñada " tiene una densidad aparente que abarca desde aproximadamente 10 lb/pie3 hasta aproximadamente 75 lb/pie3. En algunas formas de realización, la forma densificada de la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una porosidad comprendida entre aproximadamente 0.2 y aproximadamente 0.6. En algunas formas de realización, la forma densificada de la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de aspecto comprendida entre aproximadamente 1 y aproximadamente 10. En algunas formas de realización, la forma densificada de la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una conductividad térmica comprendida entre aproximadamente 0.023 BTU/ (ft-hr- °F) y aproximadamente 0.578 BTU/ (ft-hr- °F) . En algunas formas de realización, la forma densificada de la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una capacidad calórica específica comprendida entre aproximadamente 4.78 x 10"5 BTU/(lb-°F) y 4.78 x 10"4 BTU/(lb-°F) . En algunas formas de realización, la forma densificada de la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una difusividad térmica comprendida entre aproximadamente 1.08 x 10"5 pie2/s y 2.16 x 10"5 pie2/s.

En algunas formas de realización, dicho al menos un material residual que optimiza la gasificación de la carga de alimentación de combustible se selecciona entre grasas y aceites (FOG, del inglés Fats, Oils and Grease) . En algunas formas de realización, dicho al menos un material residual que optimiza la gasificación de la carga de alimentación de combustible es lodo residual. En algunas formas de realización, la forma densificada de la carga de alimentación de combustible diseñada está sustancialmente encapsulada dentro del componente de FOG. En algunas de las formas de realización, la capa de encapsulación es estriada. En incluso otras formas de realización, la formación de estrías de la forma densificada encapsulada de la carga de alimentación de combustible diseñada hace que el combustible se desvolatilice con mayor eficiencia durante el proceso de gasificación que el combustible sin la formación de estrías.

En otro aspecto, se describe una carga de alimentación de combustible diseñada que tiene un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 30% y aproximadamente 80%, un contenido de hidrógeno comprendido entre aproximadamente 3% y aproximadamente 10%, un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 10% y aproximadamente 30%, un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 10%, y un adsorbente comprendido entre aproximadamente 0.1% (p/p) y 50% (p/p) , la cual es producida mediante un proceso que comprende: a) recibir una pluralidad de cargas de residuos MSW en una instalación de recuperación de materiales; b) inventariar los componentes de* la pluralidad de cargas de residuos MSW del paso a) a medida que atraviesan una instalación de recuperación de materiales sobre la base de las características moleculares químicas' de los componentes ; c) comparar las características moleculares químicas de los componentes de la pluralidad de cargas de residuos MSW inventariadas en el paso b) con las características moleculares químicas de la carga de alimentación de combustible diseñada; d) agregar un adsorbente; e) opcionalmente, agregar componentes de carga de alimentación de combustible diseñada adicionales que contienen características moleculares químicas, cuya suma junto con los componentes inventariados del paso b) iguala las características moleculares químicas de la carga de alimentación de combustible diseñada.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 3,000 BTU/lb y aproximadamente 15,000 BTU/lb. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de material volátil que abarca desde aproximadamente 40% hasta aproximadamente 80%. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada es reducida en tamaño a fin de homogeneizar la carga de alimentación. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada es densificada. En algunas formas de realización, la carga de alimentación densificada se encuentra en forma de briqueta. En algunas formas de realización, la carga de alimentación densificada se encuentra en forma de pellet. En algunas formas de realización, la carga de alimentación densificada se encuentra en forma de cubo .

En otro aspecto, se describe una carga de alimentación de combustible diseñada que es producida mediante un proceso que comprende : a) separar una pluralidad de cargas de residuos MSW en una instalación de recuperación de materiales en una pluralidad de componentes de residuos MSW sobre la base de las características moleculares químicas; b) seleccionar las características moleculares químicas para la carga de alimentación de combustible diseñada que comprende un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 30% y aproximadamente 80%, un contenido de hidrógeno comprendido' entre aproximadamente 3% y aproximadamente 10%, un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 10% y aproximadamente 30%, y un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 10%; c) seleccionar los componentes de residuos MSW del paso a) cuya suma de las características moleculares químicas iguala las características moleculares químicas seleccionadas en el paso b) ; d) opcionalmente , agregar otros componentes de combustible a las selecciones del paso c) si las características moleculares químicas de los componentes de residuos MSW seleccionados en el paso c) no igualan las características moleculares químicas de la selección del paso b) ; e) seleccionar una cantidad de adsorbente; y f) mezclar los componentes de los pasos c) y e), y opcionalmente del paso d) .

En algunas formas de realización, el tamaño de la mezcla del paso f) se reduce para ayudar a homogeneizar la carga de alimentación de combustible diseñada. En algunas formas de realización, se determina un tamaño y una forma para una forma densificada de la' mezcla del paso f) o la mezcla reducida en tamaño del paso e) . En algunas formas de realización, la mezcla del paso f) es densificada. En otras formas de realización, la mezcla reducida en tamaño del paso f) es densificada. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 3,000 BTU/lb y aproximadamente 15,000 BTU/lb. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de material volátil que abarca desde aproximadamente 40% hasta aproximadamente 80%.

En otro aspecto, se describe un método para producir una carga de alimentación de combustible diseñada a partir de una corriente residual MSW procesada que comprende los pasos de : a) seleccionar una pluralidad de componentes a partir . de una corriente residual MSW procesada, donde los componentes en combinación tienen características moleculares químicas que comprenden un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 30% y aproximadamente 80%, un contenido de hidrógeno comprendido entre aproximadamente 3% y aproximadamente 10%, un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 10% y aproximadamente 30%, un contenido de ceniza de menos de 10%, y un contenido de azufre de menos del 2%; b) combinar y mezclar juntos los componentes seleccionados del paso a) para formar una carga de alimentación; c) comparar las características moleculares químicas resultantes de la carga de alimentación del paso b) con las características moleculares químicas del paso a) ; d) opcionalmente, agregar otros componentes de combustible a los componentes seleccionados del paso b) si las características moleculares químicas de los componentes de residuos SW seleccionados en el paso b) no igualan las características moleculares químicas del paso a) ; y e) agregar un adsorbente.

En algunas formas de realización, el tamaño de la mezcla del paso b) o del paso d) se reduce para ayudar a homogeneizar la carga de alimentación de combustible diseñada. En algunas formas de realización, se determina un tamaño y una forma para una forma densificada de la mezcla del paso b) o las mezclas reducidas en tamaño de los pasos b) o d) . En otras formas de realización, la mezcla reducida en tamaño del paso e) es densificada a una densidad que abarca desde aproximadamente 10 lbs/pie3 hasta aproximadamente 75 lbs/pie3. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 3,000 BTU/lb y aproximadamente 15,000 BTU/lb. En algunas formas de realización, la carga de alimentación tiene un contenido de material volátil que abarca desde aproximadamente 40% hasta aproximadamente 80%.

En otro aspecto, se describe un método para producir una carga de alimentación de combustible diseñada, donde el método comprende: a) recibir una pluralidad de corrientes residuales MSW; b) seleccionar para la carga de alimentación de combustible diseñada características moleculares químicas que comprenden un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 30% y aproximadamente 80%, un contenido de hidrógeno comprendido entre aproximadamente 3% y aproximadamente 10%, un contenido de humedad comprendido entre aproximadamente 10% y aproximadamente 30%, y un contenido de ceniza de menos del 10%; c) inventariar los componentes de la pluralidad de corrientes residuales MSW sobre la base de las características moleculares químicas de los componentes; d) comparar las características moleculares químicas de los componentes inventariados de la pluralidad de corrientes residuales MSW del paso c) con las características moleculares químicas seleccionadas del paso b) ; e) opcionalmente , agregar componentes de combustible adicionales con las características moleculares químicas necesarias a los componentes inventariados del paso c) para alcanzar las características moleculares químicas deseadas del paso b) para la carga de alimentación de combustible diseñada; y f) agregar un adsorbente.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada de los pasos c) o e) es mezclada. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada de los pasos c) o e) es reducida en tamaño. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada de los pasos c) o e) es densificada. En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada reducida en tamaño de los pasos c) o e) es densificada. En algunas formas de realización, la carga 'de alimentación de combustible diseñada es densificada desde aproximadamente 10 lbs/pie3 hasta aproximadamente 75 lbs/pie3.

En algunas formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada es densificada para formar una briqueta. En otras formas de realización, la carga de alimentación de combustible diseñada es densificada para formar un pellet.

Es otro objetivo de la presente invención proveer cargas de alimentación de combustible diseñadas que comprenden uno o más adsorbentes que se pueden usar para controlar un contaminante específico, o preferentemente un número de contaminantes al mismo tiempo. A fin de alcanzar control de múltiples contaminantes, idealmente se necesita un adsorbente multifuncional ; en forma alternativa, se podrían usar múltiples adsorbentes, donde cada adsorbente es seleccionado para tratar un elemento particular. La selección de adsorbentes depende de varias consideraciones que incluyen, mas no se limitan a, las siguientes: (i) características del combustible, esencialmente qué tipo y cantidad de contaminantes necesitan ser controlados por el o los adsorbentes; (ii) condiciones de operación, tales como medio reductor u oxidante, temperatura, presión y tecnologías de conversión (por ej . , lecho fijo, lecho fluidizado denso, lecho fluidizado circulante, etc.); (iii) reactividad del adsorbente y características de los sub-productos , por ej . , estabilidad, punto de fusión, punto de ebullición y toxicidad; y (iv) efectividad económica.

Tal como se describe en mayor detalle más adelante, otro objetivo de la invención es proveer cargas de alimentación de combustible diseñadas con adsorbente integrado con varias ventajas diferentes, que incluyen, mas no se limitan a: mejor cinética de reacción, mejor reactividad del adsorbente, mejor eficiencia en la extracción de contaminantes, mejor conversión del combustible, mejor control de la corrosión, reducción de la escorificación de las cenizas, reducción de la temperatura de operación, extensión de la vida útil de la instalación generadora de energía, evitar los costos altos de reacondicionamiento, reducción de los costos de operación y mantenimiento.

Con los adsorbentes incorporados dentro de la carga de alimentación, se puede lograr un estrecho contacto entre el adsorbente y el contaminante donde se generan. En comparación con la inyección en el horno, en la cual el contaminante ha migrado desde adentro de las partículas del combustible hasta el combustible a granel o corriente de gas de combustión, la concentración del contaminante es superior dentro de las partículas, cuando el adsorbente -es parte del combustible. Esta configuración mejora la cinética de reacción y, por ende, optimiza la reacción.

Además, los productos de la reacción del adsorbente/contaminante permanecen en su mayoría en la ceniza de fondo; se reduciría la carga de polvo en los colectores de polvo corriente abajo (es decir, precipitador electrostático, cámara de filtros de sacos, depurador de materia particulada) generando ahorros en los costos de capital, operación y mantenimiento que de lo contrario serían necesarios para estos dispositivos.

Para la gasificación, el material adsorbente también puede mejorar la conversión del combustible a nivel catalítico, y por ende el funcionamiento y la tasa de gasificación se pueden optimizar (J. Weldon, G. B. Haldipur, D. A. Lewandowski, K. J. Smith, Advanced coal gasification and desulfurization with calcium-based sorbent, K W Energy Systems Inc., Madison, PA 15663.) Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada que controla las emisiones de metales pesados.

Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada que brinda prevención o minimización de la corrosión.

Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada que mejora el funcionamiento operativo mediante, por ejemplo, reducción en la escorificación y/o que mejora la conversión del combustible especialmente para el carbón a bajas temperaturas .

Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada para co-combustión con otros combustibles tales como carbón como medio para controlar emisiones. Este control es necesario a causa de las normas cada vez más exigentes sobre las emisiones, por ejemplo la nueva norma de transporte de EPA. (Proposed Transport Rule 75 FR 45210). La vasta mayoría de las plantas de energía alimentadas por carbón en los Estados Unidos se verán forzadas a tomar decisiones críticas de acuerdo con estas normas, es decir, ya sea gastar miles de millones de dólares para reacondicionar sus sistemas de control de emisiones para cumplir con la norma o bien simplemente clausurar la planta de energía para evitar ese gasto. El uso de cargas de alimentación de combustible diseñadas de la presente invención no solamente evitará el costo de reacondicionamiento mencionado con anterioridad sino también permitiría que la planta extienda su vida operativa, evitando de esta manera reformas costosas de reacoridicionamiento para el control de las emisiones y extendiendo la vida útil de una planta generadora de energía ya existente que normalmente no cumpliría con las estrictas reglamentaciones para el control de emisiones, tales como la nueva norma de transporte.de EPA.

Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada para co-combustión con otro combustible residual -tal como RDF densificado o suelto- para el control tanto de las emisiones como de la corrosión.

Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada, que comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y uno o más adsorbentes seleccionados entre el grupo conformado por: sesquicarbonato de sodio (Trona) , bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, ferrita de zinc, ferrita de zinc y cobre, titanato de zinc, aluminato de ferrita de cobre, aluminato de cobre, óxido de manganeso y cobre, níquel soportado sobre alúmina, óxido de zinc, óxido de hierro, cobre, óxido de cobre, caliza, cal, limaduras de hierro, Fe, FeO, Fe203, Fe304, CaC03, Ca(OH)2, CaC03-MgO, sosa, Trona, sílice, alúmina, arcilla blanca pura {china clay) , caolinita, bauxita, caolín ( e athlite) , atapulgita, ceniza de carbón, cal hidratada, dolomita, cáscaras de huevo y Ca-montmorilonita .

Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada, que comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada, en donde un adsorbente basado en calcio y un adsorbente basado en sodio se combinan de acuerdo con la siguiente fórmula: los moles totales de calcio en el adsorbente más los moles totales de sodio en el adsorbente se dividen por los moles totales de azufre presente y los moles totales de cloro presente.

Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada, en donde la relación es inferior a 10. Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada, en donde la relación es inferior a 5. Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada, en donde la relación es de aproximadamente 3. Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada, en donde la relación es de aproximadamente 2. Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada, en donde la relación es de aproximadamente 1.3. Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada, que comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y al menos un adsorbente en una cantidad calculada para mitigar el contenido de azufre de otro combustible.

Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada, que comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y al menos un adsorbente en una cantidad calculada para reducir la corrosión. Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada que mitiga la corrosión, donde la corrosión es causada por azufre. Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada que mitiga la corrosión, donde la corrosión es causada por cloro. Es otro objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación de combustible diseñada que mitiga la corrosión, donde la corrosión es causada por compuestos de azufre o por compuestos de cloro.

Es un objetivo de la presente invención proveer una carga de alimentación, de combustible diseñada, que comprende al menos un componente derivado de corriente residual MSW procesada y al menos un adsorbente. Es otro objetivo de la invención que la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produzca menos emisiones de azufre en comparación con el nivel conocido de emisiones de azufre de al menos un combustible distinto cuando se convierte. Es otro objetivo de la invención que la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produzca menos emisiones de cloro en comparación con el nivel conocido de emisiones de cloro de al menos un combustible distinto cuando se convierte. Es otro objetivo de la invención que la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produzca menos emisiones de metales pesados en comparación con él nivel conocido de las de emisiones de metales pesados de al menos un combustible distinto cuando se convierte. Es otro objetivo de la invención que la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produzca menos emisiones de materia particulada en comparación con los niveles conocidos de materia particulada emitida por al menos un combustible distinto cuando se convierte. Es otro objetivo de la invención que la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produzca menos emisiones de NOx, en comparación con los niveles conocidos de NOx emitido por al menos un combustible distinto cuando se convierte. Es otro objetivo de la invención que la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produzca menos emisiones de CO, en comparación con los niveles conocidos de CO emitido por al menos un combustible distinto cuando se convierte. Es otro objetivo de la invención que la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produzca menos emisiones de C02, en comparación con los niveles conocidos de C02 emitido por al menos un combustible distinto cuando se convierte. Es otro objetivo de la invención que la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produzca menos emisiones de compuestos orgánicos volátiles (VOCs) , en comparación con los niveles conocidos de VOCs emitidos por al menos un combustible distinto cuando se convierte. Es otro objetivo de la invención que la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produzca menos emisiones de gases halógenos en comparación con los niveles conocidos de gases halógenos emitidos por al menos un combustible distinto cuando se convierte. Es otro objetivo de la invención que la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produzca menos emisiones de GHG en comparación con el nivel conocido de GHG emitido del carbón cuando se convierte .

Un objetivo de la invención es un método para generar energía que comprende usar una carga de alimentación de combustible diseñada con al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y al menos un adsorbente en un horno. En otro objetivo de la invención, la energía es electricidad. En otro objetivo de la invención, la energía es vapor. En otro objetivo de la invención, el horno se opera en modo combustión. En otro objetivo de la invención, el horno se opera en modo gasificación. En otro objetivo de la invención, se usan otros combustibles en combinación con la carga de alimentación de combustible diseñada. En otro objetivo de la invención, el otro combustible es una segunda carga de alimentación de combustible diseñada que comprende al menos un componente de una corriente residual MSW procesada y al menos un adsorbente. En otro objetivo de la invención, la primera carga de alimentación de combustible diseñada trata emisiones de cloro y la segunda carga de alimentación de combustible diseñada trata emisiones de azufre. En otro objetivo de la invención, el otro combustible se selecciona entre el grupo conformado por aceite, carbón, biomasa, RDF suelto y RDF densificado. En otro objetivo de la invención, la carga de alimentación de combustible diseñada controla todas las emisiones. En otro objetivo de la invención, la carga de alimentación de combustible diseñada controla la corrosión. En otro objetivo de la invención, la carga de alimentación de combustible diseñada mantiene las emisiones por debajo de un requerimiento reglamentado por el gobierno. En otro objetivo de la invención, la carga de alimentación de combustible diseñada mejora el funcionamiento del proceso. En otro objetivo de la invención, la mejora en el funcionamiento del proceso es reducción de escorificación de las cenizas. En otro objetivo de la invención, la mejora en el funcionamiento del proceso es mayor eficiencia. En otro objetivo de la invención, la mejora en el funcionamiento del proceso es incremento de la conversión de combustible. En otro objetivo de la invención, la mejora en el funcionamiento del proceso es reducción de la temperatura de operación. En otro objetivo de la invención, la mejora es extensión de la vida útil del horno. En otro objetivo de la invención, la mejora consiste en evitar los costos de reaconddcionamiento .

En otro objetivo de la invención, la mejora es reducción de los costos de operación. En otro objetivo de la invención, la mejora es reducción de los costos de mantenimiento.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1. La Figura 1 muestra un diagrama de flujo esquemático del sistema de evaluación de gasificación.

Figura 2. La Figura 2 muestra la composición de sintegas a partir de cargas de alimentación con y sin adsorbente .

Figura 3. La Figura 3 es una comparación gráfica de los resultados de los ejemplos 2 y 3, y demuestra la relación inversa entre el contenido de adsorbente en la carga de alimentación y el sulfuro de hidrógeno en el sintegas.

Figura 4. La Figura 4 es una representación gráfica del sulfuro de hidrógeno normalizado, concentraciones medidas durante la co-gasificación de carbón y carga de alimentación tratada con adsorbente .

Figura 5. La Figura 5 es una representación gráfica de los rangos de temperatura para varios adsorbentes y su reactividad con sulfuro de hidrógeno.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se proveen cargas de alimentación de combustible diseñadas novedosas que comprenden al menos un componente de corriente residual derivado de MSW, tal como un residuo de reciclaje que es la porción no recuperable de los materiales reciclables, y un adsorbente, donde las cargas de alimentación están diseñadas para tener características moleculares químicas predeterminadas . Estas cargas de alimentación pueden poseer las características moleculares químicas de combustibles de biomasa tales como, por ejemplo, madera y pasto aguja, y también pueden tener las características positivas de los combustibles con alta BTU tales como, por ejemplo, carbón, sin los atributos negativos del carbón tal como las emisiones de azufre perjudiciales. También se describen cargas de alimentación de combustible diseñadas novedosas que comprenden características moleculares químicas no observadas en los combustibles naturales tales como, por ejemplo, combustibles de biomasa, carbón o petróleo. Estos combustibles novedosos contienen, por ejemplo, relaciones únicas de carbono, hidrógeno y ceniza, de tal manera que, cuando se comparan con los combustibles conocidos, proveen un perfil de combustión o gasificación superior. Como estas cargas de alimentación novedosas tienen perfiles de combustión o gasificación superiores, proveen combustibles novedosos para muchos tipos diferentes de cámaras de combustión y gasificadores que, si bien funcionan adecuadamente debido a la uniformidad del combustible natural, no funcionan en forma óptima debido a las características moleculares químicas menos que optimizadas de los combustibles naturales. Las cargas de alimentación de combustible diseñadas tales como aquéllas útiles para la producción de energía térmica, energía, biocombustibles , petróleo, y químicos se pueden diseñar y sintetizar y, ante la combustión o gasificación, no producen cantidades perjudiciales de contaminantes de azufre o cloro.

La carga de alimentación de combustible diseñada descrita en la presente provee una forma eficiente para usar un rango más amplio de fuentes de combustible a partir de residuos tales como caucho, alfombra y ciertos plásticos tales como, por ejemplo, PVC que de lo contrario se evitan debido a la producción de cantidades significativas de contaminantes que contienen azufre y cloro.

La siguiente descripción ilustra la invención en mayor detalle .

DEFINICIONES La expresión "relación de equivalencia de aire" (ER) hace referencia a la relación de la cantidad de aire provista al gasificador dividida por la cantidad de aire necesaria para la completa combustión del combustible. La relación de equivalencia de aire, ER, se puede representar mediante la siguiente ecuación: ER = Aire provisto al gasificador Aire necesario para la completa combustión del combustible La expresión "unidad térmica británica" o "BTU" (por sus siglas en inglés British Thermal Unit) hace referencia a la cantidad de energía térmica necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua a un grado F.

La expresión "límite de carbono" hace referencia a la temperatura obtenida cuando se agrega oxígeno exactamente suficiente para alcanzar la completa gasificación, o conversión de carbono. Por encima de esta temperatura, no existe carbono sólido presente.

La expresión "contenido de carbono" hace referencia a todo el carbono contenido en el carbono fijo (ver definición más adelante) así - como también en todas las materias volátiles en la carga de alimentación.

La expresión "conversión de carbono" significa convertir el carbono sólido en la carga de alimentación de combustible en gases que contienen carbono, tales como CO, C02 y CH4 en la mayoría de las operaciones de gasificación.

La expresión "residuos comerciales" hace referencia a los residuos sólidos generados por tiendas, oficinas, restaurantes, almacenes y otras actividades no relacionadas con fabricación o procesamiento. Los residuos comerciales no incluyen los residuos domésticos, industriales, de procesamiento o especiales.

La expresión "escombros de construcciones y demoliciones" (C&D, del inglés Construction and Demolition) hace referencia a los residuos sólidos no contaminados generados por las empresas de construcción, remodelación, reparación y demolición, estructuras y caminos; y residuos sólidos no contaminados generados por el desmonte de terrenos. Dichos residuos incluyen, mas no se limitan a: ladrillos, concreto y otros materiales de albañilería, tierra, roca, madera (con inclusión de madera y productos de madera pintada, tratada y revestida) , ' escombros por desmonte de terrenos, papeles tapices, yeso, paneles de yeso, uniones de plomería, productos de aislamiento sin asbestos, tejas para techado y otras cubiertas de techos, pavimento asfáltico, vidrio, plásticos que no estén cerrados de tal manera que oculten otros residuos, contenedores vacíos de diez galones o menos de tamaño y que no tengan más de una pulgada de residuo atrapado en el fondo, cables eléctricos y componentes que no contengan líquidos peligrosos, y tuberías y metales que correspondan a cualesquiera de los elementos citados. Los desechos sólidos que no sean escombros C&D (aunque sean generados por empresas de construcción, remodelación, reparación y demolición, estructuras y caminos y desmonte de terrenos) incluyen, mas no se limitan a residuos de asbestos, basura, recipientes de cartón corrugado, uniones eléctricas que contienen líquidos peligrosos tales como balastos para luces fluorescentes o transformadores, luces fluorescentes, alfombras, muebles, apliques, neumáticos, tambores, recipientes de más de diez galones en tamaño, cualesquiera recipientes que tengan más de una pulgada de residuo remanente en el fondo y tanques de combustible. Se excluyen específicamente de la definición de escombros de construcciones y demoliciones los residuos sólidos (inclusive los que, de lo contrario, serían escombros de construcciones y demoliciones) generados por cualquier técnica de procesamiento que hacen que los componentes residuales individuales sean irreconocibles, tales como pulverización o trituración.

La expresión "desvolatilización" se refiere a un proceso que extrae el material volátil en una carga de alimentación de combustible diseñada, incrementando de esta manera la cantidad de carbono relativa en la carga .de alimentación de combustible diseñada.

La expresión "carbono fijo" es el balance de material después de la humedad, ceniza, materia volátil determinada por análisis proximal .

La expresión "basura" se refiere al residuo sólido putrescible que incluye residuos de animales y vegetales generados de la manipulación, el almacenamiento, la venta, la preparación, la cocción o la entrega de alimentos. La basura se origina principalmente en las cocinas de los hogares, las tiendas, los mercados, los restaurantes y otros sitios donde se almacena, prepara o sirve comida.

La expresión "gasificación" hace referencia a una tecnología que usa un proceso térmico de no combustión para convertir el residuo sólido en un combustible de combustión limpia con el propósito de generar, por ejemplo, electricidad, combustibles líquidos y destilados de diesel. "No combustión" se refiere a la ausencia del uso de aire u oxígeno o cantidades sub-estequiométricas de oxígeno en el proceso térmico.

La expresión "residuo peligroso" hace referencia a un residuo sólido que exhibe una de las cuatro características de un residuo peligroso (reactividad, corrosividad, inflamabilidad, y/o toxicidad) o es designado específicamente de esta manera por la EPA según se especifica en el Código de Reglamentaciones Federales 40, parte 262.

La expresión "poder calorífico" se define como la cantidad de energía liberada cuando un combustible es incinerado completamente en un proceso de flujo estable y los productos vuelven al estado de los reactivos. El poder calorífico depende de la fase del agua en los productos de combustión. Si el H20 está en forma líquida, el poder calorífico se denomina "poder calorífico superior" o HHV (por sus siglas en inglés Higher Heating Valué) . Cuando el H20 está en forma de vapor, el poder calorífico se denomina "poder calorífico inferior" o LHV (por sus siglas en inglés Lower Heating Valué) .

La expresión "poder calorífico superior" (HHV) se refiere al valor calórico liberado con la completa combustión del combustible con el agua del producto en estado líquido. En una base libre de humedad, el HHV de cualquier combustible se puede calcular usando la siguiente ecuación: HHVCorabu3tible = 146.58C + 568.78H + 29.4S - 6.58A - 51.53(0 + N) en donde C, H, S, A, 0 y N son contenido de carbono, contenido de hidrógeno, contenido de azufre, contenido de ceniza, contenido de oxígeno y contenido de nitrógeno, respectivamente, todos en porcentaje en peso.

La expresión "residuos municipales sólidos" (MS ) se refiere el ' residuo sólido generado en residencias, establecimientos comerciales o industriales, e instituciones, e incluye todos los residuos procesables junto con todos los componentes de escombros de construcciones y demoliciones que son procesables, pero excluyen residuos peligrosos, chatarras de automóviles y otros desechos de vehículos motores, residuos ' infecciosos, residuos de asbestos, tierra contaminada y otros medios adsorbentes y ceniza distinta de la ceniza de estufas domésticas. Los neumáticos usados quedan excluidos de la definición de MSW. Los componentes de residuos municipales sólidos incluyen, sin limitación: plásticos, fibras, papel, residuos de parques y jardines, caucho, cuero, madera, y también residuo de reciclaje, un componente residual que contiene la porción no recuperable de los materiales reciclables que permanece una vez que los residuos municipales sólidos fueron procesados, donde una pluralidad de componentes son seleccionados de los residuos municipales sólidos.

La expresión "residuo no procesable" (también conocido como "residuo incombustible") hace referencia al residuo que no se gasifica fácilmente en los sistemas de gasificación y no presenta una contribución significativa de carbono o hidrógeno en el gas de síntesis generado durante la gasificación. Los residuos no procesables incluyen, mas no se limitan a: pilas, tales como pilas secas, pilas de mercurio y baterías de vehículos; refrigeradores; estufas; congeladores; lavadoras; secadoras; respaldos; partes de la estructura de los vehículos; cárteres de motores; transmisiones; motores; cortadoras de césped; sopladores de nieve; bicicletas; ficheros; acondicionadores de aire; calentadores de agua; tanques de almacenamiento de agua; ablandadores de agua; hornos; tanques de almacenamiento de aceite; muebles de metal; tanques de propano; y residuos de parques y jardines.

La expresión "corriente residual MSW procesada" significa que el MSW se ha procesado en, por ejemplo, una instalación de recuperación de materiales, al haber sido seleccionado de acuerdo con tipos de componentes de MSW. Los tipos de componentes de MSW incluyen, mas no se "limitan a: plásticos, fibras, papel, residuos de parques y jardines, caucho, cuero, madera, y también residuo de reciclaje, un componente residual que contiene la porción no recuperable de los materiales reciclables que permanecen una vez que los residuos municipales sólidos han sido procesados, donde una pluralidad de componentes es seleccionada a partir de los residuos municipales sólidos. El MSW procesado casi no contiene vidrio, metales, grava, o incombustibles. La grava incluye tierra, polvo, desechos granulares tales como poso de café y arena y, como tal, el MSW procesado casi no contiene poso de café.

La expresión "residuo procesable" hace referencia al residuo que se gasifica fácilmente en los sistemas de gasificación y otorga una contribución significativa de carbono o hidrógeno en el gas de síntesis generado durante la gasificación. Los residuos procesables incluyen, mas no se limitan a: periódicos, correo basura, cartón corrugado, papeles de oficinas, revistas, libros, cartulina, otros papeles, caucho, textiles, y cuero solamente de fuentes residenciales, comerciales e institucionales, madera, desperdicios de alimentos y otras porciones combustibles de la corriente de MSW.

La expresión "pirólisis" hace referencia a un proceso que usa calor aplicado en un medio deficiente de oxígeno o libre de oxígeno para la descomposición química de residuos sólidos.

La expresión "residuo de reciclaje" se refiere al residuo remanente una vez que la instalación de reciclaje ha procesado sus productos reciclables de los residuos entrantes que ya no contienen valor económico desde el punto .de vista del reciclaje.

El término "lodo residual" se refiere a cualquier sólido, semisólido o líquido generado de un proceso o planta de tratamiento de aguas residuales municipal, comercial o industrial, planta de tratamiento de suministro de agua, instalación de control de la contaminación del aire o cualquier otro residuo de este estilo que tenga características y efectos similares.

La expresión "residuo sólido" se refiere al material sólido no deseado o descartado con contenido líquido insuficiente para fluir libremente, que incluye, mas no se limita a: despojos, basura, materiales de desecho, chatarra, desperdicios, material de relleno inerte, y residuos del terreno, pero no incluye residuos peligrosos, residuos biomédicos, lodo residual de fosa séptica, o residuos agrícolas, ni incluye abono animal y almohadillas absorbentes usados para el enriquecimiento del suelo o materiales sólidos o disueltos en las descargas industriales. El hecho de que un residuo sólido, o constituyente del residuo, pueda tener valor, ser usado en forma beneficiosa, tener otro uso, o ser vendido o intercambiado, no los excluye de esta definición.

El término "adsorbente" se refiere a un material agregado a la carga de alimentación de combustible diseñada que actúa como un adsorbente tradicional y adsorbe un químico o sub-producto elemental, o reacciona con un químico o subproducto elemental, o en otros casos, simplemente como un aditivo para alterar las características de la carga de alimentación de combustible tales como temperatura de fusión de ceniza.

La expresión "relación vapor/carbono" (S/C, del inglés Steam/Carbon) hace referencia a la relación de moles totales de vapor inyectados en el gasificador/cámara de combustión divididos por los moles totales de carbono en la carga de alimentación. La relación vapor/carbono, S/C, se puede representar mediante la siguiente ecuación: moles totales de vapor S/C= moles totales de carbono en la carga de alimentación La expresión "eficiencia térmica" (conocida también como "eficiencia de gas frío") se refiere a la relación del HHV total contenida en el gas producto resultante dividida por el HHV total contenido en la entrada de combustible. La eficacia térmica "Efic" se puede representar mediante la siguiente ecuación: HHV total de gas de síntesis Ef ic= ¦ HHV total de entrada de combustible La expresión "sustancias volátiles" (conocidas también como "compuestos orgánicos volátiles") hace referencia a los compuestos químicos orgánicos que tienen presiones de vapor suficientemente altas bajo condiciones normales para vaporizarse en forma significativa e ingresar en la atmósfera. Los ejemplos no limitativos de materiales volátiles incluyen aldehidos, cetonas, metano y otros hidrocarburos livianos.

En la presente se describen cargas de alimentación de combustible diseñadas novedosas qué comprenden al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y un adsorbente, donde las cargas de alimentación tienen cualquiera entre un número de características moleculares químicas deseadas que incluyen, mas no se limitan a: contenido de carbono, contenido de hidrógeno, contenido de oxígeno, contenido de nitrógeno, contenido de ceniza, contenido de humedad y contenido de HHV. Esta carga de alimentación es útil para una variedad de procesos de conversión química, usados en forma individual o con otros combustibles en forma conjunta. También se describen los procesos para producir una carga de alimentación de combustible diseñada y métodos para formar la misma.

Una fuente abundante de carga de alimentación de combustible' diseñada es el MSW. El MSW es un residuo sólido generado en residencias, establecimientos comerciales o industriales, e instituciones, e incluye todos los residuos procesables junto con todos los componentes de escombros de construcciones y demoliciones que sean procesables, pero excluye los residuos peligrosos, la chatarra de automóviles y otros desechos de vehículos motores, residuos infecciosos, residuos de asbestos, tierra contaminada y otros medios adsorbentes y ceniza distinta de la ceniza de las estufas domésticas. Sí incluye basura, desperdicios y otros materiales descartados que se generan de las actividades residenciales, comerciales, industriales y comunitarias. La composición del MSW varía ampliamente según el tiempo de recolección, la estación del año de recolección, los tipos de cliente de los cuales el MSW se recolecta en cualquier día determinado, etc. El MSW puede contener una variedad muy amplia de residuos o materiales descartados. Por ejemplo, el residuo puede incluir residuo biodegradable , residuo no biodegradable , materiales ferrosos, metales no ferrosos, papel o cartulina en una amplia variedad de formas, un amplio rango de plásticos (algunos de los cuales pueden contener rastros de metales tóxicos usados como catalizadores, estabilizadores u otros aditivos) , pinturas, barnices y solventes, telas, productos de madera, vidrio, químicos que incluyen medicamentos, pesticidas y similares, residuos sólidos de varios tipos y un amplio rango de otros materiales. El residuo incluye residuo doméstico y residuo industrial. El residuo industrial contemplado para uso en la presente es bajo en materiales tóxicos o peligrosos. No obstante, el MSW es procesado a fin de extraer los componentes no procesables antes de diseñar las cargas de alimentación de combustible descritas en la presente.

El MSW procesado ha sido seleccionado o inventariado de acuerdo con los tipos de componentes de MSW. Los tipos de componentes de MSW incluyen, mas no se limitan a: plásticos, fibras, papel, residuos de parques y jardines, caucho, cuero, madera, y también residuo de reciclaje, un componente residual que contiene la porción no recuperable de materiales reciclables que permanecen una vez que los residuos municipales sólidos han sido procesados, donde una pluralidad de componentes siendo son seleccionados a partir de los residuos municipales sólidos. El MSW procesado casi no contiene vidrio, metales, grava, o incombustibles. La grava incluye tierra, polvo, residuos granulares tales como poso de café y arena y, como tal, el MSW procesado casi no contiene poso de café. La expresión "casi no tiene" tal como se usa en la presente significa que no más del 0,01% del material está presente en los componentes de MSW.

Otra fuente de combustible para uso en una carga de alimentación de combustible diseñada es FOG. Los FOG se encuentran comúnmente en productos tales como carnes, salsas, caldos, aderezos, alimentos fritos, alimentos horneados, quesos, manteca, y similares. Muchas empresas diferentes generan residuos de FOG al procesar o servir alimentos, que incluyen: establecimientos de comida y bebida, empresas de catering, hospitales, clínicas, guarderías, escuelas y tiendas de alimentos. Los FOG han sido un problema fundamental para las municipalidades. Los estudios han concluido que los FOG son una de las causas principales de los bloqueos en alcantarillas sanitarias que generan desbordes en los sistemas de alcantarillas sanitarias (SSO, por sus siglas en inglés Sanitary Sewer System Overflow) en los sistemas de recolección de residuos cloacales. Estos SSO han causado numerosos problemas en algunas municipalidades que incluyen el desborde de los residuos cloacales por fuera de las bocas de alcantarilla y en los desagües pluviales. El agua en los desagües pluviales fluye en las vías fluviales y, eventualmente , llega al océano. Los SSO imponen una amenaza a la salud pública, afectan adversamente la vida acuática y son costosos de limpiar. La causa más frecuente de los SSO es la acumulación de FOG en las líneas de alcantarillado pequeñas a medias de los establecimientos de servicio de alimentos. Por ende, un uso como combustible proveería un medio de desecho de los FOG sin la preponderancia de los SSO que ocurre debido a la descarga de los FOG en las aguas residuales.

Los presentes métodos para descartar FOG, además de directamente en los sistemas de alcantarillas, incluyen vertederos. Si bien se considera que estos tipos de residuos por lo general son una molestia, contienen un contenido de carbono y contenido de hidrógeno muy alto, casi nada de ceniza, azufre y cloro, que pueden transformarse en una fuente de combustible de calidad.

Otros tipos de aceites y grasas útiles en la presente invención son productos residuales de petróleo. Los ejemplos no limitativos de petróleo incluyen aceite de motor descartado .

Otro tipo más de residuo útil en la producción de carga de alimentación de combustible diseñada es el residuo de biomasa, conocido también como "residuo biogénico" . La biomasa se refiere al material biológico vivo y al recientemente muerto que se puede usar como combustible o para la producción industrial. Más comúnmente, la biomasa se refiere a la materia vegetal cultivada para uso como biocombustible , pero también incluye la materia vegetal o animal usada para la producción de fibras, químicos o calor. La biomasa también puede incluir residuos biodegradables que se pueden emplear como combustible. Excluye el material orgánico que ha sido transformado mediante procesos geológicos en sustancias tales como carbón o petróleo. Los tipos no limitativos de residuos de biomasa incluyen: maderas, residuos de parques y jardines, plantas, que incluyen miscanthus, pasto aguja, cáñamo, maíz, álamo, sauce, caña de azúcar y palma aceitera (aceite de palma) , cascaras de coco y cáscaras de nueces .

Un rasgo distintivo de la biomasa es que contiene carbono- 14, que es ubicuo en todos los seres vivos. El carbono- 14 lenta y gradualmente se desintegra una vez que un organismo vivo muere. Después de 50.000 años, todo el carbono-14 se ha desintegrado. Por ende, los combustibles fósiles como el carbón, gas natural y el aceite no tienen carbono-14. Al evaluar el carbono- 14, se puede ver qué fracción del combustible determinado, o MS , es biogénico. Esta información es importante porque permite que el operador de la planta determine la cantidad de material que es incinerado en el horno que es derivado de una biomasa renovable. Asimismo, permite que los reguladores directamente midan la cantidad de carbono que se atribuye a la biomasa y la cantidad que proviene de una fuente de combustible fósil. También permite que el operador calcule directamente la cantidad de combustible renovable usada en la generación de energía para poder vender o intercambiar esos bonos de carbono. La carga de alimentación de combustible diseñada revelada en esta invención tienen la habilidad de ajustar la fracción de biomasa a fin de alcanzar un blanco deseado de carbono biogénico, que provee a los usuarios de la carga de alimentación de combustible diseñada de una medida cuantitativa al momento de reclamar cualesquiera créditos de energía renovable.

Otro tipo más de residuo útil en la producción de carga de alimentación de combustible diseñada es el lodo residual. El lodo residual es una mezcla de residuos sólidos y bacterias extraída de las aguas residuales en varias etapas del proceso de tratamiento. Se puede categorizar como "lodo residual primario" y "lodo residual secundario" . El lodo residual primario tiene aproximadamente 4% de sólidos y 96% de agua. Consiste en el material que se sedimenta de las aguas residuales en los tanques de sedimentación primaria, antes de que tenga lugar la digestión bacteriana. El lodo residual activado o secundario es mucho más líquido: aproximadamente 1% de sólidos y 99% de agua. El lodo residual secundario consiste en bacterias y materiales orgánicos de los cuales se alimentan las bacterias. Aproximadamente el 30% del lodo residual secundario producido es devuelto a los tanques de aireación para asistir al proceso biológico de tratamiento de aguas cloacales. El 70% restante debe descartarse .

El lodo residual contemplado para uso en la presente invención es lodo residual municipal, también conocido como "biosólidos" . El lodo residual municipal no incluye el lodo residual de papeleras u otro lodo residual industrial/agrícola. Los factores determinantes clave del valor calórico o BTU de un lodo residual son su sequedad expresada como Sólidos Totales o TS (por sus siglas en inglés Total Solids) o sobre la base del peso en húmedo (o inversamente como contenido de agua) y su contenido de sólidos volátiles (Sólidos Volátiles Totales o TVS, por sus siglas en inglés. Total Volatile Solids, o expresada sobre la base del peso en seco) . Existen dos tipos diferentes de lodos residuales: 1) lodo residual sin procesar (lodo residual tratado solamente con clarificadores primarios y secundarios) y 2) lodo residual digerido (agregar digestión anaeróbica al número 1) . El lodo residual anaeróbico tiene típicamente 60% de TVS y el lodo residual sin procesar tiene típicamente 75-80% de TVS. Los TS de la torta de lodo residual (lodo residual desaguado) varía según el método usado por la planta de tratamiento para desaguar el lodo residual, y oscila entre 10% y 97+%. Una libra de Sólidos Volátiles tiene aproximadamente 10,000-12,000 BTU, por ej . , requiere aproximadamente 1,200 BTU para expulsar 1 Ib de agua como vapor .

Otros tipos de materiales útiles en la producción de cargas de alimentación diseñadas descritas en la presente son los residuos animales tales como estiércol, biomasa animal (tejido de hueso y carne), cama avícola, combustibles fósiles tales como carbón, sub-productos del carbón, coque de petróleo, licor negro y negro de carbón.

Cualquier tipo de adsorbente que adsorba gases perjudiciales se puede usar en la presente invención. Tanto los adsorbentes basados en sodio así como los adsorbentes basados en calcio son de utilidad. Los ejemplos no limitativos de adsorbentes basados en sodio incluyen sesquicarbonato de sodio (Trona) , bicarbonato de sodio y carbonato de sodio. Los ejemplos no limitativos de adsorbentes basados en calcio incluyen carbonato de calcio (CaC03) , cal (CaO) , cal hidratada (Ca(OH)2 y dolomita (CaC03-MgO). Estos adsorbentes se pueden obtener de fuentes renovables, tales como cascaras de huevo, o se pueden obtener a partir de fuentes no renovables como minas.

Otros ejemplos de adsorbentes útiles en la presente invención incluyen, mas no se limitan a: sesquicarbonato de sodio (Trona) , bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, ferrita de zinc, ferrita de zinc y cobre, titanato de zinc, aluminato de ferrita y cobre, aluminato de cobre, óxido de manganeso y cobre, níquel soportado sobre alúmina, óxido de zinc, óxido de hierro, cobre, óxido de cobre (I) , óxido de cobre (II), caliza, cal, Fe, FeO, Fe203, Fe30-, limaduras de hierro, CaC03, Ca(OH)2, CaC03-MgO, sílice, alúmina, arcilla blanca pura, caolinita, bauxita, caolín, atapulgita, ceniza de carbón, cáscaras de huevo y Ca-montmorilonita .

La cantidad de adsorbente útil en la invención se determina sobre la base de la cantidad de combustible que contiene azufre o combustible que contiene cloro en la carga de alimentación diseñada y, en el caso de co-gasificación o co-combustión con otro combustible, la cantidad total de combustible que contiene azufre o combustible que contiene cloro tanto en la carga de alimentación diseñada como en el otro combustible. Por. ejemplo, si la cantidad de azufre o cloro es inferior al 1% (p/p), entonces se necesita 4.5% (p/p) de adsorbente para no más del 0.1% de los contaminantes de azufre o contaminantes de cloro que han de producirse durante la combustión o gasificación.

MÉTODOS DE FORMACIÓN La carga de alimentación de combustible diseñada descrita en la presente comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y un adsorbente, y se puede formar mediante cualquier proceso conocido para las personas versadas en el arte. En particular, el proceso descrito en la solicitud de patente estadounidense No. 12/492.096, cuyos contenidos se incorporan en la presente en su totalidad, se puede usar para formar una variedad de cargas de alimentación de combustible que no contengan un adsorbente. La solicitud de patente estadounidense No. 12/492.096 describe cargas de alimentación de combustible conformadas por al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada, donde la carga de alimentación tiene menos del 2% azufre y menos del 1% cloro, respectivamente. En la presente invención, las cantidades de azufre y cloro pueden ser superiores en la carga de alimentación de combustible diseñada en comparación con las descritas en la solicitud de patente estadounidense No. 12/492.096 debido a la presencia del adsorbente que contrarresta la producción de contaminantes de azufre y cloro durante el proceso de combustión o gasificación. Se describen diferentes características para la carga de alimentación de combustible destinada descrita en la solicitud de patente estadounidense No. 12/492.096 y se pueden alcanzar al seguir los procesos descritos en la misma. Por ejemplo, se describen cargas de alimentación de combustible diseñadas que tienen diferentes cantidades de C, H, O, HHV, azufre, cloro, así como también contenido de ceniza y contenido de humedad. También se describen diferentes tamaños de formas comprimidas de la carga de alimentación de combustible final así como también la manera para calcular las dimensiones óptimas de la misma para la gasificación o la combustión.

La cantidad de adsorbente útil en la invención se determina sobre la base de la cantidad del combustible que contiene azufre y/o combustible que contiene cloro en la carga de alimentación diseñada y, en el caso de co-gasificación o co-combustión con otro combustible, la cantidad total de combustible que contiene azufre o combustible que contiene cloro tanto en la carga de alimentación diseñada como en el otro combustible. Por ejemplo, si la cantidad de azufre es inferior al 2%, entonces se necesita 8% (p/p) de adsorbente para no más del 0.4% de contaminantes de azufre o cloro que han de producirse durante la termoconversión. Si el límite de emisión de S02 para una instalación se fija a 0F.5 lbs/MMBtu, este límite se puede alcanzar, por ejemplo, si la carga de alimentación tiene un contenido de azufre de menos del 0.25%. Las cargas de alimentación descritas en la presente ayudarían a que ciertos estados eviten la necesidad de instalar costosos dispositivos de control de S02.

El MSW se puede procesar mediante cualquier método que permita la identificación y la separación de las partes de componentes de acuerdo con el tipo de material, tales como plásticos,, fibras, textiles, papel en todas sus formas, cartón, caucho, residuos de parques y jardines, desechos de alimentos y cuero. Los métodos de separación tales como los divulgados en la patente estadounidense No. 7.431.156 y las publicaciones · de solicitudes estadounidenses Nos. 2006/0254957, 2008/0290006 y 2008/0237093, cuyas divulgaciones se incorporan en la presente en su totalidad, se pueden utilizar para separar los componentes de residuos.

El MSW también se puede procesar mediante cualquier método que permita la identificación y separación de las partes de componentes de acuerdo con sus características químicas, y seleccionar y almacenar ampliamente en dos, tres, cuatro o cinco clases . Los métodos de separación tales como los revelados en la publicación de solicitud estadounidense No. 2010/0018113, cuya divulgación se incorpora en la presente en su totalidad, se pueden usar para separar los componentes de residuos.

Ha de entenderse que es posible realizar modificaciones en los métodos de separación revelados con anterioridad que permitan la recuperación de los componentes individuales de MSW para uso en la formación de la carga de alimentación de combustible diseñada tal como se describe en la presente.

En algunas formas de realización, el componente o los componentes de la carga de alimentación diseñada se mezclan. En algunas de las formas de realización, los componentes mezclados se reducen en tamaño usando técnicas conocidas tales como trituración, molienda, desmenuzamiento y similares. Los métodos para la reducción del tamaño de los componentes de MSW son conocidos y, por ejemplo, se describen en la patente estadounidense No. 5.888.256, cuya divulgación se incorpora por referencia en la presente en su totalidad. En otras formas de realización, los componentes individuales primero se reducen en tamaño antes de mezclarse con otros componentes. En algunas formas de realización, los componentes mezclados de la carga de alimentación de combustible diseñada son densificados usando métodos de densificación conocidos tales como, por ejemplo, los descritos en la patente estadounidense No. 5.916.826, cuya divulgación se incorpora por referencia en la presente en su totalidad. En algunas formas de realización, la densificación forma pellets mediante el uso de una peletizadora, tal como una prensa manual Pasadena, capaz de ejercer hasta 40,000 libras fuerza. En algunas formas de realización adicionales, la densificación puede dar lugar a otras formas que incluyen briquetas, cubos, formas rectangulares, formas ' cilindricas, formas esféricas, o panales, o bien formas divididas en láminas de diferente espesor. La persona medianamente versada en el arte reconocerá que esta lista se brinda a efectos ilustrativos y que otras formas de densificación son posibles y están contempladas dentro del alcance de esta invención.

En algunas formas de realización, el componente de FOG se agrega directamente en el tanque de mezclado. En, otras formas de realización, el componente de FOG se agrega después del mezclado justo antes de que el residuo se coloque en una matriz para peletizadora.

Mediante el uso de una peletizadora bajo condiciones apropiadas, se producen pellets que tienen un rango de dimensiones . Los pellets deberían tener un diámetro de al menos aproximadamente 0.25 pulgadas, y especialmente en el rango de aproximadamente 0.25 pulgadas a aproximadamente 1.5 pulgadas. Los pellets deberían tener una longitud de al menos aproximadamente 0.5 pulgadas, y especialmente en el rango de aproximadamente 0.5 pulgadas a aproximadamente 6 pulgadas .

Mediante la selección de la matriz apropiada a ser usada con la peletizadora, los pellets se estrían sobre la superficie de la encapsulación. La formación de estrías puede actuar como una marca identificatoria . La formación de estrías también puede afectar el proceso de desvolatilización de tal manera que los pellets estriados se volatilicen a una velocidad más eficiente que los pellets no estriados.

En algunas formas de realización, · la carga de alimentación de combustible diseñada descrita en la presente es biológica, química y toxicológicamente inerte. Las expresiones "biológicamente inerte" , "químicamente inerte" y "toxicológicamente inerte" significan que la carga de alimentación de combustible diseñada descrita en la presente no excede los límites de EPA 'para los límites aceptables sobre los agentes biológicos, químicos y tóxicos contenidos dentro de la carga de alimentación de combustible diseñada. Dichas expresiones también incluyen el significado de que la carga de alimentación de combustible diseñada no libera productos tóxicos después de la producción o ante el almacenamiento prolongado. La carga de alimentación de combustible diseñada no contiene, por ejemplo, patógenos u organismos vivos, ni contiene las condiciones que promoverían el crecimiento de organismos después de la producción o ante el almacenamiento prolongado. Por ejemplo, la carga de alimentación de combustible diseñada en cualquier forma descrita en la presente se puede diseñar de tal manera que tenga un contenido de humedad suficiente como para no promover el crecimiento de organismos. La carga de alimentación de combustible diseñada se puede diseñar de tal manera que sea anti-absorbente, es decir, que no absorba agua en cualquier cantidad apreciable después de la producción y ante el almacenamiento prolongado. La carga de alimentación de combustible diseñada también es estable al aire, es decir, que no se descompone en presencia de aire para expulsar cantidades apreciables de compuestos orgánicos volátiles. La carga de alimentación de combustible diseñada descrita en la presente se puede evaluar de acuerdo con los métodos conocidos a fin de determinar si cumplen con los límites permitidos para la definición de "inerte" . Por ejemplo, e Código de Reglamentaciones Federales 40, Partes 239 a 259 promulgado bajo el Título 40 - Protección del Medio Ambiente, contiene todas las reglamentaciones de EPA que gobiernan las reglamentaciones para los residuos sólidos. La publicación S -846 de EPA, intitulada Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods [Métodos para evaluar residuos sólidos, Métodos Físicos/Químicos] es el compendio oficial de OSW de métodos analíticos y de muestreo que han sido evaluados y aprobados para uso en cumplimiento con las partes 239 a 259 del Código de Reglamentaciones Federales 40 en relación con los residuos sólidos, que se incorpora por referencia en la presente en su totalidad.

LAS CARACTERÍSTICAS DEL COMBUSTIBLE PUEDEN AFECTAR LA COMPOSICIÓN DE LA CARGA DE ALIMENTACIÓN Con frecuencia, es necesario controlar más · de un contaminante presente en el combustible, y puede existir una diferencia considerable en la reactividad entre los contaminantes , lo que un adsorbente común a menudo no puede manejar. En estos casos, los multi-adsorbentes son ideales.

Para la gasificación y combustión de carbón, el azufre es el constituyente más dominante (en 0.5-5% en peso) mientras que el contenido de cloro es mucho menor (-0.1% en peso) . Se prefiere un adsorbente común que pueda extraer el azufre en forma efectiva, pero que también pueda extraer, cierta cantidad de cloro. Un grupo de este tipo de adsorbentes incluye los adsorbentes basados en calcio, por ej . , carbonato de calcio (CaC03) , cal (CaO) , cal hidratada (Ca(0H)2), dolomita (CaC03-MgO), que se pueden usar para capturar tanto azufre (predominantemente H2S en gasificación y S02 en combustión) como cloro (predominantemente, HC1) .

Para la gasificación y combustión de biomasa, como el azufre es generalmente inferior {es decir, típicamente entre 0.2 y 0.5% en peso) y el cloro es superior {es decir, típicamente >0.5% en peso), se pueden usar adsorbentes basados en calcio o sodio. En las condiciones de gasificación, si se usa CaO como el adsorbente, reaccionaría con H2S para producir CaS y con HCl para producir CaCl2, pero CaS también podría reaccionar con HCl (CaS + 2 HCl <=> CaCl2 + H2S) para re-producir H2S. Por ende los adsorbentes basados en sodio (por ej . , nahcolita: NaHC03 , sosa/Trona: NaHC03 -Na2C03) se usan en las formas de realización preferidas (también el producto NaCl tiene una temperatura de fusión superior, 801 °C versus 772 °C de CaCl2) . No obstante, como CaS tiene una temperatura de fusión de 2,525 °C, puede ser beneficioso usar tanto adsorbentes basados en calcio como adsorbentes basados en sodio en una proporción apropiada de tal manera que una parte de H2S sería convertida por el adsorbente basado en calcio en CaS, y HCl por el adsorbente basado en sodio en NaCl y, como resultado, la ceniza producida tendría una temperatura de fusión incrementada de tal manera que la escorificación de las cenizas o la aglomeración fuera reducida.

También con los combustibles de biomasa, la alta concentración de metales alcalinos (por ej . , potasio (K) ) agrega una carga adicional de contaminantes que debe ser mitigada por el adsorbente. Como adsorbentes efectivos para retener los metales alcalinos, y algunos de los metales traza, se informó que el sílice, la alúmina y los silicatos de aluminio tales como arcilla blanca pura, caolinita, bauxita, caolín, atapulgita, Ca-montmorilonita, óxido de hierro, óxido de calcio y caliza son capaces de retener los metales alcalinos y otros metales traza. Las cenizas de carbón que son ricas en sílice y alúmina también son útiles como aditivos en este caso.. Estas reacciones retienen las sales cloruro de metales alcalinos más corrosivas (AlkCl) pero liberan HC1 tal como se muestra a continuación: AlkCl + H20 + Al203-xSi02 (s) <=> 2AlkA102 xSi02 (s) + 2 HCl AlkCl + H20 + Fe203 (s) <=> Alk2Fe204(s) + 2 HCl Las sales producidas tienen una temperatura de fusión superior y, por ende, previenen la corrosión de las sales cloruro de las superficies de transferencia de calor.

La presencia de halógenos, con mayor importancia el cloro, es un factor muy importante a ser tenido en cuenta cuando se diseña una carga de alimentación de la presente invención. Tal como se analizó con anterioridad, los materiales residuales con frecuencia se usan como combustible, y la cantidad de cloro presente es insuficiente para reaccionar con una fracción significativa de los elementos traza para formar cloruros que sean más volátiles que la forma elemental o de óxido de los metales propiamente dichos. No obstante, la presencia simultánea de una cantidad significativa de azufre en el combustible puede reducir los problemas suscitados por el cloro. Introducir materiales que contienen azufre, tales como sulfato de amonio o bisulfato de amonio (patente estadounidense No. 6.817.181), dióxido de azufre (JP6180104), combustible con alto contenido de azufre (JP2006064251) , también parece ser efectivo para mitigar los problemas de corrosión generados por el cloro (mediante reacción de sulfatación, 2 AlkCl + S02 + H20 + ¾ 02 = Alk2S04 + 2 HC1, donde Alk es el metal alcalino) .

Por lo tanto, debería agregarse un segundo adsorbente que puede retener HC1 en forma efectiva (originalmente en la fase gaseosa y liberado de la reacción anterior) y, en algunos casos, un tercer adsorbente para la captura de azufre, a la carga de alimentación diseñada para retener simultáneamente el azufre, el cloro y los metales alcalinos (o traza) .

La co-combustión o co-gasificación de dos combustibles distintos puede, a veces, no obstante, transformar las desventajas del combustible individual en ventajas para la combinación. Por ejemplo la co-combustión en una relación azufre superior/cloro bajo/carbón equilibra azufre normalmente bajo/cloro alto/ metales alcalinos de combustibles de biomasa que tiene al menos los siguientes beneficios: a. El azufre en carbón ayuda a reducir la formación de sales alcalinas y los depósitos corrosivos,' que causan la corrosión a alta temperatura más agresiva. Seleccionar la relación de co-combustión de tal manera que la relación molar de S/Cl>4 y S/ (Na+K+Cl) >5 efectivamente previene la corrosión a partir de cloro y cloruros de metales alcalinos . b. Los elementos de metales base que existen en abundancia en la ceniza de biomasa ayudan a retener el azufre y el cloro. Asimismo, el cloruro de hierro, Na, K, Fe, etc. son catalizadores para la gasificación de vapor de carbón y permiten la operación a baja temperatura del sistema. Por otro lado, la ceniza de carbón rica en sílice y alúmina puede ayudar a retener metales traza dañinos a altas temperaturas, por ejemplo: 2 PbO + Si02 > Pb2Si04(s) CdO + Si02 > CdSi03(s) CdO + A1203 > CdAl204 (s) PbCl2 + Al203.2Si02 + H20 > PbO .A1203.2Si02 (s) + 2 HCl(g) c. La biomasa normalmente contiene menor combustible-nitrógeno (0.1-0.5%) que los carbones (1.5%), por ende disminuye el potencial de producción de NOx. Además, como la biomasa contiene nitrógeno más volátil (el carbón contiene más nitrógeno en la sustancia carbonizada) que más posiblemente termine siendo NH3 que HCN, la formación de N20, un GHG, se reduce. d. El cloro en la biomasa oxida Hg para formar HgCl2 (Hg2+) y promueve la formación de Hg particulado, que es menos volátil que Hg° elemental y, por ende, se puede capturar en un equipo de cámara de filtro corriente abajo y otro equipo recolector de polvo. e. La co-combustión de biomasa puede incrementar la eficiencia de combustión de carbón debido al incremento de la materia volátil en el combustible mixto que solamente el carbón. < La co-combustión de carbón y productos residuales podría ayudar a reducir la emisión de dioxina por debajo del límite estatutario, especialmente en presencia de azufre en el combustible, ya que el cloro se retiene de manera efectiva antes de oxidarse a cloro elemental (Cl2) .

LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN PUEDEN AFECTAR LA COMPOSICIÓN DE LA CARGA DE ALIMENTACIÓN Algunos contaminantes son más volátiles, o más reactivos, con un adsorbente particular en una atmósfera reductora, a diferencia de bajo una atmósfera oxidante. Estas diferencias con frecuencia generan diferentes características de proceso y rendimiento de la utilización del adsorbente. Para algunos adsorbentes, si se espera que ocurra aglutinación a altas temperaturas, el riesgo de aglutinación se podría prevenir o minimizar en un medio reductor.

Una temperatura de operación más baja ayuda a reducir la corrosión por cloro, y la formación de escorias de cenizas. No obstante, según las características del proceso, también podría provocar ciertos problemas tales como reducción en la conversión de carbono, reducción en la utilización del adsorbente e incremento en la producción de alquitrán, etc. También puede generar menor conversión del combustible y menor rendimiento del sistema. Por ende, seleccionar uno o más adsorbentes' que puedan funcionar de manera efectiva bajo las condiciones de operación deseadas es vital. En algunas formas de realización, una temperatura de operación de aproximadamente 800-850 °C parece ser óptima. Este rango de temperatura es especialmente cierto para los combustibles de biomasa. Bajo esta temperatura, la ceniza rica en álcali no se funde porque los metales alcalinos no se vaporizan. El adsorbente basado en sodio funciona de manera efectiva, la conversión de carbono es lo suficientemente alta y la formación de alquitrán es mínima. Asimismo, los adsorbentes para capturar azufre o cloro también pueden poseer habilidad catalítica para permitir que la gasificación o combustión ocurra a una temperatura reducida. Este efecto es especialmente importante para los combustibles fósiles.

LA REACTIVIDAD DEL ADSORBENTE Y LAS CARACTERÍSTICAS DEL SUBPRODUCTO AFECTAN LA COMPOSICIÓN DE LA CARGA DE ALIMENTACIÓN La reactividad o efectividad de .el o los adsorbentes seleccionados es ciertamente un factor importante a tener en cuenta, y también es importante entender que la reactividad varía según las condiciones de reacción. Por ejemplo, la cal y la cal hidratada son más reactivas en condiciones oxidantes que la caliza, porque esta última sufre seria obturación de micro-poros debido a la formación de sulfato de calcio de baja porosidad (es decir, el volumen molar se incrementa de 36.9 cm3/mol de caliza a 46.0 cm3/mol de CaS0 ) alrededor del núcleo de la caliza activa. Bajo un medio reductor, no obstante, el sub-producto, CaS, es más poroso que la caliza (es decir, el volumen molar se reduce de 36.9 cm3/mol de caliza a 27.9 cm3/mol de CaS) . Asimismo, CaS tiene una temperatura de fusión de 2,525 °C en comparación con 1,460 °C de CaS04. Es claro que extraer , el azufre por medio del adsorbente basado en calcio, especialmente caliza, en condiciones de reducción es ventajoso en algunas formas de realización. No obstante, si la temperatura del reactor es baja, la reactividad de los adsorbentes basados en calcio es limitada, por lo que los adsorbentes . basados en sodio más reactivos u otros adsorbentes se tornan más favorables .

Los adsorbentes basados en sodio con frecuencia son más reactivos que los adsorbentes basados en calcio, especialmente con azufre y cloro. Sin embargo, los sub-productos (por ej . , Na2S, Na2S04) generalmente tienen una temperatura de fusión baja, si bien NaCl (801 °C) es ligeramente superior que CaCl2 (772 °C) . Por ende, si se agrega un segundo adsorbente para capturar en forma simultánea los metales alcalinos, metales traza, azufre o cloro e incrementar la temperatura de fusión de la ceniza, es posible usar adsorbentes basados en sodio más reactivos en estas formas de realización.

Se comprobó que el hierro es reactivo con azufre y cloro. Es ampliamente utilizado para fabricar tubos de calentadores y calderas que, como resultado, son proclives a la corrosión por cloro y azufre. Al apalancar el mecanismo de corrosión de hierro bien establecido, se pueden utilizar limaduras de hierro como un receptor de corrosión artificial para controlar en forma efectiva gas de cloro, HC1, y cloruros de metales alcalinos, para prevenir corrosión a alta temperatura de los tubos reales de la caldera y la formación de dioxina. Asimismo, el compuesto principal en las limaduras de hierro, óxidos de hierro, tiene un amplio rango de temperatura reaccionando con azufre y cloro, (ver Westmoreland, P.R. y colaboradores, Evaluation of candidate solids for high temperature desulfurization of low-BTU gases, Env. Sci. Technol. 10(7) 659- 661, 1976.) Por último, tal como se puede observar en la Figura 5 (ver Westmoreland, 1976) , el azufre tiene un perfil de reactividad amplio con muchos metales diferentes y esta reactividad a diferentes temperaturas se puede usar para diseñar una carga de alimentación con un adsorbente, o múltiples adsorbentes, que será efectiva a una temperatura determinada y no formará un fundido que podría posiblemente ensuciar el equipo.

El uso de limaduras de hierro, por lo tanto, tiene muchas ventajas. Los óxidos de hierro, a diferencia de los adsorbentes basados en sodio, no tienen problemas de depósito porque los compuestos de cloruro de hierro y sulfuro de hierro tienen puntos de fusión superiores y son menos proclives al ensuciamiento de la caldera. Las limaduras de hierro de las plantas de fundición con frecuencia se descartan, a un costo, en vertederos municipales como residuos. Por ende, no son costosas porque son gratuitas o se pueden obtener como ganancia, es decir, las plantas de fundición pagarán para que se las retire.

Las limaduras de hierro que provienen de las plantas de fundición pueden contener hiero en diferentes formas -tales como Fe, FeO, Fe203 o Fe304- cada una de las cuales se puede usar directamente o pre-tratada. El residuo de hierro se puede usar en forma individual o mezclarse con algunos otros adsorbentes, para potenciar o mejorar uno o más aspectos del rendimiento. Dichos adsorbentes pueden incluir, mas no se limitan a: sesquicarbonato de sodio (Trona) , bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, ferrita de zinc, ferrita de zinc y cobre, titanato de zinc, aluminato de ferrita y cobre, aluminato de cobre, óxido de manganeso y cobre, níquel soportado sobre alúmina, óxido de zinc, óxido de hierro, cobre, óxido de cobre (I) , óxido de cobre (II) , caliza, cal, limaduras de hierro, Fe, FeO, Fe203 , Fe304, CaC03 , Ca(OH)2, CaC03-MgO, sílice, alúmina, arcilla blanca pura, caolinita, bauxita, caolín, atapulgita, ceniza de carbón, cáscaras de huevo y Ca-montmorilonita.

Sobre la base del análisis de los inventores con las limaduras de hierro, existe aproximadamente 70% de contenido de hierro, principalmente en la forma química de óxido de hierro (II, III) . El Fe304, que exhibe magnetismo permanente y es ferromagnético (y a veces se formula como FeO-Fe203). Cuando reacciona con H2S o HCl, se asume que las siguientes reacciones químicas tienen lugar (aquí no se considera la velocidad de reacción, o cinética) : Fe304 + 4 H2S = Fe3S4 + 4 HzO Fe304 + 8HC1 = FeCl2 + 2FeCl3 + 4 H20 Por ende, en teoría se requieren 1.70 y 0.79 unidades de peso de Fe304 para reaccionar con 1 unidad de peso de H2S y HC1, respectivamente (en una relación molar, Fe/S es 3/4 y Fe/Cl es 3/8) . Si bien a continuación se evaluaron las limaduras de hierro principalmente de Fe304, el hierro y otros óxidos tales como FeO, Fe203 , Fe(OH)2, Fe(OH)3, también son útiles para extraer H2S y HC1.

También existen muchos adsorbentes de azufre a alta temperatura conocidos que son parte de la presente invención. Por ejemplo, se conoce que los siguientes compuestos reaccionan con azufre a alta temperatura: ferrita de zinc, ferrita de zinc y cobre, titanato de zinc, aluminato de ferrita y cobre, aluminato de cobre, óxido de manganeso y cobre, níquel soportado sobre alúmina, óxido de zinc, óxido de hierro, cobre, óxido de cobre, caliza y cal.

VENTAJAS EJEMPLARES DE LA INVENCIÓN A continuación se incluye una descripción de algunas ventajas representativas . de la invención descrita en la presente. Si bien estas ventajas particulares se detallan a continuación, sería obvio para las personas versadas en el arte que varias otras ventajas se suscitan a partir de esta invención sin alejarse del espíritu y alcance de la misma. 1. Controles de emisión - Controles de emisión eficientes y efectivos a nivel costo que permiten el uso conjunto con otros combustibles, y flexibilidad del combustible La integración . de adsorbentes en la carga de alimentación de combustible diseñada es una forma poderosa para controlar las emisiones de contaminantes peligrosos del aire (HAPs, por sus siglas en inglés Hazardous Air Pollutants) a partir de procesos de conversión térmica. Con los adsorbentes distribuidos de manera uniforme dentro del combustible, . es posible alcanzar el estrecho contacto y el tiempo de retención suficiente y, por ende, obtener alta eficiencia de la utilización del adsorbente y alta eficiencia de control de los HAP .

La carga de alimentación diseñada que contiene adsorbente se puede diseñar de tal manera que cumpla con los objetivos de emisión al aire sin dispositivos de tratamiento de gas post-conversión cuando el combustible diseñado se usa en forma individual. Para las instalaciones existentes, donde se está usando un combustible fósil o de biomasa (tales como carbón, madera, combustible en astillas, residuos animales, etc.) el combustible diseñado se puede diseñar para sustituir una. porción del combustible existente y tener habilidad para controlar las emisiones al aire tanto a partir del combustible diseñado como a partir del combustible sustituido. Obviamente, el uso conjunto del combustible diseñado con otros combustibles que pueden luchar para cumplir con los requerimientos reglamentarios crecientemente exigentes en materia de medio ambiente es un enfoque efectivo en cuestión de costos e incluso eficiente en relación con el reacondicionamiento para permitir que cumplan con su propósito pero sin inversiones altas de capital para proceder con los procesos de control de emisión post-combustión .

Con el adsorbente en la carga de alimentación de combustible diseñada, se permitirá el uso beneficioso de materiales que de lo contrario se debería evitar a causa de su naturaleza inherente de causar problemas ambientales u operativos, tales como PVC, combustible en astillas, residuos animales y carbones de bajo rango. No es práctico asumir que estos materiales dañinos a nivel ambiental y/u operativo, pero a la vez valiosos como combustible, podrían extraerse completamente de las corrientes residuales incluso si se usara un proceso de separación y selección costoso y dedicado; es decir los confinamientos de dichos materiales en la carga de alimentación de combustible puede ser una realidad. Usar adsorbentes en el combustible diseñado, por lo tanto, no solamente asegura que estos confinamientos no causen problemas ambientales y/u operativos, sino que también podría permitir el uso beneficioso de estos materiales y, por ende, evitar la pre-selección y separación costosa.

Además del azufre y el cloro, se pueden integrar adsorbentes adecuados en la carga de alimentación de combustible diseñada para controlar las emisiones de metales pesados, lo que es muy costoso con los enfoques de control post-combustión. 2. Evitar/Minimizar de la corrosión A causa de la naturaleza del combustible basado en biomasa -es decir, contenidos altos de cloro y metales alcalinos- la corrosión del equipo (es decir, tubos del sobrecalentador, economizador, calentador de aire, etc.) ha sido un desafío principal al operar calderas y plantas de energía con combustible basado en biomasa. La corrosión por cloro a alta temperatura en las calderas alimentadas con biomasa y residuos ha estado causando el acortamiento frecuente y extendido del tiempo de funcionamiento de la planta a causa de la reparación y reemplazo de los tubos de vapor, lo que no solamente requiere materiales y mano de obra costosos sino también genera costos extras provocados por las pérdidas en el crédito energético y costos en la transferencia de residuos a vertederos.

Combinar adsorbentes con el combustible diseñado capturaría y retendría los componentes corrosivos en la ceniza y, por ende, evitaría que ingresen en la corriente gaseosa e interactúen con el equipo corriente abajo. Como la corrosión del equipo se previene o minimiza, la disponibilidad de la planta se incrementa, lo que trae beneficios económicos significativos, tales como costos reducidos de operación y mantenimiento, y crédito energético incrementado. 3. Operación del proceso mejorada A causa del alto contenido de metales alcalinos, los combustibles de biomasa y residuos son proclives a la escorificación, aglomeraciones o depósitos cuando se usan como combustible en gasificadores o cámaras de combustión. Estos problemas no solamente incrementan la dificultad operativa, generan una reducción de tiempo del sistema, sino también reducen la velocidad de transferencia de calor debido a la formación de depósitos y escamas sobre las superficies de transferencia de calor.

Estas cuestiones operativas se pueden minimizar en gran medida con la carga de alimentación de combustible diseñada que tiene aditivos para cambiar, ajustar o mejorar las características de la ceniza en el combustible tales como temperatura de fusión. Al agregar aditivos adecuados, tales como materiales de tipo MgO y/o silicatos de aluminio, incluso cenizas de carbón, sería posible convertir la ceniza de la biomasa en ceniza de tipo carbón, que tiene una temperatura de fusión alta y no se espera que cause escorificación en temperaturas operativas. 4. Funcionamiento mejorado del proceso En comparación con las típicas plantas de energía alimentadas por carbón que típicamente tienen eficiencias eléctricas del 30-40%, las plantas de energía alimentadas solamente con combustible derivado de residuos y biomasa producen electricidad con eficiencias de aproximadamente 20%. Uno de los factores limitativos más grande que contribuyen a esta diferencia es que los combustibles derivados de residuos y biomasa tienen altos contenidos de cloro y metales alcalinos, lo que limita las calderas a operar a temperatura y presión de vapor relativamente bajas (750 °F, y 650-800 psig, típicamente) para controlar y minimizar la corrosión a alta temperatura (que se incrementa exponencialmente cuando las temperaturas del gas de combustión son superiores a aproximadamente 2,000 °F) . Esto se compara con aproximadamente 100.0 °F y 3,500 psig para las plantas de energía alimentadas por carbón. 5. Extensión de la vida útil de la planta de energía alimentada por carbón A raíz de que las normas para las emisiones al aire se tornan cada vez más estrictas -por ejemplo la nueva norma de transporte de EPA- la vasta mayoría de las plantas de energía alimentadas por . carbón en los Estados Unidos necesitarán tomar una decisión drástica, es decir, gastar miles de millones de dólares para reacondicionar su sistemas de control de emisiones para cumplir con la norma, o simplemente clausurar la planta de energía para evitar el gasto (véase la Norma de Transporte Propuesta 75 FR 45210). Para una planta típica de 500 MW alimentada por carbón, el costo de reacondicionamiento para instalar un sistema de desulfuración de gases de combustión a fin de cumplir con la reglamentación costaría un estimado de $75 millones de dólares con un adicional de aproximadamente $6.8 millones de dólares en el costo de operación y mantenimiento (basado en los datos de costos para la desulfuración de gases de combustión (FGD) promedio de acuerdo con la Energy Information Administration (EIA) . Claramente, el uso de cargas de alimentación de combustible diseñadas de la presente invención no solamente evitará el costo de reacondicionamiento mencionado sino que también permitirá que la planta extienda su vida operativa.

Con la carga de alimentación de combustible diseñada que contiene adsorbentes y aditivos que previenen la corrosión, es posible prevenir o minimizar la corrosión a alta temperatura; esto permitiría, como resultado, que las plantas de energía alimentadas con combustible derivado de residuos y biomasa operen a temperatura y presión de vapor elevadas y, por ende, se incremente la eficiencia de generación de energía.

EJEMPLOS Ahora se hará referencia a los ejemplos específicos, algunos de los cuales ilustran la invención. Ha de entenderse que los ejemplos se proveen para ilustrar las formas de realización preferidas y no como limitación al alcance de la invención.

Procedimientos generales La carga de alimentación usada en estas evaluaciones se hicieron a partir de componentes de MSW, con inclusión de papel, cartón, revistas y plásticos, usando los procedimientos descritos en la solicitud de patente estadounidense No. 12/492.096. Una completa caracterización de la carga de alimentación preparada se brinda a continuación: Tabla 1 : Análisis de la carga de alimentación inicial ferencia (% en peso, como base recibida) Humedad 4.63 Materia volátil 73.14 Carbono fijo 16.56 Ceniza 5.67 Carbono 57.76 Hidrógeno 7.34 Nitrógeno 0.14 Oxígeno 18.93 Azufre 3.5 Cloro 2.03 Esta carga de alimentación se denomina "carga de alimentación inicial de referencia" y no tiene adsorbentes de control de contaminantes agregados . En los experimentos que siguen, se agregan diversas cantidades de adsorbente a fin de controlar las emisiones de contaminantes.

Por el hecho de que, bajo condiciones de gasificación (o reducción) a temperaturas de 800-850 °C, la mayoría del contenido de azufre y cloro se convertiría en H2S (con menor cantidad de COS) y HC1 (típicamente, aproximadamente 10-50% Cl en combustible se convierte en HC1 ; véase S.V.B. van Paasen, M.K. Cieplik y N.P. Phokawat, Gasification of Non-woody Biomass Economic and Technical Perspectives of Chlorine and Sulphur Removal fro Product Gas (Non-confidential versión) , ECN-C-06-032) , . la cantidad de adsorbente se determina sobre la base de las reacciones químicas de H2S y HCl donde el adsorbente específico es investigado. Por ejemplo, cuando se usa Trona como adsorbente, aparecen las siguientes reacciones químicas: Na2C03-NaHC03-2H20 + 3/2 H2S = 3/2 Na2S + 4 H20 + 2 C02 Na2C03 -NaHC03 · 2H20 + 3 HCl = 3 NaCl + 4 H20 + 2 C02 De acuerdo con la estequiometría química, la extracción de una unidad de peso de H2S y HC1 requeriría · . 2 y 2.07 veces la cantidad de Trona en peso (o 1 mol de azufre necesita 2.0 moles de sodio contenido en Trona, y 1 mol de Cl necesita 1 mol de sodio contenido en Trona) . En forma similar, cuando se usa cal, aparecen las siguientes reacciones químicas: H2S + CaO = CaS + H20 2 HC1 + CaO = CaCl2 + H20 Nuevamente de acuerdo con esta .reacción, la extracción de una unidad de peso de H2S y HC1 necesitaría 1.65 y 0.77 veces la cantidad de óxido de calcio en peso (o 1 mol de azufre necesita 1 mol de calcio contenido en cal, y 1 mol de Cl necesita 0.5 moles de calcio contenido, en cal) .

Una vez que los componentes para la carga de alimentación diseñada se seleccionan tal como se analizó con anterioridad, se desmenuzan en un desmenuzador de baja velocidad y luego se mezclan mecánicamente. Luego se agrega adsorbente a la mezcla de acuerdo con la presente invención. Con posterioridad, la mezcla es densificada usando una peletizadora. Si es necesario incrementar el contenido de humedad, se agrega agua durante el paso de mezclado o durante el proceso de peletización. Se toma una pequeña muestra de la carga de alimentación y se seca en un horno venteado y de temperatura controlada para confirmar el contenido de humedad. La carga de alimentación diseñada mezclada luego se somete a gasificación tal como se describió con anterioridad.

Las evaluaciones de gasificación se realizaron en un gasificador estratificado de lecho móvil a escala de laboratorio. El gasificador tiene un diámetro interior de 4 pulgadas y una altura de 24 pulgadas por sobre una parrilla perforada. Existen cuatro termocuplas Tipo-K instaladas a lo largo del gasificador, 1", 7", 19" por sobre la parrilla y 4" por debajo de la parrilla. Se" registraron las temperaturas en tiempo real mediante un registrador de datos y programa informático (Pico Technology Inc., Cambridgeshire , GB) . Un tren de muestreo de sintegas, conformado por dos depuradores de agua y una bomba de vacío, se usó para tomar muestras de sintegas, que fueron analizadas por un analizador de gas Rosemount en línea (Modelo MLT2 , Emerson Process Management, Alemania), para obtener fracciones volumétricas de H2, N2, CO, C02 y CH4 y 02. Para medir las concentraciones de H2S y HCl, se seleccionaron tubos Dr ger de diferentes escalas (Draeger Medical Inc. Telford, PA) . Para asegurar la reproducibilidad, se midieron H2S y HCl una multiplicidad de veces en cada ocasión y se repitió durante tres a cuatro veces durante la operación estable. Un medidor de gas seco se instaló en la entrada de aire para medir la tasa de entrada de aire . Una representación esquemática de la configuración experimental se ilustra en la Figura 1.

Efecto de varias cantidades de adsorbente sobre la producción de contaminantes de azufre y cloro ante la gasificación de cargas de alimentación de combustible Ejemplo 2 La primera serie de evaluaciones se realizó con la carga de alimentación inicial de referencia, y las cargas de alimentación con diferentes cantidades de adsorbentes de Trona y cal agregados. Los resultados se resumen en la Tabla 2 y la Figura 2. La relación de adsorbente respecto de la carga de alimentación se calculó de la siguiente manera.

Para una unidad de peso de carga de alimentación, se calculan las cantidades de azufre y cloro sobre la base de su composición (es decir, porcentaje en peso tal como se enuncia en la Tabla 1) . Los pesos de azufre y cloro luego se dividen por los pesos moleculares del azufre (es decir 32.07 gram/mol) y cloro (es decir 35.45 gram/mol) para obtener los moles de azufre y cloro. En forma similar, el peso agregado de adsorbente se divide por el peso molecular (es decir 226.03 gram/mol para Trona, 56.08 para CaO, 74.09 para cal hidratada) para obtener los moles del adsorbente. En el caso de Trona, un mol de Trona contiene 3 moles de sodio, y en el caso de la cal hidratada, un mol de cal hidratada contiene 1 mol de calcio. Por ende, se puede calcular el total de Ca y Na. La división de los moles totales de Ca y Na por los moles totales de S y Cl arroja la relación de (Ca+Na) / (S+Cl) , tal como se enuncia en la Tabla 2.

En algunos casos se usa la relación estequiométrica . En este caso, el requerimiento estequiométrico del adsorbente (en moles de Ca, o Na, etc.) se calcula sobre la base de la reacción química específica involucrada, tales como las provistas anteriormente. Por. consiguiente, sobre la base de la relación estequiométrica preferida, los moles totales necesarios de adsorbente se calculan al multiplicar el requerimiento estequiométrico del adsorbente por la relación estequiométrica preferida. El resultado puede luego convertirse en el peso de adsorbente al usar · el peso molecular de adsorbente. Conociendo el peso total de la carga de alimentación y el peso de adsorbente total, es posible calcular el porcentaje en peso (o % en peso) del adsorbente en una carga de alimentación que contiene adsorbente con f cilidad .

Tabla 2: Resultados experimentales del Ejemplo 1 El Ejemplo 1 demuestra que, con la misma carga de alimentación inicial de referencia, la composición del sintegas de H2, CO, C02 y CH4 es bastante idéntica pero, con las cantidades adicionales de adsorbente pre-combinadas en la carga de alimentación, la concentración de H2S en el sintegas es inversamente proporcional a la cantidad de adsorbente en la carga de alimentación. A una relación molar (Ca+Na) / (S+Cl) de aproximadamente 3, es posible extraer un porcentaje del 95-98% de H2S del sintegas en comparación con la carga de alimentación no tratada.

Ejemplo 2 Una segunda serie de experimentos se llevó a cabo con las mismas cargas de alimentación establecidas en el Ejemplo 1. Los resultados del Ejemplo 1 se comparan con los del Ejemplo 2, y se resumen en la Figura 3. La Figura 3 demuestra que, en ambos ejemplos, incrementar la cantidad molar de adsorbente en la carga de alimentación reduce la cantidad de H2S en el sintegas. Sobre la base de los resultados experimentales, el adsorbente integrado en la carga de alimentación diseñada puede reducir drásticamente las emisiones de azufre del proceso de gasificación.

Ejemplo 3 Además de analizar el sintegas en cuanto al sulfuro de hidrógeno en los ejemplos anteriores, el gas también se puede medir en cuanto al HC1. Se encontró que no había HC1 detectable presente en el sintegas producido. Además, el condensado recolectado del separador gas -líquido, que se produce mediante el enfriador de muestras de sintegas, se midió con un medidor del pH y un medidor del cloro total. El pH medido osciló entre 1 y 3, lo que sugirió que el condensado era ácido, y el cloro total se midió entre 0-4 ppm, lo que sugirió muy poco cloro en el condensado, indicando ambos la presencia muy escasa de HCl en el sintegas.

Ejemplo 4 Si bien es importante medir el contenido de azufre y cloro en el sintegas producido durante la gasificación, ése no es el único medio para medir la efectividad del tratamiento de adsorbente de la presente invención. En el Ejemplo 4, se analizaron muestras de la ceniza de las cargas ' de alimentación con diversas cantidades de adsorbente integrado en cuanto a su contenido de azufre y cloro.

Tabla 3 : Contenidos de azufre y cloro en muestras ceniza Tal como se observa en la Tabla 3 , cuando la cantidad del adsorbente se incrementa, la cantidad de azufre y cloro en la ceniza también se incrementa. Este resultado demuestra que el adsorbente está capturando mayor cantidad de azufre y cloro en la ceniza que en la carga de alimentación no tratada.

Estos resultados también muestran que el adsorbente basado en calcio es más efectivo en retener azufre (el contenido de azufre en ceniza se incrementó desde 1.96% sin adsorbente hasta 3.30% con cal hidratada, y luego se incrementó hasta 4.11% con Trona agregado). El adsorbente basado en sodio es más efectivo en retener cloro (el contenido de cloro en ceniza se incrementó desde 1.13% sin Trona hasta 7.54% con Trona).

En la inyección de adsorbente en horno convencional (bajo condiciones de combustión) , a una relación molar de aproximadamente 3, se puede alcanzar una eficiencia de reducción de S02 de sólo aproximadamente 60%. (Design and Test Furnace Sorbent Injection for S02 Removal in a Tangentially Fired Boiler ei Zhou, Pete Maly, Joy Brooks, Santosh Nareddy, Larry Swanson, David Moyeda. Environmental Engineering Science. Abril 2010, 27(4): 337-345; Optimiza.tion of Trona/Limestone Injection for S02 Control in Coal-Fired Boilers, Western Research Institute, 2005.) Para alcanzar un rendimiento de desulfuración equivalente tal como el observado en los ejemplos anteriores, por lo general se necesita una relación de 5-6.

Los experimentos adicionales se realizan de acuerdo con los ejemplos descritos anteriormente usando las siguientes combinaciones de adsorbentes a las relaciones molares apropiadas: Trona y MgO; Trona y caolinita; o Trona y silicatos. Cada una de estas combinaciones tiene una reducción proporcional similar de contenido de azufre y cloro en el sintegas producido.

Co-gasificación También se contempla que las cargas de alimentación diseñadas con adsorbente integrado de la presente invención puedan co-gasificarse con combustibles tradicionales tales como carbón y el adsorbente integrado pueda extraer de manera efectiva las emisiones de azufre tanto del combustible diseñado como del carbón. Por ejemplo, se creó una primera carga de alimentación (A) como combustible inicial equivalente a carbón. Tal como se puede observar en la Tabla 1 anterior, tiene una alto contenido de azufre. La segunda carga de alimentación (B) se preparó para representar una típica carga de alimentación de las corrientes de MSW, y se esperaría que tenga las siguientes características ilustradas en la Tabla 4 : Tabla 4 : Perfil calculado de carga de alimentación B como % en peso Asimismo, se prepararon las cargas de alimentación C y D a partir de la carga de alimentación B, pero con 9% de Trona y 27% de Trona agregados, respectivamente.

Tabla 5. Resultados de las evaluaciones de co-gasificación Tal como se puede observar en la Tabla 5, se realizaron cinco experimentos diferentes. Primero, la carga de alimentación con alto contenido de azufre (A) se gasificó para brindar una referencia para ese material y luego se hizo lo mismo para la carga de alimentación B. Luego, se realizó una prueba de co-gasificación en la cual 50% de A y 50% de B se mezclan bien y se cargan en el gasificador, y se analiza el sintegas. El H2S medido en el sintegas promedió hasta aproximadamente 1,350 ppmv, que es una reducción del 59% del contenido de azufre en comparación con la gasificación con solamente la carga de alimentación A. Este resultado demuestra que la co-gasificación o co-combustión de un combustible con bajo contenido de azufre con un combustible con alto contenido de azufre puede reducir de manera efectiva las emisiones de azufre por su cuenta.

A continuación, se mezcló 50% de carga de alimentación A con 50% de carga de alimentación C en un experimento y 50% de carga de alimentación A se mezcló con 50% de carga de alimentación D en otro experimento. El H2S medido en forma experimental en el sintegas fue de 1,260 ppmv y 550 ppmv, respectivamente, lo que representa una reducción de aproximadamente 62% y 83% en la producción de H2S en comparación con la carga de alimentación inicial de referencia A, o una reducción del 7% y 59% en comparación con la co-gasificación sin adsorbente (es decir, 50% de carga de alimentación A + 50% de carga de alimentación B) . La Figura 4 muestra de manera gráfica la reducción relativa en la cantidad de azufre en cada experimento.

Sobre la base de los resultados, se puede concluir que la co-gasificación o co-combustión de una carga de alimentación diseñada con adsorbente pre-integrado con otros combustibles-, tales como carbón, aceite o gas natural, puede extraer emisiones de azufre de manera efectiva tanto del combustible diseñado como del carbón. La · cantidad y la naturaleza apropiadas del adsorbente agregado a la carga de alimentación diseñada se pueden determinar sobre la base de las reacciones químicas subyacentes con respecto al adsorbente específico y a las características de ambos combustibles (es decir, contenidos de azufre y cloro) .

Ejemplos adicionales Se realizó una serie adicional de pruebas analizando la efectividad de las limaduras de hierro en extraer azufre y cloro de una carga de alimentación diseñada. El mismo material que el descrito en la Tabla 1 se usó en los ejemplos que siguen. A esta carga de alimentación inicial de referencia, se agregaron limaduras de hierro de acuerdo con los siguientes parámetros: 1.70 y 0.79 unidades de peso de Fe304 para reaccionar con 1 unidad de peso de H2S y HC1, respectivamente (en una relación molar, Fe/S es 3/4 y Fe/Cl es 3/8) . Sobre la base del mecanismo de reacción, y la pureza de las limaduras de hierro, se determinó la cantidad total de limaduras de hierro agregada a la carga de alimentación de combustible diseñada en este experimento. Los resultados se describen en la Tabla 6: Tal como se puede observar en la Tabla 6 , con una cantidad de limaduras de hierro creciente, existe una reducción proporcional en el nivel de sulfuro de hidrógeno y cloruro de hidrógeno en la corriente de sintegas . Por ende, es evidente que las limaduras de hierro están actuando como adsorbente, efectivo tanto para el azufre como para el cloro.

Si bien las formas de realización particulares descritas en la presente han sido ilustradas y descritas, sería obvio para las personas versadas en el arte que se pueden realizar varios otros cambios y modificaciones sin alejarse del . espíritu y alcance de la invención. Por lo tanto, se intenta cubrir en las reivindicaciones adjuntas todos los cambios y modificaciones mencionados que se encuentran dentro del alcance de esta invención.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Una carga de alimentación de combustible diseñada, que comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MS procesada, caracterizada porque la carga de alimentación comprende un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 30% y aproximadamente 80%; un contenido de hidrógeno comprendido entre aproximadamente 3% y aproximadamente 10%, un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 10%; y un adsorbente; en donde la carga de alimentación casi no contiene vidrio, metales, grava y productos incombustibles.

2. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque además comprende un contenido de humedad de menos de aproximadamente 30%.

3. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque el contenido de humedad oscila entre aproximadamente 5% y aproximadamente 30%.

4. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque el contenido de humedad oscila entre aproximadamente 10% y 20%.

5. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 3,000 BTU/lb y aproximadamente 15,000 BTU/lb.

6. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación tiene un contenido de material volátil que abarca desde aproximadamente 40% hasta aproximadamente 80%.

7. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación tiene un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 40% y aproximadamente 50%.

8. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación tiene un contenido de carbono comprendido entre aproximadamente 60% y aproximadamente 70%.

9. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación tiene un contenido de carbono de aproximadamente 75%.

10. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación tiene un contenido de hidrógeno comprendido entre aproximadamente 6% y aproximadamente 7%.

11. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación tiene un contenido de humedad de aproximadamente 15%.

12. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación tiene un contenido de ceniza de menos de aproximadamente 5%.

13. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación tiene un HHV que oscila entre aproximadamente 7,000 BTU/lb y aproximadamente 11,000 BTU/lb.

14. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada tiene una relación de H/C que abarca desde aproximadamente 0.09 hasta aproximadamente 0.14.

15. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada tiene un relación de O/C que abarca desde aproximadamente 0.3 hasta aproximadamente 0.6.

16. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el adsorbente se selecciona entre el grupo conformado por sesquicarbonato de sodio (Trona) , bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, ferrita de zinc, ferrita de zinc y cobre, titanato de zinc, aluminato de ferrita y cobre, aluminato de cobre, óxido de manganeso y cobre, níquel soportado sobre alúmina, óxido de zinc, óxido de hierro, cobre, óxido de cobre (I) , óxido de cobre (II), caliza, cal, Fe, FeO, Fe203, Fe304, limaduras de hierro, CaC03, Ca(OH)2, CaC03-MgO, sílice, alúmina, arcilla blanca pura, caolinita, bauxita, caolín, atapulgita, ceniza de carbón, cáscaras de huevo y Ca-montmorilonita.

17. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el adsorbente es sesquicarbonato de sodio (Trona) .

18. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizada porque el adsorbente Trona se encuentra en una cantidad comprendida entre aproximadamente 3% (p/p) y aproximadamente 15% (p/p) .

19. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizada porque el adsorbente Trona se encuentra en una cantidad comprendida entre aproximadamente 5% (p/p) y aproximadamente 10% (p/p) .

20. Una carga de alimentación de combustible diseñada, caracterizada porque comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y uno o más adsorbentes seleccionados entre el grupo conformado por: sesquicarbonato de sodio (Trona) , bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, ferrita de zinc, ferrita de zinc y cobre, titanato de zinc, aluminato de ferrita y cobre, aluminato de cobre, óxido de manganeso y cobre, níquel soportado sobre alúmina, óxido de zinc, óxido de hierro, cobre, óxido de cobre (I), óxido de cobre (II), caliza, cal, Fe, FeO, Fe203, Fe304, limaduras de hierro, CaC03, Ca(OH)2, CaC03-MgO, sílice, alúmina, arcilla blanca pura, caolinita, bauxita, caolín, atapulgita, ceniza de carbón, 'cascaras de huevo y Ca-montmorilonita .

21. Una carga de alimentación de combustible diseñada, caracterizada porque comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada, un adsorbente basado en calcio y un adsorbente basado en sodio que se combinan de acuerdo con la siguiente fórmula: los moles totales de calcio en el adsorbente más los moles totales de sodio en el adsorbente divididos por los moles totales de azufre presente y los moles totales de cloro presente.

22. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizada porque la relación es inferior a 10.

23. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizada porque la relación es inferior a 5.

24. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizada porque la relación es de aproximadamente 3.

25. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizada porque la relación es de aproximadamente 2.

26. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizada porque la relación es de aproximadamente 1.3.

27. Una carga de alimentación de combustible diseñada, caracterizada porque comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y al menos un adsorbente en una cantidad calculada para mitigar el contenido de azufre de otro combustible.

28. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 27, caracterizada porque el adsorbente se selecciona entre el grupo conformado por sesquicarbonato de sodio (Trona) , bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, ferrita de zinc, ferrita de zinc y cobre, titanato de zinc, aluminato de ferrita y cobre, aluminato de cobre, óxido de manganeso y cobre, níquel soportado sobre alúmina, óxido de zinc, óxido de hierro, cobre, óxido de cobre (I), óxido de cobre (II), caliza, cal, Fe, FeO, Fe203 , Fe304, limaduras de hierro, CaC03, Ca(OH)2/ CaC03-MgO, sílice, alúmina, arcilla blanca pura, caolinita, bauxita, caolín, atapulgita, ceniza de carbón, cáscaraS' de huevo y Ca-montmorilonita.

29. Una carga de alimentación de combustible diseñada, caracterizada porque comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y al menos un adsorbente en una cantidad calculada para reducir la corrosión .

30. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 29, caracterizada porque el adsorbente se selecciona entre el grupo conformado por sesquicarbonato de sodio (Trona) , bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, ferrita de zinc, ferrita de zinc y cobre, titanato de zinc, aluminato de ferrita y cobre, aluminato de cobre, óxido de manganeso y cobre, níquel soportado sobre alúmina, óxido de zinc, óxido de hierro, cobre, óxido de cobre (I), óxido de cobre (II) , caliza, cal, Fe, FeO, Fe203, Fe304 , limaduras de hierro, CaC03 , Ca(OH)2, CaC03-MgO, sílice, alúmina, arcilla blanca pura, caolinita, bauxita, caolín, atapulgita, ceniza de carbón, cáscaras de huevo y Ca-montmorilonita.

31. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 29, caracterizada porque la corrosión es causada por azufre.

32. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 29, caracterizada porque la corrosión es causada por cloro.

33. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 29, caracterizada porque la corrosión es causada por compuestos de azufre.

34. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 29, caracterizada porque la corrosión es causada por compuestos de cloro.

35. Una carga de alimentación de combustible diseñada, caracterizada porque comprende al menos un componente derivado de una corriente residual MSW procesada y al menos un adsorbente.

36. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque el adsorbente se selecciona entre el grupo conformado por sesquicarbonato de sodio (Trona) , bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, ferrita de zinc, ferrita de zinc y cobre, titanato de zinc, aluminato de ferrita y cobre, aluminato de cobre, óxido de manganeso y cobre, níquel soportado sobre alúmina, óxido de zinc, óxido de hierro, cobre, óxido de cobre (I) , óxido de cobre (II) , caliza, cal, Fe, FeO, Fe203, Fe304, limaduras de hierro, CaC03, Ca(OH)2, . CaC03-MgO, sílice, alúmina, arcilla blanca pura, caolinita, bauxita, caolín, atapulgita, ceniza de carbón, cáscaras de huevo y Ca-montmorilonita.

37. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produce menos emisiones de azufre en comparación con el nivel conocido de emisiones azufre de al menos un combustible distinto cuando se convierte.

38. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produce menos emisiones de cloro en comparación con el nivel conocido de emisiones de cloro de al menos un combustible distinto cuando se convierte.

39. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produce menos emisiones de metales pesados en comparación con el nivel conocido de emisiones de metales pesados de al menos un combustible distinto cuando se convierte.

40. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produce menos emisiones de materia particulada en comparación con los niveles conocidos de materia particulada emitida por al menos un combustible distinto cuando se convierte.

41. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produce menos emisiones de NOx, en comparación con los niveles conocidos de NOx emitido por al menos un combustible distinto cuando se convierte.

42. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produce menos emisiones de CO, en comparación con los niveles conocidos de CO emitido por al menos un combustible distinto cuando se convierte.

43. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produce menos emisiones de C02, en comparación con los niveles conocidos de C02 emitido por al menos un combustible distinto cuando se convierte.

44. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada cuando se convierte, produce menos emisiones de compuestos orgánicos volátiles (VOC) , en comparación con los niveles conocidos de VOC emitidos por al menos un combustible distinto cuando se convierte .

45. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produce menos emisiones de gases halógenos en comparación con los niveles conocidos de gases halógenos emitidos por al menos un combustible distinto cuando se convierte.

46. La carga de alimentación de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizada porque la carga de alimentación de combustible diseñada, cuando se convierte, produce menos emisiones de GHG en comparación con el nivel conocido de GHG emitido de carbón cuando se convierte.

47. Un método para generar energía caracterizado porque comprende usar una carga de alimentación de combustible diseñada con al menos un componente derivado de una corriente residual MS procesada y al menos un adsorbente en un reactor.

48. El método de acuerdo con la reivindicación 47, caracterizado porque la energía es electricidad.

49. El método de acuerdo con la reivindicación 47, caracterizado porque la energía es vapor.

50. El método de acuerdo con la reivindicación 47, caracterizado porque el horno se opera en modo combustión.

51. El método de acuerdo con la reivindicación 47, caracterizado porque el horno se opera en modo gasificación.

52. El método de acuerdo con la reivindicación 47, caracterizado porque se usan otros combustibles en combinación con la carga de alimentación de combustible diseñada .

53. El método de acuerdo con la reivindicación 52, caracterizado porque el otro combustible es una segunda carga de alimentación de combustible diseñada que comprende al menos un componente de una corriente residual MSW procesada y al menos un adsorbente .

54. El método de acuerdo con la reivindicación 53, caracterizado porque la primera carga de alimentación de combustible diseñada trata emisiones de cloro y la segunda carga de alimentación de combustible diseñada trata emisiones de azufre.

55. El método de acuerdo con la reivindicación 52, caracterizado porque el otro combustible se selecciona entre el grupo conformado por aceite, carbón, biomasa, RDF suelto, y RDF densificado.

56. El método de acuerdo con la reivindicación 47, caracterizado porque la carga de alimentación de combustible diseñada controla todas las emisiones.

57. El método de acuerdo con la reivindicación 44, caracterizado porque la carga de alimentación de combustible diseñada controla la corrosión.

58. El método de acuerdo con la reivindicación 47, caracterizado porque la carga de alimentación de combustible diseñada mantiene las emisiones por debajo de un requerimiento regulado por el gobierno.

59. El método de acuerdo con la reivindicación 47, caracterizado porque la carga de alimentación de combustible diseñada mejora el funcionamiento del proceso.

60. El método de acuerdo con la reivindicación 59, caracterizado porque la mejora en el funcionamiento del proceso es reducción de la escorificación de las cenizas.

61. El método de acuerdo con la reivindicación 59, caracterizado porque la mejora en el funcionamiento del proceso es mayor eficiencia.

62. El método de acuerdo con la reivindicación 59, caracterizado porque la mejora en el funcionamiento del proceso es incremento de la conversión de combustible.

63. El método de acuerdo con la reivindicación 59, caracterizado porque la mejora en el funcionamiento del proceso es reducción de la temperatura de operación.

64. El método de acuerdo con la reivindicación 59, caracterizado porque la mejora es extensión de la vida útil del horno.

65. El método de acuerdo con la reivindicación 59, caracterizado porque la mejora reside en evitar los costos de reacondicionamiento .

66. El método de acuerdo con la reivindicación 59, caracterizado porque la mejora es reducción de los costos de operación.

67. El método de acuerdo con la reivindicación 59, caracterizado porque la mejora es reducción de los costos de mantenimiento .