專利名稱：用于吸收甲烷的方法和裝置以及測定排放配額的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于吸收甲烷和可能的其他含碳氣體的方法，目的是降低甲烷 和具有溫室氣體特征的其他含碳氣體向大氣中的排放。本發(fā)明還涉及一種用于確定溫室 氣體吸收源(greenhouse gas sink)在吸收家畜排泄物產(chǎn)生的溫室氣體后的排放配額 (emission credit)的方法。本發(fā)明還涉及用于該方法的裝置，所述裝置包含一個熱解裝置 和一個容器(優(yōu)選封閉容器)，分別用于裝載包含含碳氣體的物質(zhì)和用于裝載含碳物質(zhì)，所 述含碳物質(zhì)是在所述熱解裝置內(nèi)的熱解過程中形成的。
背景技術(shù)：
由有害污染物如甲烷和二氧化碳(CO2)排放引起的環(huán)境和健康負面效應如全球變 暖、煙霧和人類呼吸問題已經(jīng)致使全世界的國家、政府和地區(qū)對企業(yè)和工業(yè)的允許排放量 進行規(guī)定。一些科學家認為CO2排放正造成全球變暖，依據(jù)的理論是其排放產(chǎn)生溫室效應。 這些和其他排放污染物可源自許多產(chǎn)業(yè)，例如家畜飼養(yǎng)工業(yè)和能源工業(yè)。許多國家已經(jīng)同意依據(jù)京都議定書減少其CO2排放。京都議定書是一個有關(guān)氣候 變化的國際框架公約的協(xié)議，目標是減少溫室氣體，以努力防止人為的氣候變化。截至2008年5月，182個成員已經(jīng)批準了該協(xié)議。包括巴西、中國和印度在內(nèi)的 137個發(fā)展中國家已經(jīng)批準了該協(xié)議，但其義務僅僅是監(jiān)測和報告排放。包括歐盟作為一個 權(quán)益體在內(nèi)的36個發(fā)達C. G.國家被要求將溫室氣體排放減少至條約中對每個國家規(guī)定的 水平(為附錄I中國家的排放量的61.6%以上)。美國是唯一一個未批準該條約的發(fā)達國 家，并且是一個重要的溫室氣體排放國家。在該目標下，提供了一種復雜體系，該體系允許 一些國家從其他國家購買排放配額。排放配額(或碳配額)以“二氧化碳的當量公噸數(shù)”衡量，科學家將二氧化碳歸咎 于導致氣候變化的主要吸熱氣體。因此，1配額等于1公噸的CO2當量。這意味著所有其他 溫室氣體必須被轉(zhuǎn)換成CO2當量。根據(jù)京都議定書，成員會議決定(第2/CP. 3號決定)，在計算總體來源和吸收源 時，為IPCC第二次評估報告計算的“全球變暖潛能”值被用于將各種溫室氣體排放轉(zhuǎn)換為 相當?shù)腃O2當量。GWP是給定質(zhì)量的溫室氣體據(jù)估計造成全球變暖的程度的量度。它是一 個所述氣體與相同量二氧化碳相比較的相對水平，二氧化碳的GWP被定義為1。清潔發(fā)展機制(CDM)是京都議定書下面的一個協(xié)定，允許有溫室氣體減少義務的 工業(yè)化國家(稱為附錄1國家)在發(fā)展中國家投資于減少排放的項目，換取在其本國更昂 貴的排放減少量。被批準的CDM碳計劃的一個關(guān)鍵特征是它已經(jīng)建立稱為“額外性”的概 念，即如果沒有排放減少配額提供的額外激勵，計劃的減少將不會出現(xiàn)。吸收從家畜排泄物形成的甲烷和其他氣體已知有多種不同方法。此外，已知有物 質(zhì)包含所述氣體的離子型成分，例如液體糞肥或者部分液體、部分固體糞肥的漿體。經(jīng)常將 甲烷和其他氣體收集在密封罐中，或者向該糞肥加入催化劑等以通過電化學離子鍵合而消 除甲烷和/或其他含碳氣體的形成。
在熱解過程中形成含碳固體物質(zhì)也是已知的。還已知，熱解物質(zhì)具有空隙，使得所 述含碳物質(zhì)具有一定孔隙率。熱解過程經(jīng)常被用于燃燒在熱解過程中形成的氣體。熱解中 形成的固體物質(zhì)可通過燃燒產(chǎn)生能量或者通過作為肥料被再利用進行處理。JP 60106889公開了一種方法，通過使用粉煤由家畜排泄物制造燃料。通過在干 燥爐中或者在溫室中的陽光下燃燒排出氣體從而將家畜排泄物干燥至含水量不超過50% 的程度。將干燥后的排泄物和粉煤進料至一個進料斗，所述煤具有這樣的粒度分布，即粒度 9-150目的顆粒構(gòu)成其30-70wt%，且粒度150-500目的顆粒構(gòu)成其70_30wt%。將該混合 物從所述進料斗進料至一個混合器，它們在所述混合器中均勻地相互混合。將所形成的均 質(zhì)混合物進料至?；瘷C或壓塊機，以得到含水量不超過20%的團?；驂簤K。煤被粉化目的 是能夠制成團?；驂簤K。US 6，205，793公開了一種用于存儲和運輸煤礦甲烷氣體的方法和裝置。所述裝置 利用了轉(zhuǎn)換丙烷罐。在標準的丙烷罐中裝入活性炭或具有高容積甲烷吸附能力的市售炭。 在井下通過較小的壓縮機將甲烷氣體壓縮，并裝載至轉(zhuǎn)換罐中。在該方法中至少使用3個 轉(zhuǎn)換罐，一個用于在井下裝載，一個用于在終端用戶處釋放其甲烷氣體，一個用于在井和終 端用戶之間運輸。利用所述存儲和運輸?shù)难b置和方法將會減少來自礦的和來自發(fā)電廠的溫 室氣體排放，并且將為所有權(quán)人和經(jīng)營者帶來大量的課稅信用和凈化空氣激勵。它還為公 眾提供了更廉價來源的更清潔燃燒燃料，以用于大型公共設施和其他大的終端用戶。使用 了活性炭，所用的活性炭必須通過使碳質(zhì)原料經(jīng)高于700°C的溫度處理而形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標可看作是提供一種方法和裝置，所述方法和裝置都使得家畜飼 養(yǎng)產(chǎn)業(yè)可增加飼養(yǎng)家畜的數(shù)量，而對于飼養(yǎng)增加數(shù)量的家畜，不必因為所產(chǎn)生排泄物的量 增加而增加所需的用地量。該目標可通過一種用于吸收有機廢料形成的甲烷和其他含碳揮發(fā)性氣體的方法 實現(xiàn)，所述方法包括_將一種固體碳質(zhì)物質(zhì)裝載至一個容器中，-將待吸收的所述揮發(fā)性氣體裝載至所述容器中，-所述氣體為有機廢料如家畜排泄物的游離成分或離子型成分，優(yōu)選是家畜排泄 物的液相的離子型成分，并且-所述方法使用碳質(zhì)物質(zhì)作為吸收劑，其形成是通過使植物材料在熱解過程中處 于最高700 V的溫度，從而形成具有固體結(jié)構(gòu)的含碳物質(zhì)。本發(fā)明用于吸收甲烷或其他組成溫室氣體的含碳揮發(fā)性氣體的方法具有的優(yōu)點 是甲烷以如下方式被吸收，即僅農(nóng)場產(chǎn)生的產(chǎn)品被應用于吸收甲烷。用于熱解過程的原料可以是谷物、稈、木或其他有機材料，并且包含甲烷的離子型 成分的糞肥形成自家畜排泄物。因此，不需要來自其他產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品。此外，所產(chǎn)生二氧化碳的量被限制至盡可能低的量。由于原料的不完全燃燒，熱解 是一個形成有限量的二氧化碳的過程。此外，其他溫室氣體的排放也被限制至最低。尤其 是，甲烷作為污染性溫室氣體，有害性是二氧化碳的約20倍。
本發(fā)明的碳質(zhì)物質(zhì)可發(fā)揮溫室氣體吸收源的功能，其中可以從家畜排泄物吸收溫 室氣體并將其儲存直至進一步處理。同時，本發(fā)明的碳質(zhì)物質(zhì)可作為在家畜排泄物中形成 甲烷和二氧化碳的微細菌的抑制劑，從而額外地減少溫室氣體向大氣中的排放。通過本發(fā)明的方法，甲烷被吸收在熱解過程中形成的碳質(zhì)物質(zhì)中。所述來自熱解 過程的碳質(zhì)物質(zhì)隨后可燃燒掉，從而如所有燃燒一樣產(chǎn)生二氧化碳?；蛘撸鰜碜詿峤膺^ 程的碳質(zhì)物質(zhì)可被用作土壤改良劑，例如作為濃縮的糞肥，其不僅具有碳質(zhì)物質(zhì)本身的施 肥優(yōu)點，而且具有碳質(zhì)物質(zhì)中吸收的甲烷的施肥優(yōu)點。本發(fā)明的方法還可被私人、被工業(yè)實體和被政府用來履行京都議定書。京都議定 書是一種“總量管制和交易”體系，該體系對溫室氣體排放的國家總量進行管制。雖然這 些總量管制是國家層面的行為，但是實際上大多數(shù)國家會將其排放目標傳遞至各個工業(yè)實 體，例如具有家畜的農(nóng)場。可能的配額購買者可以是預計其排放超過其限額的私人和工業(yè)實體。一般而言， 它們會直接從具有過量許可量的其他團體，從經(jīng)紀人或者從節(jié)能公司(ESCO)購買配額。碳配額是可交易的標的物，具有透明的價格并具有可量度的交易量。隨著銀行、經(jīng) 紀人、基金、套利人、ESCO和個體商人的最終加入，預計該市場會大大增大。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述方法還包括-裝載物質(zhì)結(jié)構(gòu)中有空隙的固體碳質(zhì)物質(zhì)，使得所述物質(zhì)具有這樣的孔隙率，該孔 隙率使得存儲量與體積之比為至少50比1，可能為至少100比1，甚至更可能為150比1，甚 至還可能為超過180比1的存儲量與體積之比，-將一種流體物質(zhì)即氣體或液體裝載于一個容器中，所述流體物質(zhì)包含待吸收氣 體的離子型成分。孔隙率可通過不同的方法測量。一種方法是所謂的體積/密度方法。所述方法涉 及將所述固體碳質(zhì)物質(zhì)裝載至一些類型的體積已知的容器中。在將所述固體碳質(zhì)物質(zhì)裝載 至所述容器之前，對該容器稱重以確定其空重量。將所述固體碳質(zhì)物質(zhì)裝載至所述容器中。 對裝有所述固體碳質(zhì)物質(zhì)的容器稱重。減去所述容器的重量以確定僅所述固體碳質(zhì)物質(zhì)的 重量?，F(xiàn)在所述固體碳質(zhì)物質(zhì)的體積和重量都可被確定。固體碳質(zhì)物質(zhì)的重量除以固體碳 質(zhì)物質(zhì)的密度得到固體碳質(zhì)物質(zhì)占的、減去孔體積的體積。然后，通過下式確定孔體積孔 體積等于總體積減去物質(zhì)體積。根據(jù)本發(fā)明的以上方面的一個具體特征，所述流體物質(zhì)是一種氣體物質(zhì)，其包含 待吸收至容器中的氣體的離子型成分，所述氣體物質(zhì)在o°c和大氣壓下測量的粘度低于 20 · ICT6Pa-S。根據(jù)本發(fā)明的以上方面的另一個具體特征，所述流體物質(zhì)是一種液體物質(zhì)，其包 含待吸收至容器中的氣體的離子型成分，所述液體物質(zhì)在25°C和大氣壓下測量的粘度高于 0. 500 · ICT3Pa · S。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述碳質(zhì)物質(zhì)被用作一種溫室氣體吸收源，所述溫室氣 體已被吸收在或者被化學鍵合于家畜排泄物中，所述溫室氣體被儲存直至進一步處理，所 述溫室氣體被存儲于作為在家畜排泄物中形成甲烷和二氧化碳的微細菌的抑制劑的碳質(zhì) 物質(zhì)中，從而額外地減少溫室氣體向大氣中的排放。本發(fā)明的一種替代或補充方法為用于確定溫室氣體吸收源在吸收家畜排泄物產(chǎn)生的溫室氣體后的排放配額的方法，a)所述溫室氣體吸收源包含熱解過程中形成的碳質(zhì)物質(zhì)，所述方法包含步驟b)測量預定量的糞肥在預定時間段內(nèi)的溫室氣體排放量，c)測量糞肥和預定量的所述溫室氣體吸收源的混合物的溫室氣體的排放量，d)所述糞肥的量和時間段與a)中相同，e)確定能夠儲存于預定量的所述溫室氣體吸收源中的溫室氣體的量，f)定量每單位量溫室氣體吸收源、每單位量糞肥在預定時間段內(nèi)排放的溫室氣體 的總減少量，所述溫室氣體吸收源被浸沒在所述糞肥中，以及g)定量每單位量溫室氣體吸收源的排放配額的量。根據(jù)本發(fā)明的該替代或補充方法，在早期階段并且在可能客觀地確定的基礎上， 可以確定一定量的碳質(zhì)物質(zhì)在用作溫室氣體吸收源時等價于多少排放配額。對預定量糞肥的溫室氣體排放量進行測量的可能時間段為1小時至1年，例如1 小時至3個月，例如1小時至1個月，例如6小時至1年，例如12小時至1年，例如1周至 1年，例如1個月至1年。選擇的時間段可以不同，取決于單獨或組合形式的不同參數(shù)，例 如所論及的有機廢料、溫室氣體在所述有機廢料中的濃度、對在所述時間段內(nèi)進行的測量 的需要或要求的確定性，以及可能的其他參數(shù)?？赡艿臏厥覛怏w吸收源量為IOmg至1000公噸，例如500mg至1公噸，例如Ig至 100kg，例如50g至10kg，所述溫室氣體吸收源的預定量優(yōu)選為1kg。選擇的溫室氣體吸收 源量可能不同，取決于單獨或組合形式的不同參數(shù)，例如所論及的有機廢料、溫室氣體在 所述有機廢料中的濃度、對在所述時間段內(nèi)進行的測量的需要或要求的確定性，以及可能 的其他參數(shù)?？赡艿募S肥量為IOmg至1000kg,例如Ig至100kg,例如5g至50kg,例如IOg至 30kg，所述糞肥的預定量優(yōu)選為10kg。選擇的糞肥量可以不同，取決于單獨或組合形式的不 同參數(shù)，例如所論及的有機廢料、溫室氣體在所述有機廢料中的濃度、對在所述時間段內(nèi) 進行的測量的需要或要求的確定性，以及可能的其他參數(shù)。在碳質(zhì)物質(zhì)被用作溫室氣體吸收源時，意欲被其吸收的溫室氣體可以是不同溫室 氣體的混合物，優(yōu)選甲烷和CO2的混合物；或者在碳質(zhì)物質(zhì)被用作溫室氣體吸收源時，意欲 被其吸收的溫室氣體可以是僅一種溫室氣體，優(yōu)選僅甲烷。本發(fā)明的目標還可以通過一種用于實施所述方法的裝置實現(xiàn)，所述裝置包含-至少一個容器，優(yōu)選封閉容器，其具有第一進口，用于燃燒室中進行的熱解過程 所形成的固體碳質(zhì)物質(zhì)，所述容器還具有-至少一個第二進口，其用于由有機廢料形成的物質(zhì)、優(yōu)選液體物質(zhì)，所述物質(zhì)中 含有甲烷或其他含碳揮發(fā)性氣體。一個容器同時容納所述固體碳質(zhì)物質(zhì)和所述含有甲烷或其他含碳揮發(fā)性氣體的 物質(zhì)可使得所述固體碳質(zhì)物質(zhì)和所述含有甲烷或其他含碳揮發(fā)性氣體的物質(zhì)既簡單而又 可靠地混合。所述容器的大小、形狀以及其開放或封閉完全取決于所述裝置的設計，取決于所 述固體碳質(zhì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和大小及被裝載至所述容器中的一種或多種含碳氣體的種類。根據(jù)所述裝置的一個優(yōu)選實施方案，其中
-所述燃燒室形成一斯特林機(Stirlingmachine)的一部分，所述斯特林機具有 至少一組4個以四邊形排布同方向放置的氣缸，每個氣缸中裝有雙動活塞，將氣缸分成熱 氣缸室和冷氣缸室，每個氣缸的熱氣缸室與沿四邊形周邊排布的一系列氣缸中的下一氣缸 的冷室連通，以及-所述斯特林機包含一個所述氣缸組共用的燃燒室，該燃燒室布置于氣缸四邊形 排布之內(nèi)或與之相鄰，所述燃燒室具有在其中限定封閉氣體空間的壁，該組每個氣缸的熱 氣缸室與至少一個所述氣體空間的一個末端區(qū)域連通，所述氣體空間在相對的末端區(qū)域通 過至少一個交流換熱器和至少一個冷空間與下一氣缸的冷氣缸室連通。斯特林機用于熱解過程具有這樣的優(yōu)點，即所述熱解過程本身可產(chǎn)生能量并形成 用于本發(fā)明的方法的固體碳質(zhì)物質(zhì)。再者，斯特林機是一種可靠的且容易修理的機器，它在 以下情況下可能是有利的在機器的控制需求有限時，以及在出現(xiàn)可能的故障時缺乏技術(shù) 支持的地區(qū)中，例如在第三世界國家中。根據(jù)一種優(yōu)選的固體碳質(zhì)物質(zhì)，所述固體碳質(zhì)物質(zhì)在植物原料的熱解過程過程中 形成，原料可能來自木材如松柏植物，原料甚至可能來自作物如玉米，原料甚至更可能來自 有機廢料。選擇源自植物的原料使得農(nóng)場中可能有現(xiàn)成的原料來進行所述熱解過程，以形成 用于本發(fā)明的方法的固體碳質(zhì)物質(zhì)。根據(jù)一種優(yōu)選的含有甲烷或其他含碳揮發(fā)性氣體的物質(zhì)——所述物質(zhì)由有機廢 料形成，所述含有甲烷或其他含碳揮發(fā)性氣體的物質(zhì)由家畜的排泄物如液體糞肥形成，或 者由垃圾如家庭垃圾形成，甚或由工業(yè)廢物如下水形成。選擇來自家畜排泄物的含有甲烷和其他含碳氣體的物質(zhì)使得農(nóng)場能夠直接通過 本發(fā)明的方法減少溫室氣體的排放。


下文將參照以下附圖描述本發(fā)明，其中圖1的照片顯示兩種不同類型的碳質(zhì)物質(zhì)。圖2的照片顯示這樣的實驗裝置，即其裝有碳質(zhì)物質(zhì)和液體糞肥作為含有待吸收 的甲烷的離子型成分的物質(zhì)。圖3為顯示在圖2所示實驗裝置中進行的實驗的實驗結(jié)果的第一張圖表。圖4為顯示在圖2所示實驗裝置中進行的實驗的實驗結(jié)果的第二張圖表。圖5為顯示在圖2所示實驗裝置中進行的實驗的實驗結(jié)果的第三張圖表。圖6為顯示在圖2所示實驗裝置中進行的實驗的實驗結(jié)果的第四張圖表。
具體實施例方式圖1顯示通過熱解過程得到的兩種不同大小的固體碳質(zhì)物質(zhì)。所述熱解過程的原 料是松木，并且所述固體碳質(zhì)物質(zhì)是最大尺寸5mm的焦炭(靠左邊的，稱為焦炭1)以及具 有通常大于5mm的尺寸的焦炭(靠右邊的，稱為焦炭2)。用于進行熱解過程的裝置優(yōu)選為一個包含如國際專利申請W097/03283中所述的 斯特林機的裝置，該申請內(nèi)容通過引用納入本文中。
根據(jù)W097/03283的斯特林機，所述斯特林機可包含至少4個，可能8個、12個或其 他4的倍數(shù)個氣缸，這些氣缸排列成平行的、橫向間隔的兩排，從而形成氣缸的一個或多個 四邊形排布。優(yōu)選地，每個氣缸中裝有雙動活塞，其將氣缸分成熱氣缸室和冷氣缸室，每個氣缸 的熱氣缸室與沿四邊形周邊排布的一系列氣缸中的下一氣缸的冷氣缸室連通。然后，一個4、8或更多個氣缸的組共用的燃燒室可布置于氣缸的每個四邊形排布 之內(nèi)、之上、之下或與之相鄰，這樣來自燃燒室的熱可有效地傳遞至所述氣缸的熱氣缸室。 每個燃燒室可具有在其中限定封閉氣體空間的壁，該組每個氣缸的熱氣缸室與至少一個所 述氣體空間的一個末端區(qū)域連通，所述氣體空間在相對的末端區(qū)域通過至少一個交流換熱 器和至少一個冷空間與下一氣缸的冷氣缸室連通。斯特林機可倒置布置，使用于燃燒木屑的燃燒室布置于氣缸之下，并且該機器為 家庭供熱的一部分且也可作為發(fā)電的設備，或者甚至可為供熱和發(fā)電設備聯(lián)合體的一部 分?？砂惭b本發(fā)明裝置的斯特林機的大小不限于任何范圍，這是因為該理論可適用任何大 小的這類機器。對家用斯特林機的建議大小為40kW和150kW，但這不對可能的大小構(gòu)成限 制。圖2顯示這樣的實驗裝置，即其中軟化水和焦炭被混合(左側(cè)照片)，液體糞肥和 焦炭被混合(右側(cè)照片)。在表1中分別給出了軟化水、液體糞肥、焦炭1和焦炭2的重量。表 權(quán)利要求
一種用于吸收由有機廢料形成的甲烷氣體或其他含碳揮發(fā)性氣體的方法，所述方法包括 將一種固體碳質(zhì)物質(zhì)裝載至一個容器中， 將待吸收的所述揮發(fā)性氣體裝載至所述容器中， 所述氣體為有機廢料如家畜排泄物的游離成分或離子型成分，優(yōu)選是家畜排泄物的液相的離子型成分，并且 所述方法使用碳質(zhì)物質(zhì)作為吸收劑，其形成是通過使植物材料在熱解過程中處于最高700℃的溫度，從而形成具有固體結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述方法包括_裝載物質(zhì)結(jié)構(gòu)中有空隙的固體碳質(zhì)物質(zhì)，使得所述物質(zhì)具有的孔隙率使存儲量與體 積之比為至少50比1，可能為至少100比1，甚至更可能為150比1，甚至還可能使存儲量與 體積之比超過180比1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，所述方法包括_裝載物質(zhì)結(jié)構(gòu)中有空隙的固體碳質(zhì)物質(zhì)，使得所述物質(zhì)具有的孔隙率使存儲量與體 積之比為至少50比1，可能為至少100比1，甚至更可能為150比1，甚至還可能使存儲量與 體積之比超過180比1，-將一種包含待吸收氣體的離子型成分的氣體物質(zhì)裝載于容器中，所述氣體物質(zhì)在 0°C和大氣壓下測量的粘度低于20 · 10_6Pa-s。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，所述方法包括_裝載物質(zhì)結(jié)構(gòu)中有空隙的固體碳質(zhì)物質(zhì)，使得所述物質(zhì)具有的孔隙率使存儲量與體 積之比為至少50比1，可能為至少100比1，甚至更可能為150比1，甚至還可能使存儲量與 體積之比超過180比1，-將一種包含待吸收氣體的離子型成分的液體物質(zhì)裝載于容器中，所述液體物質(zhì)在 25°C和大氣壓下測量的粘度高于0. 500 · 10_3Pa · S。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，所述方法包括_裝載物質(zhì)結(jié)構(gòu)中有空隙的固體碳質(zhì)物質(zhì)，使得所述物質(zhì)具有的孔隙率使存儲量與體 積之比為至少50比1，可能為至少100比1，甚至更可能為150比1，甚至還可能使存儲量與 體積之比超過180比1，-將一種包含待吸收氣體的離子型成分的氣體物質(zhì)裝載于容器中，并且其中在被裝 載于所述容器中后所述氣體物質(zhì)和所述固體碳質(zhì)物質(zhì)之間的重量比為至少5%，優(yōu)選至少 10 %，更優(yōu)選至少25 %，可能為至少50 %。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的方法，所述方法包括步驟-裝載物質(zhì)結(jié)構(gòu)中有空隙的固體碳質(zhì)物質(zhì)，所述物質(zhì)具有小于25mm的最大尺寸，優(yōu)選 小于20mm的最大尺寸，更優(yōu)選小于15mm的最大尺寸，甚至更優(yōu)選小于IOmm的最大尺寸，可 能小于5mm的最大尺寸，并且具有大于Imm的最小尺寸，_將一種包含待被吸收氣體的離子型成分的液體物質(zhì)裝載于容器中，并且其中在被裝 載于所述容器中后所述固體碳質(zhì)物質(zhì)和所述液體物質(zhì)之間的重量比為至少2%，優(yōu)選至少 5%，更優(yōu)選至少10%，可能為至少15%。
7.一種用于實施權(quán)利要求1-6任一項的方法的裝置，所述裝置包含-至少一個容器，優(yōu)選封閉容器，其具有第一進口，用于在燃燒室內(nèi)進行的熱解過程所 形成的固體碳質(zhì)物質(zhì)，所述容器還具有“至少一個第二進口，用于由有機廢料形成的物質(zhì)，優(yōu)選液體物質(zhì)，所述物質(zhì)含有甲烷 或其他含碳揮發(fā)性氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中-所述燃燒室形成斯特林機的一部分，所述斯特林機具有至少一組4個以四邊形排布 同方向放置的氣缸，每個氣缸中裝有雙動活塞，將氣缸分成熱氣缸室和冷氣缸室，每個氣缸 的熱氣缸室與沿四邊形周邊排布的一系列氣缸中的下一氣缸的冷氣缸室連通，以及_所述斯特林機包含所述氣缸組共用的一個燃燒室，其布置于氣缸四邊形排布之內(nèi)或 與之相鄰，所述燃燒室具有在其中限定封閉氣體空間的壁，該組每個氣缸的熱氣缸室與至 少一個所述氣體空間的一個末端區(qū)域連通，所述氣體空間在相對的末端區(qū)域通過至少一個 交流換熱器和至少一個冷空間與下一氣缸的冷氣缸室連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的裝置，其中所述固體碳質(zhì)物質(zhì)在植物原料的熱解過程中形成， 原料可來自木材如松柏植物，原料甚至可來自作物如玉米，原料甚至更可來自有機廢料。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項的裝置，其中所述由有機廢料形成的物質(zhì)——所述物質(zhì) 含有甲烷或其他含碳揮發(fā)性氣體，由家畜的排泄物如液體糞肥形成，或者由垃圾如家庭垃 圾形成，甚或由工業(yè)廢物如下水形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-6的方法，其中所述碳質(zhì)物質(zhì)被用作溫室氣體吸收源，所述溫室氣 體已被吸收在或者被化學鍵合于家畜排泄物中，所述溫室氣體被儲存直至進一步處理，所 述溫室氣體被儲存于作為在家畜排泄物中形成甲烷和二氧化碳的微細菌的抑制劑的碳質(zhì) 物質(zhì)中，從而額外地減少溫室氣體向大氣中的排放。
12.一種用于確定溫室氣體吸收源在吸收由家畜的排泄物形成的溫室氣體后的排放配 額的方法，a)所述溫室氣體吸收源包含熱解過程中形成的碳質(zhì)物質(zhì)，所述方法包括步驟b)測量預定量的糞肥在預定時間段內(nèi)的溫室氣體排放量，c)測量糞肥和預定量的所述溫室氣體吸收源的混合物的溫室氣體排放量，d)所述糞肥的量和時間段與a)中相同，e)確定能夠儲存于預定量的所述溫室氣體吸收源中的溫室氣體量，f)定量每單位量溫室氣體吸收源、每單位量糞肥在預定時間段內(nèi)的溫室氣體排放的總 減少量，所述溫室氣體吸收源被浸沒在所述糞肥中，以及g)定量每單位量溫室氣體吸收源的排放配額的量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述預定時間段為1小時至1年，例如1小時至3個 月，例如1小時至1個月，例如6小時至1年，例如12小時至1年，例如1周至1年，例如1 個月至1年。
14.根據(jù)權(quán)利要求12-13任一項的方法，其中所述溫室氣體吸收源的預定量為IOmg至 1000公噸，例如500mg至1公噸，例如Ig至100kg，例如50g至10kg，所述溫室氣體吸收源 的預定量優(yōu)選為1kg。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14任一項的方法，其中所述糞肥的預定量為IOmg至1000kg，例 如Ig至100kg，例如5g至50kg，例如IOg至30kg，所述糞肥的預定量優(yōu)選為IOkgo
16.根據(jù)權(quán)利要求12-15任一項的方法，其中所述溫室氣體為溫室氣體的混合物，優(yōu)選 甲烷和CO2的混合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求12-15任一項的方法，其中所述溫室氣體為僅一種溫室氣體，優(yōu)選僅 甲烷。
18.根據(jù)權(quán)利要求12-17任一項的方法，其中所述碳質(zhì)物質(zhì)具有的孔隙率使存儲量與 體積之比為至少50比1，可能為至少100比1，甚至更可能為150比1，甚至還可能使存儲量 與體積之比超過180比1。
19.根據(jù)權(quán)利要求12-18任一項的方法，其中所述碳質(zhì)物質(zhì)具有小于25mm的最大尺寸， 優(yōu)選小于20mm的最大尺寸，更優(yōu)選小于15mm的最大尺寸，甚至更優(yōu)選小于IOmm的最大尺 寸，可能小于5mm的最大尺寸，以及可能大于Imm的最小尺寸。
20.根據(jù)權(quán)利要求12-19任一項的方法，其中所述碳質(zhì)物質(zhì)具有小于25mm的最大尺寸， 優(yōu)選小于20mm的最大尺寸，更優(yōu)選小于15mm的最大尺寸，甚至更優(yōu)選小于IOmm的最大尺 寸，可能小于5mm的最大尺寸，并且具有大于Imm的最小尺寸。
21.根據(jù)權(quán)利要求12-20任一項的方法，其中所述碳質(zhì)物質(zhì)在植物原料的熱解過程中 形成，原料可能來自木材如松柏植物，原料甚至可能來自作物如玉米，原料甚至更可能來自 有機廢料。
全文摘要
本發(fā)明涉及吸收甲烷和其他含碳氣體的方法和裝置。所述方法包括將固體碳質(zhì)物質(zhì)裝載至一個容器中，并將待吸收的氣體裝載至所述容器中。所述氣體優(yōu)選由家畜排泄物形成，主要由家畜排泄物的液相或漿體相形成。所述固體碳質(zhì)物質(zhì)優(yōu)選通過以下方式形成，即在熱解過程中加熱植物材料，從而形成具有一種固體結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)物質(zhì)。
文檔編號F17C11/00GK101939077SQ200880119567
公開日2011年1月5日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月16日
發(fā)明者T·A·N·哈坦 申請人:黑炭公司