处理气体的方法_2

文档序号:9620598阅读:来源:国知局
简单地允许烟道气(其比空气轻)在第一燃烧腔与第二燃烧腔之间漂浮至少一段距 离。
[0026] 第二燃烧腔可W是任何合适的形式。然而,在本发明的一个优选实施例中,第二燃 烧腔包括烙炉。第二燃烧腔的大小和结构将取决于多种因素,包括:待处理的烟道气的量、 烟道气中碳氨化合物的含量等。要理解,第二燃烧腔的确切大小和结构对于本发明而言无 关紧要。
[0027] 如之前描述的,烟道气在有氧气和燃料源存在的情况下在第二燃烧腔中燃烧。尽 管在本发明的一个优选实施例中,燃料源包括碳氨化合物源,但可W使用任何合适的燃料 源。在本发明的某些实施例中,燃料源也可W包括煤层气、天然气(包括液化天然气或压缩 天然气)、页岩油气或甲烧、或者其任何合适的组合。
[0028] 优选地,如果源是相乘的,则将煤层气用作燃料源。理由是,煤层气燃烧生成的热 量的一部分来源于氨气氧化形成水的过程。因此,使用煤层气而产生的二氧化碳比其他燃 料产生的二氧化碳要少。优选地,与用在第一燃烧腔中的燃料相比,用在第二燃烧腔中的燃 料源每燃烧1克燃料生成的二氧化碳更少。
[0029] 可W使用任何合适的技术将燃料源添加至第二燃烧腔中,包括通过一个或多个喷 枪、鼓风口等或者其组合。可替换地,可W通过使用一个或多个环将燃料添加到第二燃烧腔 中。
[0030] 氧气可W任何合适的形式添加至第二燃烧腔中。例如,可W将任何含有氧气的合 适气体(诸如,环境空气或压缩空气)添加至烙炉中。然而,由于空气中的氮气比例较高, 所W不适合把空气作为氧气源。因此,在本发明的某些实施例中,氧气源可W包括具有高氧 气含量的气体,诸如,纯化后的氧气。
[0031] 要理解,添加至第二燃烧腔中的氧气和燃料的相对量将取决于进入第二燃烧腔中 的烟道气的量、烟道气的成分、烟道气的压缩程度等。然而,按照设想,为了保证第二燃烧腔 中有大体上一致的操作溫度,添加至第二燃烧腔的氧气和燃料的相对量将发生变化。
[0032] 在本发明的一个替换实施例中,在将烟道气引入第二燃烧腔之前,可W将烟道气 与氧气和燃料源混合。按照设想,运种安排可W对进入第二燃烧腔中的气体混合物的成分 和/或流速进行更好地控制。
[0033] 可W将氧气和燃料从位于或者接近发电站的储罐或相似容器供应至第二燃烧腔 中,运些容器可周期性地再补给。可替换地,为了直接向第二燃烧腔供应氧气,可W将能够 产生纯氧的工厂设置在发电站或接近发电站的位置处。进一步地,可W将燃料直接从燃料 源(诸如,煤层气井等)供应至第二燃烧腔。
[0034] 优选地,第二燃烧腔中的操作溫度比第一燃烧腔中的操作溫度高。按照设想,第二 燃烧腔中的较高溫度会引起烟道气中未燃尽的碳氨化合物燃烧。此外,按照设想,烟道气中 的其他污染物(诸如,N0X、一氧化碳等)也可W在第二燃烧腔中燃烧,从而减少发电站释放 的溫室气体的量。
[0035] 在第二燃烧腔内可W使用任何合适的操作溫度。然而,在本发明的一个优选实施 例中,第二燃烧腔中的操作溫度可W在约1200°C与约2400°C之间。更加优选地,第二燃烧 腔中的操作溫度可W在约1500°C与约2000°C之间。最优选地,第二燃烧腔中的操作溫度可 为约 1800 °C。
[0036] 在本发明的一个优选实施例中,由第二燃烧腔中的烟道气的燃烧生成的热量的至 少一部分可用于驱动一个或多个发电装置。例如,烟道气的燃烧生成的热量可用于驱动一 个或多个满轮机(例如,通过在锅炉中产生蒸汽来驱动满轮机),其中,一个或多个满轮机 可W与一个或多个发电机连接,从而致动一个或多个满轮机使得一个或多个发电机发电。 尽管在本发明的一个优选实施例中,按照设想,可W将通过致动一个或多个满轮机而生成 的电馈入电网供家庭、商业和/或工业使用,但是通过致动一个或多个满轮机产生的电也 可W任何合适的形式使用。可替换地,第二燃烧腔生成的电的至少一部分可用于驱动执行 本发明的方法所需的一个或多个设备。
[0037] 在本发明的某些实施例中,由第二燃烧腔中的烟道气的燃烧生成的热量的至少一 部分可直接进入第一燃烧腔。在本实施例中,按照设想,由第一燃烧腔中的化石燃料的燃烧 生成的热量可用于在与第一燃烧腔相关联的锅炉中生成蒸汽,蒸汽又驱动一个或多个满轮 机发电。
[0038] 直接将由第二燃烧腔中的烟道气的燃烧生成的热量的至少一部分导入第一燃烧 腔中有多种益处。其中尤为重要的是,向第一燃烧腔供应额外的热量意味着实现第一燃烧 腔所需的操作溫度需要燃烧的化石燃料更少。此外,由于本会随着烟道气失去的碳氨化合 物在第二燃烧腔中得到燃烧,所W实现了该过程的更高能量效率。进一步地,该过程的更高 能量效率加之第一燃烧腔使用的化石燃料的量减少使产生单位电量生成的溫室气体(诸 如,二氧化碳)的量减少。
[0039] 作为将在第二燃烧腔中生成的额外的热量供应至第一燃烧腔W减少化石燃料的 使用量运一过程的替换过程,可提供一个或多个额外的发电机,并且在第二燃烧腔中生成 的热量可用于驱动该一个或多个额外的发电机。运样,在不增加第一燃烧腔中的化石燃料 的使用量的情况下,可增加发电量。
[0040] 在本发明的一个替换实施例中,第二燃烧腔可W包括一个或多个满轮发电机。在 本发明的该实施例中,按照设想,烟道气可直接进入一个或多个满轮发电机中并在有氧气 和燃料源存在的情况下燃烧。在将生成的电馈入电网之前,可W将其馈入收集系统中。
[0041] 如之前描述的,烟道气在第二燃烧腔中燃烧生成了废气。按照设想,由于烟道气在 离开第一燃烧腔后经过了颗粒去除过程,所W烟道气基本上不包含颗粒物质。尽管如此,在 本发明的某些实施例中,废气从第二燃烧腔出来后可进行分离过程W去除任何残留的颗粒 物质和/或一氧化碳(如果有的话)。可W通过使用任何合适的技术或技术的组合来处理 废气。例如,可W通过使用过滤袋、静电除尘器、湿式洗涂器、干吸附剂喷射器、喷雾干燥剂 吸收器、石灰床或者其任何合适的组合来过滤废气。优选地,在对废气进行过滤之前,可W 将废气中任何残留的剩余热量直接导入一个或多个热交换器。为了将废气中的颗粒物质和 /或不需要的气体(诸如,一氧化碳)的量减少到所需的水平,可W使用任何合适数量的过 滤阶段。在本发明的特定实施例中,废气可经过足够的过滤,W便减少废气中的颗粒物质和 /或不需要的气体的含量,直到达到能将废气释放到大气中的水平。例如,如果将含有超过 特定水平的不需要的气体(诸如,一氧化碳)的废气释放到大气中,则是有害的(或者在某 些管辖范围内甚至是非法的)。因此,在运种情况下,要将不需要的气体的水平减少至可接 受的水平(例如,一氧化碳含量少于约0. 5% )。
[0042] 在本发明的一个优选实施例中,废气在从第二燃烧腔出来之后可W进行冷却。可 W使用任何合适的技术来冷却废气。例如,可W在过滤过程(诸如,湿式洗涂)期间对废气 进行冷却。可替换地,废气可通过一个或多个冷却装置(诸如,热交换器等)进行冷却。
[0043] 从废气中回收的热量可用于任何合适的目的。例如,在本发明的某些实施例中,从 废气中回收的热量可用于对第一燃烧腔中待使用的煤进行干燥。
[0044] 优选地,废气可经过分离过程,W便将废气中的某些气体成分从其他气体成分中 分离出来。在本发明的某些实施例中,分离过程可用于将废气中的污染成分与非污染成分 分离开。例如,在本发明的一个特定实施例中,分离过程可用于将废气中的溫室气体成分从 非溫室气体成分中分离出来。在本发明的一个最优选实施例中,分离过程可用于将二氧化 碳从废气的其他气体成分中分离出来。
[0045] 可W使用任何合适的分离技术来实现所需的废气成分的分离。例如,可对废气进 行冷却W在气体成分中发起相变,从而使成分得到分离。可替换地,可W使用一个或多个过 滤器来分离废气的成分。
[0046] 在本发明的一个优选实施例中,可W使用一个或多个膜式过滤器(选择性地为透 气膜)来分离废气的成分。可W使用任何合适的膜式过滤器,诸如,多孔膜、无孔高分子膜 或混合基膜。
[0047] 优选地,本发明的膜式过滤器包括无孔高分子膜,而且在某些实施例中,膜式过 滤器可由如下物质制成:纺织玻璃纤维过滤器、聚四氣乙締、聚=甲基甲娃烷基丙烘、聚 (4-甲基-1-戊烘)、娃酬、均聚2, 6二甲基苯酪、聚讽、聚酸酷亚胺、聚酷亚胺或其任何合适 的组合。要理解,当使用膜式过滤器来分离废气的气体成分时,有利的做法是在分离之前冷 却废气,从而避免膜式过滤器受到高溫气体造成的损坏。
[0048] 按照设想,在无孔高分子膜中,气体由于其在聚合物中的溶解度和扩散性不同而 被分离出来。无孔高分子膜的渗透性通常受到气体在膜聚合物中的溶解度和气体在聚合物
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