处理气体的方法_3

文档序号:9620598阅读:来源:国知局
中的扩散性运两方面的组合的影响。通常,因为具有较小分子的气体会根据聚合物链段的 热运动形成局部缝隙而扩散通过聚合物链之间的膜,所W在无孔高分子聚合物中就会发生 气体渗透。要理解,气体的扩散性主要取决于其分子的大小,从而使膜可选择性地供不同气 体渗透。
[0049] 在使废气与一个或多个膜式过滤器接触之前,可适当地对废气加压。可W使用任 何合适的技术来实现废气的加压,并且可W将废气加压至任何合适的压力。然而,优选地, 对废气进行充分地加压,从而使废气的加压提供足够的驱动力来驱动废气通过一个或多个 膜式过滤器。
[0050] 优选地,当废气与膜式过滤器接触时,废气的第一部分通过膜式过滤器(第一浓 缩液流),而废气的第二部分则不能通过膜式过滤器(第一排出流)。第一浓缩液流既可富 含溫室气体也可不富含溫室气体,运取决于使用的膜式过滤器的类型。然而,优选地,第一 浓缩液流为富含溫室气体(而且尤其是二氧化碳)的流。因此,膜式过滤器选择性地用作 透气膜。
[0051] 按照设想,可W使用任何合适数量的膜式过滤器。此外,可W使用任何合适数量的 过滤阶段。例如,在本发明的某些实施例中,需要产生浓缩二氧化碳流W供随后使用。在本 发明的运些实施例中,需要使废气通过多个过滤阶段,直到二氧化碳流中的二氧化碳的浓 度达到所需的水平。
[0052] 更加具体地,按照设想,可W使废气与第一膜式过滤器接触,通过第一膜式过滤 器的运部分废气形成第一浓缩液流,该第一浓缩液流包含较高浓度的二氧化碳,而不能通 过第一膜式过滤器的运部分废气则形成第一排出流,该第一排出流包含较低浓度的二氧化 碳。
[0053] 优选地,可W使第一浓缩液流与第二膜式过滤器接触,通过第二膜式过滤器的运 部分第一浓缩液流形成第二浓缩液流,该第二浓缩液流包含的二氧化碳的浓度高于第一浓 缩液流。不能通过第二膜式过滤器的运部分第一浓缩液流形成第二排出流,该第二排出流 包含较低浓度的二氧化碳。
[0054] 要理解,术语"第一膜式过滤器"和"第二膜式过滤器"可指单个膜式过滤器或者 共同形成单个分离阶段的多个膜式过滤器。
[0055] 分离过程可根据需要多次重复进行,直到最终浓缩液流中的二氧化碳的浓度达到 所需水平。尽管在本发明的某些实施例中,最终浓缩液流中的二氧化碳的浓度的所需水平 可大于75%v/v,但是二氧化碳浓度可为任何合适的所需水平。更加优选地,最终浓缩液流 中的二氧化碳的所需水平可大于85%v/v。最优选地,最终浓缩液流中的二氧化碳的所需 水平可大于90%v/v。
[0056] 在本发明的某些实施例中,可W使用铁娃分子式筛布置来代替(或者结合)膜式 过滤器。按照设想,分子式筛布置可允许特定气体(诸如,氮气)在增压(例如,在约6.Satm 与约27. 2atm之间)下通过吸收性材料的固定床。然后可从吸收性材料中去除运些气体, 并且,如果无污染,可将运些气体释放到大气中。可W使用任何合适的技术来实现气体的去 除,诸如但不限于,使用低压累(诸如,真空累)。
[0057] 排出流可用于任何合适的目的。例如,排出流可经过分离过程,从而排出流的气体 成分可用于或者可收集用于销售等。可替换地,按照设想,排出流的主要成分为氮,运意味 着,可W将排出流排放到大气中,造成的环境影响可忽略不计或者无环境影响。
[0058] 最终浓缩液流可用于任何合适的目的。然而,按照设想,由于最终浓缩液流的二氧 化碳含量较高,所W不会将最终浓缩液流排放到大气中。相反,优选地按照防止碳进入大气 中的方式来使用浓缩液流。例如,可W将最终浓缩液流收集为气体形式或者液体形式(可 进行进一步净化,也可不进行)W供销售或者用在需要二氧化碳的应用中。
[0059] 在本发明的其他实施例中,最终浓缩液流可用于产生甲烧和/或甲醇。在该实施 例中,使用最终浓缩液流产生的甲烧/甲醇可用在第二燃烧腔中,从而减少用在第二燃烧 腔中的碳氨化合物燃料源的成本。
[0060] 可替换地,可按照使流中的碳被封存并且因此防止碳进入大气中的方式,对最终 浓缩液流进行处理。可W使用任何合适的封存方法。例如,可W将最终浓缩液流封存在合成 岩或集料中。在该实施例中,按照设想,可W将二氧化碳封存为二价阳离子碳酸盐的形式。
[0061] 在其他实施例中,可W将二氧化碳封存在建筑材料中(包括砖块、瓦片、水泥板、 导水管、横梁、水池、柱子、干墙、纤维水泥背瓦、混凝±路面、隔音墙、隔热材料等、或者其任 何合适的组合)。按照设想,在该实施例中,可W将二氧化碳封存为二价阳离子的形式。
[0062] 在另一方面中,本发明大体上设及一种用于处理由燃煤发电站中的煤的燃烧生成 的烟道气的方法,该方法包括如下步骤:在第一烙炉中燃烧煤;收集从第一烙炉中出来的 烟道气;压缩该烟道气W形成压缩气体;将压缩气体转移至第二烙炉;在有氧气和燃料源 存在的情况下在第二烙炉中燃烧压缩气体W生成废气;W及使废气通过一个或多个分离膜 W产生浓缩二氧化碳流。
[0063] 在本发明的范围内,本文描述的特征中的任何特征都可W与本文描述的任何一个 或多个其他特征按照任何组合方式组合。
[0064] 本说明书中对任何现有技术的提及不是,也不应理解为是,承认或者W任何形式 建议现有技术形成公知常识的一部分。
【具体实施方式】
[0065] 本发明的性质可通过下面优选的但并非限制性的示例得到更加清楚地理解。
[0066] 从昆±兰(如eensland)黑煤燃煤发电站获得烟道气的两个样品。然后,对烟道气 的样品进行分析W确定其成分。下面在表1中展示了烟道气样品的成分。
[0067]
[006引表I:烟道气样品成分
[0069] 计算样品1和样品2的平均值W产生平均烟道气成分。接着再进行计算,W确定 完全燃烧平均烟道气成分中的所有可燃气体需要的氧气量。下面在表2中展示了在多种燃 烧条件下需要的总氧量(包括添加的氧气与平均烟道气成分中存在的氧气的总和)与燃料 添加量(W甲烧的形式)之比。应该注意的是,为了完全燃烧所有可燃气体,需要一些过量 的氧气。因此,用于产生表2中的数据的计算法是基于在废气中维持最小的氧气浓度2% (干燥,v/v)。
[0070]
[0071] 表2 :在多种燃烧条件下氧气与燃料之比
[0072] 接着使用与表2列出的燃烧条件相同的燃烧条件来计算平均烟道气成分的二次 燃烧的可用热能和热效率。下面在表3中展示了结果:
[0074] 表3 :平均烟道气成分的二次燃烧的可用热能和热效率
[0075] 在表2和表3展示的在多种燃烧条件下进行的二次燃烧之后,接着再计算废气的 化学成分。下面在表4中提供了运些计算的结果。
[0076]
[0077] 表4 :在多种燃烧条件下的二次燃烧之后废气的化学成分
[0078] 最后,计算单位可用热能所产生的特定二氧化碳、W及产生的单位可用热能需要 的纯氧量。下面在表5中展示了计算的结果。

[0081] 表5:单位可用热能产生的二氧化碳和需要的纯氧量
[0082] 表4中存在的结果显示,在所有燃烧条件下,本发明的方法产出的废气流含有的 二氧化碳的浓度明显高于烟道气。而且,本方法表明,溫度越高,废气中的二氧化碳浓度越 局。
[0083] 在表5中还可W看出,单位可用热能在二次燃烧(当使用甲烧作为燃料时)中产 生的二氧化碳大约为发电站燃烧煤产生的二氧化碳的一半。此外,单位可用热能在一次燃 烧和二次燃烧中产生的二氧化碳的总和小于发电站燃烧煤产生的二氧化碳。运清楚地表 明,本发明的方法使得单位可用热能产生的二氧化碳相较于燃煤发电站的单个燃烧阶段产 生的二氧化碳而言有所减少。
【附图说明】
[0084] 本发明的优选特征、实施例和变型可从如下详细说明中领悟到,该详细说明提供 了充足的信息W供本领域的技术人员执行本发明。该详细描述不应视为W任何方式对上述

【发明内容】
的范围有所限制。该详细描述将参照多个如下附图:
[0085] 图1图示了根据本发明的实施例的用于处理气体的方法的示意图。
[0086] 实施例的说明
[0087] 在图1中,图示了根据本发明的实施例的用于处理气体的方法的示意图。该方法 包括燃煤发电站,该燃煤发电站包括烧煤炉形式的第一燃烧容器10。将离开烙炉10的烟道 气导入一个或多个传感器11W感测烟道气中的气体成分的类型和量。将由一个或多个传 感器11聚集的信息送入信息收集系统(未图示),诸如,计算机、DCS、Scada等。当烟道气 离开烙炉10时,实时地进行信息收集。
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