由含碳原料进行CO₂转换用来产生热力学能源的方法和系统的制作方法

专利名称：由含碳原料进行CO₂转换用来产生热力学能源的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及由含碳原料来生产可转化的热力学能量(转化成电能等)的方法。本发明还涉及实现这种方法的系统。本发明的领域是由含碳原料，并且更具体地，由炭和/或干生物质来发电。
背景技术：
由通过燃烧含碳燃料原料得到的热能通过双重发电(double generation)(联合发电((co-generation))来发电是本领域专业人士非常熟知的方法。这种方法，以其最一般的形式，包括用生物质燃烧的热量来加热流体，然后该流体 用于联合发电的系统中，例如涡轮交流发电机。但是，由碳原料发电的方法和系统不方便地需要进行该材料的燃烧，从而转移通过所述燃烧产生的尽可能多的潜能。在所有燃烧中，存在一个产量推论燃烧产量与所述碳物质的质量和湿度等级相关并且总热产量与热发电器、其配置、其燃烧产量相关(并且因此发生由或多或少的完全燃烧引起的结壳作用(未燃烧物质的沉积)，逐渐地并且相当快地降低热发电机热交换的产量)。在现有系统中，最广泛使用的燃烧方法是在氧化气氛下进行的，即其中所述含碳原料的燃料是周围的空气。所述热发电机的总产量是约85%的所使用的含碳物质的PCI(低热值)，其中维持需要与所述碳原料的质量和湿度比率相关。这种系统产生或多或少载有灰尘、COV (挥发性有机化合物)、NOx、复合的污染物分子(甲烷、一氧化碳、二噁英、PCB等)以及与燃烧所述含碳原料中包含的碳相关的CO2的燃烧气体(烟)。所述碳原料的至少15%的PCI通过烟和不燃性产物散失。当涉及植物和/或动物生物质时，作为其相对湿度的函数，所述碳原料的PCI在2至5. 2kffh/kg之间变化，(BP转移的总热产量在I. 7至4. 4kWh/kg之间)；或当涉及化石碳时，作为其碳浓度的函数，在6至8kWh/kg之间变化(即转移的总热产量在5. I至6. 8kffh/kg之间)。现有系统的烟中所包含的CO2比率在10%至18%/Nm3烟之间并且为了最终储存和/或隔离它的浓缩需要复杂和昂贵的工艺。在过去几年中，新的系统以及方法已投入使用用来优化燃烧产量以及烟中的CO2浓度其主要涉及富含氧的氧化剂，直至纯氧燃烧系统。这些系统和方法显著地提高了总热产量并且由于烟主要由可容易地捕获的CO2组成，其对环境危害较小。但是，这些系统和方法依赖于连续的氧供应，并且因此其生产昂贵并且不能避免对环境的影响。

发明内容
本发明的一个目的是避免上述的不便之处。本发明的另一个目的是提供由含碳生物质来发电的方法和系统。不论所提到的碳生物质是否为化石(碳和/或植物和/或动物生物质和/或残余物/废物)(含有对于其研究足够的碳)，它可以含有分子氢。在这种情况下，下面公开的反应是一致的，仅改变与碳和氢之间摩尔质量差别相关的最终结果(lmolC=12g，lmolH2=2. 016g)。反应链中氢的氧化反应产生在下面公开的所述反应链中可以被冷凝和回收的水蒸气，以及产生的内热。无论含碳原料是否包含氢，都不对本发明的目的(发电)，或对其产量产生实质性影响。因此本发明的公开内容考虑了主要由碳组成的物质(化石炭、植物炭、来自有机生物质热解的炭等)，但不排除可以进行调节和干燥的植物和/或动物生物质和/或碳残余物。如果必要的话，所述碳材料的制备包括压碎/磨碎(它优化了热解反应的产量)以及干燥。本发明可以通过由碳原料(MPC)并且，更具体地由碳生物质(BC)发电的方法来实现上述目的，该方法包括下面步骤的至少一次重复，构成一个处理循环-在一个第一所谓的气化反应器中用包含高温CO2的气化气流来气化含碳原料，所述气化作用提供基本上包含一氧化碳分子(CO)的第一气流；-在一个第二所谓的“氧化”反应器中通过所述氧化态的氧载体进行氧化，所述一·氧化碳分子(CO)存在于所述第一气流中，所述氧化反应提供包含CO2的高温第二气流以及还原态的氧载体(Me)；-在一个第三所谓的“活化”反应器中用包含氧元素的所谓的“活化”气流来活化所述还原态的氧载体，其中所述氧化反应提供氧化态的氧载体以及高温的贫氧活化气流；-例如通过蒸汽发电机/热交换器系统以及涡轮交流发电机将所述高温贫氧活化气流热能的至少一部分转化成电能，从而将蒸汽转化成电能。本发明的方法能够以比现有方法和系统更高的产量利用来自含碳原料的能量。氧载体可以包含NiO、Fe203> MgO> CaO等。本发明的方法可以不进行生物质的燃烧，由含碳原料来发电。实际上，通过生物质气化，CO2气流来回收生物质中包含的能量(热化学反应通过碳元素将CO2分子转化成两分子的一氧化碳CO)。在给予价值的步骤(利用步骤,value-giving step)之前,本发明的方法可以包括将在气化过程中产生的热能的一部分转移至贫氧活化气流。因此，通过本发明方法通过来自MPC的热能(即不提供外部能量)来预热活化气流。有利地，利用高温贫氧活化气流热能的方法可以另外地包括将来自所述贫氧活化气流的热能的至少一部分转移至提供给用于发电的转换装置的所谓发电流体的步骤。另一方面，本发明的方法可以包括从所述贫氧活化气流中回收剩余热能，其中将所述剩余热能的至少一部分输送至用于下一个处理循环的气化气流。因此，本发明的方法可以利用剩余能量来预热气化气流，从而避免使用外部能量供应。本发明的方法可以有利地包括在气化之前通过将高温第二气流的热能的至少一部分转移至所述原料来提高含碳原料温度的步骤。因此在本发明的方法中同样地使用该第二气流的热能。本发明方法另外包括在闭合循环(圈)中至少一部分第二气流中CO2的再利用以构成所述气化气流。本发明的方法可以另外地包括闭路(环)循环第二气流中CO2的至少一部分从而构成所述气化气流。
本发明的方法可以循环该CO2流的一部分成为一个新的处理循环。因此，本发明方法对环境的影响是有限的。有利地，在氧载体活化步骤之前，本发明的步骤可以包括用发电流体的剩余能量来预热活化气流。根据本发明方法的一个特定形式，它可以有利地包括将第二气流的一部分提供给包含微藻的生物反应器。在将所述第二气流的所述部分冷却之后，所述微藻对所述第二气流的所述部分中存在的CO2进行光合作用，为所述生物反应器一方面提供氧气流，并且另一方面，提供含碳生物质。以此形式，本发明方法对环境不造成任何影响。另一方面，以此特定形式，本发明方法产生在该系统中气化的含碳原料的至少一部分。还在本发明方法的这种形式中，通过微藻产生氧气流。该氧气流可以用于本发明方法中，例如为本发明方法的任何步骤发电或产生热能。·作为举例，本发明的方法可以包括回收由微藻产生的氧气流的至少一部分并且将所述氧气流的至少一部分注入到气化反应器中以完成含碳原料的气化。另一方面，由于在气化反应器中所述生物质的气化，本发明的方法可以包括回收和处理由生物反应器提供的含碳生物质。本发明的另一个目的是提出由含碳原料来发电的系统，包括-用包含高温CO2的气化气流来气化含碳原料的气化反应器，所述反应器提供包含一氧化碳分子(CO)的第一气流；-通过氧化态的氧载体进行氧化的氧化反应器，其中所述一氧化碳分子(CO)存在于所述第一气流中，其中该反应器提供包含CO2的高温第二气流以及还原态的氧载体；-用包含氧元素的气流来活化所述还原态氧载体的活化反应器，所述反应器提供氧化态的氧载体以及过量的热能；-由来自所述活化反应的所述过量热量的至少一部分来发电的发电装置。本发明的系统可以有利地包括将氧载体从氧化反应器运送至活化反应器和/或从活化反应器运送至氧化反应器的机械装置。另一方面，本发明的系统可以包括环路循环在第二气流中存在的CO2的一部分，用作气化气流。发电装置可以包括涡轮交流发电机或任何等效装置。有利地，本发明的系统可以包括包含第二气流中存在的CO2的一部分提供到其上的微藻的生物反应器，其中所述微藻对所述CO2进行光合作用并且所述生物反应器一方面提供氧气流，并且另一方面，提供含碳生物质。通过分析非限制方式的实施方式的详细说明以及附图可以清楚其他优点和特征。


-图I是本发明系统的实施方式的一个第一形式的示意性表示；并且-图2是本发明系统的实施方式的一个第二形式的不意性表不。在这些图中，在所有这些图中出现的元件具有相同的引用。
具体实施例方式图I是本发明系统的实施方式的一个第一形式的示意性表示。系统100包括气化反应器102、氧化反应器104以及氧载体的活化反应器106。气化反应器由两个连通的并且相伴的部分构成-用于含碳干燥材料的进料室(sas)108，包括在CO2控制下的机械进料阀(未显示)用来避免任何空气进入以及保证系统的密闭性；以及-在适当指出的含碳原料上的CO2转换器110。在进料室108中，通过CO2热气流通过接触、对流以及渗透将图中指示为C的含碳干物质预热。下面我们可以进一步看到通过系统100来产生和预热这种CO2气流。这种 CO2气流横过含碳干物质C，将其热容量转移给它们。在通过机械进料阀将CO2引入这个部分的过程中(当在压力下注入时，通过CO2来保证其空气密闭性)，含碳物质吸收CO2的显热(sensible heat)。通过给出的顺序引入所述含碳原料。随后通过管状栅格(未显示)通过重力含碳干原料C流入在转换器110中，降低其速度。将基本上由高温反应性CO2构成的气化气流FGG引入到气化反应器102中。该反应性CO2处于900/1000°C或更高的温度。在减速栅格的管中循环之后将其以与含碳C物质流逆流的方式注入到气化反应器中。所述管状栅格起到具有含碳物质的热交换器的作用，增加了用于转换的大量的热补充，具有在气化反应器中用于原料的流动阻滞剂的作用。引入的CO2与含碳C干物质相遇，在这个步骤中，该干物质达到接近900/1000°C的温度。相遇的反应是将CO2转换成CO，并且因此转化成能量。这个能量将含碳C物质的潜能完全转移给系统100中的后面的反应部分。根据这些反应，从CO2至CO的转化反应器(I)是吸热的C02-l/202=C0+0+283kJ/molC+l/202 (来自 CO2) =C0_lllkJ/mol考虑了用C将CO2转化成CO的172kJ/mol的热债(热亏损,thermal deficit)。得到的两个CO分子的每一个具有283kJ/mol的热能，即共566kJ，而C的热能(具有一级反应能量(primary reaction energy)的含碳物质)是394kJ/mol。因此,在这些条件下,主要目的是通过不能归因于这种潜能的方式或通过引入另外能量来平衡这种产量的外部热量手段由转化反应提供172kJ。在下面的公开中我们可以看到本发明的系统如何实现这个目的。在气化反应器102的出口，第一气流PFG基本上包含高于900°C温度的CO。因此这种第一气流PFG是显著地充满能量以及活性的。它可以将含碳原料的潜能转移给氧化反应器104。因此，将它引入到氧化反应器104中，其中它将与氧化或活化态的载氧物质MeO相接触而被氧化。在氧化反应器104上部的水平处将活化的氧载体MeO引入到氧化反应器104中并且流过管状栅格(未显示)，降低了流速。来自气化反应器102的基本上包含CO的第一气流处于高于900°C的温度。在氧化反应器104下部的水平处以与氧载体MeO流逆流的方式将第一气流引入到该氧化反应器104中。氧化态的氧载体MeO (或活化的)与第一气流的相遇引起
-将一氧化碳分子CO氧化成二氧化碳CO2;这种反应是放热的并且释放283kJ/mo I ;以及-将活化的氧载体MeO还原；这种反应是吸热的并且吸收244.3kJ/mol。因此，总反应(II)是放热的2Me0 - 2V202+2C0+2V202=2C02+2Me+488.60kJ _566kJ =-77.4kJ因此根据前面公开的反应II，氧化反应器104是放热的，按CO2的摩尔当量计为 77. 4KJ，这可以由在气化反应器102内部发生的有待提供给该反应的172KJ推导出来。 所述氧化反应器提供基本上包含高温CO2的第二气流DFG以及还原态的(失活的)氧载体Me。通过第二气流DFGl (在所述第二气流DFG沿着多个热交换改变其热容量之后，循环的第二气流DFG的一部分在所述氧化反应器104的出口处将其冷却)将氧化反应器104保持在适当的温度水平(1000°C或更低)，调节所述氧化反应器104的温度，将利用其有用的热容量得到的过量热量用于新的重复。离开氧化反应器104的所述第二气流DFG通过含碳干物质的进料室108。因此，这种第二气流DFG用于预热含碳C干原料，与所述干原料C交换其显热(通过接触、对流或渗透)。在进料室108的出口处，第二气流DFG被冷却至含碳C干原料的进入温度，在该温度下第二气流DFG的主要热容量被转移。通过机械装置(抽风机/鼓风机，未显示)将它从室108中抽出，将整个系统保持在低压下。将还原态的氧载体Me引入到活化反应器106中。根据反应器的配置，通过机械装置或通过重力来将氧载体从氧化反应器104转移到活化反应器106中。失活的氧载体Me仍然处于约800°C的高温下并且具有显著的活性。它们通过重力通过将该流减速的管状栅格网(未显示)流到活化反应器106中。这些管状网起到热交换器的作用，其中气流DFGl进行循环(循环的第二气流DFG的一部分)，其中它得到气化气流FGG的热容量。在反应器106中，通过活化气流FA的氧来活化Me，在本实施例中，该活化气流来自反向流周围的大气空气。与空气接触氧载体Me的氧化反应是放热的，提供的能量是244. 30kJ/mol Me,即根据本公开的链式反应的氧载体的参考选择项对于两摩尔Ni为488. 60KJ。在出口处，这个反应器提供1100°C或更低温度的非常热的贫氧活化气流FAA以及相同温度的活化的氧载体MeO。根据反应器的配置，通过机械装置或通过重力，将反应的氧载体(MeO)转移给氧化反应器104。引导在活化反应器106出口处得到的非常热的贫氧活化气流FAA通过交换器112，通过气化反应器102，达到在所述气化反应器102中起交换器和减速栅格作用的管状网络。这个传导可以保持用于通过C进行CO2转化反应的高温，而不过载过热贫氧气流FAA的热容量。在气化反应器102的出口，将过热的贫氧气流FAA转移到交换器112中，其中它与发电流体FGE交换其热量的大部分。然后将所述发电流体提供给涡轮交流发电机114，其中热能被转变成电能。在涡轮交流发电机114的出口，发电流体FGE包含剩余热能。在涡轮交流发电机114的出口，将该流体FGE注入到另一个热交换器116中，其中发电流体FGE的剩余能量转移至用于随后的处理循环用来活化活化反应器106中氧载体的活化气流FA。因此，通过本发明系统直接提供的热能来预热用于随后处理循环的活化气流FA，而不需要外部能量供应。在第二交换器的出口处，将发电流体FGE再次注入第一热交换器112中用来开始一个新的循环。因此，发电流体FGE在相互连接的第一热交换器112、涡轮交流发电机114以及第二热交换器116的闭路118中循环。 将从气化反应器的进料室108中抽出的第二冷却气流DFG的一部分DFGl循环并且用作下一个循环的气化气流。将第二气流的另一部分DFG2储存或排放到大气中。但是，该流DFGl是冷的并且可以被加热以用作气化气流。在用发电流体FGE转移了其多部分热能之后离开第一热交换器112的贫氧气流FAA含有剩余能量，该剩余能量转移给热交换器120中的气流DFGl。随后该流DFGl进入定位在氧化反应器104中的管状网络(起到用于降低MeO流速的管状栅格以及热交换器的作用)以得到其热容量的一部分，并且同时将氧化反应器104的温度调节在低于1000°C的值。通过转移来自氧化反应器104的一部分热能，在将第二气流DFG引入到气化反应器102的进料室108中之前，该第二气流DFG转移其热容量的一部分。因此，在所述氧化反应器104的出口处，得到由第二气流DFG的循环部分DFGl组成的气化气流FGG。然后将在氧化反应器104的出口处得到的气化气流FGG注入到活化反应器106的管状栅格网络中(它起到热交换器的作用)。然后它得到通过含碳物质进行CO2转化的全部工作容量，始终保持活化反应器的温度低于1000°C，吸收释放的过量能量。在活化反应器106的出口处，将得到的气化气流FGG注入到转换器110中来进行后面的循环。基本上包含在氧化反应器104中通过氧化反应产生的CO2的第二气流DFG由2摩尔组成，其热容量为101. 331kJ，可以将来自该反应的放热能量的77. 40kJ添加到其上，gp 178. 731kJ，我们可以从中扣除1000°C炭的Cp (1000°C炭的热容量)以及来自循环气化的CO2的摩尔Cp和转化能量，即-1000°C碳的热容量-14kJ/摩尔(I摩尔C/摩尔CO2);以及-来自循环气化的CO2的摩尔热焓=50.67kJ/摩尔转化能量=172kJ/摩尔CO2,即总计14+50. 67+172kJ=236. 67kJ/摩尔由I摩尔碳转化的CO2 (气化需要的能量)。在回收过程能量的这个步骤中，热债(热亏损，thermal deficit)减少到178. 731kJ-236. 67=57. 939kJ/摩尔由I摩尔碳转化的C02。在热力学能量生产过程和它转化成电能之前，从提供给活化反应器106的热能中减去该热债57. 939kJ/摩尔C02。在系统开始时可以提供由这组反应消耗的热能236. 67/摩尔转化的C02。然后，除了碳供应之外该系统是热自主的。实际上，如我们刚公开的，沿着下面的循环本发明的系统能够生产/回收/循环所需要的能量用来提高含碳原料和不同气流的温度，并且用来进行各种反应，从而将初始热能需要从236. 67kJ/摩尔转化的CO2 (用于发电的每I摩尔碳)减少到57. 939kJ/摩尔转化的 C02。在本发明方法的这个阶段，100%碳摩尔能量(MPC-含碳原料)转移至反应链用来发电(或热力学能量/水蒸气)并且通过其充分氧化产生的CO2是纯的并且不需要其他形式的处理可以捕获，并且将转化的CO2循环。因此基本上包含CO2的第二气流DFG几乎是纯的(它可以包含传统过滤器保留的灰尘颗粒)。通过氧化反应器102的进料室108的出口处的分配(registration)装置将第二气流分成两个体积。至少50%循环到该系统中用来构成用于下一个处理循环的气化气流。“无需任何处理”可以收集剩余体积的DFG2以在多种应用中进行储存或循环。我们应当指出的是，对于每个循环，这个体积相应于引入到气化反应器中的碳物质的化学式 中所包含的碳。在这些碳上的反应、转化以及能量转移的链仅产生纯CO2，而没有其他方法和/或系统是有用的。这个步骤实际上完全消除了非常昂贵的目的在于收集CO2的所有现有步骤。 在本发明方法的这个步骤中，提供了对环境负面影响的解决方法(从含碳物质发电的传统设备);在本发明方法的这个步骤中，热平衡是不平衡的，具有57. 939KJ/摩尔转化的碳/每摩尔C的亏缺；在本发明方法的这个步骤中，反应链将在活化反应器106中产生的两摩尔Me的氧化能转移给流体FGE用于转化成电能。最后，热平衡如下-2摩尔Me氧化成2摩尔Me0=488. 60kJ以下-氧化反应器中的热债(热亏损，thermaldeficit) =57. 939kJ/摩尔转化的CO2/摩尔碳，即总计-488. 60kJ - 57. 939=430. 66IkJ/ 摩尔碳。通过下面各项来确保对来自本发明过程反应的热债(热亏损，thermal deficit)的所述57. 939KJ进行补偿-通过定位在气化反应器102中的热交换器将所述57.939KJ的过热空气流FAA的热债(热亏损，thermal deficit)热转移给气化反应；和/或-将CO2进行补充循环(使用I.15摩尔CO2来提供57. 939KJ)，它作为从提供给活化反应器106的能量中得到的所述能量的热载体起作用。这允许以下关系在现有系统中，碳(含碳原料)的燃烧降低了潜能(尤其是以烟的形式的热损失)，其中所述降低是由燃烧产量定义的，其中剩余能量降低了与发电机中交换相关联的损失。这些降低的集合给予我们高于PCS (如果存在从烟中包含的水蒸气冷凝来回收能量)或高于PCI (最常见的数据)的总产量。对于高效的热发电机，该总产量是高于PCI 接近 85%。考虑了从燃烧到涡轮交流发电机，通过多种交换器的降低的总和，现有设备转化成电能的最大产量是PCI的35%。本发明系统还将反应热量交换给水蒸气(发电流体FGE)，该水蒸气被引入到涡轮交流发电机中，用来转化成电能。如果我们将蒸发器作为参考点(包括在常规的燃烧系统和本发明系统的两个过程中)，该点定义了转化成电能的实际产量。对于这两个过程，引入的碳(MPCS)的相同热能，即PCI 394kJ/mol C是保守的。在燃烧过程中，发电机的总产率是85%，即剩余热量为335kJ/mol蒸发器中可供使用的C。在这些系统，转化成电能的产率为35%PCI，即394x O. 35=138kJ电能/摩尔C ;如果我们在蒸发器上形成联系，因而该方法可供使用的能量的转化成电能的实际产率为138x100/335=41%。本发明方法实现了不降低可用能量的热化学反应。在相同参考点的情况下，在前面定义的反应中我们可以得到430. 661KJ/摩尔碳；于是转化成电能为430. 661x41%=176. 571kJ电能，即“对于引入的相同量的碳”得到38. 571kJ电能，27. 95%更多的电能。两个过程都使用I摩尔碳产生I摩尔C02。在常规系统中，该摩尔CO2稀释到烟中(比例在14%C02/Nm3至18%C02/Nm3之间)并 且其收集需要大量的装置。在本发明的系统和方法中，该相同摩尔的CO2没有被稀释，具有98%或更高比例的排出体积，并且可以直接收集。该摩尔CO2可以被收集用于储存和/或循环。图2是本发明系统装置的一个第二形式的示意性表示。图2表示的系统200包括图I表示的系统100的所有元件。系统200还包括包含微藻的生物反应器。将在气化反应器102的进料室108的出口处得到的第二冷却气流的部分DFG2注入到生物反应器202中。在藻类培养生物反应器202中，微藻使用二氧化碳CO2进行光合作用。通过使碳元素〈〈C 与氧分子<〈02>>分开，光合作用一方面产生碳生物质BC而另一方面产生氧气流FO2。将得到的碳生物质BC提供给生物质调节系统204，该系统可以是-从具有高含量的药典中使用的脂类和药物进料分子和/或碳氢化合物的微藻中提取精油的系统；在提取结束之后，约30%的生物质以可以返回到气化器102中的炭形式保留;-或者例如在将其引入到气化反应器102中之前进行调节的干燥系统。例如可以在气化反应器102的水平面处将氧气流FO2提供给本发明系统用来补足反应器102中含碳物质的气化。有利地，在该第二形式的实施方式中，含碳生物质的产生刺激了参考蒸发器中的热产量，“递送”394KJ (以生物质形式循环的元素碳)；因此转化成电能为430. 661+394=824. 661x 41%=338. IllkJ电能，即“引入的相同摩尔碳”的发电倍乘系数(multiplying coefficient)为 2. 45。在这个实施例中，碳被O2分子氧化，从而再次产生以相同方式循环的C02。没有大气排放或不需要净化。本发明绝不限于所公开的实施例。
权利要求
1.一种用于由含碳(C)原料发电的方法，所述方法的特征在于包括下面步骤的至少一次重复，构成一个处理循环 -在一个第一所谓的气化反应器(102)中用包含高温CO2的气化气流(FGG)来气化含碳(C)干原料，所述气化提供基本上包含一氧化碳分子(CO)第一气流(PFG)； -在一个第二所谓的氧化反应器(104)中通过氧化态的氧载体(MeO)对在所述第一气流(PFG)中存在的所述一氧化碳分子(CO)进行氧化，所述氧化反应提供了包含CO2的高温第二气流(DFG)以及还原态的氧载体(Me)； -在一个第三所谓的活化反应器(106)中用包含氧元素(O)的所谓的活化气流(FA)来活化所述还原态的氧载体(Me)，所述氧化反应提供氧化态的氧载体(MeO)以及高温的贫氧活化气流(FAA);以及 -将所述高温的贫氧活化气流(FAA)的热能的至少一部分转化成电能。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于以下事实，在给予价值的所述步骤之前，将在气化过程中产生的所述热能的一部分转移给所述贫氧的活化气流(FAA)。
3.根据权利要求I或2中任一项所述的方法，其特征在于以下事实，即所述给予价值包括将所述贫氧活化气流(FAA)的所述热能的至少一部分转移至提供给用于发电的转换器装置的所谓的发电流体(FGE)的步骤。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的方法，其特征在于包括另外地从所述贫氧活化气流(FAA)中回收剩余的热能,其中所述剩余热能的至少一部分转移至用于下一个处理循环的所述气化气流(FGG)。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的方法，其特征在于包括在气化之前通过将高温第二气流(DFG)的所述热能的至少一部分转移至所述含碳(C)原料来提高含碳(C)原料的温度的步骤。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，其特征在于包括将来自所述第二气流(DFG)的CO2的至少一部分(DFGl)闭路循环从而构成所述气化气流(FGG)。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于包括，在活化步骤之前，用所述发电流体(FGE)的剩余能量来预热所述活化气流(FA)。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其特征在于包括在将所述第二气流(DFG)的一部分(DFG2)冷却之后，将所述第二气流(DFG)的所述部分(DFG2)提供给包含微藻的生物反应器(202)，其中所述微藻对在所述第二气流(DFG)的所述部分(DFG2)中存在的CO2进行光合作用，为所述生物反应器(202)提供一部分的氧气流(FO2)以及另一部分的碳生物质(BC)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于考虑到在所述气化反应器(102)中所述生物质(BC)的气化，包括回收以及处理由所述生物反应器(202)提供的所述碳生物质(BC)。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的方法，其特征在于包括回收由微藻产生的所述氧气流(FO2)的至少一部分并且将所述氧气流(FO2)的至少一部分注入所述气化反应器(102)中用来补充所述含碳(C)原料的气化。
11.一种由碳(C)干原料发电的系统(100、200)，其特征在于所述系统包括 -用包含高温CO2的气化气流(FGG)来气化含碳(C)原料的气化反应器(102)，所述反应器(102)提供包含一氧化碳分子(CO)的第一气流(PFG)；-通过氧化态的氧载体(MeO)来氧化在所述第一气流(PFG)中存在的所述一氧化碳分子(CO)的氧化反应器(104)，所述氧化反应器提供包含CO2的高温第二气流(DFG)以及还原态的氧载体(Me)； -用包含氧元素(O)的气流(FA)来活化所述还原态的氧载体(Me)的活化反应器(106)，所述反应器(106)提供氧化态的氧载体(MeO)以及过量的热能； -由来自所述活化反应的所述过量热量的至少一部分来发电的发电装置(114)。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于包括将所述氧载体从所述氧化反应器运送至所述活化反应器和/或从所述活化反应器运送至所述氧化反应器的机械装置。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的系统，其特征在于包括作为所述气化气流(FGG)的、在所述第二气流(DFG)中存在的CO2的一部分(DFGl)的闭路循环回路。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其特征在于所述发电装置包括涡轮交流发电机(114)。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的系统，其特征在于包括所述第二气流(DFG)中存在的CO2的一部分(DFG2)供应至其上的包含微藻的生物反应器(202)，其中所述微藻对所述CO2进行光合作用，为所述生物反应器(202)—方面提供氧气流(FO2),并且另一方面提供碳生物质(BC)。
全文摘要
本发明包括通过由含碳原料进行CO2转化来发电的方法和系统。它包括通过基本上包含CO2的气流来气化含碳原料的步骤，通过氧载体来氧化在气化反应之后得到的气流的步骤，以及对这样得到的失活的氧载体进行氧化的步骤。这种方法允许回收由这些步骤的全体产生的总能量，从而供应发电系统，例如AC发电机。本发明还涉及用于实现这种方法的系统。
文档编号F02B43/08GK102918138SQ201080065468
公开日2013年2月6日 申请日期2010年10月8日 优先权日2010年2月1日
发明者雷蒙德·弗朗索瓦·古约马奇, 阿马尔·本萨克里阿 申请人:能源与环境解决方案参考有限公司