[發明專利]能移走CO2并產生H2的熱固體氣化器

有效

• 申請號: 201210050744.5
• 申請日: 2004-05-24
• 公開（公告）號: CN102585910A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: M·S·麥卡特內;H·E·小安德魯斯
• 申請（專利權）人: 阿爾斯托姆科技有限公司
• 主分類號: C10J3/54
• 分類號: C10J3/54;C10J3/56;C01B3/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林森

本申請是申請日為2004年5月24日，申請號為200480014652.5的、發明名稱和本發明相同的發明專利申請的分案申請。

發明背景

本發明主要涉及一種產生H₂的裝置。更具體地，本發明涉及一種利用礦物燃料、生物質、石油焦或其他任何含碳燃料來為發電提供H₂的裝置，該裝置能最大程度地減少或完全消除二氧化碳(CO₂)的排放。

礦物燃料發電站通常采用蒸汽渦輪機來將熱能轉變成電能。新的蒸汽發電站的轉變效率能超過40％LHV。新的超臨界蒸汽鍋爐設計采用新的材料，允許更高的蒸汽溫度和壓力，提供接近50％LHV的效率并有望得到進一步改進。聯合循環氣體渦輪機(CCFT)上取得顯著進步。氣體渦輪機可比蒸汽渦輪機承受高得多的入口溫度。這個因素在整體效率上產生了相當大的提高。目前正在建造的最新設計可以達到超過60％LHV的效率。所有這些在效率上的改進都轉化成了以每百萬瓦特為基礎的單位排放的減少。

盡管通過能量轉變和應用效率的提高能夠顯著減少CO₂的排放，但對于保持空氣中的CO₂穩定來說可能是不夠的。因此，也有許多工作直接致力于捕獲和螯合礦物燃料發電廠排放的CO₂。CO₂的螯合需要以CO₂和空氣隔離的方式來將CO₂儲存或應用。CO₂的捕獲可以在燃料燃燒之前或之后進行。在燃料燃燒過程中可最大程度減少CO₂的產生。

可以通過從烴類燃料中提取H₂將燃料在燃燒之前脫碳，在此過程中CO₂被捕獲而H₂接著被燃燒掉。蒸汽的再次形成、氣化和部分氧化都是這種過程的示例。最有前途的脫碳方法是通過氣化-聯合循環聯合裝置(IGCC)。通過氣化-聯合循環聯合裝置，煤被氣化產生一種合成氣體，此合成氣體然后經催化水煤氣轉變來提高CO₂的濃度。經轉變的合成氣體被驟冷，CO₂與溶劑如selexol(聚乙二醇的二甲醚混合物)一起在類似于胺的煙道氣洗滌工藝中被移走。分離出的CO₂經過干燥，隨后被壓縮到超臨界條件以備管道輸送。經洗滌的合成氣體(現在已經富含H₂)在燃燒渦輪機中燃燒而從氣化驟冷和GT煙道氣產生的廢熱被回收來產生蒸汽并供給蒸汽渦輪機。由于CO₂已被從濃縮和加壓的合成氣流中移走，因此增加的基本費用和能量損失低于從煙道氣中捕獲CO₂。Parsons?Engergy?and?Chemical?Group，Inc.的一個研究顯示：增加的能量損失大約為14％，而移走CO₂的成本大約為$18/噸(Owens等，2000)。

礦物燃料在O₂/回收的煙道氣中的燃燒通過采用純氧或富氧而不是空氣來實施，免除了捕獲CO₂的需要。由于生產純氧對能量需求大，采用這個工藝會遭受相當大的能量損失。

或者，在空氣中燃燒后可以通過各種技術來完成CO₂的分離。目前建立得最好的方法是在吸收-汽提工藝中采用胺溶劑洗滌從煙道氣氣流中移走CO₂。這種工藝已被工業化應用到燒煤鍋爐來生產工業或食品業用的CO₂。遺憾地，這需要相當大的基本投資。溶劑再生需要的能量大大的減小了發電廠的效率。在已被應用到美國通用鍋爐的胺洗滌技術上的研究表明基本投資與發電廠的最初投資差不多且能量效率減少了41％。

發明概述