[發(fā)明專利]用于處理未燃燒物的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380017810.1
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104203374B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M.阿哈;J.格魯布斯特倫
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電器技術(shù)有限公司
• 主分類號: B01D53/62
• 分類號: B01D53/62;B01D53/72;B01D53/86;F23J15/00;F23C6/04;F23G7/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 趙勝寶,石克虎

發(fā)明領(lǐng)域

本公開涉及在化學(xué)環(huán)路燃燒中處理未燃燒物。更具體地，本公開涉及氧化未燃燒物、同時降低能耗或能量損失的有效方法和設(shè)備。

發(fā)明背景

某些過程(例如燃燒含碳燃料)產(chǎn)生二氧化碳(CO₂)的氣態(tài)排放。CO₂已被鑒定為"溫室"氣體，其看起來引起全球變暖。由于其作為"溫室"氣體的狀態(tài)，已開發(fā)多種技術(shù)來防止由于使用化石燃料而導(dǎo)致的大量CO₂被釋放至大氣中。

化學(xué)環(huán)路燃燒(CLC)為一種提供有效的CO₂捕集和處理的燃燒技術(shù)。CLC提供在氧化含碳燃料期間產(chǎn)生的CO₂的內(nèi)在分離，從而產(chǎn)生更濃的CO₂流。通過提高在煙道流中的CO₂的濃度作為燃燒技術(shù)的一部分，基本上降低了在燃燒后分離CO₂用于捕集和儲存所需的能量和資金費(fèi)用。

CLC技術(shù)通常涉及使用氧載體，其將氧從空氣轉(zhuǎn)移至燃料，從而避免空氣與燃料之間的直接接觸。在過程中使用兩個相互連接的反應(yīng)器(通常為流化床)：燃料反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器。在燃料反應(yīng)器中引入燃料，其含有氧載體，例如金屬氧化物MeO。取決于燃料和金屬氧化物，燃料和金屬氧化物可根據(jù)以下反應(yīng)來反應(yīng)：

(2n+m)MeO+C_nH_2m→(2n+m)Me+mH₂O+n CO₂(氧化燃料)

來自燃料反應(yīng)器的出口氣體流主要含有來自燃料的氧化的產(chǎn)物H₂O和CO₂。通過冷凝包含在燃料反應(yīng)器的出口氣體流中的H₂O，隨后可得到由高濃度的CO₂組成的流。

可將作為燃料氧化反應(yīng)的一部分形成的還原的金屬氧化物Me轉(zhuǎn)移至空氣反應(yīng)器，在這里其可根據(jù)以下反應(yīng)來氧化：

Me+?O₂ → MeO(氧化金屬氧化物)

離開空氣反應(yīng)器的煙道流主要由空氣的非反應(yīng)性組分(例如氮?dú)?、金屬氧化物和一些未使用的氧組成。通過使用氧載體來將氧遞送至燃料反應(yīng)器，當(dāng)它們離開空氣反應(yīng)器時，空氣的非反應(yīng)性組分從系統(tǒng)逐出，并且絕不引入到燃料反應(yīng)器中。因此，燃燒的產(chǎn)物(主要為CO₂和H₂O)不被在燃料反應(yīng)器的煙道流中的空氣的非反應(yīng)性組分稀釋。

取決于所用的條件和材料，在燃料反應(yīng)器中燃燒燃料可能不完全。不完全燃燒可引起未燃燒物(例如氫、甲烷和一氧化碳)存在于燃料反應(yīng)器的煙道流中。為了降低或消除來自煙道流的未燃燒物，在燃料反應(yīng)器中燃燒后，未燃燒物通常在后燃燒單元中被氧化。未燃燒物不應(yīng)完全返回至燃料反應(yīng)器用于燃燒，因為這可導(dǎo)致在燃燒系統(tǒng)內(nèi)非反應(yīng)性物質(zhì)的累積。

使用CLC的困難之一在于，后燃燒單元需要純氧或富含氧的氣體用于氧化未燃燒物。如果將空氣加入到離開燃料反應(yīng)器的煙道流用于后燃燒氧化的目的，將失去CLC的益處，因為空氣的非反應(yīng)性組成將加入到煙道流。因此，后燃燒氧化需要加入純氧或富含氧的氣體，這在能耗和資金成本兩個方面均昂貴。此外，取決于需要氧化的未燃燒物的量，在純氧或富含的氧中燃燒可導(dǎo)致強(qiáng)烈升高的溫度，需要冷卻。因此，需要一種更有效處理未燃燒物的改進(jìn)的方法和設(shè)備。

發(fā)明概述

根據(jù)本文說明的各方面，提供了一種在化學(xué)環(huán)路燃燒系統(tǒng)中氧化未燃燒物的方法，所述方法包括將燃料反應(yīng)器的煙道流傳輸至氣體處理單元，在氣體處理單元中從煙道流除去CO₂，將一部分氣體處理單元的煙道流傳輸至空氣反應(yīng)器，和在空氣反應(yīng)器中用空氣氧化包含在一部分氣體處理單元的煙道流中的未燃燒物。

根據(jù)本文說明的其它方面，提供了一種氧化在煙道流中的未燃燒物的方法，所述方法包括將含有未燃燒物的煙道流傳輸至化學(xué)環(huán)路燃燒系統(tǒng)的空氣反應(yīng)器，和在空氣存在下，在空氣反應(yīng)器中氧化未燃燒物。

根據(jù)本文說明的其它方面，提供了一種用于氧化未燃燒物的設(shè)備，所述設(shè)備包括空氣反應(yīng)器、與空氣反應(yīng)器連接的燃料反應(yīng)器和與燃料反應(yīng)器連接的氣體處理單元。將燃料反應(yīng)器的煙道流傳輸至氣體處理單元。未燃燒物存在于氣體處理單元的煙道流中。將一部分氣體處理單元的煙道流注入空氣反應(yīng)器。

附圖簡述

現(xiàn)在參考圖，其為示例性實施方案，并且其中同樣的元件同樣地編號：

圖1為典型的化學(xué)環(huán)路燃燒系統(tǒng)的示意性流程圖。