用于減少燃燒流中的CO2排放物的方法以及利用該方法的工業設備技術

本文公開了用于減少排氣流中的CO2排放物的方法，以及利用該方法的工業設備。在一個實施例中，一種用于減少燃燒流中的排放物的方法包括產生排氣流以及壓縮該流。使被壓縮的排氣流中的第一流再循環到產生步驟，并且將第二流提供給CO2分離系統。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本申請涉及減少燃燒流中的CO2排放物。
技術介紹
在全世界范圍內對空氣污染的關注導致了更嚴格的排放標準。這些標準控制由動カエ業(power industry)產生的氮氧化物(NOx)、未燃燒的碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)、以及ニ氧化碳(CO2)的排放。特別地，ニ氧化碳已經被確定為溫室氣體，從而導致實施各種技術以減少被排放到大氣的ニ氧化碳的濃度。 存在三種大體上公認的目前用來減少來自這樣的發電站的CO2排放物的方式。第ー種方法為在和空氣燃燒之后從排氣氣體中捕獲CO2，其中，通過吸收過程、吸附過程、膜、隔膜、低溫過程或者其組合從排氣氣體中去除在燃燒期間產生的co2。這種方法(一般稱作為燃燒后捕獲)通常集中在減少來自發電站的大氣排氣氣體的CO2排放物。第二種方法包括降低燃料中的碳含量。在這種方法中，燃料在燃燒之前被首先轉換成H2和CO2。因此，在(燃料)進入燃氣渦輪之前捕獲燃料中的碳含量成為可能，并且因此避免了 CO2的形成。第三種方法包括氧化燃料(oxy-fuel)過程。在這種方法中，與空氣相對，純凈的氧氣被用作氧化劑，從而產生了由ニ氧化碳和水組成的煙道氣。燃燒后CO2捕獲過程的主要缺點為在煙道氣中CO2部分壓カ非常低(對于燃燒天然氣的動カ設備來說按體積典型地為3-4%)。盡管在煙道處的CO2濃度以及因此部分壓力可通過使煙道氣部分地再循環到燃氣渦輪的壓縮機來増加(在這方面參見例如美國專利No. 5832712以及WO 2009/098128)，但它仍然保持相當低(按體積大約6-10%)。并且，由干與純凈的空氣相比的煙道氣的稍微較低的等熵指數(也稱為比熱比率)，當采用了排氣氣體再循環時，對于燃燒天然氣的動カ設備來說，預期有功率和效率的損失。因為同樣的原因，在燃氣渦輪壓縮機中壓縮煙道氣和空氣的混合物是決不理想的。這些因素顯著地増加了發電的成本。事實上，CO2捕獲的成本大體估算為代表碳捕獲、存儲、運輸、以及封存(sequestration)的總成本的四分之三。因此，存在對于成本有效的CO2去除技術的持續需要。
技術實現思路
在一個實施例中，提供了一種用于減少排氣流中的CO2排放物的方法。該方法包括產生排氣流以及壓縮該流。使被壓縮的排氣流的第一流路再循環回到產生步驟。將該被壓縮的流的第二流路提供至分離器，其中，然后從被壓縮的排氣流中分離CO2以提供基本上無CO2的排氣流和液體CO2流。還提供了エ業設備。該設備包括用于生產產品和包括CO2的排氣流的制造組件，并且還包括壓縮機、再循環管線以及ニ氧化碳分離系統。壓縮機接收包括CO2的排氣流，并且產生被壓縮的排氣氣體。壓縮機包括構造成以便使被壓縮的排氣氣體的第一流路再循環到制造組件中的上游點的第一管道。壓縮機還包括構造成以便將被壓縮的排氣氣體的第二流路提供至CO2分離系統的第二管道。CO2分離系統構造成以便接收被壓縮的排氣氣體，并且產生基本上無CO2的排氣流和液體CO2流。還提供了天然氣聯合循環動力設備。該設備包括半開式燃燒循環以及閉式蒸汽循環，并且在運轉中產生包括CO2的排氣流。該設備還包括在燃燒循環和蒸汽循環下游的至少ー個壓縮機，以及CO2分離器。壓縮機聯接到流體地連接壓縮機與開式燃燒循環的再循環管線。壓縮機也流體地連接到CO2分離器。附圖說明當參考附圖(在其中，貫穿附圖，相同的符號代表相同的零件)閱讀隨后的詳細描述時，本專利技術的這些和其它特征、方面以及優點將變得更好理解，其中 圖I為根據一個實施例的天然氣聯合循環動力設備的示意圖； 圖2為根據另ー個實施例的天然氣聯合循環動力設備的示意 圖3為根據另ー個實施例的天然氣聯合循環動力設備的示意 圖4為根據另ー個實施例的天然氣聯合循環動力設備的示意圖；且 圖5為根據又一個實施例的級聯式設備的示意圖。具體實施例方式本文公開的任何組成范圍為包括性的并且為可組合的(例如“高達大約25%重量”，或者更具體地說，“大約5%重量到大約20%重量”的范圍包括范圍的端點和所有的中間值)。以全部成分的重量為基礎提供重量水平一除非以別的方式指出；并且也以重量為基礎提供了比率。此外，術語“組合物”包括摻合物、混合物、反應產物等等。另外，術語“第一”、“第二”等在本文中不表示任何順序、數量或重要性，而是用來區分一個元件與另ー個元件。術語“一”和“一個”在本文中不表示數量的限制，而是表示存在所引用的項目中的至少ー個。連同數量使用的修飾語“大約”包括所說明的值，并且具有由上下文規定的意思(例如包括與特定數量的測量相關的誤差度)。本文使用的后綴“(ー個或多個)”意圖包括它修飾的術語的単數和復數兩者，因此包括一個或多個那樣的術語(例如“流(ー個或多個)”可包括ー個或多個流)。在整個說明書中參考“ 一個實施例”、“另一個實施例”、“ー實施例”等等意指結合實施例描述的特定的元件(例如特征、結構和/或特點)包括在本文描述的至少ー個實施例中，并且在其它的實施例中可出現或可不出現。另外，要理解，所描述的創造性的特征可以任何合適的方式結合在不同的實施例中。本文提供了用于減少例如動カ設備的排放物流中的CO2的方法和系統。本方法不僅利用排氣氣體再循環，而且還利用排氣氣體的壓縮。重要的是，壓縮排氣氣體在將排氣氣體引入到燃氣渦輪壓縮機中和/或其與純凈的空氣混合之前進行。且因此，對于采用排氣氣體再循環的燃燒天然氣的動力設備來說否則可期望有的功率和效率損失(由干與純凈的空氣相比排氣氣體的比熱的較小的比率)可被最小化或者甚至消除。壓縮排氣氣體還用來增加排氣氣體的壓力，并且因此減少排氣氣體的體積。再循環被壓縮的排氣氣體増加了排氣氣體中的CO2的濃度。結果，因此簡化了從排氣氣體中去除CO2,并且相比于與從沒有被壓縮的排氣氣體中去除CO2相關聯的資金和能量花費，這樣做所要求的資金和能量花費會減少，因為與沒有被壓縮的排氣流相比，可能會需要更少的能量來冷凍來自被壓縮的排氣氣體流中的co2。最終，以大于或者等于環境壓カ但低于CO2的三態點處的壓カ的壓カ來低溫分離co2。且因此，回收的CO2可被泵浦至其最終壓力，而不是被壓縮。因此，本文所公開的方法和設備可使用比提供從排氣流去除CO2的常規的方法和設備少至少10%的能量、或者少至少20% (的能量)、或者甚至少至少30% (的能量)。在方法和/或設備的那些實施例(其中，從熱的排氣氣體中回收熱)中，可進ー步最大化這些能量節省。本方法包括產生包括CO2的排氣流。壓縮以及再循環排氣流以増加其中的CO2濃度。一般而言，可使用將提供排氣流中的壓カ的甚至最小限度的増加的任何壓縮量，并且準 確的量可由CO2的初始濃度、排氣流中的其它成分、合乎需要地使用的CO2分離機構等規定。另ー方面，在其中CO2分離機構合乎需要地包括低溫分離器的那些實施例中，排氣氣體將合乎需要地不會被壓縮到大于CO2的三態點(即大約5大氣壓)的壓力。使被壓縮的排氣流的第一流路再循環回到產生步驟。在第一流路中再循環的被壓縮的排氣流的特定的量可基于期望的排氣氣體中的CO2濃度的増加來選擇。一般而言，當被壓縮的排氣流中的至少大約10 %、或者大約20 %、或者大約30 %、或者大約40 %、或者甚至高達大約50%被再循環到產生步驟時，可期望看到排氣流中的CO2濃度的増本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C博特羅，M芬肯拉特，MA岡薩雷斯，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：
國別省市：