專利名稱：降低來自礦物燃料的燃燒的二氧化碳(CO₂)排放的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱傳遞系統(tǒng)，且更具體而言，涉及一種用于降低來自礦物燃料的燃燒 的二氧化碳(CO2)排放的技術(shù)。
背景技術(shù)：
用于燃燒礦物燃料的爐長(zhǎng)期以來被用于產(chǎn)生受控制的熱量，目的是做有用功。該 功可能呈直接功的形式，如對(duì)于窯爐而言，或可能呈間接功的形式，如對(duì)于用于工業(yè)或船舶 業(yè)的應(yīng)用或用于驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生電功率的渦輪機(jī)的蒸汽發(fā)生器而言。現(xiàn)代的水管爐可產(chǎn)生大量的處于較高壓力的蒸汽。這種用于蒸汽發(fā)生的現(xiàn)代的水 管爐包括中央站蒸汽發(fā)生器、工業(yè)鍋爐、流化床鍋爐和船舶用鍋爐。然而，嚴(yán)格來說，本申請(qǐng) 所指的回?zé)崾郊皞鲗?dǎo)式熱傳遞系統(tǒng)不屬于這些爐類型分類中的任何一種，其可被認(rèn)為相比 于上面提到的現(xiàn)代的水管爐的其它各種類型中的任何一種更類似于流化床鍋爐。就這點(diǎn)而 論，下面的討論將包括關(guān)于流化床鍋爐的背景。流化床鍋爐幾十年來被用于以非常高的效率、在足夠低以至于可避免其它固體燃 料燃燒技術(shù)的問題中的許多問題的溫度下燃燒固體燃料。如對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員而言眾所周知的那樣，術(shù)語“流化床鍋爐”中所使用的詞匯“流化”指的是在其中固體材 料被賦予自由流動(dòng)的類似液體的性狀的情況。更具體而言，當(dāng)氣體穿過固體顆粒床時(shí)，氣流 產(chǎn)生傾向于使顆粒彼此分離的力。在低速氣流時(shí)，顆粒保持與其他固體接觸，且傾向于阻止移動(dòng)。該情況通常被稱為 固定床。另一方面，當(dāng)氣流增大時(shí)，達(dá)到顆粒上的力正好足夠引起分離的點(diǎn)。然后該床就變 成流化的，即，在固體之間的氣墊允許顆粒自由移動(dòng)，從而賦予該床類似液體的特性。流體 床鍋爐燃燒器中的流化狀態(tài)主要依賴于床顆粒直徑和流化的速度。實(shí)質(zhì)上，存在兩種基本的流體床燃燒系統(tǒng)，其各以不同的流化狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。這兩種基 本的流體床燃燒系統(tǒng)中的其中一種的特征在于以下事實(shí)在相對(duì)低的速度且?guī)в写植诘拇?顆粒尺寸時(shí)，流體床是致密的，帶有統(tǒng)一的固體濃度，且具有輪廓分明的表面。該系統(tǒng)最常 見地被行業(yè)中的人士稱為鼓泡(bubbling)流體床，因?yàn)槌隽骰摯菜枰諝獾目諝?以氣泡形式穿過該床。鼓泡流體床進(jìn)一步特征在于適度的床固體混合率和煙氣中的相對(duì)低 的固體夾帶。需要所夾帶的材料到該床的少量的循環(huán)來維持床存量，而很大的循環(huán)率可用 來提高性能。這兩種基本流體床燃燒系統(tǒng)中的另一種的特征在于以下事實(shí)在較高的速度且?guī)?有精細(xì)的床顆粒尺寸時(shí)，當(dāng)固體夾帶增加時(shí)流體床的表面變得散開，從而不再存在輪廓分明的床表面。此外，需要高速率下的、所夾帶的材料到該床的循環(huán)，以便維持床存量。床的 容積密度隨著燃燒器中的高度的增加而減小。因?yàn)閺娜紵鞯筋w粒循環(huán)系統(tǒng)且回到燃燒器 進(jìn)行循環(huán)的材料的高速率，具有這些特征的流化床最常見地被行業(yè)中的人士稱為循環(huán)流體 床。循環(huán)流體床的進(jìn)一步特征在于非常高的固體混合率。不管是應(yīng)用鼓泡類型的運(yùn)轉(zhuǎn)模式還是應(yīng)用循環(huán)流化床類型的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，都存在如 下要求，即，流化空氣必須在預(yù)先選定的速度下噴射，該速度主要取決于特定的流化床意圖 以鼓泡床類型模式還是以循環(huán)流化床類型模式來運(yùn)轉(zhuǎn)。通常，在大型的循環(huán)流化床鍋爐中，剩余的灰燼/吸附劑顆粒與煙氣(其為循環(huán)的 或鼓泡的精細(xì)固體燃料顆粒的燃燒副產(chǎn)物)彼此分離，且致使剩余的灰燼/吸附劑顆粒流 向且穿過流體床熱交換器。不嘗試分類或選分被致使流回且穿過流體床熱交換器的剩余的 灰燼/吸附劑顆粒。而是，致使所有已產(chǎn)生的剩余的灰燼/吸附劑顆粒的混合物流向且穿 過流體床熱交換器。在其中應(yīng)用了流體床灰燼冷卻器來冷卻剩余的灰燼/吸附劑顆粒(當(dāng)這些顆粒離 開大型的循環(huán)流化床單元時(shí))的那些實(shí)施方式中，流體床灰燼冷卻器可在分離出的細(xì)粒返 回到大型的循環(huán)流化床單元之前運(yùn)轉(zhuǎn)以用于將大的灰燼顆粒從與其夾帶在一起的細(xì)粒中 分離。然而，被這樣的流體床灰燼冷卻器的運(yùn)轉(zhuǎn)所分離的顆粒將包括所有作為固體燃料在 存在空氣的情況下燃燒的結(jié)果產(chǎn)生的剩 余的灰燼/吸附劑顆粒的混合物。此外，盡管可能 存在顆粒的一些選分，此處也不會(huì)進(jìn)行嘗試來分類包含在灰燼中的顆粒的類型。當(dāng)提議將包含鋁土礦(bauxite)的流體床顆粒從鼓泡床中分離時(shí)，該提議不建議 在致使流體床顆粒流到熱交換器之前將灰燼/吸附劑顆粒從包含鋁土礦的流體床顆粒中 分離。總而言之，在歷史上已是流化床鍋爐中且尤其是在大型的循環(huán)流化床鍋爐中的一 般慣例的是不在使得剩余的固體顆粒返回到流體床熱交換器之前分類/選分不同類型的 剩余固體顆粒。在這點(diǎn)上，不嘗試在使得這樣的顆粒流動(dòng)穿過熱傳遞系統(tǒng)之前或之后，實(shí)現(xiàn) 在固體顆粒的類型之間的分類/選分，這些固體顆粒共同地組成了作為固體燃料在流化床 單元的燃燒器中、在存在空氣的情況下燃燒的結(jié)果而產(chǎn)生的剩余的灰燼/吸附劑顆粒。因 此，在歷史上不可能實(shí)現(xiàn)在流化床鍋爐中的燃燒、熱傳遞和環(huán)境控制過程的完全的去耦，且 因此不可能單獨(dú)地控制和/或優(yōu)化這些過程中的每個(gè)過程。然而，最近開發(fā)了一種新型的且經(jīng)改進(jìn)的熱傳遞系統(tǒng)，其有利于燃燒、熱傳遞和 環(huán)境控制過程的完全的去耦，在其中有點(diǎn)類似于流化床類型的運(yùn)轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)在美國專利 No. 6，554，061中進(jìn)行了詳細(xì)描述，其與本申請(qǐng)中所提到過的那些有共同的發(fā)明人，并被轉(zhuǎn) 讓給本申請(qǐng)的受讓人。如在專利’ 061中所描述的那樣，所公開的回?zé)崾郊皞鲗?dǎo)式熱傳遞系統(tǒng)完全地將燃 燒、熱傳遞和環(huán)境控制過程去耦，因此允許這些過程中的每個(gè)被單獨(dú)地最優(yōu)化。部分地，本 專利公開了(i)如何使鋁土礦Al2O3顆粒的移動(dòng)床可在與來自系統(tǒng)的一個(gè)室(例如燃燒室) 中的內(nèi)部或外部熱源的熱氣和任何剩余的灰燼/吸附劑顆粒的流動(dòng)相反的流動(dòng)中被引導(dǎo) 以用于補(bǔ)償熱量，(ii)如何使加熱的鋁土礦Al2O3顆?？蓮臒釟夂腿魏问Ｓ嗟幕覡a/吸附 劑顆粒中被分離，(iii)如何使分離出的鋁土礦Al2O3顆?？蓪⑺a(bǔ)償?shù)臒崃總鬟f到另一腔 中-例如增壓式(plenum)熱交換器中的工作流體，以及(iv)如何使分離出的剩余的灰燼/吸附劑顆?？蓚鬟f剩余的熱量，以便預(yù)熱另一室中(例如在空氣加熱器中)的燃燒空氣， 且在該系統(tǒng)的這一個(gè)室(例如燃燒室)中經(jīng)受進(jìn)一步燃燒。雖然如在6，554，061專利中所 描述的那樣，該回?zé)崾郊皞鲗?dǎo)式熱傳遞系統(tǒng)能運(yùn)轉(zhuǎn)，以用于維持相對(duì)低水平的剩余的灰燼/ 吸附劑顆粒的排放，然而本專利并沒有解決二氧化碳(例如CO2)的排放。鑒于對(duì) 全球變暖的持續(xù)爭(zhēng)論還在繼續(xù)，對(duì)來自礦物燃料燃燒的二氧化碳(CO2)排 放和用于捕獲二氧化碳排放的傳統(tǒng)技術(shù)的成本和低效率給予了不斷增加的關(guān)注，存在對(duì)于 回?zé)崾郊皞鲗?dǎo)式熱傳遞技術(shù)的需求，該技術(shù)降低了由于礦物燃料燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳排 放。發(fā)明目的因此，本發(fā)明的主要目的在于，提供一種用于將二氧化碳從作為礦物燃料在燃燒 器中、在存在空氣的情況下燃燒的結(jié)果所產(chǎn)生的氣體和/或剩余的灰燼/吸附劑顆粒中清 除的經(jīng)改進(jìn)的技術(shù)。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種能降低來自礦物燃料燃燒的二氧化碳排放的回 熱式及傳導(dǎo)式熱傳遞系統(tǒng)。本發(fā)明的另外的目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎的特征，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將由于包括 下面的詳細(xì)描述的該公開內(nèi)容以及通過本發(fā)明的實(shí)踐而變得清楚。雖然在下面參照優(yōu)選的 實(shí)施例(一個(gè)或多個(gè))描述本發(fā)明，然而應(yīng)理解，本發(fā)明不局限于此?？梢垣@得本教導(dǎo)的本 領(lǐng)域技術(shù)人員在本文中將認(rèn)識(shí)到另外的實(shí)施方式、改進(jìn)方案和實(shí)施例，以及其它的使用領(lǐng) 域，它們處在如在本文中所公開和要求保護(hù)的本發(fā)明的范疇內(nèi)，且關(guān)于它們，本發(fā)明可能具 有重要的用途。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，用于降低來自燃燒礦物燃料時(shí)所產(chǎn)生的氣體中的二氧化碳排放的系 統(tǒng)包括容器、分離器和再熱器。該燃燒可在該系統(tǒng)內(nèi)或在該系統(tǒng)之外進(jìn)行。容器構(gòu)造成-例 如大小設(shè)置成且形狀設(shè)置成以便于將燃燒礦物燃料產(chǎn)生的氣體以向上的流動(dòng)從容器的下 面的部分引導(dǎo)到容器的上面的部分。容器還構(gòu)造成例如帶有開口，以便于將能從氣體中吸 收熱量的第一種固體顆粒和能從氣體中捕獲二氧化碳的第二種固體顆粒接收到容器的上 面的部分中。優(yōu)選地，第一種固體顆粒包括鋁土礦，且第二種固體顆粒包括石灰石，最優(yōu)選 為生石灰，且例如可以是CaO顆粒。在捕獲二氧化碳之后，含二氧化碳的石灰石可以呈CaCO3 顆粒的形式。該容器將所接收的第一種固體顆粒以向下的流動(dòng)從容器的上面的部分引導(dǎo)到容 器的下面的部分。優(yōu)選地，所接收的第一種固體顆粒的向下流動(dòng)是基于重力的流動(dòng)。也就 是說，優(yōu)選地，不存在用于推動(dòng)第一種固體顆粒的向下流動(dòng)的系統(tǒng)能量。氣體的向上流動(dòng)速 度足以促使第二種固體顆粒與向上流動(dòng)的氣體一起流動(dòng)到第一容器排出口，然而不足以阻 止第一種固體顆粒向下流動(dòng)到第二容器排出口。分離器(其例如可以是旋風(fēng)分離器)構(gòu)造成以便使從第一容器排出口排出的帶有 所捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒和氣體分離。分離器還將分離出的帶有所捕獲的二氧 化碳的第二種固體顆粒引導(dǎo)到分離器排出口。再熱器構(gòu)造成用于將帶有所吸收的熱量的從第二容器排出口排出的第一種固體顆粒和帶有所捕獲的二氧化碳的從分離器排出口排出的第二種固體顆粒以向下的流動(dòng)引導(dǎo)到第一再熱器排出口。該再熱器優(yōu)選地為碳酸鹽式再熱器。這樣的再熱器有時(shí)也被稱為 煅燒爐(calciner)。該流動(dòng)被再熱器引導(dǎo)，從而使得來自第一種固體顆粒的熱量致使所捕 獲的二氧化碳從第二種固體顆粒中釋放。該再熱器將所釋放的二氧化碳引導(dǎo)到第二再熱器 排出口，二氧化碳可從該排出口被進(jìn)一步弓I導(dǎo)，以用于存儲(chǔ)或根據(jù)需要被使用。有利地，容器內(nèi)的氣體流動(dòng)將容器的上面的部分加熱到在1000至1400華氏度范 圍內(nèi)的溫度，且第二種固體顆粒在這些溫度時(shí)從氣體中捕獲二氧化碳。當(dāng)然，如果溫度不斷 變動(dòng)，第二種固體顆?？赡苓€可在該范圍內(nèi)的其它溫度處從氣體中捕獲二氧化碳。有利地， 帶有所吸收的熱量的第一種固體顆粒的流動(dòng)將再熱器加熱到在1800至2000華氏度范圍內(nèi) 的溫度，且所捕獲的二氧化碳在該溫度時(shí)從第二種固體顆粒中釋放。此處，再一次，如果溫 度不斷變化，所捕獲的二氧化碳可在該后面的范圍內(nèi)的其它溫度處從第二種固體顆粒中釋 放。該系統(tǒng)可運(yùn)轉(zhuǎn)，使得所釋放的二氧化碳基本上(也就是說超過90%)為純的二氧化碳。根據(jù)本發(fā)明的其它方面，第二容器排出口包括具有上開口、下開口和通道的互連 裝置。上開口構(gòu)造成用于從容器的下面的部分接收帶有吸收的熱量的向下流動(dòng)的第一種固 體顆粒。下開口構(gòu)造成用于將帶有所吸收的熱量的向下流動(dòng)的第一種固體顆粒排出到再熱 器中。通道具有孔，且構(gòu)造成用于接收具有一定速度、穿過該孔的空氣流并且將所接收的空 氣流引導(dǎo)通過該通道。該通道還將帶有所吸收的熱量的經(jīng)加熱的第一種固體顆粒以向下的 流動(dòng)從上開口引導(dǎo)到下開口。所接收的被引導(dǎo)到該通道的空氣流的速度不足以阻止帶有所 吸收的熱量的第一種固體顆粒的向下流動(dòng)從上開口到下開口橫穿該通道，但是足以阻止所 釋放的二氧化碳的向上流動(dòng)從下開口到上開口橫穿該通道且因此進(jìn)入容器。有利地，該系統(tǒng)還包括熱交換器(優(yōu)化為增壓式熱交換器)，該熱交換器構(gòu)造成用 于將從再熱器排出口排出的第二種固體顆粒和第一種固體顆粒以向下的流動(dòng)引導(dǎo)到熱交 換器排出口。第一種固體顆粒被如此地引導(dǎo)，即，使得來自第一種固體顆粒的熱量被傳遞到 熱交換器中的工作流體。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，該工作流體垂直于向下流動(dòng)的第一種 固體顆粒流動(dòng)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)建的熱傳遞系統(tǒng)的示意圖，描繪為具有在內(nèi)部所產(chǎn)生的與 熱傳遞系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)地被應(yīng)用的熱源。圖2為根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例、在如圖1中所示的本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)的 第一與第二部分之間的機(jī)械式互連的放大比例的側(cè)視圖，其根據(jù)本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)的運(yùn) 轉(zhuǎn)模式被從第一部分到第二部分的熱固體橫穿。圖3為根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例、在如圖1中所示的本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)的 第二與第三部分之間的機(jī)械式互連的放大比例的側(cè)視圖，其根據(jù)本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)的運(yùn) 轉(zhuǎn)模式被從第二部分到第三部分的熱固體橫穿。圖4為本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)的一段的放大比例的側(cè)視圖，在此處執(zhí)行分類過程， 由此從固體燃料灰燼、吸附劑、易燃物和煙氣中分離熱傳遞固體(例如鋁土礦)。圖5為本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)的一段的放大比例的側(cè)視圖，在此處執(zhí)行分類過程， 由此從二氧化碳?xì)怏w中分離某些固體(例如鋁土礦和石灰石)。
具體實(shí)施例方式圖1描繪了一種熱傳遞系統(tǒng)(大體以參考標(biāo)號(hào)10來標(biāo)出)，其具有在內(nèi)部產(chǎn)生的 熱源。熱傳遞系統(tǒng)10包括第一部分(即，容器20)，其由兩個(gè)區(qū)域構(gòu)成，S卩，下面的區(qū)域14 和上面的區(qū)域12。在圖1的 系統(tǒng)10中，下面的區(qū)域14作為燃燒區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)，S卩，作為在其中 產(chǎn)生在內(nèi)部產(chǎn)生的熱源的區(qū)域。關(guān)于在內(nèi)部產(chǎn)生的熱源，燃料16和燃燒空氣18被噴射到 下面的區(qū)域14中。所噴射的燃料16和燃燒空氣18被燃燒，優(yōu)選地通過使用傳統(tǒng)的鼓泡床 技術(shù)(來燃燒)，從而產(chǎn)生熱氣體22，其典型地包括經(jīng)歷向上流動(dòng)的剩余的灰燼/吸附劑顆 粒。將理解的是，系統(tǒng)10(如果需要)可容易地被本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員改造，以有利于 代替所描繪的在內(nèi)部產(chǎn)生的熱源來使用在外部產(chǎn)生的熱源。容器20的上面的區(qū)域12作為反應(yīng)器運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提供相對(duì)長(zhǎng)的停留時(shí)間(大約6至 7秒)，由此可發(fā)生回收。在回收中，來自氣體22的熱量被傳遞至如以箭頭24所描繪的那 樣被噴射到容器20的上面的區(qū)域12中并且如以箭頭26所描繪的那樣經(jīng)歷向下的流動(dòng)的 固體顆粒流。這樣，上面的區(qū)域12實(shí)質(zhì)上以逆向流動(dòng)直接接觸式熱交換器的方式起作用。 為此，在下面的區(qū)域14或上面的區(qū)域12中不發(fā)生與水/蒸汽的熱傳遞。相應(yīng)地，容器20 的壁被設(shè)計(jì)成以允許其設(shè)有耐火襯套。此外，固體顆粒24在回收來自氣體22的熱量、(使 其)降至這樣的溫度時(shí)是有效的該溫度足夠低以便于使得能夠在熱傳遞系統(tǒng)10中使用傳 統(tǒng)的空氣加熱器28。固體顆粒24包括第一種顆粒以及第二種顆粒。優(yōu)選地，第一種固體顆粒設(shè)計(jì)以具 有高密度以及高的熱傳導(dǎo)性。第一種固體顆粒的密度越高且其數(shù)量越大，即，第一種固體顆 粒的表面積越高，容器20可越小。為此，已發(fā)現(xiàn)鋁土礦的各種形式(例如Al2O3)適合于用 作第一種固體顆粒。然而，將理解的是，存在其它類型的包含上面所提及的特征的顆粒，也 可替代鋁土礦將這些顆粒用作第一種固體顆粒。第一種固體顆粒還設(shè)計(jì)成具有比剩余的固體燃料灰燼和吸附劑顆粒高得多的密 度和顆粒尺寸。第一種固體顆粒設(shè)計(jì)為向下下落通過上面的區(qū)域12 (甚至在容器20的上 面的區(qū)域12內(nèi)處于最大的氣體速度時(shí))。也就是說，容器20的上面的區(qū)域12內(nèi)的第一種 固體顆粒的極限速度大于容器20的上面的區(qū)域12內(nèi)的最大氣體速度。容器20的上面的區(qū) 域12內(nèi)的橫截面面積設(shè)計(jì)為以便確保氣體22當(dāng)其向上流動(dòng)通過容器20時(shí)的速度足夠高， 以夾帶大多數(shù)剩余的固體燃料灰燼和吸附劑顆粒，并攜帶它們向上且如圖1中以參考標(biāo)號(hào) 36標(biāo)示的箭頭所指示的那樣離開容器20。第一種固體顆粒被如此地從下面的區(qū)域14中排放，以便于確保實(shí)質(zhì)上無精細(xì)的 或粗糙的固體燃料灰燼或吸附劑也從下面的區(qū)域14中排放到系統(tǒng)10的第二部分、碳酸鹽 式再熱器50 (也被稱為煅燒爐)中。多個(gè)床排放管(其中每個(gè)在圖1中以相同的參考標(biāo)號(hào) 31來指示)如此地來定位，即，使得多個(gè)床排放管31中的每個(gè)的入口 31a被定位在容器20 的區(qū)域14的底板14a之上。通過使用該設(shè)計(jì)，不允許大型的石塊(rocks)等從下面的區(qū)域 14穿過而到達(dá)再熱器50。因此，這樣的大型石塊等僅可借助于單獨(dú)的床排出處理系統(tǒng)33 而從容器20中除去。以參照?qǐng)D4更充分地描述的方式，空氣以足夠的量被引入到多個(gè)床排放管31中的 每個(gè)中，以便確?？諝獾乃俣茸銐蚋撸苑乐故Ｓ嗟墓腆w燃料灰燼和吸附劑顆粒沿著排放管中的任意一個(gè)流動(dòng)，而同時(shí)不足以阻止第一種顆粒的向下流動(dòng)通過排放管中的任意一個(gè) 而到達(dá)熱傳遞系統(tǒng)10的其余部分。在容器20的上面的區(qū)域12中發(fā)生的回收中，當(dāng)?shù)诙N顆粒起初經(jīng)歷向下流動(dòng) (如以箭頭26描繪的那樣)以及后來當(dāng)其加入離開容器20的氣體36的流時(shí)，來自氣體22 的二氧化碳(CO2)同樣被轉(zhuǎn)移至以箭頭24描繪的所噴射的固體內(nèi)的第二種顆粒的流。同樣 地，上面的區(qū)域12實(shí)質(zhì)上以逆向流動(dòng)直接接觸式吸收器的方式起作用。也就是說，容器20 的上面的區(qū)域12中的溫度被保持在1000至1400華氏度的范圍內(nèi)的一定溫度，其對(duì)于有助 于由第二種顆粒直接吸收氣體22中的CO2而言尤其有利。優(yōu)選地，第二種固體顆粒設(shè)計(jì)成以便具有高的吸收能力。此處同樣，第二種顆粒的 吸收能力越高且數(shù)量越大，例如第二種固體顆粒的表面積越高，則容器20可潛在地越小。 為此，已發(fā)現(xiàn)如下，即，石灰石顆粒和優(yōu)選的氧化鈣(CaO)顆粒(其有時(shí)也通常地被稱為生 石灰)適合于用作第二種固體顆粒。然而，將理解的是，其它類型顆粒(包含上面所提及 的特征)，也可代替石灰石顆粒而被用作為第二種固體顆粒。CO2被CaO顆粒吸收會(huì)產(chǎn)生 CaCO3(其通常被稱為再碳酸鹽化的石灰石)加上熱量?；谄裢瓿傻墓ぷ鳎雌饋?，通過 使用CaO顆粒， 超過90%的CO2去除率可能是可行的。第二種固體顆粒還設(shè)計(jì)成以具有不大于且優(yōu)選地小于剩余的固體燃料灰燼和吸 附劑顆粒的密度和顆粒尺寸。第二種固體顆粒設(shè)計(jì)成使得當(dāng)這些顆粒中的至少一些可開始 向下下落通過上面的區(qū)域12 (甚至在容器20的上面的區(qū)域12內(nèi)的最大的氣體速度處)時(shí)， 第二種固體顆粒中的全部或基本上全部最終與氣體22混合且一起向上流動(dòng)。也就是說，第 二種固體顆粒在容器20的上面的區(qū)域12內(nèi)的極限速度小于在容器20的上面的區(qū)域12內(nèi) 的最大氣體速度。容器12的上面的區(qū)域20內(nèi)的橫截面面積設(shè)計(jì)以確保如下，即，氣體22 當(dāng)其向上流動(dòng)通過容器20時(shí)的速度足夠高以夾帶大多數(shù)(如果不是全部的)再碳酸鹽化 的第二種固體顆粒(與大多數(shù)剩余的固體燃料灰燼和吸附劑顆粒一起)，且攜帶所有這些 被夾帶的顆粒向上并離開容器20，如以圖1中的參考標(biāo)號(hào)36所標(biāo)出的箭頭所指示的那樣。剩余的固體燃料灰燼和吸附劑顆粒和再碳酸鹽化的石灰石顆粒(其由氣體22夾 帶)，最后如以圖1中的參考標(biāo)號(hào)36所指示的箭頭所描繪的那樣被從容器20的上面的區(qū) 域12中排出至傳統(tǒng)構(gòu)造的低溫的(即，冷的)旋風(fēng)分離器(cycl0ne)38。在冷的旋風(fēng)分離 器38內(nèi)，以對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言眾所周知的方式，使固體燃料灰燼和再碳酸鹽化的石灰 石從氣體22中分離。分離之后，使得所分離的固體燃料灰燼的一部分(如以圖1中大體以參考標(biāo)號(hào)40 所標(biāo)出的箭頭和虛線所描繪)返回至容器20的下面的區(qū)域14，且所分離的固體燃料灰燼的 剩余部分(如以圖1中大體以參考標(biāo)號(hào)41所標(biāo)出的箭頭和虛線所描繪)被從冷的旋風(fēng)分 離器38中排出以用于最終處理。使得所分離的再碳酸鹽化的石灰石(如以圖1中大體以 參考標(biāo)號(hào)53所標(biāo)出的箭頭和虛線所描繪)流動(dòng)至碳酸鹽式再熱器50。另一方面，剩余的 氣體22 (當(dāng)在冷的旋風(fēng)分離器38中使固體燃料灰燼和再碳酸鹽化的石灰石從其中分離之 后)從冷的旋風(fēng)分離器38排出至空氣加熱器28，如以圖1中大體以參考標(biāo)號(hào)42所標(biāo)出的 箭頭和虛線所描繪的。固體燃料灰燼循環(huán)(如上面所描述的那樣且其在此處將被稱為“上面的循環(huán)回 路”或“第一循環(huán)回路”)主要執(zhí)行下面兩項(xiàng)功能1)其降低了否則將會(huì)從容器20中排出的未燃燒的碳的量；和2)其使得能夠?qū)υ鰤菏綗峤粨Q器30內(nèi)存在的溫度進(jìn)行另外的控制。 再碳酸鹽化的石灰石循環(huán)(如上面所描述的且其在此處將被稱為“第二循環(huán)回路”)主要執(zhí) 行下面的功能其降低了否則將從旋風(fēng)分離器38中被排出的二氧化碳排放的量。接著，熱傳遞系統(tǒng)10進(jìn)一步包括第二部分，即碳酸鹽式再熱器50，先前已對(duì)其進(jìn) 行了引用。通過碳酸鹽式再熱器50，實(shí)質(zhì)上存在第一種固體顆粒的簡(jiǎn)單質(zhì)量流，其在流動(dòng)通 過且如以箭頭示意性地描述的那樣(每個(gè)以相同的參考標(biāo)號(hào)35a指示)被從多個(gè)床排放管 31中的每個(gè)的出口(以參考標(biāo)號(hào)31b標(biāo)出)排出之后進(jìn)入再熱器50，從而一旦這些第一種 固體顆粒在容器20的上面的部分12內(nèi)從熱源(即，從氣體22)中回收熱量，則這些第一種 固體顆粒就主要在重力的影響下以非常低的速度(例如大約40米/小時(shí))向下移動(dòng)。這 樣，根據(jù)最佳模式實(shí)施例，當(dāng)?shù)谝环N固體顆粒向下移動(dòng)時(shí)，這些顆粒具有移動(dòng)床的特征。然 而，將理解的是，這些第一種固體顆粒在不背離本發(fā)明的本質(zhì)的情形下同樣可以一些其它 的方式向下移動(dòng)。
實(shí)質(zhì)上也存在第二種固體顆粒(即再碳酸鹽化的石灰石顆粒)的通過碳酸鹽式再 熱器50的簡(jiǎn)單質(zhì)量流，這些第二種固體顆粒在被分離且如以箭頭示意性地描繪的那樣(每 個(gè)以參考標(biāo)號(hào)53指示)被從冷的旋風(fēng)分離器38中排出之后進(jìn)入再熱器50，使得在容器20 的上面的部分12內(nèi)從氣體22中回收了 CO2并且在旋風(fēng)分離器38中被分離且從旋風(fēng)分離器 38中被排出的第二種固體顆粒，主要在重力的影響下以非常低的速度向下移動(dòng)。這樣，根據(jù) 最佳模式實(shí)施例，當(dāng)?shù)诙N固體顆粒向下移動(dòng)時(shí)，這些顆粒同樣具有移動(dòng)床的特征。然而， 將理解的是，第二種固體顆粒在不背離本發(fā)明的本質(zhì)的情形下同樣可以一些其它的方式向 下移動(dòng)。此處要點(diǎn)在于，從熱的第一種固體顆粒(例如經(jīng)加熱的鋁土礦顆粒)至第二種固 體顆粒(例如再碳酸鹽化的石灰石)的熱傳遞功能將典型地以非逆向流動(dòng)的形式來執(zhí)行。 然而，將了解的是，整個(gè)系統(tǒng)熱交換功能的至少部分將典型地以逆向流動(dòng)方式來執(zhí)行。在向下移動(dòng)的過程中，第一種固體顆粒的向下移動(dòng)的質(zhì)量流和第二種固體顆粒的 向下移動(dòng)的質(zhì)量流互相混合，引起在第一種固體顆粒與第二種固體顆粒的向下移動(dòng)的質(zhì)量 流之間實(shí)現(xiàn)的傳導(dǎo)性熱交換。第一種固體顆粒提供可感知的必要的能量，以用于煅燒第二 種固體顆粒(即，再碳酸鹽化的石灰石)，例如在高的0)2分壓下的CaC03。更特別地，在碳 酸鹽式再熱器50中發(fā)生的煅燒中，當(dāng)?shù)诙N固體顆粒經(jīng)歷通過碳酸鹽式再熱器50的向下 流動(dòng)時(shí)，二氧化碳(CO2)被從第二種固體顆粒流(例如，如以箭頭53示出的那樣從由旋風(fēng) 分離器38排出的再碳酸鹽化的石灰石)中轉(zhuǎn)移。也就是說，碳酸鹽式再熱器50中的溫度 被熱的第一種固體顆粒(例如鋁土礦顆粒，諸如Al2O3)的向下移動(dòng)的質(zhì)量流維持在約1800 至2000華氏度的溫度范圍內(nèi)，其對(duì)于有助于在高的分壓下煅燒來自第二種固體顆粒的CO2 而言尤其有利。再熱器50中執(zhí)行的煅燒導(dǎo)致CO2氣體與第二種固體顆粒(例如CaO顆粒) 分離，第二種固體顆粒此時(shí)可被再生式地(regeneratively)使用。吸附劑退化可通過使用 來自ALSTOM Power(阿爾斯托姆能源)有限公司的商用的吸附劑活化過程裝置或通過使用 白云石來避免。煅燒產(chǎn)生幾乎純的CO2氣體，其如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣將會(huì)自然 地與再熱器50中的第一種和第二種固體顆粒分離，且可如以箭頭55所示的那樣被容易地 引導(dǎo)至再熱器排出口。幾乎純的CO2適合于提高油的回收或分離(sequestration)。根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例，增壓式熱交換器30中的固體顆粒包括鋁土礦(例 如Al2O3)和生石灰(例如CaO)，且包括僅最少量的固體燃料灰燼。這是由于以下事實(shí)在容器20內(nèi)在鋁土礦(即Al2O3)的第一種固體顆粒與固體燃料灰燼之間實(shí)現(xiàn)分類，且在旋風(fēng)分離器38內(nèi)在生石灰(即CaO)的第二種固體顆粒與固體燃料灰燼之間實(shí)現(xiàn)分類。換句話 說，來自固體燃料16與燃燒空氣18在容器20的下面的區(qū)域14內(nèi)的燃燒的固體燃料灰燼 為微米大小、且具有低密度，且因此在氣體22的向上流動(dòng)中被夾帶。類似地，容器20內(nèi)的 第二種固體顆粒為微米大小、且具有低密度，且因此在氣體22的向上流動(dòng)中被夾帶。另一 方面，鋁土礦(例如Al2O3)的第一種固體顆粒非常致密、且為600至1200微米大小，且因此 太大以至于不能在氣體22的向上流動(dòng)中被夾帶。另外，與空氣到其中的引入相聯(lián)系的多個(gè) 床排放管31的設(shè)計(jì)(如上面所提及的那樣)提供另外的分類，且進(jìn)一步確保僅鋁土礦(例 如Al2O3)的第一種固體顆粒向下傳送至碳酸鹽式再熱器50，并限制再碳酸鹽化的石灰石或 由再煅燒產(chǎn)生的生石灰和CO2的從碳酸鹽式再熱器50至容器20的向上的任意的傳送。因 此，主要在自然力(包括重力)的影響下，鋁土礦(例如Al2O3)、再碳酸鹽化的石灰石(例 如CaCO3)和生石灰(例如CaO)的第一種和第二種固體顆粒向下移動(dòng)通過碳酸鹽式再熱器 50，且CO2向上移動(dòng)通過碳酸鹽式再熱器50至排出口 55。由于CO2在不使用氧氣或尾端滌 氣的情形下且在遠(yuǎn)高于蒸汽溫度的捕獲溫度下被捕獲，所以在CO2壓縮之前產(chǎn)生非常少的 能量損失。碳酸鹽式再熱器50的溫度非常重要，因?yàn)槠湫纬闪擞糜谠诘谝环N固體顆粒的向 下移動(dòng)的質(zhì)量與第二種固體顆粒的向下移動(dòng)的質(zhì)量之間的傳導(dǎo)性熱傳遞、以及因此將CO2 從再碳酸鹽化的石灰石中去除的基礎(chǔ)。在本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)10中，碳酸鹽式再熱器50內(nèi) 的溫度為燃燒的Q、過量空氣、上面的循環(huán)率或第一循環(huán)率和再碳酸鹽化的石灰石循環(huán)率或 第二循環(huán)率的函數(shù)。對(duì)于給定的燃燒的Q而言，獨(dú)立的變量變成第一循環(huán)率和第二循環(huán)率。 如果將要變得必須提高第一種和/或第二種固體顆粒的溫度，第二循環(huán)率可被降低，然而， 氣體22從容器20的第一部分12中的離去溫度由于經(jīng)減少的、在其中從熱源回收熱量的表 面積而將增加，即，當(dāng)在內(nèi)部產(chǎn)生的熱源與本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)10 —起被應(yīng)用時(shí)，該熱源 為由固體燃料16和燃燒空氣18在容器20的區(qū)域14內(nèi)的燃燒產(chǎn)生的氣體22。第一循環(huán)率 可被降低以增加固體顆粒的溫度，然而，碳損失將由于如下事實(shí)而增加即，在固體燃料灰 燼中未燃燒的碳將很少有機(jī)會(huì)從冷的旋風(fēng)分離器38循環(huán)至容器20的區(qū)域14。因此，認(rèn)為 最佳策略可能是包括對(duì)兩個(gè)變量中的每個(gè)的調(diào)節(jié)的一些組合，即，在第二循環(huán)率中的一些 調(diào)節(jié)以及在第一循環(huán)率中的一些調(diào)節(jié)。在此，同樣注意如下事實(shí)，即，碳酸鹽式再熱器50內(nèi) 的溫度的上限由固體燃料16的灰燼熔化溫度(其名義上為2000華氏度)驅(qū)動(dòng)。為此，為 了第一種和第二種固體顆粒在碳酸鹽式再熱器50內(nèi)保持自由流動(dòng)，碳酸鹽式再熱器50內(nèi) 的溫度須保持在這樣的溫度之下在該溫度時(shí)，固體燃料16和燃燒空氣18在容器20的區(qū) 域14內(nèi)是粘性的。該熱傳遞系統(tǒng)10進(jìn)一步包括第三部分，即，增壓式熱交換器30。如參照?qǐng)D1將最 好地理解的，一個(gè)或多個(gè)熱傳遞表面以安裝在增壓式熱交換器30中的關(guān)系在增壓式熱交 換器30中被恰當(dāng)?shù)刂С小８鶕?jù)圖1中的說明，四個(gè)這樣的熱傳遞表面(每個(gè)以相同的參考 標(biāo)號(hào)32指示)以在增壓式熱交換器30內(nèi)的恰當(dāng)?shù)刂С械陌惭b關(guān)系來示意性地描繪。熱傳 遞表面32可通過使用適合用于這樣的目的的任意的傳統(tǒng)形式的安裝器件(為了保持圖紙 中的圖示的清晰而未顯示)來安裝，且優(yōu)選地在增壓式熱交換器30內(nèi)彼此恰當(dāng)?shù)亻g隔(如 對(duì)于特定的實(shí)施方式而言所要求的那樣)。然而，將理解的是，可在增壓式熱交換器30中應(yīng)用更多或更少數(shù)量的這樣的熱傳遞表面32，而不背離本發(fā)明的本質(zhì)。通過增壓式熱交 換器30，實(shí)質(zhì)上存在第一種和第二種固體顆粒的簡(jiǎn)單質(zhì)量流，其 在流動(dòng)通過且如以箭頭(每個(gè)以相同的參考標(biāo)號(hào)35’指示)示意性地描繪的那樣被從多個(gè) 床排放管31’中的每個(gè)的出口(以參考標(biāo)號(hào)31d標(biāo)出)排出之后進(jìn)入增壓式熱交換器30， 從而一旦這些第一種和第二種固體顆粒已在碳酸鹽式再熱器50中完成再碳酸鹽化的石灰 石(例如CaCO3)的煅燒，則第一種和第二種固體顆粒就主要在重力影響下以非常低的速度 向下移動(dòng)。這樣，這些固體顆粒當(dāng)它們向下移動(dòng)時(shí)具有移動(dòng)床的特征。盡管根據(jù)本發(fā)明的 最佳模式實(shí)施例，這些固體顆粒當(dāng)它們向下移動(dòng)時(shí)具有移動(dòng)床的特征，將理解的是，這些固 體顆粒也可以一些其它的方式向下移動(dòng)而不背離本發(fā)明的本質(zhì)。此處要點(diǎn)是，熱傳遞功能 優(yōu)選地至少部分地以逆向流動(dòng)形式來執(zhí)行。為此，熱交換功能中的至少部分須以逆向流動(dòng) 形式來執(zhí)行。在以上面已進(jìn)行了參照的方式向下移動(dòng)的過程中，第一種和第二種固體顆粒的該 向下移動(dòng)的質(zhì)量流流動(dòng)經(jīng)過熱傳遞表面32，這些熱傳遞表面32根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí) 施例優(yōu)選地各自包括多個(gè)單獨(dú)的管道(為了保持圖紙中的圖示的清晰而未示出)，這些管 道當(dāng)被收集在一起時(shí)起作用，以構(gòu)成單獨(dú)一個(gè)熱傳遞表面32。通過每個(gè)熱傳遞表面32的這 些管道(未示出)中的每個(gè)，如以各自標(biāo)記有詞語“流體”的箭頭示意性地描繪的那樣，流動(dòng) 有循環(huán)的“工作流體”。如此處所使用的那樣，術(shù)語“工作流體”意圖指熱力學(xué)循環(huán)的“工作 流體”，例如，諸如蒸汽或氨，以及指工藝原料。在第一種和第二種固體顆粒的向下移動(dòng)的質(zhì) 量流與流動(dòng)通過被收集在一起時(shí)構(gòu)成其中一個(gè)熱交換器表面32的管道(未示出)的工作 流體之間實(shí)現(xiàn)的傳導(dǎo)性熱交換，優(yōu)選地如上面所討論的那樣為百分之一百的逆向流動(dòng)。盡 管也如上面所討論的那樣，在第一種和第二種固體顆粒的向下移動(dòng)的質(zhì)量流與流動(dòng)通過管 道(未示出)的工作流體之間的這樣的傳導(dǎo)性熱交換可備選地(最低限度)為至少部分逆 向的流動(dòng)。不存在如下必要性，即，當(dāng)改變?yōu)榱水a(chǎn)生熱源的目的而采用的經(jīng)受燃燒的燃料時(shí)， 改變共同地構(gòu)成熱傳遞表面32中的每個(gè)的單獨(dú)的管道(未示出)之間的間隔。此外，由于 在共同地構(gòu)成熱傳遞表面32中的每個(gè)的單獨(dú)的管道(未示出)上不存在氣體流動(dòng)，相應(yīng)地 不存在氣體側(cè)速度限制，該限制在氣體-管道熱交換器中產(chǎn)生對(duì)于過熱器、再熱器、蒸發(fā)器 和節(jié)熱器熱傳遞表面的多個(gè)區(qū)段的需求，該需求最常見地在現(xiàn)有技術(shù)的循環(huán)流化床系統(tǒng)形 式的情況下以及在現(xiàn)有技術(shù)的燃燒粉化煤的蒸汽發(fā)生器形式中被要求。這樣，如下被認(rèn)為 是可能的，即，提供從其中的節(jié)熱器入口至其中的過熱器排出口的單回路，伴隨其有如下效 果，即，集管壓力損失很大程度上被排除。根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例，增壓式熱交換器30中的第一種固體顆粒由幾乎 百分之百的鋁土礦(即Al2O3)構(gòu)成，且增壓式熱交換器30中的第二種固體顆粒由幾乎百分 之百的生石灰(即CaO)構(gòu)成，且各自僅包括最少量的固體燃料灰燼。這是由于如下事實(shí)， 艮口，在容器20內(nèi)實(shí)現(xiàn)在鋁土礦(即A1203)的第一種固體顆粒與固體燃料灰燼和第二種固 體顆粒之間的選分，且在旋風(fēng)分離器38中實(shí)現(xiàn)在再碳酸鹽化的石灰石(即CaCO3)的第二種 固體顆粒與固體燃料灰燼之間的選分，且在碳酸鹽式再熱器50內(nèi)實(shí)現(xiàn)第一種固體顆粒與 生石灰(即CaO3)的第二種固體顆粒以及二氧化碳(即CO2)之間的選分。在這方面，來自 熱源(例如來自固體燃料16與燃燒空氣18在容器12的區(qū)域14內(nèi)的燃燒的熱源)的固體燃料灰燼和再碳酸鹽化的石灰石(即CaCO3)的第二種固體顆粒為微米大小且具有低密度， 且因此在容器20中的氣體22的向上流動(dòng)中被夾帶。另一方面，鋁土礦(即Al2O3)的第一 種固體顆粒非常致密，且為600至1200微米大小，且因此太大以至于不能在氣體22的向上 流動(dòng)中被夾帶。此外，當(dāng)來自熱源的固體燃料灰燼和再碳酸鹽化的石灰石(即CaCO3)的第 二種固體顆粒兩者為微米大小且具有低密度，且因此在容器20中的氣體22的向上流動(dòng)中 被夾帶時(shí)，再碳酸鹽化的石灰石(即CaCO3)的第二種固體顆粒設(shè)計(jì)成具有不同的密度，且 因此可在旋風(fēng)分離器38中與固體燃料灰燼分離。另外，與空氣到其中的引入相聯(lián)系的多個(gè) 床排放管31和31’的設(shè)計(jì)，如在上面所提及的且將在下面與圖紙的圖5和6的討論相關(guān)聯(lián) 地對(duì)其進(jìn)一步參考的那樣，提供了另外的選分并進(jìn)一步確保了(a)鋁土礦(即Al2O3)的第 一種固體顆粒(但是不多于最少量的固體燃料灰燼或再碳酸鹽化的石灰石)從容器20向 下傳送至碳酸鹽式再熱器50，且?guī)缀鯖]有二氧化碳(即CO2)從碳酸鹽式再熱器50向上傳 送至容器20，且(b)鋁土礦(即Al2O3)的第一種固體顆粒和生石灰(即CaO)的第二種顆粒 (但不多于最少量的固體燃料灰燼且?guī)缀鯚o二氧化碳(即CO2))從碳酸鹽式再熱器50向下 傳送至增壓式熱交換器30。因此，第一和第二固體顆粒主要在重力的影響下如之前在上面 描述過的那樣向下移動(dòng)。 當(dāng)?shù)谝环N和第二種固體顆粒到達(dá)增壓式熱交換器30的底部時(shí)，固體顆粒足夠冷， 即在大約500華氏度的溫度，從而使得固體顆粒24 (如以大體由參考標(biāo)號(hào)34標(biāo)明的虛線示 意性地示出的那樣)可被輸送回到容器20的頂部以用于噴射進(jìn)入其中的第一部分12，如之 前在上面所描述過的那樣，以便再次重復(fù)固體顆粒24流動(dòng)通過容器20且其后通過碳酸鹽 式再熱器50和增壓式熱交換器30的過程。固體顆粒在本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)10內(nèi)的該流 動(dòng)在本文中將被稱為“第三循環(huán)回路”或“下面的循環(huán)回路”。增壓式熱交換器30的溫度同樣非常重要，因?yàn)槠湫纬闪嗽诘谝环N和第二種固體 顆粒的向下移動(dòng)的質(zhì)量與熱傳遞表面32的管道(未示出)且因此與流動(dòng)通過這些管道(未 示出)的工作流體之間的傳導(dǎo)性熱傳遞的基礎(chǔ)。在本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)10中，增壓式熱交 換器30內(nèi)的溫度為燃燒的Q、過量空氣、上面的循環(huán)率或第一循環(huán)率、再碳酸鹽化的生石灰 的循環(huán)率或第二循環(huán)率以及下面的循環(huán)率或第三循環(huán)率的函數(shù)。對(duì)于給定的燃燒的Q而 言，獨(dú)立的變量變成第一循環(huán)率、第二循環(huán)率和第三循環(huán)率。如果提高第一種和/或第二種 固體顆粒的溫度將要變得必要，則第二和/或第三循環(huán)率可被降低，但是氣體22從容器12 的第一部分20的離開溫度將由于降低的、在其中從熱源回收熱量的表面積而增加。第一循 環(huán)率可被降低以用于增加固體顆粒的溫度，然而碳損失將由于如下事實(shí)而增加g卩，固體燃 料灰燼中的未燃燒的碳將具有很少的機(jī)會(huì)從冷的旋風(fēng)分離器38循環(huán)至容器12的區(qū)域14。 因此，認(rèn)為最佳策略可能是包含對(duì)三個(gè)變量中的每個(gè)的調(diào)節(jié)的一些組合，即，在下面的循環(huán) 率或第三循環(huán)率中的一些調(diào)節(jié)，以及在上面的循環(huán)率或第一循環(huán)率中的和對(duì)于再碳酸鹽化 的生石灰的循環(huán)率或第二循環(huán)率的調(diào)節(jié)。此處，再次應(yīng)當(dāng)注意，增壓式熱交換器30內(nèi)的溫 度的上限由固體燃料16的灰燼熔化溫度(其名義上為2000華氏度)來驅(qū)動(dòng)。為此，為了 第一種和第二種固體顆粒在增壓式熱交換器30內(nèi)保持自由流動(dòng)，增壓式熱交換器30內(nèi)的 溫度須保持在這樣的溫度之下在該溫度下，容器12的區(qū)域14內(nèi)的固體燃料16和燃燒空 氣18是粘性的。在自由流動(dòng)的固體顆粒的質(zhì)量中通過回收而從熱源(不管在內(nèi)部產(chǎn)生的還是在外部產(chǎn)生的)中收集熱量，使得許多在現(xiàn)有技術(shù)的循環(huán)流化床系統(tǒng)形式中或在現(xiàn)有技術(shù)的 燃燒煤化粉的蒸汽發(fā)生器形式中不可能的事情成為可能。作為示例且在這點(diǎn)上不作為限 制，本文中對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行參考(其均被視為關(guān)于根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)建的熱傳遞系統(tǒng)-例如 熱傳遞系統(tǒng)10是可行的)1)逆向流動(dòng)在根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)建的熱傳遞系統(tǒng)10的所有回路 中是可行的；2)當(dāng)溫度通過本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)10跌落時(shí)，不存在對(duì)于更換熱傳遞表面32 的管道(未示出)的需要；3)不管固體燃料16如何差，都不存在熱傳遞表面32的管道(未 示出)的侵蝕、腐蝕或堵塞的可能性；4)不管固體燃料16的性能，熱傳遞表面32的所有管 道(未示出)都可以是有翅片的；5)熱傳遞表面32的所有管道(未示出)通過傳導(dǎo)而在 每個(gè)這樣的單獨(dú)的管道(未示出)的軸線周圍被均勻地加熱，因此排除了如例如利用水冷 壁形式的結(jié)構(gòu)而發(fā)生的對(duì)管道(未示出)的單側(cè)加熱；6)由于如下事實(shí)而大大增強(qiáng)的熱傳 遞傳導(dǎo)率已知為固體-管道(熱傳遞)大于在氣體-管道熱傳遞中的對(duì)流熱傳遞。
另外，在自由流動(dòng)的固體顆粒的質(zhì)量中通過回收而從熱源(不管在內(nèi)部產(chǎn)生的還 是在外部產(chǎn)生的)中收集二氧化碳，使得許多在現(xiàn)有技術(shù)的循環(huán)流化床系統(tǒng)形式中或在現(xiàn) 有技術(shù)的燃燒粉化煤的蒸汽發(fā)生器形式中不可能的其它事情成為可能。作為示例且在這點(diǎn) 上不作為限制，本文中對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行參考(其均被視為關(guān)于根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)建的熱傳遞 系統(tǒng)-例如熱傳遞系統(tǒng)10是可行的)1)在不使用氧氣的情形下捕獲CO2 ；2)在不使用尾 端滌氣的情形下捕獲CO2 ；3)以遠(yuǎn)高于蒸汽溫度的捕獲溫度捕獲CO2 ；且4)在CO2壓縮之前 以很少能量消耗來捕獲C02。為了完成如在圖1中所示的本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)10的描述，此處注意如下事實(shí)， 艮口，被噴射到容器12的區(qū)域14中的燃燒空氣18，在被如此地噴射到其中之前優(yōu)選首先在空 氣加熱器28內(nèi)憑借在氣體(使得其如以參考標(biāo)號(hào)42指示的那樣流動(dòng)通過空氣加熱器28) 與空氣(如以參考標(biāo)號(hào)44指示的箭頭所描繪的那樣，為了該目的而使得其進(jìn)入并流動(dòng)通過 空氣加熱器28)之間的熱交換而被加熱。同樣被視為非常重要的是，在此處注意，實(shí)質(zhì)上僅 有的空氣(其根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例與本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)10—起被應(yīng)用)為被 噴射到容器12的區(qū)域14中的燃燒空氣18。此外，此處還注意，僅當(dāng)所利用的熱源為在內(nèi)部 處產(chǎn)生的熱源時(shí)，這樣的燃燒空氣18才被應(yīng)用。作為這一點(diǎn)的補(bǔ)充，認(rèn)識(shí)到如下內(nèi)容被視 為非常重要，即，為了利用其在碳酸鹽式再熱器50或增壓式熱交換器30內(nèi)實(shí)現(xiàn)其中的第一 種和第二種固體顆粒的向下移動(dòng)的質(zhì)量的流化作用的目的，沒有空氣和/或任何氣體被噴 射到碳酸鹽式再熱器50或增壓式熱交換器30中。應(yīng)用于本發(fā)明的熱傳遞系統(tǒng)10的僅有的 其它空氣為被引入到多個(gè)床排放管31和31’中的每個(gè)中的空氣。在床排放管31的情況中， 采用空氣，以用于在其中實(shí)現(xiàn)在第一種固體顆粒和第二種固體顆粒與任意的精細(xì)的固體燃 料灰燼和/或吸附劑顆粒(其否則可能進(jìn)入多個(gè)床排放管31中的任意一個(gè)或多個(gè))兩者 之間的另外的選分的目的，且用于防止在碳酸鹽式再熱器50中所分離的CO2流動(dòng)到容器20 的目的(否則可能發(fā)生)。在床排放管31’的情況中，采用空氣，以用于在其中實(shí)現(xiàn)在第一 種固體顆粒和第二固體顆粒以及任意的精細(xì)的固體燃料灰燼和/或吸附劑顆粒(其否則可 能進(jìn)入多個(gè)床排放管31'中的任意一個(gè)或多個(gè))兩者之間的另外的選分的目的，且用于防 止在碳酸鹽式再熱器50中所分離的CO2到增壓式熱交換器30的任何泄露的目的(其否則 可能發(fā)生)。本文中下面將對(duì)圖紙中的圖2進(jìn)行簡(jiǎn)要地參考。為此，在圖2中描繪了機(jī)械式互連的放大比例的側(cè)視圖，根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例，該機(jī)械式互連在熱傳遞系統(tǒng)10的 第一部分(即容器20)與其第二部分(即碳酸鹽式再熱器50)之間，其根據(jù)熱傳遞系統(tǒng)10 的運(yùn)轉(zhuǎn)模式被熱的第一種固體顆粒在從容器20通到碳酸鹽式再熱器50時(shí)橫穿。更具體地 說，如參考圖紙中的圖2最佳地理解的那樣，在容器20的區(qū)域14與碳酸鹽式再熱器50之 間實(shí)現(xiàn)機(jī)械式互連，從而使得在其間存在空隙，在圖2中大體以參考標(biāo)號(hào)29指示。換句話 說，環(huán)繞空隙29的周邊通過使用任意的傳統(tǒng)形式的適用于如下目的的器件來閉合，該目的 為以此實(shí)現(xiàn)容器20的區(qū)域14的底板14a與碳酸鹽式再熱器50的機(jī)械式互連，從而使得容 器20和碳酸鹽式再熱器50以彼此隔開的關(guān)系被支承且在它們之間延伸有有限的空隙29。 如在上文中與熱傳遞系統(tǒng)10的描述相結(jié)合而描述的那樣，多個(gè)床排放管31橫跨有限的空 隙29，從而構(gòu)成在容器20的區(qū)域14與碳酸鹽式再熱器50之間唯一的連通器件。為此，如 參考圖紙中的圖2最佳地理解的那樣，多個(gè)床排放管31 (如所示的那樣)向上伸出通過容 器20的區(qū)域14的底板14a，從而使得多個(gè)床排放管31中的每個(gè)的入口 31a被定位成與容 器20的區(qū)域14的底板14a處于隔開的關(guān)系。類似地，多個(gè)床排放管31中的每個(gè)的出口 31b(如所示的那樣)向內(nèi)伸出到碳酸鹽式再熱器50中，從而使得多個(gè)床排放管31中的每 個(gè)的出口 31b延伸到碳酸鹽式再熱器50中達(dá)到合適的范圍(從有限的空隙29起)。本文中下面將考慮圖紙中的圖4，在其中以放大的比例描繪了熱傳遞系統(tǒng)10的一 段，此處執(zhí)行選分過程，由此熱的第一種固體顆粒(例如熱的鋁土礦顆粒)與第二種固體顆 粒(例如再碳酸鹽化的石灰石)、固體燃料灰燼、吸附劑、易燃物以及煙氣分離。為此，在圖 紙中的圖4中示出了容器20的區(qū)域14的底板14a的一部分，和碳酸鹽式再熱器50的上面 的(如參照?qǐng)D4可見的那樣)表面(大體以參考標(biāo)號(hào)50b標(biāo)明)的一部分。另外，圖4中 以示例的方式描繪了多個(gè)床排放管31中的單獨(dú)一個(gè)，使其入口 31a位于容器的區(qū)域14內(nèi) 且與底板14a處于合適地隔開的關(guān) 系，且其出口 31b位于碳酸鹽式再熱器50內(nèi)且與碳酸鹽 式再熱器50的上面的表面50b處于合適地隔開的關(guān)系。再次參照?qǐng)D紙中的圖4，如在其中所示的那樣，根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例，相 對(duì)于床排放管31以環(huán)繞的關(guān)系安裝有大體以參考標(biāo)號(hào)46指示的選分器件，以便與容器20 的區(qū)域14的底板14a和碳酸鹽式再熱器50的上面的表面50b兩者合適地隔開?？刹捎萌?意的傳統(tǒng)形式的適合于實(shí)現(xiàn)相對(duì)于床排放管31以環(huán)繞的關(guān)系安裝選分器件46的安裝器件 (為了保持圖紙中的圖示的清晰而未示出)，以用于該目的。如參考圖紙中的圖1將最佳地 理解的那樣，根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例，選分器件46優(yōu)選與多個(gè)床排放管31中的每個(gè) 協(xié)作性地相關(guān)聯(lián)，從而使得單獨(dú)的選分器件46的數(shù)量對(duì)應(yīng)于被應(yīng)用在熱傳遞系統(tǒng)10中的 單獨(dú)的床排放管31的數(shù)量。接著，如參照?qǐng)D紙中的圖4最佳地理解的那樣，選分器件46包含一個(gè)大致圓形的 構(gòu)件(以參考標(biāo)號(hào)48指示)，管狀構(gòu)件(以參考標(biāo)號(hào)60指示)在其一端處通過使用任意 形式的傳統(tǒng)的適合于這樣的目的的器件而恰當(dāng)?shù)毓潭ǖ酱笾聢A形的構(gòu)件上，而管狀構(gòu)件60 的另一端被連接到合適的空氣源(未示出)上，從而使得允許空氣流動(dòng)通過合適的歧管狀 的器件(為了保持圖紙中的圖示的清晰而未示出)而進(jìn)入且通過管狀構(gòu)件60到達(dá)圓形的 構(gòu)件48，且由此相對(duì)于床排放管31成環(huán)繞的關(guān)系，因此使得這樣的空氣通過多個(gè)開口進(jìn)入 床排放管31，這些開口通過使用圖4中的假想線來描繪且其各自為了便于對(duì)其參考而以相 同的參考標(biāo)號(hào)49來指示，這些開口以繞床排放管31的周邊彼此恰當(dāng)?shù)馗糸_的關(guān)系提供，以用于該目的?？刹捎米詧D4中的假想線所描繪的數(shù)量起更多或更少數(shù)量的開口 49，而不背 離本發(fā)明的本質(zhì)?？諝庠谶M(jìn)入床排放管31 (通過為了該目的而繞該床排放管31的周邊提供的開口) 之后，向上流動(dòng)通過床排放管31而進(jìn)入容器20的區(qū)域14中。以上述方式被引入到床排放 管31中的空氣的量設(shè)計(jì)成以便使得該空氣的速度足夠高，以防止不期望的物質(zhì)(諸如第二 種固體顆粒(例如再碳酸鹽化的生石灰)以及精細(xì)的固體燃料灰燼和吸附劑顆粒)的流從 容器12的區(qū)域14通過床排放管31向下流動(dòng)到碳酸鹽式再熱器50中，而同時(shí)該空氣流的 速度并不足夠至足以阻止第一種固體顆粒從容器20的區(qū)域14通過床排放管31進(jìn)入碳酸 鹽式再熱器50中的向下流動(dòng)。
空氣在進(jìn)入床排放管31 (通過為了該目的而繞該床排放管31的周邊提供的開口) 之后，還向下流動(dòng)通過床排放管31而進(jìn)入碳酸鹽式再熱器50中。以上述方式引入到床排 放管31中的空氣的量還設(shè)計(jì)成以便使得該空氣的速度足夠高，以防止不期望的物質(zhì)(比如 CO2)的流從碳酸鹽式再熱器50通過床排放管31向上流動(dòng)進(jìn)入容器12的區(qū)域14中，而同 時(shí)該空氣流的速度不足夠至足以不可接受地增加第一種固體顆粒從容器20的區(qū)域14通過 床排放管31進(jìn)入碳酸鹽式再熱器50中的向下流動(dòng)。本文中下面將對(duì)圖紙中的圖3進(jìn)行簡(jiǎn)要地參照。為此，在圖3中描繪了機(jī)械式互 連的放大比例的側(cè)視圖，根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例，該機(jī)械式互連在熱傳遞系統(tǒng)10的 第二部分(即碳酸鹽式再熱器50)與其第三部分(即增壓式熱交換器30)之間，其根據(jù)熱 傳遞系統(tǒng)10的運(yùn)轉(zhuǎn)模式被從碳酸鹽式再熱器50通到增壓式熱交換器30的熱的第一種固 體顆粒和經(jīng)煅燒的第二種固體顆粒兩者橫穿。更具體地說，如參照?qǐng)D紙中的圖3最佳地理 解的那樣，在碳酸鹽式再熱器50與增壓式熱交換器30之間實(shí)現(xiàn)機(jī)械式互連，使得在其之間 存在空隙，在圖3中大體以參考標(biāo)號(hào)29’指示。換句話說，環(huán)繞空隙29’的周邊通過使用任 意的傳統(tǒng)形式的、適用于如下目的的器件來閉合，該目的為以此實(shí)現(xiàn)碳酸鹽式再熱器50的 底板50a與增壓式熱交換器30的機(jī)械式互連，從而使得碳酸鹽式再熱器50與增壓式熱交 換器30以彼此隔開的關(guān)系被支承，且在它們之間延伸有有限的空隙29’。如在上文中已結(jié) 合熱傳遞系統(tǒng)10的描述進(jìn)行描述的那樣，多個(gè)床排放管31’橫跨有限的空隙29’，以便構(gòu)成 在碳酸鹽式再熱器50與增壓式熱交換器30之間的連通的唯一器件。為此，如參考圖紙中 的圖3最佳地理解的那樣，多個(gè)床排放管31’(如所示的那樣)向上伸出通過碳酸鹽式再 熱器50的底板50a，從而使得多個(gè)床排放管31’中的每個(gè)的入口 31c定位成與碳酸鹽式再 熱器50的底板50a處于隔開的關(guān)系。類似地，多個(gè)床排放管31’中的每個(gè)的出口 31d(如 所示的那樣)向內(nèi)伸出到增壓式熱交換器30中，使得該多個(gè)床排放管31’中的每個(gè)的出口 31d延伸到增壓式熱交換器30中合適的范圍(從有限的空隙29’起)。本文中下面將考慮圖紙中的圖5，在其中以放大的比例描繪了熱傳遞系統(tǒng)10的一 段，此處執(zhí)行選分過程，由此使熱的第一種固體顆粒(例如熱的鋁土礦顆粒)和第二種固體 顆粒(例如經(jīng)煅燒的石灰石)與二氧化碳和任意的固體燃料灰燼、吸附劑、易燃物分離。為 此，在圖紙中的圖5中示出了碳酸鹽式再熱器50的底板50a的一部分，以及增壓式熱交換 器30的上面的(如參照?qǐng)D5可見的那樣)表面(大體以參考標(biāo)號(hào)30a標(biāo)明)的一部分。另 夕卜，圖5中以示例的方式描繪了多個(gè)床排放管31’中的單獨(dú)一個(gè)，使得其入口 31c位于碳酸 鹽式再熱器50內(nèi)且相對(duì)于底板50a處于合適地隔開的關(guān)系，且其出口 31d位于增壓式熱交換器30內(nèi)且相對(duì)于增壓式熱交換器的上面的表面30a處于合適地隔開的關(guān)系。再次參考圖紙中的圖5，如在其中所示的那樣，根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例，相 對(duì)于床排放管31’以環(huán)繞的關(guān)系安裝有大體以參考標(biāo)號(hào)46’指示的選分器件，以便與碳酸 鹽式再熱器50的底板50a和增壓式熱交換器30的上面的表面30a兩者合適地隔開。可利 用任意的傳統(tǒng)形式的、適合于實(shí)現(xiàn)相對(duì)于床排放管31’以環(huán)繞的關(guān)系安裝選分器件46’的 安裝器件(為了保持圖紙中的圖示的清晰而未示出)，以用于該目的。如參考圖紙中的圖 1將最佳地理解的那樣，根據(jù)本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例，選分器件46’優(yōu)選地與多個(gè)床排放 管31’中的每一個(gè)協(xié)作性地相關(guān)聯(lián)，從而使得單獨(dú)的選分器件46’的數(shù)量對(duì)應(yīng)于在熱傳遞 系統(tǒng)10中所采用的單獨(dú)的床排放管31’的數(shù)量。接著，如參照?qǐng)D紙中的圖5最佳地理解的 那樣，選分器件46’包含大致圓形的構(gòu)件(以參考標(biāo)號(hào)48’指示)，管狀構(gòu)件(以參考標(biāo)號(hào) 60’指示)在其一端處通過使用任意形式的傳統(tǒng)的適合于這樣的目的的器件而恰當(dāng)?shù)毓潭?到大致圓形的構(gòu)件上，而管狀構(gòu)件60’的另一端連接到合適的空氣源(未示出)，從而使得 允許空氣流動(dòng)通過合適的歧管狀的器件(為了保持圖紙中的圖示的清晰而未示出)進(jìn)入且 通過管狀構(gòu)件60’而到達(dá)圓形的構(gòu)件48’，且由此相對(duì)于床排放管31’成環(huán)繞的關(guān)系，因此 使得這樣的空氣通過多個(gè)開口進(jìn)入床排放管31’，這些開口通過使用圖5中的假想線來描 繪，且其各自為了便于對(duì)其進(jìn)行參照以相同的參考標(biāo)號(hào)49，來指示，這些開口以繞床排放管 31的周邊彼此恰當(dāng)?shù)馗糸_的關(guān)系來提供，以用于該目的。可應(yīng)用從圖5中的假想線所描繪 的數(shù)量起更多或更少數(shù)量的開口 49’，而不背離本發(fā)明的本質(zhì)。 空氣在進(jìn)入床排放管31’(通過為了該目的而繞該床排放管31’的周邊提供的開 口)之后向上流動(dòng)通過床排放管31’而進(jìn)入碳酸鹽式再熱器50中。以上述方式引入到床 排放管31’中的空氣的量設(shè)計(jì)成以便使得該空氣的速度足夠高，以防止不期望的物質(zhì)(諸 如CO2以及任何精細(xì)的固體燃料灰燼和吸附劑顆粒)的流從碳酸鹽式再熱器50通過床排 放管31’向下流動(dòng)到增壓式熱交換器30中，而同時(shí)該空氣流的速度不足夠至足以阻止第一 種固體顆粒和第二種固體顆粒從碳酸鹽式再熱器50通過床排放管31’進(jìn)入增壓式熱交換 器30中的向下流動(dòng)。因此，根據(jù)本發(fā)明，已提供了一種用于熱傳遞系統(tǒng)的新型的且經(jīng)改進(jìn)的設(shè)計(jì)(為 此，在考慮熱傳遞系統(tǒng)的限度內(nèi)，在采用新型的且新穎的措施后對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè))。另外，根據(jù) 本發(fā)明提供了這樣一種新型的且經(jīng)改進(jìn)的技術(shù)其特征在于降低來自礦物燃料燃燒的二氧 化碳CO2排放。此外，根據(jù)本發(fā)明提供了這樣一種新型的且經(jīng)改進(jìn)的技術(shù)其特征還在于以 較低成本并且以更高的效率降低來自礦物的燃燒的CO2排放。另外，根據(jù)本發(fā)明提供了這樣 一種新型的且經(jīng)改進(jìn)的技術(shù)其特征還在于具有降低的CO2排放的回?zé)崾郊皞鲗?dǎo)式熱傳遞 系統(tǒng)。另外還提供了一種經(jīng)改進(jìn)的技術(shù)，其特征在于將二氧化碳從由于礦物燃料在存在空 氣的情況下在燃燒器中燃燒而產(chǎn)生的氣體和/或剩余的灰燼/吸附劑顆粒中去除。同樣， 根據(jù)本發(fā)明提供了這樣一種新型的且經(jīng)改進(jìn)的技術(shù)其特征還在于能降低來自礦物燃料燃 燒的二氧化碳排放的回?zé)崾郊皞鲗?dǎo)式熱傳遞系統(tǒng)。雖然已示出了我們的發(fā)明的實(shí)施例，但將認(rèn)識(shí)到，仍可由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地 對(duì)其做出其改進(jìn)方案(其中一些上文已間接提及)。因此，我們意圖通過所附的權(quán)利要求覆 蓋本文中間接提及的改進(jìn)方案以及屬于我們的發(fā)明的真實(shí)精神和范疇的其它改進(jìn)方案。
權(quán)利要求
一種用于降低來自燃燒礦物燃料產(chǎn)生的氣體的二氧化碳排放的系統(tǒng)，包括容器，構(gòu)造成(i)用于將燃燒礦物燃料產(chǎn)生的氣體以向上的流動(dòng)以一定速度從容器的下面的部分引導(dǎo)到所述容器的上面的部分；(ii)用于將能從氣體中吸收熱量的第一種固體顆粒和能從所述氣體中捕獲二氧化碳的第二種固體顆粒接收到所述容器的上面的部分中，且(iii)用于將所接收的第一種固體顆粒以向下的流動(dòng)從所述容器的上面的部分引導(dǎo)到所述容器的下面的部分，其中，氣體向上流動(dòng)的速度(i)足以使得所述第二種固體顆粒與向上流動(dòng)的氣體一起流動(dòng)至第一容器排出口，且(ii)不足以阻止所述第一種固體顆粒至第二容器排出口的向下流動(dòng)；分離器，構(gòu)造成(i)用于將從所述第一容器排出口排出的帶有所捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒和氣體分離，且(ii)用于將分離出的帶有所捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒引導(dǎo)至分離器排出口；和再熱器，構(gòu)造成(i)用于將從所述第二容器排出口排出的帶有所吸收的熱量的第一種固體顆粒和從所述分離器排出口排出的帶有所捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒以向下的流動(dòng)引導(dǎo)至第一再熱器排出口，從而使得來自所述第一種固體顆粒的熱量致使所捕獲的二氧化碳從所述第二種固體顆粒中釋放；且(ii)用于將所釋放的二氧化碳引導(dǎo)至第二再熱器排出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一種固體顆粒包括鋁土巖，且所述第二種固體顆粒包括石灰石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二種固體顆粒為CaO顆粒，且所述帶有所捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒為CaCO3顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述容器內(nèi)的氣體流動(dòng)將所述容器的上面的部分加熱到在1000至1400華氏度范圍內(nèi) 的溫度，且所述第二種固體顆粒在該溫度時(shí)從所述氣體中捕獲二氧化碳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，帶有所吸收的熱量的所述第一種固體顆粒的流動(dòng)將所述再熱器加熱到在1800至2000 華氏度范圍內(nèi)的溫度，且所捕獲的二氧化碳在該溫度時(shí)從所述第二種固體顆粒中被釋放。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述再熱器為煅燒爐，且所述分離器為旋風(fēng)分離器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所釋放的二氧化碳是基本上純的二氧化碳。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所接收的第一種固體顆粒的向下流動(dòng)為 基于重力的流動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二容器排出口包括互連裝置，具有上開口，構(gòu)造成用于從所述容器的下面的部分接收所述向下流動(dòng)的帶有吸收的熱量的 第一種固體顆粒；下開口，構(gòu)造成用于將所述向下流動(dòng)的帶有所吸收的熱量的第一種固體顆粒排出到所 述再熱器中；通道，具有孔且構(gòu)造成(i)用于接收具有一定速度通過該孔的空氣流，(ii)用于將所 接收的空氣流引導(dǎo)通過所述通道，且(iii)用于將帶有所吸收的熱量的所述第一種固體顆 粒以向下的流動(dòng)從所述上開口引導(dǎo)至所述下開口，其中，所接收的被引導(dǎo)至所述通道的空 氣流的速度不足以阻止帶有所吸收的熱量的第一種固體顆粒的向下流動(dòng)從所述上開口至 所述下開口橫穿所述通道，且足以阻止所釋放的二氧化碳從所述下開口至所述上開口橫穿 所述通道且因此進(jìn)入所述容器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括熱交換器，構(gòu)造成(i)用于將帶有所吸收的熱量的第一種固體顆粒和從所述第二再熱 器排出口排出的第二種固體顆粒以向下的流動(dòng)引導(dǎo)至熱交換器排出口，從而使得來自所述 第一種固體顆粒的熱量被傳遞至工作流體。
11.一種用于降低來自燃燒礦物燃料產(chǎn)生的氣體的二氧化碳排放的方法，包括 以向上的流動(dòng)以一定速度引導(dǎo)燃燒礦物燃料產(chǎn)生的氣體；以向下的流動(dòng)引導(dǎo)第一種固體顆粒，從而使得來自所述向上流動(dòng)的氣體的熱量被所述 向下流動(dòng)的第一種固體顆粒吸收，其中，氣體向上流動(dòng)的速度不足以阻止所述第一種固體 顆粒的向下流動(dòng)；將第二種固體顆粒引入向上流動(dòng)的氣體，從而使得所引入的第二種固體顆粒從所述向 上流動(dòng)的氣體中捕獲二氧化碳；將帶有所捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒與氣體分離；將分離出的帶有所捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒引入到帶有所吸收的熱量的向 下流動(dòng)的第一種固體顆粒，從而使得來自所述第一種固體顆粒的熱量致使所捕獲的二氧化 碳從所引入的第二種固體顆粒中被釋放；以向上的流動(dòng)將所釋放的二氧化碳引導(dǎo)至排出口點(diǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于， 所述第一種固體顆粒包括鋁土巖；且所述第二種固體顆粒包括石灰石。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于， 所述第二種固體顆粒為CaO顆粒；且所述帶有所捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒為CaCO3顆粒。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述向上流動(dòng)的氣體產(chǎn)生在1000至1400華氏度范圍內(nèi)的溫度；且 所述第二種固體顆粒在該溫度時(shí)從所述氣體中捕獲二氧化碳。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述向下流動(dòng)的經(jīng)加熱的帶有所吸收的熱量的第一種固體顆粒產(chǎn)生在1800至2000華 氏度范圍內(nèi)的溫度；且所捕獲的二氧化碳在該溫度時(shí)從所述第二種固體顆粒中被釋放。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所釋放的二氧化碳是基本上純的二氧 化碳。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一種固體顆粒的向下流動(dòng)為基 于重力的流動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括 引導(dǎo)工作流體的流動(dòng)；且在二氧化碳的釋放之后，引導(dǎo)所述向下流動(dòng)的帶有所吸收的熱量的第一種固體顆粒， 從而使得來自所述向下流動(dòng)的第一種固體顆粒的熱量被傳遞至工作流體。
全文摘要
一種用于降低來自燃燒礦物燃料產(chǎn)生的氣體的二氧化碳排放的系統(tǒng)(10)，包括容器(20)、分離器(38)和再熱器(50)。容器(20)的上面的部分(12)接收能從向上流動(dòng)的氣體(22)中吸收熱量的向下流動(dòng)的第一種固體顆粒和能從氣體中捕獲二氧化碳的第二種固體顆粒。分離器(38)使從第一容器排出口排出的帶有捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒(26)和氣體分離，且將分離出的帶有捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒(26)引導(dǎo)至分離器排出口。再熱器(28)以向下的流動(dòng)將第一種固體顆粒和帶有捕獲的二氧化碳的第二種固體顆粒(24)引導(dǎo)至第一再熱器排出口，從而來自第一種固體顆粒的熱量致使捕獲的二氧化碳從第二種固體顆粒(26)中釋放。
文檔編號(hào)F23J15/02GK101970938SQ200980106184
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月18日
發(fā)明者G·D·朱科拉, H·E·小安德魯斯, M·S·麥卡特尼 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆科技有限公司