烟气减排技术制造技术

本发明专利技术提供了一种处理含有一种或多种组分的烟气的方法。该方法包括使溶液通过磁场和电场以形成活化溶液。该方法还包括使活化溶液与烟气接触，使得烟气的一个或多个组分至少部分地被活化溶液吸收以形成残留溶液。

Flue gas emission reduction technology

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烟气减排技术
本专利技术总体上涉及减少烟气中的温室气体(例如但不限于CO2、CO、NO、NOx和SOx)的方法和系统。
技术介绍
温室气体排放问题日益严重。这个问题的主要人为因素是发电站、炼油厂、工业发电和热力发电系统、船舶、水泥厂和窑炉、废物焚烧炉以及任何其他工业系统或工业过程中的温室气体的无限制排放(统称为烟气排放系统或过程)。各地对电力的需求不断增长，世界上60％以上的电力来自火力发电站，例如化石燃料(如煤)发电站。由于化石燃料价格便宜，资源丰富，并且已确立了由此发电的技术，因此这个数字在未来20年内不太可能发生显著的变化。减少温室气体的排放(尤其是CO2的排放)的方法包括核能的使用。核电不会产生CO2，但是由于存在许多与核废料储存相关的问题而无法被广泛使用。碳汇是另一种研究中的技术，其可以减少或捕获化石燃料发电站排放进入大气的CO2。然而，碳汇非常昂贵且容量有限，并且并不总是规模可调节的，因此通常只能针对中型到大型的CO2排放厂，例如每年排放25000吨或更多的发电厂，这使得许多较小规模的CO2排放厂不受影响和/或不受管制。此外，使用石灰或石灰石基试剂去除烟气中的SO2或HCl的烟气“洗涤”已经众所周知，但其对NOx气体乃至CO2的去除作用很小，而后者却被视为主要的全球变暖的罪魁祸首。鉴于全球能源消耗正在增加，因此需要一些备选方案来帮助减少二氧化碳排放。应该理解的是，如果本文引用了任何现有技术，则该引用并不构成本领域中在澳大利亚或任何其他国家的公知常识的一部分。
技术实现思路
本专利技术公开了一种处理含有一种或多种组分的烟气的方法，该方法包括：使溶液通过磁场和电场形成活化溶液，以及使该活化溶液与烟气接触，使得该烟气的一个或多个组分至少部分地被活化溶液吸收以形成残留溶液。在不受理论约束的情况下，活化水等溶液通常被认为有助于提高离子等溶质在溶液中的溶解度。例如，对于难溶矿物，如方解石，通常认为磁场和电场的存在有助于扰乱水合CaCO3聚集体而形成液体乳液，以将其转化为不同的预成核团簇，从而形成不同的结晶结构。这有助于增加晶体棱角的数量(即聚集体的表面积增加)，进而有助于增加离解和溶解度。这意味着溶液中存在的离子数量可能增加，这可以增强活化溶液与烟气的反应。当溶质为离子时，活化有助于增大各离子的水化半径，并且使各离子在溶液中保持较长时间。这可有助于提高烟气组分(如CO2)被活化溶液转化或吸收(如溶解形成CO32-)的能力。换句话说，烟气的组分在气相和水相之间的分配系数向水相转变。如果烟气中存在碳微粒，它们会在残留溶液中聚集。如果聚集体大于100nm，它们会开始折射光并改变水的颜色。活化溶液可与烟气中的一种或多种组分发生反应。例如，活化溶液可有助于将CO2还原成碳和氧，和/或将CO2转化成CO32-然后与离子进一步反应，形成不溶性矿物质。术语“吸收”应广义地解释为包括烟气组分与活化溶液的相互作用(如烟气组分的吸收)以及将烟气组分转化为其他形式(如CO2转化为CO32-)。为了进行转化，通常需要吸收烟气组分，然后才能进行转化。在一个实施例中，磁场可以由磁线圈提供。线圈可以产生0.0002nT至10T以及所有其他子范围之间的磁通密度。例如，线圈可产生的磁通密度为约1mT至1T，约0.01μT至1T，约0.01μT至1mT，约1μT至200μT，以及约0.01μT至200μT。在一些实施例中，可使用大于10T的磁通密度。在一些实施例中，磁场可由地球磁场提供。本领域技术人员将理解，磁通密度可以用其他单位表示，例如韦伯每平方米(Wb/m2)和高斯(G)。在一个实施例中，电场的形式为在第一天线或偶极子处产生的振荡正弦波形和在第二天线或偶极子处产生的振荡正弦波形。在第一天线或偶极子处产生的正弦波形可以与在第二天线或偶极子处产生的正弦波形异相相差180°。在一些实施例中，正弦波形可以提供为方波。第一和第二天线或偶极子可与电场发生器相关联。磁场可存在于第一天线或偶极子与第二天线或偶极子之间。电场的振荡频率可以在0.3Hz至2000Hz以及所有其他子范围之间，例如在0.3Hz至100MHz、0.3Hz至1MHz、0.3Hz至500kHz、0.3Hz至300kHz和0.3Hz至100kHz之间。在一个实施例中，使活化溶液与烟气接触可以包括将活化溶液作为蒸汽和/或雾注入烟气中。蒸汽可包括雾。活化溶液可通过雾化发生器注入烟气中。溶液可以是水性的。溶液可以是水。该水可以含有有助于烟气组分的吸附和/或转化的添加剂。添加剂可包括盐或其他溶质。水可以是海水。在一些实施例中，溶液为蒸汽的形式，并且蒸汽在与烟气接触之前被活化。换句话说，溶液在被活化前被转化为蒸汽。在一些其他实施例中，首先活化溶液，然后将其转化为蒸汽，然后使活化蒸汽与烟气接触。在一个实施例中，所述方法还包括收集残留溶液。至少部分吸收的烟气的一个或多个组分可从残留溶液中提取。例如，在碳纳米管等碳基材料的生产中，可以收集碳微粒并将其送去进一步加工。当微粒被活化溶液吸收时，其可能仅是悬浮着，而不是被吸收并转化为其他形式。可替换地，回收的碳微粒可以用作火力发电站的原料。在一个实施例中，所述方法是连续操作的。然而，在一些实施例中，所述方法则可以循环方式操作，例如以开关(on-off)方式。该方法可通过提高活化溶液与烟气接触的速率来应对烟气排放量的增加。本专利技术还公开了一种用于处理含有一种或多种组分的烟气的系统，包括：配置成用于将溶液输送到烟气的导管；与输送到烟气的溶液相关联的电场发生器，所述电场发生器配置成产生电场；与输送到烟气的溶液相关联的磁场；其中，所述系统配置成使输送到烟气的溶液被电场和磁场活化以形成活化溶液，该活化溶液可穿过开口以与烟气接触，以使烟气的一个或多个组分至少部分地被活化溶液吸收，从而形成残留溶液。磁场可以由磁场发生器产生，该磁场发生器配置成产生磁场。在一些实施例中，磁场由地球磁场提供。在一个实施例中，磁场发生器可以是磁线圈，其被配置成可以产生0.0002μT至10T以及所有其他子范围之间的磁通密度。例如，该线圈可产生的磁通密度在约1mT至1T、约0.01μT至1T、约0.01μT至1mT和约0.01μT至200μT之间。可使用大于10T的磁通密度。在一个实施例中，电场发生器可具有第一天线或偶极子和第二天线或偶极子，用于在其间产生振荡正弦波形。在一个实施例中，磁场发生器可位于第一天线或偶极子和第二天线或偶极子之间。这有助于提高活化溶液的效率。在一个实施例中，振荡电场的频率可以在0.3Hz至2000kTHz以及所有其他子范围之间，例如，0.3Hz至100MHz、0.3Hz至1MHz、0.3Hz至500kHz、0.3Hz至300kHz，以及0.3Hz至100kHz。在一个实施例中，开口可以是用于在烟气中产生活化溶液的雾和/或蒸汽的装置，例如，该装置可以是产生细雾的喷嘴。电场发生器和磁场发生器可以设置在单个设备中。例如，该设备可以如US2014/0374236所述。在一个实施例中，该设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理具有一种或多种组分的烟气的方法，所述方法包括：/n使溶液通过磁场和电场以形成活化溶液；以及/n使所述活化溶液与烟气接触，使得所述烟气的一种或多种组分至少部分地被所述活化溶液吸收，从而形成残留溶液。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170303 AU 20179007461.一种处理具有一种或多种组分的烟气的方法，所述方法包括：
使溶液通过磁场和电场以形成活化溶液；以及
使所述活化溶液与烟气接触，使得所述烟气的一种或多种组分至少部分地被所述活化溶液吸收，从而形成残留溶液。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述磁场的磁通密度在0.0002μT至10T之间。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述电场的形式为第一天线或偶极子处产生的振荡正弦波形和在第二天线或偶极子处产生的振荡正弦波形，在所述第一天线或偶极子处产生的所述正弦波形与所述第二个天线或偶极子上产生的所述正弦波形异相相差180°。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述磁场存在于所述第一天线或偶极子与所述第二天线或偶极子之间。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述振荡电场的频率在0.3Hz至2000kTHz的范围内。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中使所述活化溶液与所述烟气接触包括：将所述活化溶液作为蒸汽和/或雾注入到所述烟气。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括收集所述残留溶液。


8.根据权利要求7所述的方法，还包括从所述残留溶液中提取至少部分吸收的所述一种或多种组分。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述方法是连续操作的。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述溶液是水。


11.一种处理含有一种或多种组分的烟气的系统，包括：
导管，其被配置成用于将溶液输送到烟气；
电场发生器，其与输送到所述烟气的所述溶液相关联，所述电场发生器配置成产生电场；
磁场，其与输送到所述烟气的所述溶液相关联；
其中，所述系统被配置成使输送到所述烟气中的所述溶液被所述电场和所述磁场活化以形成活化溶液，所述活化溶液可穿过开口以...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·斯德丁，理查德·诺曼·麦克丹尼尔，
申请(专利权)人：保罗·斯德丁，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU