一种气体发生器，其配有燃烧室，向所述燃烧室中引入氧和含氢燃料以在其中燃烧。所述气体发生器还包括水入口和在气体发生器内产生的蒸汽和二氧化碳混合物的出口。所述蒸汽和二氧化碳混合物可以用于多种不同的过程，其中一部分这类过程致使水从处理器循环回到所述气体发生器的水入口。在一种过程中，通过井进入含烃的地下空间，和将蒸汽和二氧化碳混合物引入井中以强化烃在地下空间中的可移动性。然后从地下空间脱除包括烃和水的流体，然后在分离器/回收步骤中脱除一部分烃。所形成的烃脱除系统可以在无污染排放且不需要水的条件下操作。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为含氢燃料与氧的燃烧产物而直接发生蒸汽的方法和系统。更具体地，本专利技术涉及作为含氢和碳的燃料与氧的燃烧产物产生蒸汽和二氧化碳而直接发生和利用蒸汽的方法，以及将所得蒸汽和二氧化碳混合物用于例如烃采收等过程的方法和系统。
技术介绍
蒸汽有许多用途。例如在食品加工、工业处理、炼制过程和化学处理中均用到蒸汽。另外，蒸汽可以用于发电。蒸汽也可用于强化油和其它烃的采收。例如，蒸汽可用于采收已经在一定程度上在地质地层中的其它土壤或其它组分中捕集的重油，并使所述重油和 /或浙青或其它烃类更容易被提取和处理。取决于蒸汽的用途，可要求不同的蒸汽纯度。另外，一些过程可能会对某些类型的杂质具有较高的耐受度而对其它一些类型的杂质具有较低的耐受度。例如，如果不能合适地构造冷凝器以脱除不凝气(即二氧化碳或空气)，则蒸汽工作流体内的任何不凝气可能会造成电站的冷凝器不能正常工作。在食品加工中，如果蒸汽与食品直接接触，则必须避免可能对消费者有害的污染物。但不凝气体(除非含量非常高)对于食品加工用蒸汽来说通常不是问题。在现有技术中，发生蒸汽的最典型方法是应用锅炉。大多数锅炉均是间接形式，即它们燃烧燃料，并用热的燃烧产物加热换热器的壁。水流过换热器壁的另一侧(通常为管内)，当水流过锅炉时，管内的水沸腾成为蒸汽。水就这样被间接地加热为蒸汽。当所有水均已沸腾成为蒸汽，并且不再加入更多的热时，认为此时蒸汽"饱和"。如果水没有完全沸腾，在其中仍然有一些冷凝水，则该蒸汽被认为是"湿"蒸汽。如果在达到所有水的沸点后加入更多的热，和所有蒸汽均已升温至给定压力下水的沸点温度之上，则认为该蒸汽是" 过热"的。取决于所要求的蒸汽温度、和蒸汽完全为气态是否重要、或者湿蒸汽是否有益， 构造锅炉以将蒸汽的温度提升至理想的温度和状态。然后可以有益地利用蒸汽。最近，开发了一种被称为含氧燃料燃烧的直接蒸汽发生法。在含氧燃料燃烧时，含氢和/或碳的燃料与氧(纯氧或氧化剂，所述氧化剂中氧的比例比空气中存在的约20%更高)发生燃烧。燃料中的氢与氧发生反应直接形成水。这种反应的温度通常使得水以气态过热蒸汽形成。对于含氧燃料的燃烧，最典型的是向燃烧室中还加入水(或其它稀释剂)， 以冷却燃料与氧燃烧产生的高温蒸汽。这种补加的水被直接加热为蒸汽，并与燃料和氧燃烧所产生的蒸汽混合。当燃料还含有碳时，这些碳与氧结合还在燃烧室内形成二氧化碳。一旦在含氧燃料燃烧气体发生器中所产生的蒸汽和二氧化碳与稀释的冷却水混合，流出气体发生器的物流通常主要为蒸汽，二氧化碳为少量组分。所需的冷却程度、稀释剂流速量和燃料的类型将影响流出气体发生器的混合物中蒸汽和二氧化碳的相对百分比。这种含氧燃料燃烧器和含氧燃料燃烧系统的实例在美国专利US5，680，764、 5，709，077和6，206，684中有述，它们在此作为参考全文引入。蒸汽和二氧化碳相互之间相对容易分离，例如通过提供冷凝器，将混合物冷却至水冷凝为液体而二氧化碳保持为气体的温度点，以使水有效地与二氧化碳分离。同样，许多利用蒸汽的过程可以耐受蒸汽中伴有一定量的二氧化碳。因此，通过用含氧燃料燃烧气体发生器直接发生的蒸汽可以用于需要蒸汽的多种过程中。本专利技术涉及含氧燃料燃烧气体发生器和有效利用直接发生蒸汽的含氧燃料燃烧气体发生器发生蒸汽用于使用蒸汽的各种用途的相关系统的变化。
技术实现思路
本专利技术的基本概念是应用在接近化学计量量的条件下利用注入水操作以直接产生高温、富含蒸汽/(X)2的气体混合物的高压含氧燃料燃烧器(即“气体发生器”)。这种概念提供一种有效的、非常紧凑的装置，该装置在不需要常规类型锅炉的条件下产生所述流体。所得的蒸汽/CO2混合物物流可以被用于多种不同的用途中，包括直接、间接(应用热回收蒸汽发生器(HRSG))、简单或组合的功率循环的发电；化学炼制；工业和食品加工；和利用蒸汽馏分、CO2馏分或组合的气体物流采收化石燃料，例如强化油采收(EOR)操作、强化天然气采收(EGR)、强化煤层甲烷(ECBM)采收、蒸汽辅助重力排油(SAGD)烃(通常为重油和/或浙青质的采收)或其它这样的操作。所述燃料供给在化学组成和物理形式方面均可以变化很大，但优选主要由氢和碳元素组成，和可以含有没有不利影响的氧。燃料如果含有大量可以形成酸性氧化物的元素 (如氮、硫和磷)、形成灰分的元素(铝、硅、钙、镁、铁等)、或重金属，将会负面地影响富含蒸汽的气体的质量。但如果所得的蒸汽/(X)2物流的污染物对下游应用没有损害或者实施燃烧后清洁过程，则也可以应用这种燃料。提供给含氧燃料燃烧器的氧通常由空气得来，通过几种公知方法(如低温精馏、 变压(或真空)吸附或膜)中的任一种大量地将氮气从空气中分离出来。供氧的纯度通常取决于对蒸汽/(X)2产品物流中氮和氩的耐受程度。通常，氧的纯度为大于90vOl%的02。当下游的蒸汽/(X)2产品必须具有非常低的固含量和/或循环冷凝液提供主要部分供水时，注入到含氧燃料燃烧器的水优选接近锅炉给水的质量。这种情况在一些应用中是特别普遍的，包括直接发电和化学精制、工业或食品加工用途。在其它方法如烃采收中， 水质不会明显影响所述过程，因此水质只需要足以避免妨碍气体发生器的妨碍操作(如水入口的堵塞、结垢、腐蚀等)即可。在有些情况下，蒸汽/(X)2混合物中的蒸汽可以被下游过程部分消耗。这会导致可循环冷凝液和过量水的产量减少，和甚至可能会需要连续地供应补充水。类似地，在下游工艺过程中可能会部分地消耗CO2,从而导致离开系统时CO2量减少。可以回收和调整流出的 CO2物流，使其适合于工业销售、强化可能的燃料采收(即EOR、ECBM等)、或进行隔离如在盐水层或其它地下地质贮存位置处贮存。如果大量污染物(除了碳、氢和氧外的其它元素) 随任一原料物流进入，则来自燃烧器的蒸汽/(D2混合物在下游应用之前可能需要净化，或者循环的水和/或ω2需要净化。所述概念的第二个实施方案包括与燃料和氧一起应用含盐水和/或含油水，如前面所述。第二个概念的一个优选用途是回收浙青和重油的蒸汽辅助重力排油(SAGD)方法。 所述含盐水和/或含油水可以来自任何来源，但通常由SAGD操作得到的油/浙青的水馏分的分离并使所述水提质被认为是最合适的(例如石灰软化)。如果所得饱和蒸汽/(X)2物流需要过热，则可应用等焓节流阀/设备或含氧燃料再热器实现。虽然图2所示的蒸汽/(X)2物流的优选用途是对SAGD操作直接注入，但可替代地也可以将其引至热回收蒸汽发生器(HRSG)以产生用于各种用途(如发电、重油采收或化学精制、工业和食品加工)的高压蒸汽，同时产生可循环的冷凝液和富(X)2物流，后者可以回收而用于工业销售、用于强化油采收(EOR)、强化煤层甲烷(ECBM)采收或与大气隔离。附图说明图1是一个简单封闭循环的示意图，其中包括在气体发生器中产生蒸汽和0)2，将蒸汽和(X)2进料到处理器内，和将来自处理器的一些水再循环回到气体发生器。图2是调整后的图1所示系统的示意图，其中调整成为可能的开式循环或闭式循环，和以含盐水或含油水的形式提供冷却水，和相关的盐分离设备空纳冷却水中的盐，以及用于在利用前调节蒸汽和CO2混合物(例如强化水过热)的节流阀。图3是利用气体发生器直接产生蒸汽和二氧化碳的烃采本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．从地下空间采收烃的方法，包括如下步骤：确认其中含烃的地下空间；确认延伸入所述地下空间的井；操作气体发生器，所述气体发生器具有燃烧室、富含氧的氧化剂入口、燃料入口、至少一个水入口及蒸汽和二氧化碳混合物的出口；通过分离空气组分产生含氧比例比空气中更大的富含氧的氧化剂而产生富含氧的氧化剂；将气体发生器的蒸汽和二氧化碳混合物出口与确认井步骤中井的上游连接；将至少一部分蒸汽和二氧化碳混合物通过所述井引入所述地下空间；使蒸汽和二氧化碳混合物与地下空间内的烃相互作用以强化烃的可移动性；和在上一步骤中通过与蒸汽和二氧化碳混合物接触而强化烃的可移动性之后，从地下空间中脱除至少一部分烃。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·E·安德森，K·L·普龙斯科，M·普罗普，
申请(专利权)人：清洁能源系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。