【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过使用循环流体来传递经由燃料高效燃烧产生的能量而发电诸如电流的系统和方法。具体而言，所述系统和方法可使用二氧化碳作为循环流体。
技术介绍
据估计，在发展和利用非碳能源的同时，化石燃料在接下来的100年将继续提供世界上的大部分电力需求。然而，已知的通过化石燃料和/或适宜的生物质燃烧来发电的方法遭遇能量消耗高涨和二氧化碳(CO2)和其他排放物产生增加的问题。作为碳排放增加的潜在灾难性后果，全球变暖日渐受到发达国家和发展中国家的关注。近期而言，太阳能和风能看来不能代替化石燃料燃烧，而核能具有与增殖和核废物处理相关的危险。从化石燃料或适宜生物质发电的常规设备正日益负担着在高压下捕获CO2以输送 到隔离场所的要求。然而，这种要求显示出是难于实现的，原因是目前的技术甚至对于最佳的CO2捕获涉及而言都仅提供非常低的热效率。此外，完成CO2捕获的资本成本很高，相比将CO2排放发到大气中而言这产生显著更高的电力成本。因此，在本领域对高效发电的系统和方法存在不断增长的需求，所述系统和方法使得CO2排放降低和/或对所产生的CO2进行隔离的容易度改进。
技术实现思路
本专利...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.28 US 61/299,272;2010.02.26 US 12/714,074;1.一种发电方法，其包括 将燃料、O2和CO2循环流体引入燃烧室中，所述CO2在至少约12MPa的压カ和至少约400°C的温度引入； 使所述燃料燃烧，以提供包含CO2的燃烧产物流，所述燃烧产物流具有至少约800°C的温度; 经涡轮膨胀燃烧产物流以发电，涡轮具有用于接收燃烧产物流的入口和用于释放包含CO2的涡轮排出流的出口，其中入口处的燃烧产物流相比出口处的涡轮排出流的压カ比小于约12 ； 通过使涡轮排出流经过主热交换単元从涡轮排出流回收热，以提供冷却的涡轮排出流； 从冷却的涡轮排出流去除除CO2之外存在于该涡轮排出流中的ー种或多种次要组分，以提供浄化的、冷却的涡轮排出流； 利用第一压缩机将所述浄化的、冷却的涡轮排出流压缩至高于CO2临界压カ的压力，以提供超临界CO2循环流体流； 将所述超临界CO2循环流体流冷却至使其密度为至少约200kg/m3的温度； 使超临界、高密度CO2循环流体经过第二压缩机以使所述CO2循环流体增压至输入所述燃烧室所需的压力； 使超临界、高密度、高压CO2循环流体经过同一主热交换単元，以使所收回的热用于增加所述CO2循环流体的温度； 将额外量的热供应至所述超临界、高密度、高压CO2循环流体，以使离开所述主热交换単元用于再循环回燃烧室的CO2循环流体的温度与涡轮排出流的温度之间的差异小于约50 0C ;和 将已加热的超临界、高密度CO2循环流体再循环到燃烧室中。2.如权利要求I所述的方法，其中所述回收步骤将所述涡轮排出流冷却至低于其水露点的温度。3.如权利要求I所述的方法，其中所述去除步骤包括靠环境温度冷却介质进一歩冷却所述涡轮排出流。4.如权利要求3所述的方法，其中所述进一歩冷却使水连同所述ー种或多种次要组分一起冷凝，形成包含H2S04、HN03> HCl和汞中ー种或多种的溶液。5.如权利要求I所述的方法，其中所述用第一压缩机压缩使冷却的涡轮排出流增压值小于约12MPa的压力。6.如权利要求I所述的方法，其中在经过所述主热交换单元之前从超临界、高密度、高压CO2循环流体流中回收产物CO2流。7.如权利要求6所述的方法，其中所述产物CO2流基本包括由含碳燃料中的碳燃烧所形成的所有CO2。8.如权利要求6所述的方法，其中所述产物CO2流处于与直接输入到高压CO2管道相容的压力。9.如权利要求I所述的方法，其中所述燃烧在约1，200°C至约5，000°C的温度进行。10.如权利要求I所述的方法，其中所述燃料包括部分燃烧产物流。11.如权利要求10所述的方法，包括在CO2循环流体存在下用O2燃烧含碳燃料，所提供的含碳燃料、O2和CO2循环流体的比例使得含碳燃料仅部分氧化，而产生所述部分燃烧产物流，所述流包含不燃性组分、CO2以及H2、CO、CH4, H2S和NH3中的ー种或多种12.如权利要求11所述的方法，其中所述含碳燃料、O2和CO2循环流体以下述比例提供，该比例使得所述部分燃烧产物流的温度足够低，以致该流中的全部不燃性组分是固体颗粒的形式。13.如权利要求12所述的方法，其中所述部分燃烧产物流的温度是约500°C至约900。。。14.如权利要求12所述的方法，还包括使所述部分燃烧产物流经过ー个或多个过滤器。15.如权利要求14所述的方法，所述过滤器将不燃性组分的残留量降低至小于约2mg/m3部分燃烧产物。16.如权利要求11所述的方法，其中所述含碳燃料包括煤、褐煤或石油焦炭。17.如权利要求16所述的方法，其中所述含碳燃料是颗粒形式并作为含CO2的浆液提供。18.如权利要求17所述的方法，其中颗粒燃料使得大于90%的颗粒具有小于约500μ m的平均大小。19.如权利要求18所述的方法，其中大于99%的所述颗粒具有小于约100μ m的平均大小。20.如权利要求I所述的方法，其中所述CO2循环流体在至少约15MPa的压カ被引入。21.如权利要求I所述的方法，其中所述CO2循环流体在至少约20MPa的压カ被引入。22.如权利要求I所述的方法，其中所述CO2循环流体在至少约600°C的温度被引入。23.如权利要求I所述的方法，其中所述CO2循环流体在至少约700°C的温度被引入。24.如权利要求I所述的方法，其中所述燃烧产物流具有至少约1，000°C的温度。25.如权利要求I所述的方法，其中所述燃烧产物流具有的压カ是引入所述燃烧室的CO2的压カ的至少约90%。26.如权利要求25所述的方法，其中所述燃烧产物流压カ是引入所述燃烧室的CO2的压カ的至少约95%。27.如权利要求I所述的方法，其中入口处的所述燃烧产物流的压カ相比出口处的所述涡轮排出流的压カ之比是约I. 5至约10。28.如权利要求27所述的方法，其中入口处的所述燃烧产物流的压カ相比出口处的所述涡轮排出流的压カ之比是约2至约8。29.如权利要求I所述的方法，其中所述燃料是含碳燃料，且其中引入所述燃烧室中的CO2循环流体中的CO2与燃料中的碳的比例以摩尔计为约10至约50。30.如权利要求29所述的方法，其中引入所述燃烧室中的CO2循环流体中的CO2与O2的比例以摩尔计为约10至约30。31.如权利要求I所述的方法，其中所述涡轮排出流中的CO2处于气态。32.如权利要求3I所述的方法，其中所述涡轮排出流具有小于或等于7MPa的压力。33.如权利要求I所述的方法，其中所述主热交换单元包括一系列的至少三个热交换器。34.如权利要求33所述的方法，其中所述系列中的第一热交換器接收所述涡轮排出流并降低其温度，所述第一热交換器由耐受至少约700°C温度的高温合金制成。35.如权利要求I所述的方法，其中经过所述第二压缩机之后的所述超临界、高密度CO2循环流体流具有至少约15MPa的压力。36.如权利要求35所述的方法，其中经过所述第二压缩机之后的所述超临界、高密度CO2循环流体流具有至少约25MPa的压力。37.如权利要求I所述的方法，其中所述超临界CO2循环流体流被冷却至使其密度为至少约400kg/m3的温度。38.如权利要求I所述的方法，其中所述额外量的热包括从O2分离单元收回的热。39.如权利要求I所述的方法，其中所述O2以下述量提供，所述量使得部分所述燃料被氧化成包含C02、H20和SO2中ー种或多种的氧化产物，而剩余部分的所述燃料被氧化成ー种或多种选自H2、CO、CH4, H2S, NH3及其组合的可燃组分。40.如权利要求39所述的方法，其中所述涡轮包括两个单元，每个单元具有入口和出ロ，且其中在每个单元入ロ处的操作温度基本相同。41.如权利要求40所述的方法，包括在第一涡轮单元的出ロ处向所述流体流添加一定量的O2。42.如权利要求I所述的方法，其中所述涡轮排出流是包含过量O2的氧化流体。43.如权利要求I所述的方法，其中所述CO2循环流体作为与O2和燃料两者之ー或两者的混合物被引入蒸发冷却燃烧室。44.如权利要求I所述的方法，其中所述燃烧室包括蒸发冷却燃烧室。45.如权利要求I所述的方法，其中所述CO2循环流体作为被引导经过在蒸发冷却燃烧室中形成的一个或多个蒸发流体供应通道的全部或部分蒸发冷却流体而被引入所述蒸发冷却燃烧室。46.如权利要求I所述的方法，其中所述燃烧在至少约1，300°C的温度进行。47.如权利要求I所述的方法，其中所述燃烧在约1，200°C至约5，000°C的温度进行。48.如权利要求I所述的方法，其中所述O2作为其中O2的摩尔浓度为至少85%的流提供。49.如权利要求48所述的方法，其中O2的摩尔浓度为约85%至约99.8%。50.如权利要求I所述的方法，其中使所述涡轮排出流直接进入所述主热交換器単元，而没有经过其他燃烧室。51.如权利要求I所述的方法，其中所述燃烧的效率大于50%，所述效率计算为所产生的净电カ与燃烧发电的含碳燃料的总低热值热能之比。52.如权利要求I所述的方法，还包括在...
【专利技术属性】
技术研发人员：RJ阿拉姆，MR帕尔默，小格伦W布朗，
申请(专利权)人：帕尔默实验室有限责任公司，八河流资产有限责任公司，
类型：
国别省市：
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