燃料生成系统及其生成方法技术方案

一种燃料生成系统及其生成方法，该燃料生成系统包含一分离过滤单元、一发电单元以及一反应单元。该分离过滤单元以一管路接收一发电厂所排放的一高温废气，并将该高温废气的一二氧化碳气体与一水蒸气分离出；该发电单元设置于该管路，并利用流经该管路的该高温废气的热量产生一电力；该反应单元连通于该分离过滤单元以及电性连结于该发电单元，藉以利用该电力使该二氧化碳气体与该水蒸气转换生成出一燃料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别涉及一种应用于发电厂的。
技术介绍
自从1765年英国人瓦特改良蒸汽机之后，传统以人力或畜力为主的小型工业则推向以机械为主的时代。尤其在1782年瓦特研发旋转式蒸汽机成功后，使得蒸汽机可以广泛地应用到采矿、纺织、火车与轮船交通应用上，开启了人类的工业革命。直到1881年美国专利技术家爱迪生应用蒸汽机推动直流发电机，因而建立了全球第一座中央式发电厂，使得以蒸气机-发电机产生电力的技术快速发展，但以石化燃料(煤、油或天然气)为主的蒸汽机-发电机的火力发电厂也带来大量二氧化碳的排放，造成全球暖化与气候变迁，使得热 浪、洪水与干旱等异常气候变化影响了人类生活；因此，全球科学家致力寻求解决二氧化碳排放、撷取以及封存的方式，特别是研发一举两得的科技，例如将二氧化碳封存到油田或天然气田中，希望封存的二氧化碳未来可使日益枯竭的油田或天然气田重新喷出，因此可同时解决二氧化碳排放以及解决能源枯竭的两大问题。各式二氧化碳撷取到封存的方式则应运而生，例如以化学或物理的二氧化碳吸收、吸附、低温处理或薄膜分离等方法将二氧化碳撷取、分离以及储存，再以高压方式封存到地底或海底；然而，此种高压封存的方式，容易因为地震等因素的影响而使得地质的存封法受到质疑，因地震易使封存的二氧化碳泄漏到大气与海洋中，造成酸化与缺氧等缺点。若将二氧化碳以生物法处理，例如是将二氧化碳作为绿藻的碳源，并利用太阳能来进行光合作用，可产生生质能供转化成生质柴油、生质汽油或生质醇类等燃料；但因二氧化碳与一氧化碳具生物毒性，使得绿藻的二氧化碳封存技术也在藻用面积、废水处理与生物毒害上受到质疑。虽然二氧化碳是造成全球暖化的温室气体其中之一，但二氧化碳也是人类不可或缺的化工原料，如碳酸气泡饮料、固态二氧化碳用于急速冷冻食品、利用二氧化碳灭火、使用二氧化碳焊接或采用二氧化碳作为工业激光气体等，且大自然中的绿色植物也以二氧化碳作为光合作用的碳源。并且，二氧化碳也可以作为压力填充气体，生产尿素供土壤氮肥，二氧化碳超临界流体应用等等，尤其是近年来二氧化碳经触媒转化合成甲烷、甲醇、二甲醚、醛类、酸类或尿素等宝贵的燃料与化工能源，但传统的化学与触媒法是利用燃烧取得，且因二氧化碳极为稳定且反应性差，需自外部取得能源来激活二氧化碳，导致在利用二氧化碳作为原料来生产燃料的过程中，制造外部能源所产生的二氧化碳量比消耗掉的二氧化碳量还更多；因此，全球的科学家均致力在寻找一符合二氧化碳减量需求，且不采用高耗能的还原技术，以避免制造更多的二氧化碳，因此以吉布斯(Gibbs)自由能与赫姆霍兹(Helmholtz)自由能为核心，以寻求在热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外作功的部分。在将二氧化碳转化成燃料的方式中，例如利用二氧化碳与氢气合成甲烷后，再进一步合成燃料的方式，由于甲烷直接转化成高碳烃类在热力学上是不可行的，因为甲烷制备甲醇燃料需高温催化，属高耗能过程，其催化产生的二氧化碳是比使用掉的二氧化碳的量还高，因此使二氧化碳转化成燃料的技术发展一直停滞。目前全球科学家大多以多种能源交互使用的方式，例如在火力发电厂中，以电力或化学方式撷取二氧化碳，再以电力或化学等耗能方式将二氧化碳分离、回收与储存，再以石化燃料、电力等能源产生热能供触媒反应，以制备出甲烷或甲醇等燃料，在其繁琐的反应与步骤中，电力与石化燃料所产生的耗能流程与制造的二氧化碳，均远远超过能回收的二氧化碳量。根据京都议定书对二氧化碳温室气体减量的要求，促使全球朝再生能源与高能源的目标迈进，希望寻求二氧化碳减量与能源再生的目标，其中以水煤法作为新一代火力发电厂的首要课题，将煤、水经汽化反应产生合成气(一氧化碳与氢气)，作为碳源与氢源材料，经热(活化能)使触媒产生催化反应，形成可用的乙醇、甲醇、甲烷等燃料，再利用甲醇制备低碳烯烃，例如乙烯、丙烯、二甲醚等原料，再经触媒催化成高碳燃料(如石油、柴油)， 使合成气成为可以替代原油的石化链，大幅减低原油(石化)枯竭的问题。但是，煤水汽化产生合成气到燃料与低碳烯烃(化学、化工原料)过程中需要多层次触媒催化氧化还原反应，如氧化触媒、还原触媒、加氢触媒以及脱氢触媒等等，合成气要与触媒反应前还需达到触媒的活化能临界点，触媒才能开始反应，而此活化能常需藉助外部的能源，如热能或不稳定的再生能源，如太阳能、风能、潮汐能、生质能、地热能、水力发电或核能蒸气等，才能进行触媒所需的电化学反应、光电化学反应以及热化学反应等，使火力发电厂的煤、水汽化合成气可以经由能源进行电化学或光电化学或热化学能活化触媒，合成宝贵的醇、烷、醚燃料或低碳烯烃(乙烯、丙烯)等化学/化工原料。目前国外的洁净煤技术以煤碳气化循环发电，利用煤、残渣油或石油焦作为燃料的气化复循环发电系统(Integrated gasification combined cycle, IGCC),其效能为43 %~50%,而且在发电外可以利用水-煤气化产生的合成气，经FT反应(Fischer-Tropschsynthesis)合成甲醇、二甲醚、柴油或氢气等，也可以结合燃料电池等作更佳运用，但仍有50%的能源被当废气废热排出，而需再藉外部能源进行燃料与化工原料的合成。环顾现有的废气处理系统，主要是在发电厂利用石化燃料的燃烧而进行发电时，将燃烧所产生的废气做进一步的处理，藉以降低废气排放所造成的污染。有鉴于此，本专利技术将利用石化燃料来发电的发电厂所排放的废气与废热加以回收，并经触媒反应而合成燃料或化工原料，藉以将能源有效的利用，进而减少废气与废热的排放。
技术实现思路
本专利技术所欲解决的技术问题与目的综观以上所述，由于在现有的技术中，以石化燃料进行发电的发电厂，通常会产生大量的废热与废气，而现有的废气处理系统仅能降低废气排放所造成的污染，或者利用外部的能源将废气转换成再生燃料；因此，现有的废气处理系统无法有效的将废气与废热利用内部的能源进行处理，而外部的能源仍然会产生二氧化碳的排放量，因此会造成能源的浪费以及对环境的危害。为了解决上述问题，本专利技术提供一种，其将发电厂运作时所产生的高温废气，利用发电单元将高温废气的热量转换产生电力，再利用发电单元产生的电力将高温废气中的二氧化碳与水蒸气转换成燃料。本专利技术解决问题的技术手段本专利技术为解决现有技术的问题所采用的技术手段是提供一种，其是用以将一发电厂运作所排放的一高温废气生成一燃料，该高温废气至少包含一二氧化碳气体与一水蒸气，其中该燃料生成系统包含一分离过滤单元、一发电单元以及一反应单元。该分离过滤单元是以一管路连通于该发电厂，藉以接收该高温废气，并将该高温废气的该二氧化碳气体与该水蒸气分离出；其中，该分离过滤单元是以分子筛过滤该高温废气，使该高温废气的杂质分离出，藉以使分离出的该二氧化碳气体与该水蒸气的纯度提高，该高温废气的杂质包含硫氧化物、氮氧化物或悬浮微粒。 该发电单元包含一多阶段热交换元件与一发电元件，该多阶段热交换元件是设置于该管路，藉以利用流经该管路的该高温废气的热量使该发电元件产生一电力，该发电元件可以是一涡轮发电机或一热电转换装置；其中，该多阶段热交换元件是以石墨、液态盐以及热媒油所组成，藉以使该高温废气的热量可以渐进的方式传送热量。在本专利技术较佳实施例中，当该发电元件为该涡轮发电机时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料生成系统，用以将一发电厂运作所排放的一高温废气生成一燃料，该高温废气至少包含一二氧化碳气体与一水蒸气，其特征在于，该燃料生成系统包含：一分离过滤单元，以一管路接收该高温废气，并将该高温废气的该二氧化碳气体与该水蒸气分离出；一发电单元，设置于该管路，藉以利用流经该管路的该高温废气的热量产生一电力；以及一反应单元，连通于该分离过滤单元以及电性连结于该发电单元，以接收该二氧化碳气体与该水蒸气，并利用该电力使该二氧化碳气体与该水蒸气转换生成出一燃料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：纪大任，纪瑞麟，
申请(专利权)人：鹏发股份有限公司，碧达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：