管理在烟道气处理系统中利用的能量的系统和方法技术方案

提供一种用于管理二氧化碳捕捉系统所利用的能量的量的方法。该方法包括对燃烧系统提供燃料和进料流。进料流包括氧和在燃料燃烧之后产生的烟道气流的一部分。方法还包括：使烟道气流经过二氧化碳捕捉系统，以从中移除二氧化碳；测量存在于进料流中的氧的浓度；以及基于进料流中的氧的测量浓度而选择性地调节包括在进料流中的烟道气流的量。执行选择性调节，使得进料流保持在介于大约10体积%至90体积%之间的范围中的氧浓度，并且二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和3.0千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供一种用于管理二氧化碳捕捉系统所利用的能量的量的方法。该方法包括对燃烧系统提供燃料和进料流。进料流包括氧和在燃料燃烧之后产生的烟道气流的一部分。方法还包括：使烟道气流经过二氧化碳捕捉系统，以从中移除二氧化碳；测量存在于进料流中的氧的浓度；以及基于进料流中的氧的测量浓度而选择性地调节包括在进料流中的烟道气流的量。执行选择性调节，使得进料流保持在介于大约10体积%至90体积%之间的范围中的氧浓度，并且二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和3.0千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。【专利说明】
公开的主题涉及管理烟道气流处理系统所利用的能量的量的系统和方法。更特别地，公开的主题涉及优化在烟道气处理系统中使用的能量的量的方法，烟道气处理系统包括燃氧锅炉燃烧且包括二氧化碳捕捉系统。
技术介绍
燃料，特别是含碳材料(诸如化石燃料和废料)的燃烧会产生烟道气流，烟道气流包含杂质，诸如萊(Hg)、硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx),以及颗粒,诸如飞灰,必须在将烟道气释放到环境中之前移除或减少它们。响应于许多管辖范围中的地方的规章制度，已经开发出多种工艺和设备，以移除或减少烟道气中的杂质和颗粒。减少来自蒸汽发生锅炉的颗粒、Hg、N0x和SOx排放的典型方法是通过使用烟道气处理装备，其包括静电滤尘器(ESP)、织物过滤袋室、催化系统，或者湿式和干式洗涤器。另外，如果二氧化碳排放要保持为某个水平或低于某个水平，可在烟道气处理系统中采用二氧化碳捕捉系统(也被称为“碳捕捉系统”)。诸如排放控制装置和系统的烟道气处理装备较大，且购买和运行起来昂贵，这显著地增加设施的资金成本和运行成本。另外，烟道气流处理装备在装置现场处典型地需要大量空间。一种降低后燃烧烟道气流处理的成本的方法是将各种污染物减少技术和装备结合到单次操作中，这常常被称为“多污染物控制”。但是，结合的技术和装备不是在每个烟道气流处理系统中都适用和可行的。因此，期望有一种有利于降低烟道气流处理系统的成本或总能量使用量的其它工艺和/或系统。
技术实现思路
根据本文示出的方面，提供一种用于管理二氧化碳捕捉系统所利用的能量的量的方法。该方法包括对燃烧系统提供燃料和进料流。进料流包括氧和在燃烧系统中的燃料燃烧之后产生的烟道气流的一部分。方法包括:使烟道气流经过二氧化碳捕捉系统，以从中移除二氧化碳；测量存在于进料流中的氧的浓度；以及基于进料流中的氧的测量浓度而选择性地调节包括在进料流中的烟道气流的量。执行选择性调节，使得进料流保持在介于大约10体积％至90体积％之间的范围中的氧浓度，并且二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和3.0千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。根据本文示出的方面，方法进一步包括使烟道气流经过位于燃烧系统的下游且位于二氧化碳捕捉系统的上游的脱硫系统。脱硫系统从烟道气流中移除硫氧化物，并且形成经处理的烟道气流。方法还包括将烟道气流的一部分、经处理的烟道气流的一部分和这些部分的组合中的至少一个引导到进料流。在一个实施例中，烟道气流的一部分引导自脱硫系统的上游的位置，而经处理的烟道气流的一部分引导自脱硫系统的下游的位置。在一个实施例中，进料流进一步包括新鲜空气流和氧化剂流。方法包括在氧产生单元中产生氧化剂流。方法进一步包括测量氧化剂流中的氧的浓度，以及基于氧化剂流中的氧的测量浓度而选择性地调节提供给氧产生单元的空气流的进料速率。在一个实施例中，方法包括测量提供给进料流的新鲜空气流的流率，以及基于提供给进料流的新鲜空气流的测量流率而选择性地调节引导到进料流的烟道气流的部分和经处理的烟道气流的部分中的至少一个的流率。在又一个实施例中，方法包括测量存在于离开燃烧系统的烟道气流中的二氧化碳的浓度，以及基于存在于烟道气流中的二氧化碳的测量浓度而选择性地调节引导到燃烧系统的进料流的进料速率，使得烟道气流保持在介于大约10体积％至60体积％之间的范围中的二氧化碳浓度。附图和详细描述例示了上面描述的特征和其它特征。【专利附图】【附图说明】现在参照附图，附图是示例性实施例，以及其中，以相同的方式对相同元件进行编号:图1示出根据本文公开的一个实施例的烟道气流处理系统。图2示出根据本文公开的一个实施例的烟道气流处理系统。图3示出根据本文公开的一个实施例的烟道气流处理系统。图4示出根据本文公开的一个实施例的烟道气流处理系统。图5示出根据本文公开的一个实施例的烟道气流处理系统。【具体实施方式】图1示出烟道气流处理系统100，其包括与氧产生单元130连通的燃烧系统120。燃烧系统120可为构造成燃烧燃料122以在燃烧系统120的输出121处产生烟道气流124的任何系统。燃烧系统120的示例包括(但不限于)粉煤(PC)燃烧装置、燃氧锅炉和循环流化床燃烧器(CFB)。在图1中示出的一个实施例中，燃烧系统120是燃氧锅炉，燃氧锅炉构造成在存在提供给燃烧系统的进料流132的情况下，燃烧提供给燃烧系统120的燃料122。在燃料122燃烧之后产生烟道气流124，并且在燃烧系统120的输出121处提供烟道气流124。在一个实施例中，如图1中显示的那样，进料流132是氧化剂流134、新鲜空气流136和已经经历了处理和/或污染物移除的烟道气流的循环部分124a (例如，为经处理的烟道气流124’的循环部分124a)的组合。在另一个实施例中，如图2中显示的那样，进料流132包括氧化剂流134、新鲜空气流136和烟道气流124的循环部分124b，循环部分124b未经处理。在另一个实施例中，如图3中显示的那样，进料流132包括氧化剂流134、新鲜空气流136、经处理的烟道气流124’的循环部分124a，以及烟道气流124的循环部分124b。虽然未在图1-3中的各个中示出，但构想到的是，进料流132可包括氧化剂流134、新鲜空气流136、经处理的烟道气流124’的循环部分124a和未经处理的烟道气流124的循环部分124b中的一个或多个。如本文公开的那样，将氧化剂流134和新鲜空气流136结合到进料流132中协助选择性地保持用于在燃烧系统120内实现恰当燃烧的氧与燃料的比，以及通往燃烧系统120的进料流132的进料速率。大体参照图1-3，氧化剂流134由氧产生单元130产生，氧产生单元130接收空气流138。在一个实施例中，氧产生单元130是空气分离单元(ASU)。ASU可为例如离子传输膜(ITM)、氧传输膜(OTM)或低温空气分离系统，例如精馏柱。氧产生单元130在这方面不受限制，因为氧产生单元可为能够产生氧化剂流134的任何装备。氧化剂流134大体包含氧(02)，但是，其它元素和/或气体也可存在于氧化剂流中。在一个实施例中，氧化剂流134为至少90重量％的氧。在另一个实施例中，氧化剂流134为至少95重量％的氧。氧产生单元130典型地需要较大的能量负荷来处理空气流138，以及产生氧化剂流134。但是，在许多应用中，在产生氧化剂流134中花费的能量的量对于烟道气流处理系统100的整体性能来说是有益的，因为与不利用氧产生单元130的系统相比，燃烧系统120利用进料流(其包括氧)而产生的烟道气流124的体积减少。例如，结合氧化剂流134(以及新鲜空气流136)与进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管理二氧化碳捕捉系统所利用的能量的量的方法，所述方法包括：对燃烧系统提供燃料和进料流，所述进料流包括氧，并且包括所述燃料在所述燃烧系统中燃烧之后产生的烟道气流的一部分；使所述烟道气流经过二氧化碳捕捉系统，以从中移除二氧化碳；测量存在于所述进料流中的氧的浓度；以及基于所述进料流中的氧的测量浓度而选择性地调节包括在所述进料流中的烟道气流的量，使得所述进料流保持在介于大约10体积%至90体积%之间的范围中的氧浓度，并且所述二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和3.0千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。

【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：NB汉达加马，GD朱科拉，FM克卢格，RR科特达瓦拉，CH诺伊谢菲尔，AM普菲菲尔，VS谢布德，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：
国别省市：