[发明专利]来自富氧燃烧工艺的烟道气的处理

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种从燃料例如烃燃料；碳质燃料；或生物质的富氧燃烧产生的烟道气中去除一氧化碳(CO)的方法。该方法也可用于从烟道气中去除一氧化氮(NO)。该发明特别应用于处理煤粉燃烧的发电厂中富氧燃烧工艺的烟道气。

背景技术

术语“SO_x”指的是硫的氧化物并包含二氧化硫(SO₂)和三氧化硫(SO₃)。术语“NO_x”指的是氮的氧化物并主要包含NO和二氧化氮(NO₂)。NO_x可包含一种或多种包括N₂O、N₂O₄及N₂O₃的其它氮的氧化物。

现已声称全球变暖的主要原因之一是由于人类的影响大气中温室气体污染物的增加。排放的主要的温室气体，二氧化碳(CO₂)，在大气中的浓度从工业革命前的270ppm增长至当前值约378ppm。CO₂浓度的继续增长是不可避免的直至CO₂的排放得以抑制。主要的CO₂排放源是燃烧化石燃料的电力站及以石油为燃料的车辆。

为继续生产国家需要维持其经济和生活方式的电力而使用化石燃料是必需的。因此，需要设计有效方式捕集来自发电站燃烧化石燃料中的CO₂以将其储存起来而非释放到大气中。可封存于深海中；地质建造中如盐水层；或废油或天然气层。可选地，CO₂可用于提高原油采收率(EOR)技术。

富氧燃烧工艺通过在纯氧中燃烧一种碳质燃料或烃燃料从而产生一种由CO₂和水蒸汽组成的净燃烧气体产物，试图减轻CO₂排放的有害影响。该工艺将导致烟道气中氮气(N₂)的缺乏以及非常高的燃烧温度，其在熔炉或锅炉中是不实际的。为了缓和燃烧温度，总烟道气流中的一部分通常在冷却后返回燃烧器中循环利用。

一篇题目为“Oxy-combustion processes for CO₂ capture from advanced supercritical PF and NGCC power plants”(Dillon等；发表于GHGT-7，Vancouver，2004年9月)的文献描述了采用富氧燃烧工艺捕集由煤粉燃烧的发电锅炉产生的CO₂，其公开的内容在此引入作为参考。

富氧燃烧产生的粗烟道气主要包含CO₂，还有污染物例如水蒸汽；CO；“不可冷凝的”气体，即来自于化学过程中的不易通过冷却而冷凝的气体，例如过量的燃烧氧气(O₂)，和/或源自于任何空气泄漏进入该系统的O₂、N₂和氩气(Ar)；以及酸性气体例如作为燃料中组分的氧化产物而产生的或通过N₂和O₂在高温下的结合而产生的SO₃、SO₂、氯化氢(HCl)、NO和NO₂。烟道气中存在的气态杂质的精确浓度取决于多种因素，例如燃料组成；燃烧器中O₂和N₂的水平；燃烧温度；以及燃烧器和熔炉的设计。

通常，最终的经净化的CO₂产品理想的应作为一种高压流体物流生产以传输进入管道输送到仓库或使用位置，例如EOR。CO₂应当是干燥的以避免例如碳钢管的腐蚀。CO₂杂质水平不应当危及储存地点的地质完整性，特别是如果CO₂用于EOR，输送和储存不应当破坏规定输送和气流处理的国际和国家条约和规章。

因此，为了生产最终的适于储存或使用的CO₂产品，有必要净化来自于锅炉或熔炉的粗烟道气以除去水蒸气；CO；SO_x；NO_x；可溶的气态杂质例如HCl；和“不可冷凝的”气体例如O₂、N₂和Ar。也有必要降低和理想地消除例如CO、NO_x和SO_x的杂质排放至大气中。