[发明专利]用于二氧化碳去除的系统和方法

说明书

技术领域

本文描述的主题总体上涉及燃烧化石燃料的发电设备，且更具体地涉及一种用于经由磁制冷来从相关的废气流去除二氧化碳的系统和方法。

背景技术

已知的燃烧化石燃料的发电设备通过空气来燃烧化石燃料并产生包含二氧化碳(CO₂)的废气。这些已知的设备中的许多设备使用已知方法来去除CO₂的至少一部分。一些已知的方法用于促进燃烧前捕获，包括燃料气化系统中的变换。这些已知的燃烧前方法将燃料源限制于气化系统，需要大量资本投资，并且提高了操作成本。其它已知的方法包括氧燃料燃烧，其中使用富氧气体而不是压缩空气用于燃烧，从而产生由于CO₂的高浓度而促进CO₂去除的富CO₂废气，其中使常规收集更容易。这些已知的氧燃料燃烧方法也需要大量资本投资，并引起提高的操作成本，包括增加的辅助功耗。此外，其它已知的方法包括典型地使用至少一种从废气分离CO₂的方法的燃烧后捕获法。一些此类已知的燃烧后CO₂分离和去除法包括化学溶剂洗涤、物理溶剂洗涤、吸附和隔膜，其中此类方法中的每一种方法都需要使废气与促进从废气分离CO₂的物质接触。这些已知的燃烧后方法也需要大量资本投资，并引起提高的操作成本，包括增加的辅助功耗。

另一种已知的燃烧后CO₂分离和去除法是结合废气的至少一些常规上游冷却的低温CO₂捕获。这些已知的低温CO₂捕获方法中的至少一些包括布雷登循环的使用，即废气的压缩，随之后续的膨胀。然而，在废气冷却到大致环境温度的情况下使用已知的低温CO₂捕获法需要废气压缩装置使用大量辅助功率。此外，废气在压缩后的后续加热需要使用大量基于制冷剂的冷却能量来降低废气的温度，以充分促进CO₂在废气膨胀前的冷凝和去除。此外，从废气流去除的CO₂的比例是废气温度的函数。例如，随着废气温度降低，去除的CO₂的比例增大，并且用以实现该结果的能量成本提高。因此，这种用于低温CO₂捕获的已知配置使得相关的性能系数(COP)、即从废气去除的热量与用于去除该热量的能量的比例的值比较低。用以从废气去除热量的较高的能量使用和用于压缩废气的能量一起而显著影响操作相关设备的成本。

发明内容

在一方面，提供了一种二氧化碳(CO₂)去除系统。该CO₂去除系统包括外部传热装置。该CO₂去除系统还包括与外部传热装置流连通地联接的磁热传热装置。该CO₂去除系统还包括与磁热传热装置流连通地联接的低温CO₂捕获系统。

在另一方面，一种燃烧设备包括至少一个燃烧装置。该设备还包括二氧化碳(CO₂)去除系统。该CO₂去除系统包括外部传热装置。该CO₂去除系统还包括与外部传热装置流连通地联接的至少一个磁热传热装置。该CO₂去除系统还包括与磁热传热装置流连通地联接的至少一个低温CO₂捕获系统。

在又另一方面，提供了一种从流体流去除二氧化碳(CO₂)的方法。该方法包括将流体流引导到磁热传热装置。该方法还包括经由磁热传热装置从流体流散热。该方法还包括将流体流引导到低温CO₂捕获系统。

附图说明

当参考附图阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，全部附图中相似的附图标记表示相似的零件，其中：

图1是示范性燃气涡轮发电设备的示意图；

图2是可以与图1中所示的燃气涡轮发电设备联用的示范性低温二氧化碳(CO₂)去除系统的示意图；以及

图3是示出了可以用于组装图2中所示的低温CO₂去除系统的示范性方法的流程图。

除非以其它方式指出，否则本文提供的附图旨在图示本发明的关键发明特征。认为这些关键发明特征可适用于包括本发明的一个或更多实施例的各种各样的系统中。因此，附图并非旨在包括为了实施本发明所需的本领域的普通技术人员已知的所有常规特征。

部件列表

100  燃气涡轮发电设备

102  燃气涡轮发动机组件