[发明专利]用于处理二氧化碳的系统及方法

说明书

关于联邦政府资助的研发的声明

本发明是根据由能源部授予的合同No. DE-AR0000101利用政府资助做出的。政府对本发明拥有一定权利。

技术领域

本文所述的主题大体涉及气体处理系统，并且更具体地，涉及用于处理二氧化碳(CO₂)的气体处理系统。

背景技术

至少一些公知的功率发生系统包括用以生成在蒸汽涡轮发生器中使用的蒸汽的燃烧器和/锅炉。在燃烧器或锅炉内的典型燃烧过程期间，例如，产生了燃烧气体流或烟道气体流。公知的燃烧气体包含燃烧产物，燃烧产物包括但不限于碳、飞灰、二氧化碳、一氧化碳、水、氢、氮、硫、氯、砷、硒和/或汞。

至少一些公知的功率发生系统包括用于减少烟道气体内的燃烧产物量的气体处理系统。公知的气体处理系统包括用于从烟道气体分离CO₂的低温冷却系统。在操作期间，低温冷却系统冷却烟道气体流，以便从悬浮在烟道气体流内的气态CO₂形成固态CO₂。此外，至少一些公知的气体处理系统包括低温固体泵，低温固体泵用于将固态CO₂从低温冷却系统输送至CO₂隔离(sequestration)系统来用于CO₂的隔离和沉积。在操作期间，低温冷却系统将冷冻(refrigeration)值传递至烟道气体流来形成固态CO₂。当低温固体泵从冷却系统运送固态CO₂时，至少一些冷冻值可损失于从固体泵操作生成的热中。通过固体泵的冷冻值的损失将通过增加用以冷却烟道气体流所需的能量的量而增加气体处理系统的操作成本。

发明内容

在一方面，提供了一种用于处理二氧化碳(CO₂)的热交换组件。热交换组件包括壳体，壳体包括入口、出口和内表面，内表面限定在入口与出口之间延伸的腔体。壳体构造成用以通过入口接收固态CO₂。至少一个热交换管延伸通过壳体。热交换管定向成用以接触固态CO₂，以便于将热从固态CO₂传递至通过热交换管引导的热交换器流体，以便于将固态CO₂的至少一部分转变成液态CO₂。热交换组件构造成用以从固态CO₂回收冷冻值，且将回收的冷冻值的至少一部分传递至烟道气体。

在另一方面，提供了一种用于处理烟道气体中的二氧化碳(CO₂)的气体处理系统。气体处理系统包括冷却系统，冷却系统联接到烟道气体的源且构造成用以从源接收烟道气体流。冷却系统构造成用以冷却悬浮在烟道气体内的气态CO₂，以便形成固态CO₂。热交换组件联接到冷却系统上用于从冷却系统接收固态CO₂流。热交换组件构造成用以从固态CO₂回收冷冻值，且将回收的冷冻值的至少一部分传递至烟道气体。热交换组件包括壳体，壳体包括入口、出口和内表面，内表面限定在入口与出口之间延伸的腔体。壳体构造成用以通过入口接收固态CO₂。至少一个热交换管延伸通过壳体。热交换管定向成用以接触固态CO₂，以便于将热从固态CO₂传递至通过热交换管引导的热交换器流体，以便于将固态CO₂的至少一部分转变成液态CO₂。

在又一方面，提供了一种处理二氧化碳(CO₂)的方法。该方法包括将含有CO₂的烟道气体引导至冷却系统来冷却烟道气体，以便形成固态CO₂，以及将固态CO₂引导至热交换器组件。热交换器组件包括构造成用以将固态CO₂接收到其中的壳体，以及延伸通过壳体的至少一个热交换管。调整壳体内的压力以将壳体压力保持在预定的压力范围内，以便防止固态CO₂的再升华。将热交换流体流引导通过至少一个热交换管，以便于将热从固态CO₂传递至热交换流体，以将固态CO₂的至少一部分转变成液态CO₂，且用以从CO₂回收冷冻值。将回收的冷冻值的至少一部分传递至烟道气体，以便于冷却烟道气体。

附图说明

图1为示例性功率发生系统的示意图。