[发明专利]用于包括甲烷化处理的发电系统和方法

说明书

本申请涉及一种发电系统，所述发电系统适于在使用固体或液体碳氢化合物或含碳燃料时利用碳捕捉实现高效率发电。更具体地，所述固体或液体燃料首先在部分氧化反应器中被部分氧化，所述部分氧化反应器被配置成提供富含甲烷含量的输出流。所产生的部分氧化的流可以被冷却、过滤、附加地冷却，然后作为燃烧燃料被引导到发电系统的燃烧器。部分氧化的流与被压缩的循环CO₂流和氧气组合。燃烧流横穿汽轮机被膨胀以便发电并且通过回热式换热器。循环CO₂流被压缩并且以有利于对组合系统提供提高的效率的方式穿过回热式换热器和可选的POX换热器。

技术领域

本发明涉及用于产生诸如电的动力的系统和方法。特别地，所述系统和方法可以在燃料部分氧化后提供具有增加的甲烷含量的燃料材料。

背景技术

基于燃料燃烧的常规发电方法通常缺少同时实现高效率发电和碳捕捉两者的能力。当在燃烧反应中使用固体燃料时，由于燃烧产物流中剩余的固体和惰性氮气含量，该限制被放大。因此，在本领域中存在对用于高效率发电的系统和方法的不断增长的需求，从而允许减少CO₂排放和/或提高所产生的二氧化碳隔离的容易性。

具有碳捕捉的高效率发电领域的一份公布(授予Allam等人的美国专利No.8,596,075)提供了一种解决方案，在该解决方案中，通过在足够高的压力和温度下在部分氧化反应器中与氧气和可选的蒸汽反应来气化固体燃料，例如煤、褐煤、石油-焦炭(pet-coke)或生物质，以使固体燃料几乎完全转变成气态燃料，所述气态燃料主要包括作为可燃成分的一氧化碳和氢气以及诸如H2S、CS2、羰基硫化物(COS)、HCN和NH3的燃烧产生的杂质。部分氧化的净产物气体被冷却，灰分被分离，并且可选地被压缩以允许其作为燃料被引入到发电系统的燃烧室中。部分氧化系统和发电系统的工作压力可以使得不需要压缩燃料气体。发电系统燃烧器使用燃烧后存在的过量O2进行工作，这确保了燃料和燃烧产生的杂质从还原状态转变为它们的主要包括SO₂和NO的氧化形式。部分氧化反应器可以设有以蒸发方式冷却的壁，在大约800℃的温度水平下在灰分移除之前用高压循环CO₂气流冷却部分氧化产物气体。部分氧化气体必需进一步冷却到约400℃，以便确保所有细灰颗粒与固化的挥发性无机成分一起冷凝和过滤以防止下游设备的固体沉积、腐蚀和堵塞。部分氧化气体从800℃至400℃的冷却必须在具有用于高压部分氧化气体的管的换热器中进行，所述用于高压部分氧化气体的管由于鲍氏(Boudouard)碳形成反应和部分氧化气体中的高CO分压而抵抗金属涂粉腐蚀。这在下面的式(1)中示出。

CO+CO＝C+CO₂ (1)

所述管必须设计成允许定期水洗以除去由存在于尤其是煤和褐煤的固体燃料中的挥发性无机成分的凝聚而得到的固体沉积物。

尽管上述公开内容具有进步性，但是其中描述的系统和方法对使用固体燃料作为发电燃烧燃料时出现的问题仍然没有提供最有利的解决方案。因此，仍然需要用于具有碳捕捉的固体燃料的高效燃烧的其它系统和方法。

发明内容

本申请提供了一种用于发电的系统和方法，其中固体或液体燃料可以被部分氧化，并且部分被氧化的流可以被传递到发电系统。特别地，所述系统和方法可以被配置成使得部分被氧化的流富含甲烷含量。