CN101970938A - 降低来自矿物燃料的燃烧的二氧化碳(co2)排放 - Google Patents

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Abstract

一种用于降低来自燃烧矿物燃料产生的气体的二氧化碳排放的系统(10)，包括容器(20)、分离器(38)和再热器(50)。容器(20)的上面的部分(12)接收能从向上流动的气体(22)中吸收热量的向下流动的第一种固体颗粒和能从气体中捕获二氧化碳的第二种固体颗粒。分离器(38)使从第一容器排出口排出的带有捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒(26)和气体分离，且将分离出的带有捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒(26)引导至分离器排出口。再热器(28)以向下的流动将第一种固体颗粒和带有捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒(24)引导至第一再热器排出口，从而来自第一种固体颗粒的热量致使捕获的二氧化碳从第二种固体颗粒(26)中释放。

Description

降低来自矿物燃料的燃烧的二氧化碳(CO2)排放
相关申请：
本发明要求序列号为No.61/029,395、名称为《降低来自矿物燃料的燃烧的二氧化碳(CO2)排放》(REDUCING CARBON DIOXIDE(CO2)EMISSION FROM THE BURNING OF A FOSSIL FUEL)的共同未决的美国临时专利申请的权益，该申请通过引用以其整体结合在本文中。
技术领域
本发明涉及热传递系统，且更具体而言，涉及一种用于降低来自矿物燃料的燃烧的二氧化碳(CO2)排放的技术。
背景技术
用于燃烧矿物燃料的炉长期以来被用于产生受控制的热量，目的是做有用功。该功可能呈直接功的形式，如对于窑炉而言，或可能呈间接功的形式，如对于用于工业或船舶业的应用或用于驱动产生电功率的涡轮机的蒸汽发生器而言。
现代的水管炉可产生大量的处于较高压力的蒸汽。这种用于蒸汽发生的现代的水管炉包括中央站蒸汽发生器、工业锅炉、流化床锅炉和船舶用锅炉。然而，严格来说，本申请所指的回热式及传导式热传递系统不属于这些炉类型分类中的任何一种，其可被认为相比于上面提到的现代的水管炉的其它各种类型中的任何一种更类似于流化床锅炉。就这点而论，下面的讨论将包括关于流化床锅炉的背景。
流化床锅炉几十年来被用于以非常高的效率、在足够低以至于可避免其它固体燃料燃烧技术的问题中的许多问题的温度下燃烧固体燃料。如对于那些本领域的普通技术人员而言众所周知的那样，术语“流化床锅炉”中所使用的词汇“流化”指的是在其中固体材料被赋予自由流动的类似液体的性状的情况。更具体而言，当气体穿过固体颗粒床时，气流产生倾向于使颗粒彼此分离的力。
在低速气流时，颗粒保持与其他固体接触，且倾向于阻止移动。该情况通常被称为固定床。另一方面，当气流增大时，达到颗粒上的力正好足够引起分离的点。然后该床就变成流化的，即，在固体之间的气垫允许颗粒自由移动，从而赋予该床类似液体的特性。流体床锅炉燃烧器中的流化状态主要依赖于床颗粒直径和流化的速度。
实质上，存在两种基本的流体床燃烧系统，其各以不同的流化状态运转。这两种基本的流体床燃烧系统中的其中一种的特征在于以下事实：在相对低的速度且带有粗糙的床颗粒尺寸时，流体床是致密的，带有统一的固体浓度，且具有轮廓分明的表面。该系统最常见地被行业中的人士称为鼓泡(bubbling)流体床，因为超出流化该床所需要空气的空气以气泡形式穿过该床。鼓泡流体床进一步特征在于适度的床固体混合率和烟气中的相对低的固体夹带。需要所夹带的材料到该床的少量的循环来维持床存量，而很大的循环率可用来提高性能。
这两种基本流体床燃烧系统中的另一种的特征在于以下事实：在较高的速度且带有精细的床颗粒尺寸时，当固体夹带增加时流体床的表面变得散开，从而不再存在轮廓分明的床表面。此外，需要高速率下的、所夹带的材料到该床的循环，以便维持床存量。床的容积密度随着燃烧器中的高度的增加而减小。因为从燃烧器到颗粒循环系统且回到燃烧器进行循环的材料的高速率，具有这些特征的流化床最常见地被行业中的人士称为循环流体床。循环流体床的进一步特征在于非常高的固体混合率。
不管是应用鼓泡类型的运转模式还是应用循环流化床类型的运转模式，都存在如下要求，即，流化空气必须在预先选定的速度下喷射，该速度主要取决于特定的流化床意图以鼓泡床类型模式还是以循环流化床类型模式来运转。
通常，在大型的循环流化床锅炉中，剩余的灰烬/吸附剂颗粒与烟气(其为循环的或鼓泡的精细固体燃料颗粒的燃烧副产物)彼此分离，且致使剩余的灰烬/吸附剂颗粒流向且穿过流体床热交换器。不尝试分类或选分被致使流回且穿过流体床热交换器的剩余的灰烬/吸附剂颗粒。而是，致使所有已产生的剩余的灰烬/吸附剂颗粒的混合物流向且穿过流体床热交换器。
在其中应用了流体床灰烬冷却器来冷却剩余的灰烬/吸附剂颗粒(当这些颗粒离开大型的循环流化床单元时)的那些实施方式中，流体床灰烬冷却器可在分离出的细粒返回到大型的循环流化床单元之前运转以用于将大的灰烬颗粒从与其夹带在一起的细粒中分离。然而，被这样的流体床灰烬冷却器的运转所分离的颗粒将包括所有作为固体燃料在存在空气的情况下燃烧的结果产生的剩余的灰烬/吸附剂颗粒的混合物。此外，尽管可能存在颗粒的一些选分，此处也不会进行尝试来分类包含在灰烬中的颗粒的类型。
当提议将包含铝土矿(bauxite)的流体床颗粒从鼓泡床中分离时，该提议不建议在致使流体床颗粒流到热交换器之前将灰烬/吸附剂颗粒从包含铝土矿的流体床颗粒中分离。
总而言之，在历史上已是流化床锅炉中且尤其是在大型的循环流化床锅炉中的一般惯例的是：不在使得剩余的固体颗粒返回到流体床热交换器之前分类/选分不同类型的剩余固体颗粒。在这点上，不尝试在使得这样的颗粒流动穿过热传递系统之前或之后，实现在固体颗粒的类型之间的分类/选分，这些固体颗粒共同地组成了作为固体燃料在流化床单元的燃烧器中、在存在空气的情况下燃烧的结果而产生的剩余的灰烬/吸附剂颗粒。因此，在历史上不可能实现在流化床锅炉中的燃烧、热传递和环境控制过程的完全的去耦，且因此不可能单独地控制和/或优化这些过程中的每个过程。
然而，最近开发了一种新型的且经改进的热传递系统，其有利于燃烧、热传递和环境控制过程的完全的去耦，在其中有点类似于流化床类型的运转。该系统在美国专利No.6,554,061中进行了详细描述，其与本申请中所提到过的那些有共同的发明人，并被转让给本申请的受让人。
如在专利’061中所描述的那样，所公开的回热式及传导式热传递系统完全地将燃烧、热传递和环境控制过程去耦，因此允许这些过程中的每个被单独地最优化。部分地，本专利公开了(i)如何使铝土矿Al2O3颗粒的移动床可在与来自系统的一个室(例如燃烧室)中的内部或外部热源的热气和任何剩余的灰烬/吸附剂颗粒的流动相反的流动中被引导以用于补偿热量，(ii)如何使加热的铝土矿Al2O3颗粒可从热气和任何剩余的灰烬/吸附剂颗粒中被分离，(iii)如何使分离出的铝土矿Al2O3颗粒可将所补偿的热量传递到另一腔中-例如增压式(plenum)热交换器中的工作流体，以及(iv)如何使分离出的剩余的灰烬/吸附剂颗粒可传递剩余的热量，以便预热另一室中(例如在空气加热器中)的燃烧空气，且在该系统的这一个室(例如燃烧室)中经受进一步燃烧。虽然如在6,554,061专利中所描述的那样，该回热式及传导式热传递系统能运转，以用于维持相对低水平的剩余的灰烬/吸附剂颗粒的排放，然而本专利并没有解决二氧化碳(例如CO2)的排放。
鉴于对全球变暖的持续争论还在继续，对来自矿物燃料燃烧的二氧化碳(CO2)排放和用于捕获二氧化碳排放的传统技术的成本和低效率给予了不断增加的关注，存在对于回热式及传导式热传递技术的需求，该技术降低了由于矿物燃料燃烧所产生的二氧化碳排放。
发明目的
因此，本发明的主要目的在于，提供一种用于将二氧化碳从作为矿物燃料在燃烧器中、在存在空气的情况下燃烧的结果所产生的气体和/或剩余的灰烬/吸附剂颗粒中清除的经改进的技术。
本发明的另一目的在于，提供一种能降低来自矿物燃料燃烧的二氧化碳排放的回热式及传导式热传递系统。
本发明的另外的目的、优点和新颖的特征，对于本领域技术人员而言将由于包括下面的详细描述的该公开内容以及通过本发明的实践而变得清楚。虽然在下面参照优选的实施例(一个或多个)描述本发明，然而应理解，本发明不局限于此。可以获得本教导的本领域技术人员在本文中将认识到另外的实施方式、改进方案和实施例，以及其它的使用领域，它们处在如在本文中所公开和要求保护的本发明的范畴内，且关于它们，本发明可能具有重要的用途。
发明内容
根据本发明，用于降低来自燃烧矿物燃料时所产生的气体中的二氧化碳排放的系统包括容器、分离器和再热器。该燃烧可在该系统内或在该系统之外进行。容器构造成-例如大小设置成且形状设置成以便于将燃烧矿物燃料产生的气体以向上的流动从容器的下面的部分引导到容器的上面的部分。容器还构造成例如带有开口，以便于将能从气体中吸收热量的第一种固体颗粒和能从气体中捕获二氧化碳的第二种固体颗粒接收到容器的上面的部分中。优选地，第一种固体颗粒包括铝土矿，且第二种固体颗粒包括石灰石，最优选为生石灰，且例如可以是CaO颗粒。在捕获二氧化碳之后，含二氧化碳的石灰石可以呈CaCO3颗粒的形式。
该容器将所接收的第一种固体颗粒以向下的流动从容器的上面的部分引导到容器的下面的部分。优选地，所接收的第一种固体颗粒的向下流动是基于重力的流动。也就是说，优选地，不存在用于推动第一种固体颗粒的向下流动的系统能量。气体的向上流动速度足以促使第二种固体颗粒与向上流动的气体一起流动到第一容器排出口，然而不足以阻止第一种固体颗粒向下流动到第二容器排出口。
分离器(其例如可以是旋风分离器)构造成以便使从第一容器排出口排出的带有所捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒和气体分离。分离器还将分离出的带有所捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒引导到分离器排出口。
再热器构造成用于将带有所吸收的热量的从第二容器排出口排出的第一种固体颗粒和带有所捕获的二氧化碳的从分离器排出口排出的第二种固体颗粒以向下的流动引导到第一再热器排出口。该再热器优选地为碳酸盐式再热器。这样的再热器有时也被称为煅烧炉(calciner)。该流动被再热器引导，从而使得来自第一种固体颗粒的热量致使所捕获的二氧化碳从第二种固体颗粒中释放。该再热器将所释放的二氧化碳引导到第二再热器排出口，二氧化碳可从该排出口被进一步引导，以用于存储或根据需要被使用。
有利地，容器内的气体流动将容器的上面的部分加热到在1000至1400华氏度范围内的温度，且第二种固体颗粒在这些温度时从气体中捕获二氧化碳。当然，如果温度不断变动，第二种固体颗粒可能还可在该范围内的其它温度处从气体中捕获二氧化碳。有利地，带有所吸收的热量的第一种固体颗粒的流动将再热器加热到在1800至2000华氏度范围内的温度，且所捕获的二氧化碳在该温度时从第二种固体颗粒中释放。此处，再一次，如果温度不断变化，所捕获的二氧化碳可在该后面的范围内的其它温度处从第二种固体颗粒中释放。该系统可运转，使得所释放的二氧化碳基本上(也就是说超过90％)为纯的二氧化碳。
根据本发明的其它方面，第二容器排出口包括具有上开口、下开口和通道的互连装置。上开口构造成用于从容器的下面的部分接收带有吸收的热量的向下流动的第一种固体颗粒。下开口构造成用于将带有所吸收的热量的向下流动的第一种固体颗粒排出到再热器中。通道具有孔，且构造成用于接收具有一定速度、穿过该孔的空气流并且将所接收的空气流引导通过该通道。该通道还将带有所吸收的热量的经加热的第一种固体颗粒以向下的流动从上开口引导到下开口。所接收的被引导到该通道的空气流的速度不足以阻止带有所吸收的热量的第一种固体颗粒的向下流动从上开口到下开口横穿该通道，但是足以阻止所释放的二氧化碳的向上流动从下开口到上开口横穿该通道且因此进入容器。
有利地，该系统还包括热交换器(优化为增压式热交换器)，该热交换器构造成用于将从再热器排出口排出的第二种固体颗粒和第一种固体颗粒以向下的流动引导到热交换器排出口。第一种固体颗粒被如此地引导，即，使得来自第一种固体颗粒的热量被传递到热交换器中的工作流体。在一种优选的实施方式中，该工作流体垂直于向下流动的第一种固体颗粒流动。
附图说明
图1为根据本发明所构建的热传递系统的示意图，描绘为具有在内部所产生的与热传递系统相关联地被应用的热源。
图2为根据本发明的最佳模式实施例、在如图1中所示的本发明的热传递系统的第一与第二部分之间的机械式互连的放大比例的侧视图，其根据本发明的热传递系统的运转模式被从第一部分到第二部分的热固体横穿。
图3为根据本发明的最佳模式实施例、在如图1中所示的本发明的热传递系统的第二与第三部分之间的机械式互连的放大比例的侧视图，其根据本发明的热传递系统的运转模式被从第二部分到第三部分的热固体横穿。
图4为本发明的热传递系统的一段的放大比例的侧视图，在此处执行分类过程，由此从固体燃料灰烬、吸附剂、易燃物和烟气中分离热传递固体(例如铝土矿)。
图5为本发明的热传递系统的一段的放大比例的侧视图，在此处执行分类过程，由此从二氧化碳气体中分离某些固体(例如铝土矿和石灰石)。
具体实施方式
图1描绘了一种热传递系统(大体以参考标号10来标出)，其具有在内部产生的热源。热传递系统10包括第一部分(即，容器20)，其由两个区域构成，即，下面的区域14和上面的区域12。在图1的系统10中，下面的区域14作为燃烧区域运转，即，作为在其中产生在内部产生的热源的区域。关于在内部产生的热源，燃料16和燃烧空气18被喷射到下面的区域14中。所喷射的燃料16和燃烧空气18被燃烧，优选地通过使用传统的鼓泡床技术(来燃烧)，从而产生热气体22，其典型地包括经历向上流动的剩余的灰烬/吸附剂颗粒。将理解的是，系统10(如果需要)可容易地被本领域中的普通技术人员改造，以有利于代替所描绘的在内部产生的热源来使用在外部产生的热源。
容器20的上面的区域12作为反应器运转，从而提供相对长的停留时间(大约6至7秒)，由此可发生回收。在回收中，来自气体22的热量被传递至如以箭头24所描绘的那样被喷射到容器20的上面的区域12中并且如以箭头26所描绘的那样经历向下的流动的固体颗粒流。这样，上面的区域12实质上以逆向流动直接接触式热交换器的方式起作用。为此，在下面的区域14或上面的区域12中不发生与水/蒸汽的热传递。相应地，容器20的壁被设计成以允许其设有耐火衬套。此外，固体颗粒24在回收来自气体22的热量、(使其)降至这样的温度时是有效的：该温度足够低以便于使得能够在热传递系统10中使用传统的空气加热器28。
固体颗粒24包括第一种颗粒以及第二种颗粒。优选地，第一种固体颗粒设计以具有高密度以及高的热传导性。第一种固体颗粒的密度越高且其数量越大，即，第一种固体颗粒的表面积越高，容器20可越小。为此，已发现铝土矿的各种形式(例如Al2O3)适合于用作第一种固体颗粒。然而，将理解的是，存在其它类型的包含上面所提及的特征的颗粒，也可替代铝土矿将这些颗粒用作第一种固体颗粒。
第一种固体颗粒还设计成具有比剩余的固体燃料灰烬和吸附剂颗粒高得多的密度和颗粒尺寸。第一种固体颗粒设计为向下下落通过上面的区域12(甚至在容器20的上面的区域12内处于最大的气体速度时)。也就是说，容器20的上面的区域12内的第一种固体颗粒的极限速度大于容器20的上面的区域12内的最大气体速度。容器20的上面的区域12内的横截面面积设计为以便确保气体22当其向上流动通过容器20时的速度足够高，以夹带大多数剩余的固体燃料灰烬和吸附剂颗粒，并携带它们向上且如图1中以参考标号36标示的箭头所指示的那样离开容器20。
第一种固体颗粒被如此地从下面的区域14中排放，以便于确保实质上无精细的或粗糙的固体燃料灰烬或吸附剂也从下面的区域14中排放到系统10的第二部分、碳酸盐式再热器50(也被称为煅烧炉)中。多个床排放管(其中每个在图1中以相同的参考标号31来指示)如此地来定位，即，使得多个床排放管31中的每个的入口31a被定位在容器20的区域14的底板14a之上。通过使用该设计，不允许大型的石块(rocks)等从下面的区域14穿过而到达再热器50。因此，这样的大型石块等仅可借助于单独的床排出处理系统33而从容器20中除去。
以参照图4更充分地描述的方式，空气以足够的量被引入到多个床排放管31中的每个中，以便确保空气的速度足够高，以防止剩余的固体燃料灰烬和吸附剂颗粒沿着排放管中的任意一个流动，而同时不足以阻止第一种颗粒的向下流动通过排放管中的任意一个而到达热传递系统10的其余部分。
在容器20的上面的区域12中发生的回收中，当第二种颗粒起初经历向下流动(如以箭头26描绘的那样)以及后来当其加入离开容器20的气体36的流时，来自气体22的二氧化碳(CO2)同样被转移至以箭头24描绘的所喷射的固体内的第二种颗粒的流。同样地，上面的区域12实质上以逆向流动直接接触式吸收器的方式起作用。也就是说，容器20的上面的区域12中的温度被保持在1000至1400华氏度的范围内的一定温度，其对于有助于由第二种颗粒直接吸收气体22中的CO2而言尤其有利。
优选地，第二种固体颗粒设计成以便具有高的吸收能力。此处同样，第二种颗粒的吸收能力越高且数量越大，例如第二种固体颗粒的表面积越高，则容器20可潜在地越小。为此，已发现如下，即，石灰石颗粒和优选的氧化钙(CaO)颗粒(其有时也通常地被称为生石灰)适合于用作第二种固体颗粒。然而，将理解的是，其它类型颗粒(包含上面所提及的特征)，也可代替石灰石颗粒而被用作为第二种固体颗粒。CO2被CaO颗粒吸收会产生CaCO3(其通常被称为再碳酸盐化的石灰石)加上热量。基于迄今完成的工作，看起来，通过使用CaO颗粒，超过90％的CO2去除率可能是可行的。
第二种固体颗粒还设计成以具有不大于且优选地小于剩余的固体燃料灰烬和吸附剂颗粒的密度和颗粒尺寸。第二种固体颗粒设计成使得当这些颗粒中的至少一些可开始向下下落通过上面的区域12(甚至在容器20的上面的区域12内的最大的气体速度处)时，第二种固体颗粒中的全部或基本上全部最终与气体22混合且一起向上流动。也就是说，第二种固体颗粒在容器20的上面的区域12内的极限速度小于在容器20的上面的区域12内的最大气体速度。容器12的上面的区域20内的横截面面积设计以确保如下，即，气体22当其向上流动通过容器20时的速度足够高以夹带大多数(如果不是全部的)再碳酸盐化的第二种固体颗粒(与大多数剩余的固体燃料灰烬和吸附剂颗粒一起)，且携带所有这些被夹带的颗粒向上并离开容器20，如以图1中的参考标号36所标出的箭头所指示的那样。
剩余的固体燃料灰烬和吸附剂颗粒和再碳酸盐化的石灰石颗粒(其由气体22夹带)，最后如以图1中的参考标号36所指示的箭头所描绘的那样被从容器20的上面的区域12中排出至传统构造的低温的(即，冷的)旋风分离器(cyclone)38。在冷的旋风分离器38内，以对本领域技术人员而言众所周知的方式，使固体燃料灰烬和再碳酸盐化的石灰石从气体22中分离。
分离之后，使得所分离的固体燃料灰烬的一部分(如以图1中大体以参考标号40所标出的箭头和虚线所描绘)返回至容器20的下面的区域14，且所分离的固体燃料灰烬的剩余部分(如以图1中大体以参考标号41所标出的箭头和虚线所描绘)被从冷的旋风分离器38中排出以用于最终处理。使得所分离的再碳酸盐化的石灰石(如以图1中大体以参考标号53所标出的箭头和虚线所描绘)流动至碳酸盐式再热器50。另一方面，剩余的气体22(当在冷的旋风分离器38中使固体燃料灰烬和再碳酸盐化的石灰石从其中分离之后)从冷的旋风分离器38排出至空气加热器28，如以图1中大体以参考标号42所标出的箭头和虚线所描绘的。
固体燃料灰烬循环(如上面所描述的那样且其在此处将被称为“上面的循环回路”或“第一循环回路”)主要执行下面两项功能：1)其降低了否则将会从容器20中排出的未燃烧的碳的量；和2)其使得能够对增压式热交换器30内存在的温度进行另外的控制。再碳酸盐化的石灰石循环(如上面所描述的且其在此处将被称为“第二循环回路”)主要执行下面的功能：其降低了否则将从旋风分离器38中被排出的二氧化碳排放的量。
接着，热传递系统10进一步包括第二部分，即碳酸盐式再热器50，先前已对其进行了引用。通过碳酸盐式再热器50，实质上存在第一种固体颗粒的简单质量流，其在流动通过且如以箭头示意性地描述的那样(每个以相同的参考标号35a指示)被从多个床排放管31中的每个的出口(以参考标号31b标出)排出之后进入再热器50，从而一旦这些第一种固体颗粒在容器20的上面的部分12内从热源(即，从气体22)中回收热量，则这些第一种固体颗粒就主要在重力的影响下以非常低的速度(例如大约40米/小时)向下移动。这样，根据最佳模式实施例，当第一种固体颗粒向下移动时，这些颗粒具有移动床的特征。然而，将理解的是，这些第一种固体颗粒在不背离本发明的本质的情形下同样可以一些其它的方式向下移动。
实质上也存在第二种固体颗粒(即再碳酸盐化的石灰石颗粒)的通过碳酸盐式再热器50的简单质量流，这些第二种固体颗粒在被分离且如以箭头示意性地描绘的那样(每个以参考标号53指示)被从冷的旋风分离器38中排出之后进入再热器50，使得在容器20的上面的部分12内从气体22中回收了CO2并且在旋风分离器38中被分离且从旋风分离器38中被排出的第二种固体颗粒，主要在重力的影响下以非常低的速度向下移动。这样，根据最佳模式实施例，当第二种固体颗粒向下移动时，这些颗粒同样具有移动床的特征。然而，将理解的是，第二种固体颗粒在不背离本发明的本质的情形下同样可以一些其它的方式向下移动。此处要点在于，从热的第一种固体颗粒(例如经加热的铝土矿颗粒)至第二种固体颗粒(例如再碳酸盐化的石灰石)的热传递功能将典型地以非逆向流动的形式来执行。然而，将了解的是，整个系统热交换功能的至少部分将典型地以逆向流动方式来执行。
在向下移动的过程中，第一种固体颗粒的向下移动的质量流和第二种固体颗粒的向下移动的质量流互相混合，引起在第一种固体颗粒与第二种固体颗粒的向下移动的质量流之间实现的传导性热交换。第一种固体颗粒提供可感知的必要的能量，以用于煅烧第二种固体颗粒(即，再碳酸盐化的石灰石)，例如在高的CO2分压下的CaCO3。更特别地，在碳酸盐式再热器50中发生的煅烧中，当第二种固体颗粒经历通过碳酸盐式再热器50的向下流动时，二氧化碳(CO2)被从第二种固体颗粒流(例如，如以箭头53示出的那样从由旋风分离器38排出的再碳酸盐化的石灰石)中转移。也就是说，碳酸盐式再热器50中的温度被热的第一种固体颗粒(例如铝土矿颗粒，诸如Al2O3)的向下移动的质量流维持在约1800至2000华氏度的温度范围内，其对于有助于在高的分压下煅烧来自第二种固体颗粒的CO2而言尤其有利。再热器50中执行的煅烧导致CO2气体与第二种固体颗粒(例如CaO颗粒)分离，第二种固体颗粒此时可被再生式地(regeneratively)使用。吸附剂退化可通过使用来自ALSTOM Power(阿尔斯托姆能源)有限公司的商用的吸附剂活化过程装置或通过使用白云石来避免。煅烧产生几乎纯的CO2气体，其如本领域技术人员将理解的那样将会自然地与再热器50中的第一种和第二种固体颗粒分离，且可如以箭头55所示的那样被容易地引导至再热器排出口。几乎纯的CO2适合于提高油的回收或分离(sequestration)。
根据本发明的最佳模式实施例，增压式热交换器30中的固体颗粒包括铝土矿(例如Al2O3)和生石灰(例如CaO)，且包括仅最少量的固体燃料灰烬。这是由于以下事实：在容器20内在铝土矿(即Al2O3)的第一种固体颗粒与固体燃料灰烬之间实现分类，且在旋风分离器38内在生石灰(即CaO)的第二种固体颗粒与固体燃料灰烬之间实现分类。换句话说，来自固体燃料16与燃烧空气18在容器20的下面的区域14内的燃烧的固体燃料灰烬为微米大小、且具有低密度，且因此在气体22的向上流动中被夹带。类似地，容器20内的第二种固体颗粒为微米大小、且具有低密度，且因此在气体22的向上流动中被夹带。另一方面，铝土矿(例如Al2O3)的第一种固体颗粒非常致密、且为600至1200微米大小，且因此太大以至于不能在气体22的向上流动中被夹带。另外，与空气到其中的引入相联系的多个床排放管31的设计(如上面所提及的那样)提供另外的分类，且进一步确保仅铝土矿(例如Al2O3)的第一种固体颗粒向下传送至碳酸盐式再热器50，并限制再碳酸盐化的石灰石或由再煅烧产生的生石灰和CO2的从碳酸盐式再热器50至容器20的向上的任意的传送。因此，主要在自然力(包括重力)的影响下，铝土矿(例如Al2O3)、再碳酸盐化的石灰石(例如CaCO3)和生石灰(例如CaO)的第一种和第二种固体颗粒向下移动通过碳酸盐式再热器50，且CO2向上移动通过碳酸盐式再热器50至排出口55。由于CO2在不使用氧气或尾端涤气的情形下且在远高于蒸汽温度的捕获温度下被捕获，所以在CO2压缩之前产生非常少的能量损失。
碳酸盐式再热器50的温度非常重要，因为其形成了用于在第一种固体颗粒的向下移动的质量与第二种固体颗粒的向下移动的质量之间的传导性热传递、以及因此将CO2从再碳酸盐化的石灰石中去除的基础。在本发明的热传递系统10中，碳酸盐式再热器50内的温度为燃烧的Q、过量空气、上面的循环率或第一循环率和再碳酸盐化的石灰石循环率或第二循环率的函数。对于给定的燃烧的Q而言，独立的变量变成第一循环率和第二循环率。如果将要变得必须提高第一种和/或第二种固体颗粒的温度，第二循环率可被降低，然而，气体22从容器20的第一部分12中的离去温度由于经减少的、在其中从热源回收热量的表面积而将增加，即，当在内部产生的热源与本发明的热传递系统10一起被应用时，该热源为由固体燃料16和燃烧空气18在容器20的区域14内的燃烧产生的气体22。第一循环率可被降低以增加固体颗粒的温度，然而，碳损失将由于如下事实而增加：即，在固体燃料灰烬中未燃烧的碳将很少有机会从冷的旋风分离器38循环至容器20的区域14。因此，认为最佳策略可能是包括对两个变量中的每个的调节的一些组合，即，在第二循环率中的一些调节以及在第一循环率中的一些调节。在此，同样注意如下事实，即，碳酸盐式再热器50内的温度的上限由固体燃料16的灰烬熔化温度(其名义上为2000华氏度)驱动。为此，为了第一种和第二种固体颗粒在碳酸盐式再热器50内保持自由流动，碳酸盐式再热器50内的温度须保持在这样的温度之下：在该温度时，固体燃料16和燃烧空气18在容器20的区域14内是粘性的。
该热传递系统10进一步包括第三部分，即，增压式热交换器30。如参照图1将最好地理解的，一个或多个热传递表面以安装在增压式热交换器30中的关系在增压式热交换器30中被恰当地支承。根据图1中的说明，四个这样的热传递表面(每个以相同的参考标号32指示)以在增压式热交换器30内的恰当地支承的安装关系来示意性地描绘。热传递表面32可通过使用适合用于这样的目的的任意的传统形式的安装器件(为了保持图纸中的图示的清晰而未显示)来安装，且优选地在增压式热交换器30内彼此恰当地间隔(如对于特定的实施方式而言所要求的那样)。然而，将理解的是，可在增压式热交换器30中应用更多或更少数量的这样的热传递表面32，而不背离本发明的本质。
通过增压式热交换器30，实质上存在第一种和第二种固体颗粒的简单质量流，其在流动通过且如以箭头(每个以相同的参考标号35’指示)示意性地描绘的那样被从多个床排放管31’中的每个的出口(以参考标号31d标出)排出之后进入增压式热交换器30，从而一旦这些第一种和第二种固体颗粒已在碳酸盐式再热器50中完成再碳酸盐化的石灰石(例如CaCO3)的煅烧，则第一种和第二种固体颗粒就主要在重力影响下以非常低的速度向下移动。这样，这些固体颗粒当它们向下移动时具有移动床的特征。尽管根据本发明的最佳模式实施例，这些固体颗粒当它们向下移动时具有移动床的特征，将理解的是，这些固体颗粒也可以一些其它的方式向下移动而不背离本发明的本质。此处要点是，热传递功能优选地至少部分地以逆向流动形式来执行。为此，热交换功能中的至少部分须以逆向流动形式来执行。
在以上面已进行了参照的方式向下移动的过程中，第一种和第二种固体颗粒的该向下移动的质量流流动经过热传递表面32，这些热传递表面32根据本发明的最佳模式实施例优选地各自包括多个单独的管道(为了保持图纸中的图示的清晰而未示出)，这些管道当被收集在一起时起作用，以构成单独一个热传递表面32。通过每个热传递表面32的这些管道(未示出)中的每个，如以各自标记有词语“流体”的箭头示意性地描绘的那样，流动有循环的“工作流体”。如此处所使用的那样，术语“工作流体”意图指热力学循环的“工作流体”，例如，诸如蒸汽或氨，以及指工艺原料。在第一种和第二种固体颗粒的向下移动的质量流与流动通过被收集在一起时构成其中一个热交换器表面32的管道(未示出)的工作流体之间实现的传导性热交换，优选地如上面所讨论的那样为百分之一百的逆向流动。尽管也如上面所讨论的那样，在第一种和第二种固体颗粒的向下移动的质量流与流动通过管道(未示出)的工作流体之间的这样的传导性热交换可备选地(最低限度)为至少部分逆向的流动。
不存在如下必要性，即，当改变为了产生热源的目的而采用的经受燃烧的燃料时，改变共同地构成热传递表面32中的每个的单独的管道(未示出)之间的间隔。此外，由于在共同地构成热传递表面32中的每个的单独的管道(未示出)上不存在气体流动，相应地不存在气体侧速度限制，该限制在气体-管道热交换器中产生对于过热器、再热器、蒸发器和节热器热传递表面的多个区段的需求，该需求最常见地在现有技术的循环流化床系统形式的情况下以及在现有技术的燃烧粉化煤的蒸汽发生器形式中被要求。这样，如下被认为是可能的，即，提供从其中的节热器入口至其中的过热器排出口的单回路，伴随其有如下效果，即，集管压力损失很大程度上被排除。
根据本发明的最佳模式实施例，增压式热交换器30中的第一种固体颗粒由几乎百分之百的铝土矿(即Al2O3)构成，且增压式热交换器30中的第二种固体颗粒由几乎百分之百的生石灰(即CaO)构成，且各自仅包括最少量的固体燃料灰烬。这是由于如下事实，即，在容器20内实现在铝土矿(即Al2O3)的第一种固体颗粒与固体燃料灰烬和第二种固体颗粒之间的选分，且在旋风分离器38中实现在再碳酸盐化的石灰石(即CaCO3)的第二种固体颗粒与固体燃料灰烬之间的选分，且在碳酸盐式再热器50内实现第一种固体颗粒与生石灰(即CaO3)的第二种固体颗粒以及二氧化碳(即CO2)之间的选分。在这方面，来自热源(例如来自固体燃料16与燃烧空气18在容器12的区域14内的燃烧的热源)的固体燃料灰烬和再碳酸盐化的石灰石(即CaCO3)的第二种固体颗粒为微米大小且具有低密度，且因此在容器20中的气体22的向上流动中被夹带。另一方面，铝土矿(即Al2O3)的第一种固体颗粒非常致密，且为600至1200微米大小，且因此太大以至于不能在气体22的向上流动中被夹带。此外，当来自热源的固体燃料灰烬和再碳酸盐化的石灰石(即CaCO3)的第二种固体颗粒两者为微米大小且具有低密度，且因此在容器20中的气体22的向上流动中被夹带时，再碳酸盐化的石灰石(即CaCO3)的第二种固体颗粒设计成具有不同的密度，且因此可在旋风分离器38中与固体燃料灰烬分离。另外，与空气到其中的引入相联系的多个床排放管31和31’的设计，如在上面所提及的且将在下面与图纸的图5和6的讨论相关联地对其进一步参考的那样，提供了另外的选分并进一步确保了(a)铝土矿(即Al2O3)的第一种固体颗粒(但是不多于最少量的固体燃料灰烬或再碳酸盐化的石灰石)从容器20向下传送至碳酸盐式再热器50，且几乎没有二氧化碳(即CO2)从碳酸盐式再热器50向上传送至容器20，且(b)铝土矿(即Al2O3)的第一种固体颗粒和生石灰(即CaO)的第二种颗粒(但不多于最少量的固体燃料灰烬且几乎无二氧化碳(即CO2))从碳酸盐式再热器50向下传送至增压式热交换器30。因此，第一和第二固体颗粒主要在重力的影响下如之前在上面描述过的那样向下移动。
当第一种和第二种固体颗粒到达增压式热交换器30的底部时，固体颗粒足够冷，即在大约500华氏度的温度，从而使得固体颗粒24(如以大体由参考标号34标明的虚线示意性地示出的那样)可被输送回到容器20的顶部以用于喷射进入其中的第一部分12，如之前在上面所描述过的那样，以便再次重复固体颗粒24流动通过容器20且其后通过碳酸盐式再热器50和增压式热交换器30的过程。固体颗粒在本发明的热传递系统10内的该流动在本文中将被称为“第三循环回路”或“下面的循环回路”。
增压式热交换器30的温度同样非常重要，因为其形成了在第一种和第二种固体颗粒的向下移动的质量与热传递表面32的管道(未示出)且因此与流动通过这些管道(未示出)的工作流体之间的传导性热传递的基础。在本发明的热传递系统10中，增压式热交换器30内的温度为燃烧的Q、过量空气、上面的循环率或第一循环率、再碳酸盐化的生石灰的循环率或第二循环率以及下面的循环率或第三循环率的函数。对于给定的燃烧的Q而言，独立的变量变成第一循环率、第二循环率和第三循环率。如果提高第一种和/或第二种固体颗粒的温度将要变得必要，则第二和/或第三循环率可被降低，但是气体22从容器12的第一部分20的离开温度将由于降低的、在其中从热源回收热量的表面积而增加。第一循环率可被降低以用于增加固体颗粒的温度，然而碳损失将由于如下事实而增加：即，固体燃料灰烬中的未燃烧的碳将具有很少的机会从冷的旋风分离器38循环至容器12的区域14。因此，认为最佳策略可能是包含对三个变量中的每个的调节的一些组合，即，在下面的循环率或第三循环率中的一些调节，以及在上面的循环率或第一循环率中的和对于再碳酸盐化的生石灰的循环率或第二循环率的调节。此处，再次应当注意，增压式热交换器30内的温度的上限由固体燃料16的灰烬熔化温度(其名义上为2000华氏度)来驱动。为此，为了第一种和第二种固体颗粒在增压式热交换器30内保持自由流动，增压式热交换器30内的温度须保持在这样的温度之下：在该温度下，容器12的区域14内的固体燃料16和燃烧空气18是粘性的。
在自由流动的固体颗粒的质量中通过回收而从热源(不管在内部产生的还是在外部产生的)中收集热量，使得许多在现有技术的循环流化床系统形式中或在现有技术的燃烧煤化粉的蒸汽发生器形式中不可能的事情成为可能。作为示例且在这点上不作为限制，本文中对以下内容进行参考(其均被视为关于根据本发明所构建的热传递系统-例如热传递系统10是可行的)：1)逆向流动在根据本发明所构建的热传递系统10的所有回路中是可行的；2)当温度通过本发明的热传递系统10跌落时，不存在对于更换热传递表面32的管道(未示出)的需要；3)不管固体燃料16如何差，都不存在热传递表面32的管道(未示出)的侵蚀、腐蚀或堵塞的可能性；4)不管固体燃料16的性能，热传递表面32的所有管道(未示出)都可以是有翅片的；5)热传递表面32的所有管道(未示出)通过传导而在每个这样的单独的管道(未示出)的轴线周围被均匀地加热，因此排除了如例如利用水冷壁形式的结构而发生的对管道(未示出)的单侧加热；6)由于如下事实而大大增强的热传递：传导率已知为固体-管道(热传递)大于在气体-管道热传递中的对流热传递。
另外，在自由流动的固体颗粒的质量中通过回收而从热源(不管在内部产生的还是在外部产生的)中收集二氧化碳，使得许多在现有技术的循环流化床系统形式中或在现有技术的燃烧粉化煤的蒸汽发生器形式中不可能的其它事情成为可能。作为示例且在这点上不作为限制，本文中对以下内容进行参考(其均被视为关于根据本发明所构建的热传递系统-例如热传递系统10是可行的)：1)在不使用氧气的情形下捕获CO2；2)在不使用尾端涤气的情形下捕获CO2；3)以远高于蒸汽温度的捕获温度捕获CO2；且4)在CO2压缩之前以很少能量消耗来捕获CO2。
为了完成如在图1中所示的本发明的热传递系统10的描述，此处注意如下事实，即，被喷射到容器12的区域14中的燃烧空气18，在被如此地喷射到其中之前优选首先在空气加热器28内凭借在气体(使得其如以参考标号42指示的那样流动通过空气加热器28)与空气(如以参考标号44指示的箭头所描绘的那样，为了该目的而使得其进入并流动通过空气加热器28)之间的热交换而被加热。同样被视为非常重要的是，在此处注意，实质上仅有的空气(其根据本发明的最佳模式实施例与本发明的热传递系统10一起被应用)为被喷射到容器12的区域14中的燃烧空气18。此外，此处还注意，仅当所利用的热源为在内部处产生的热源时，这样的燃烧空气18才被应用。作为这一点的补充，认识到如下内容被视为非常重要，即，为了利用其在碳酸盐式再热器50或增压式热交换器30内实现其中的第一种和第二种固体颗粒的向下移动的质量的流化作用的目的，没有空气和/或任何气体被喷射到碳酸盐式再热器50或增压式热交换器30中。应用于本发明的热传递系统10的仅有的其它空气为被引入到多个床排放管31和31’中的每个中的空气。在床排放管31的情况中，采用空气，以用于在其中实现在第一种固体颗粒和第二种固体颗粒与任意的精细的固体燃料灰烬和/或吸附剂颗粒(其否则可能进入多个床排放管31中的任意一个或多个)两者之间的另外的选分的目的，且用于防止在碳酸盐式再热器50中所分离的CO2流动到容器20的目的(否则可能发生)。在床排放管31’的情况中，采用空气，以用于在其中实现在第一种固体颗粒和第二固体颗粒以及任意的精细的固体燃料灰烬和/或吸附剂颗粒(其否则可能进入多个床排放管31′中的任意一个或多个)两者之间的另外的选分的目的，且用于防止在碳酸盐式再热器50中所分离的CO2到增压式热交换器30的任何泄露的目的(其否则可能发生)。
本文中下面将对图纸中的图2进行简要地参考。为此，在图2中描绘了机械式互连的放大比例的侧视图，根据本发明的最佳模式实施例，该机械式互连在热传递系统10的第一部分(即容器20)与其第二部分(即碳酸盐式再热器50)之间，其根据热传递系统10的运转模式被热的第一种固体颗粒在从容器20通到碳酸盐式再热器50时横穿。更具体地说，如参考图纸中的图2最佳地理解的那样，在容器20的区域14与碳酸盐式再热器50之间实现机械式互连，从而使得在其间存在空隙，在图2中大体以参考标号29指示。换句话说，环绕空隙29的周边通过使用任意的传统形式的适用于如下目的的器件来闭合，该目的为以此实现容器20的区域14的底板14a与碳酸盐式再热器50的机械式互连，从而使得容器20和碳酸盐式再热器50以彼此隔开的关系被支承且在它们之间延伸有有限的空隙29。如在上文中与热传递系统10的描述相结合而描述的那样，多个床排放管31横跨有限的空隙29，从而构成在容器20的区域14与碳酸盐式再热器50之间唯一的连通器件。为此，如参考图纸中的图2最佳地理解的那样，多个床排放管31(如所示的那样)向上伸出通过容器20的区域14的底板14a，从而使得多个床排放管31中的每个的入口31a被定位成与容器20的区域14的底板14a处于隔开的关系。类似地，多个床排放管31中的每个的出口31b(如所示的那样)向内伸出到碳酸盐式再热器50中，从而使得多个床排放管31中的每个的出口31b延伸到碳酸盐式再热器50中达到合适的范围(从有限的空隙29起)。
本文中下面将考虑图纸中的图4，在其中以放大的比例描绘了热传递系统10的一段，此处执行选分过程，由此热的第一种固体颗粒(例如热的铝土矿颗粒)与第二种固体颗粒(例如再碳酸盐化的石灰石)、固体燃料灰烬、吸附剂、易燃物以及烟气分离。为此，在图纸中的图4中示出了容器20的区域14的底板14a的一部分，和碳酸盐式再热器50的上面的(如参照图4可见的那样)表面(大体以参考标号50b标明)的一部分。另外，图4中以示例的方式描绘了多个床排放管31中的单独一个，使其入口31a位于容器的区域14内且与底板14a处于合适地隔开的关系，且其出口31b位于碳酸盐式再热器50内且与碳酸盐式再热器50的上面的表面50b处于合适地隔开的关系。
再次参照图纸中的图4，如在其中所示的那样，根据本发明的最佳模式实施例，相对于床排放管31以环绕的关系安装有大体以参考标号46指示的选分器件，以便与容器20的区域14的底板14a和碳酸盐式再热器50的上面的表面50b两者合适地隔开。可采用任意的传统形式的适合于实现相对于床排放管31以环绕的关系安装选分器件46的安装器件(为了保持图纸中的图示的清晰而未示出)，以用于该目的。如参考图纸中的图1将最佳地理解的那样，根据本发明的最佳模式实施例，选分器件46优选与多个床排放管31中的每个协作性地相关联，从而使得单独的选分器件46的数量对应于被应用在热传递系统10中的单独的床排放管31的数量。
接着，如参照图纸中的图4最佳地理解的那样，选分器件46包含一个大致圆形的构件(以参考标号48指示)，管状构件(以参考标号60指示)在其一端处通过使用任意形式的传统的适合于这样的目的的器件而恰当地固定到大致圆形的构件上，而管状构件60的另一端被连接到合适的空气源(未示出)上，从而使得允许空气流动通过合适的歧管状的器件(为了保持图纸中的图示的清晰而未示出)而进入且通过管状构件60到达圆形的构件48，且由此相对于床排放管31成环绕的关系，因此使得这样的空气通过多个开口进入床排放管31，这些开口通过使用图4中的假想线来描绘且其各自为了便于对其参考而以相同的参考标号49来指示，这些开口以绕床排放管31的周边彼此恰当地隔开的关系提供，以用于该目的。可采用自图4中的假想线所描绘的数量起更多或更少数量的开口49，而不背离本发明的本质。
空气在进入床排放管31(通过为了该目的而绕该床排放管31的周边提供的开口)之后，向上流动通过床排放管31而进入容器20的区域14中。以上述方式被引入到床排放管31中的空气的量设计成以便使得该空气的速度足够高，以防止不期望的物质(诸如第二种固体颗粒(例如再碳酸盐化的生石灰)以及精细的固体燃料灰烬和吸附剂颗粒)的流从容器12的区域14通过床排放管31向下流动到碳酸盐式再热器50中，而同时该空气流的速度并不足够至足以阻止第一种固体颗粒从容器20的区域14通过床排放管31进入碳酸盐式再热器50中的向下流动。
空气在进入床排放管31(通过为了该目的而绕该床排放管31的周边提供的开口)之后，还向下流动通过床排放管31而进入碳酸盐式再热器50中。以上述方式引入到床排放管31中的空气的量还设计成以便使得该空气的速度足够高，以防止不期望的物质(比如CO2)的流从碳酸盐式再热器50通过床排放管31向上流动进入容器12的区域14中，而同时该空气流的速度不足够至足以不可接受地增加第一种固体颗粒从容器20的区域14通过床排放管31进入碳酸盐式再热器50中的向下流动。
本文中下面将对图纸中的图3进行简要地参照。为此，在图3中描绘了机械式互连的放大比例的侧视图，根据本发明的最佳模式实施例，该机械式互连在热传递系统10的第二部分(即碳酸盐式再热器50)与其第三部分(即增压式热交换器30)之间，其根据热传递系统10的运转模式被从碳酸盐式再热器50通到增压式热交换器30的热的第一种固体颗粒和经煅烧的第二种固体颗粒两者横穿。更具体地说，如参照图纸中的图3最佳地理解的那样，在碳酸盐式再热器50与增压式热交换器30之间实现机械式互连，使得在其之间存在空隙，在图3中大体以参考标号29’指示。换句话说，环绕空隙29’的周边通过使用任意的传统形式的、适用于如下目的的器件来闭合，该目的为以此实现碳酸盐式再热器50的底板50a与增压式热交换器30的机械式互连，从而使得碳酸盐式再热器50与增压式热交换器30以彼此隔开的关系被支承，且在它们之间延伸有有限的空隙29’。如在上文中已结合热传递系统10的描述进行描述的那样，多个床排放管31’横跨有限的空隙29’，以便构成在碳酸盐式再热器50与增压式热交换器30之间的连通的唯一器件。为此，如参考图纸中的图3最佳地理解的那样，多个床排放管31’(如所示的那样)向上伸出通过碳酸盐式再热器50的底板50a，从而使得多个床排放管31’中的每个的入口31c定位成与碳酸盐式再热器50的底板50a处于隔开的关系。类似地，多个床排放管31’中的每个的出口31d(如所示的那样)向内伸出到增压式热交换器30中，使得该多个床排放管31’中的每个的出口31d延伸到增压式热交换器30中合适的范围(从有限的空隙29’起)。
本文中下面将考虑图纸中的图5，在其中以放大的比例描绘了热传递系统10的一段，此处执行选分过程，由此使热的第一种固体颗粒(例如热的铝土矿颗粒)和第二种固体颗粒(例如经煅烧的石灰石)与二氧化碳和任意的固体燃料灰烬、吸附剂、易燃物分离。为此，在图纸中的图5中示出了碳酸盐式再热器50的底板50a的一部分，以及增压式热交换器30的上面的(如参照图5可见的那样)表面(大体以参考标号30a标明)的一部分。另外，图5中以示例的方式描绘了多个床排放管31’中的单独一个，使得其入口31c位于碳酸盐式再热器50内且相对于底板50a处于合适地隔开的关系，且其出口31d位于增压式热交换器30内且相对于增压式热交换器的上面的表面30a处于合适地隔开的关系。
再次参考图纸中的图5，如在其中所示的那样，根据本发明的最佳模式实施例，相对于床排放管31’以环绕的关系安装有大体以参考标号46’指示的选分器件，以便与碳酸盐式再热器50的底板50a和增压式热交换器30的上面的表面30a两者合适地隔开。可利用任意的传统形式的、适合于实现相对于床排放管31’以环绕的关系安装选分器件46’的安装器件(为了保持图纸中的图示的清晰而未示出)，以用于该目的。如参考图纸中的图1将最佳地理解的那样，根据本发明的最佳模式实施例，选分器件46’优选地与多个床排放管31’中的每一个协作性地相关联，从而使得单独的选分器件46’的数量对应于在热传递系统10中所采用的单独的床排放管31’的数量。接着，如参照图纸中的图5最佳地理解的那样，选分器件46’包含大致圆形的构件(以参考标号48’指示)，管状构件(以参考标号60’指示)在其一端处通过使用任意形式的传统的适合于这样的目的的器件而恰当地固定到大致圆形的构件上，而管状构件60’的另一端连接到合适的空气源(未示出)，从而使得允许空气流动通过合适的歧管状的器件(为了保持图纸中的图示的清晰而未示出)进入且通过管状构件60’而到达圆形的构件48’，且由此相对于床排放管31’成环绕的关系，因此使得这样的空气通过多个开口进入床排放管31’，这些开口通过使用图5中的假想线来描绘，且其各自为了便于对其进行参照以相同的参考标号49’来指示，这些开口以绕床排放管31的周边彼此恰当地隔开的关系来提供，以用于该目的。可应用从图5中的假想线所描绘的数量起更多或更少数量的开口49’，而不背离本发明的本质。
空气在进入床排放管31’(通过为了该目的而绕该床排放管31’的周边提供的开口)之后向上流动通过床排放管31’而进入碳酸盐式再热器50中。以上述方式引入到床排放管31’中的空气的量设计成以便使得该空气的速度足够高，以防止不期望的物质(诸如CO2以及任何精细的固体燃料灰烬和吸附剂颗粒)的流从碳酸盐式再热器50通过床排放管31’向下流动到增压式热交换器30中，而同时该空气流的速度不足够至足以阻止第一种固体颗粒和第二种固体颗粒从碳酸盐式再热器50通过床排放管31’进入增压式热交换器30中的向下流动。
因此，根据本发明，已提供了一种用于热传递系统的新型的且经改进的设计(为此，在考虑热传递系统的限度内，在采用新型的且新颖的措施后对其进行预测)。另外，根据本发明提供了这样一种新型的且经改进的技术：其特征在于降低来自矿物燃料燃烧的二氧化碳CO2排放。此外，根据本发明提供了这样一种新型的且经改进的技术：其特征还在于以较低成本并且以更高的效率降低来自矿物的燃烧的CO2排放。另外，根据本发明提供了这样一种新型的且经改进的技术：其特征还在于具有降低的CO2排放的回热式及传导式热传递系统。另外还提供了一种经改进的技术，其特征在于将二氧化碳从由于矿物燃料在存在空气的情况下在燃烧器中燃烧而产生的气体和/或剩余的灰烬/吸附剂颗粒中去除。同样，根据本发明提供了这样一种新型的且经改进的技术：其特征还在于能降低来自矿物燃料燃烧的二氧化碳排放的回热式及传导式热传递系统。
虽然已示出了我们的发明的实施例，但将认识到，仍可由本领域技术人员容易地对其做出其改进方案(其中一些上文已间接提及)。因此，我们意图通过所附的权利要求覆盖本文中间接提及的改进方案以及属于我们的发明的真实精神和范畴的其它改进方案。

Claims (18)

1.一种用于降低来自燃烧矿物燃料产生的气体的二氧化碳排放的系统，包括：
容器，构造成(i)用于将燃烧矿物燃料产生的气体以向上的流动以一定速度从容器的下面的部分引导到所述容器的上面的部分；(ii)用于将能从气体中吸收热量的第一种固体颗粒和能从所述气体中捕获二氧化碳的第二种固体颗粒接收到所述容器的上面的部分中，且(iii)用于将所接收的第一种固体颗粒以向下的流动从所述容器的上面的部分引导到所述容器的下面的部分，其中，气体向上流动的速度(i)足以使得所述第二种固体颗粒与向上流动的气体一起流动至第一容器排出口，且(ii)不足以阻止所述第一种固体颗粒至第二容器排出口的向下流动；
分离器，构造成(i)用于将从所述第一容器排出口排出的带有所捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒和气体分离，且(ii)用于将分离出的带有所捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒引导至分离器排出口；和
再热器，构造成(i)用于将从所述第二容器排出口排出的带有所吸收的热量的第一种固体颗粒和从所述分离器排出口排出的带有所捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒以向下的流动引导至第一再热器排出口，从而使得来自所述第一种固体颗粒的热量致使所捕获的二氧化碳从所述第二种固体颗粒中释放；且(ii)用于将所释放的二氧化碳引导至第二再热器排出口。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述第一种固体颗粒包括铝土岩，且
所述第二种固体颗粒包括石灰石。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述第二种固体颗粒为CaO颗粒，且
所述带有所捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒为CaCO3颗粒。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述容器内的气体流动将所述容器的上面的部分加热到在1000至1400华氏度范围内的温度，且
所述第二种固体颗粒在该温度时从所述气体中捕获二氧化碳。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
带有所吸收的热量的所述第一种固体颗粒的流动将所述再热器加热到在1800至2000华氏度范围内的温度，且
所捕获的二氧化碳在该温度时从所述第二种固体颗粒中被释放。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述再热器为煅烧炉，且
所述分离器为旋风分离器。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所释放的二氧化碳是基本上纯的二氧化碳。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所接收的第一种固体颗粒的向下流动为基于重力的流动。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二容器排出口包括互连装置，具有：
上开口，构造成用于从所述容器的下面的部分接收所述向下流动的带有吸收的热量的第一种固体颗粒；
下开口，构造成用于将所述向下流动的带有所吸收的热量的第一种固体颗粒排出到所述再热器中；
通道，具有孔且构造成(i)用于接收具有一定速度通过该孔的空气流，(ii)用于将所接收的空气流引导通过所述通道，且(iii)用于将带有所吸收的热量的所述第一种固体颗粒以向下的流动从所述上开口引导至所述下开口，其中，所接收的被引导至所述通道的空气流的速度不足以阻止带有所吸收的热量的第一种固体颗粒的向下流动从所述上开口至所述下开口横穿所述通道，且足以阻止所释放的二氧化碳从所述下开口至所述上开口横穿所述通道且因此进入所述容器。
10.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
热交换器，构造成(i)用于将带有所吸收的热量的第一种固体颗粒和从所述第二再热器排出口排出的第二种固体颗粒以向下的流动引导至热交换器排出口，从而使得来自所述第一种固体颗粒的热量被传递至工作流体。
11.一种用于降低来自燃烧矿物燃料产生的气体的二氧化碳排放的方法，包括：
以向上的流动以一定速度引导燃烧矿物燃料产生的气体；
以向下的流动引导第一种固体颗粒，从而使得来自所述向上流动的气体的热量被所述向下流动的第一种固体颗粒吸收，其中，气体向上流动的速度不足以阻止所述第一种固体颗粒的向下流动；
将第二种固体颗粒引入向上流动的气体，从而使得所引入的第二种固体颗粒从所述向上流动的气体中捕获二氧化碳；
将带有所捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒与气体分离；
将分离出的带有所捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒引入到带有所吸收的热量的向下流动的第一种固体颗粒，从而使得来自所述第一种固体颗粒的热量致使所捕获的二氧化碳从所引入的第二种固体颗粒中被释放；
以向上的流动将所释放的二氧化碳引导至排出口点。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述第一种固体颗粒包括铝土岩；且
所述第二种固体颗粒包括石灰石。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述第二种固体颗粒为CaO颗粒；且
所述带有所捕获的二氧化碳的第二种固体颗粒为CaCO3颗粒。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述向上流动的气体产生在1000至1400华氏度范围内的温度；且
所述第二种固体颗粒在该温度时从所述气体中捕获二氧化碳。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述向下流动的经加热的带有所吸收的热量的第一种固体颗粒产生在1800至2000华氏度范围内的温度；且
所捕获的二氧化碳在该温度时从所述第二种固体颗粒中被释放。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所释放的二氧化碳是基本上纯的二氧化碳。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一种固体颗粒的向下流动为基于重力的流动。
18.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
引导工作流体的流动；且
在二氧化碳的释放之后，引导所述向下流动的带有所吸收的热量的第一种固体颗粒，从而使得来自所述向下流动的第一种固体颗粒的热量被传递至工作流体。
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