CN103562637A - 管理在烟道气处理系统中利用的能量的系统和方法 - Google Patents

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C.H.诺伊谢菲尔
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Abstract

提供一种用于管理二氧化碳捕捉系统所利用的能量的量的方法。该方法包括对燃烧系统提供燃料和进料流。进料流包括氧和在燃料燃烧之后产生的烟道气流的一部分。方法还包括：使烟道气流经过二氧化碳捕捉系统，以从中移除二氧化碳；测量存在于进料流中的氧的浓度；以及基于进料流中的氧的测量浓度而选择性地调节包括在进料流中的烟道气流的量。执行选择性调节，使得进料流保持在介于大约10体积%至90体积%之间的范围中的氧浓度，并且二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和3.0千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。

Description

管理在烟道气处理系统中利用的能量的系统和方法
技术领域
公开的主题涉及管理烟道气流处理系统所利用的能量的量的系统和方法。更特别地，公开的主题涉及优化在烟道气处理系统中使用的能量的量的方法，烟道气处理系统包括燃氧锅炉燃烧且包括二氧化碳捕捉系统。
背景技术
燃料，特别是含碳材料(诸如化石燃料和废料)的燃烧会产生烟道气流，烟道气流包含杂质，诸如汞(Hg)、硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)，以及颗粒，诸如飞灰，必须在将烟道气释放到环境中之前移除或减少它们。响应于许多管辖范围中的地方的规章制度，已经开发出多种工艺和设备，以移除或减少烟道气中的杂质和颗粒。
减少来自蒸汽发生锅炉的颗粒、Hg、NOx和SOx排放的典型方法是通过使用烟道气处理装备，其包括静电滤尘器(ESP)、织物过滤袋室、催化系统，或者湿式和干式洗涤器。另外，如果二氧化碳排放要保持为某个水平或低于某个水平，可在烟道气处理系统中采用二氧化碳捕捉系统(也被称为“碳捕捉系统”)。
诸如排放控制装置和系统的烟道气处理装备较大，且购买和运行起来昂贵，这显著地增加设施的资金成本和运行成本。另外，烟道气流处理装备在装置现场处典型地需要大量空间。
一种降低后燃烧烟道气流处理的成本的方法是将各种污染物减少技术和装备结合到单次操作中，这常常被称为“多污染物控制”。但是，结合的技术和装备不是在每个烟道气流处理系统中都适用和可行的。因此，期望有一种有利于降低烟道气流处理系统的成本或总能量使用量的其它工艺和/或系统。
发明内容
根据本文示出的方面，提供一种用于管理二氧化碳捕捉系统所利用的能量的量的方法。该方法包括对燃烧系统提供燃料和进料流。进料流包括氧和在燃烧系统中的燃料燃烧之后产生的烟道气流的一部分。方法包括：使烟道气流经过二氧化碳捕捉系统，以从中移除二氧化碳；测量存在于进料流中的氧的浓度；以及基于进料流中的氧的测量浓度而选择性地调节包括在进料流中的烟道气流的量。执行选择性调节，使得进料流保持在介于大约10体积%至90体积%之间的范围中的氧浓度，并且二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和3.0千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。
根据本文示出的方面，方法进一步包括使烟道气流经过位于燃烧系统的下游且位于二氧化碳捕捉系统的上游的脱硫系统。脱硫系统从烟道气流中移除硫氧化物，并且形成经处理的烟道气流。方法还包括将烟道气流的一部分、经处理的烟道气流的一部分和这些部分的组合中的至少一个引导到进料流。在一个实施例中，烟道气流的一部分引导自脱硫系统的上游的位置，而经处理的烟道气流的一部分引导自脱硫系统的下游的位置。
在一个实施例中，进料流进一步包括新鲜空气流和氧化剂流。方法包括在氧产生单元中产生氧化剂流。方法进一步包括测量氧化剂流中的氧的浓度，以及基于氧化剂流中的氧的测量浓度而选择性地调节提供给氧产生单元的空气流的进料速率。在一个实施例中，方法包括测量提供给进料流的新鲜空气流的流率，以及基于提供给进料流的新鲜空气流的测量流率而选择性地调节引导到进料流的烟道气流的部分和经处理的烟道气流的部分中的至少一个的流率。在又一个实施例中，方法包括测量存在于离开燃烧系统的烟道气流中的二氧化碳的浓度，以及基于存在于烟道气流中的二氧化碳的测量浓度而选择性地调节引导到燃烧系统的进料流的进料速率，使得烟道气流保持在介于大约10体积%至60体积%之间的范围中的二氧化碳浓度。
附图和详细描述例示了上面描述的特征和其它特征。
附图说明
现在参照附图，附图是示例性实施例，以及其中，以相同的方式对相同元件进行编号：
图1示出根据本文公开的一个实施例的烟道气流处理系统。
图2示出根据本文公开的一个实施例的烟道气流处理系统。
图3示出根据本文公开的一个实施例的烟道气流处理系统。
图4示出根据本文公开的一个实施例的烟道气流处理系统。
图5示出根据本文公开的一个实施例的烟道气流处理系统。
具体实施方式
图l示出烟道气流处理系统100，其包括与氧产生单元130连通的燃烧系统120。燃烧系统120可为构造成燃烧燃料122以在燃烧系统120的输出121处产生烟道气流124的任何系统。燃烧系统120的示例包括(但不限于)粉煤(PC)燃烧装置、燃氧锅炉和循环流化床燃烧器(CFB)。在图1中示出的一个实施例中，燃烧系统120是燃氧锅炉，燃氧锅炉构造成在存在提供给燃烧系统的进料流132的情况下，燃烧提供给燃烧系统120的燃料122。在燃料122燃烧之后产生烟道气流124，并且在燃烧系统120的输出121处提供烟道气流124。
在一个实施例中，如图1中显示的那样，进料流132是氧化剂流134、新鲜空气流136和已经经历了处理和/或污染物移除的烟道气流的循环部分124a(例如，为经处理的烟道气流124'的循环部分124a)的组合。在另一个实施例中，如图2中显示的那样，进料流132包括氧化剂流134、新鲜空气流136和烟道气流124的循环部分124b，循环部分124b未经处理。在另一个实施例中，如图3中显示的那样，进料流132包括氧化剂流134、新鲜空气流136、经处理的烟道气流124'的循环部分124a，以及烟道气流124的循环部分124b。虽然未在图1-3中的各个中示出，但构想到的是，进料流132可包括氧化剂流134、新鲜空气流136、经处理的烟道气流124'的循环部分124a和未经处理的烟道气流124的循环部分124b中的一个或多个。如本文公开的那样，将氧化剂流134和新鲜空气流136结合到进料流132中协助选择性地保持用于在燃烧系统120内实现恰当燃烧的氧与燃料的比，以及通往燃烧系统120的进料流132的进料速率。
大体参照图1-3，氧化剂流134由氧产生单元130产生，氧产生单元130接收空气流138。在一个实施例中，氧产生单元130是空气分离单元(ASU)。ASU可为例如离子传输膜(ITM)、氧传输膜(OTM)或低温空气分离系统，例如精馏柱。氧产生单元130在这方面不受限制，因为氧产生单元可为能够产生氧化剂流134的任何装备。
氧化剂流134大体包含氧(O2)，但是，其它元素和/或气体也可存在于氧化剂流中。在一个实施例中，氧化剂流134为至少90重量%的氧。在另一个实施例中，氧化剂流134为至少95重量%的氧。
氧产生单元130典型地需要较大的能量负荷来处理空气流138，以及产生氧化剂流134。但是，在许多应用中，在产生氧化剂流134中花费的能量的量对于烟道气流处理系统100的整体性能来说是有益的，因为与不利用氧产生单元130的系统相比，燃烧系统120利用进料流(其包括氧)而产生的烟道气流124的体积减少。例如，结合氧化剂流134(以及新鲜空气流136)与进料流132以及将该组合物提供给燃烧系统120会促进燃料122在燃烧系统120中较完整地燃烧。 
在一个实施例中，与氧化剂流134，以及经处理的烟道气流124'的循环部分124a和烟道气流124的循环部分124b中的一个或多个结合而形成进料流132之前，新鲜空气流136未经过任何处理。因此，新鲜空气流136可包括多种元素和/或气体，包括(但不限于)氧、二氧化碳、氮、水等。在一个实施例中，新鲜空气流136可经历诸如例如用以从中移除或最大程度地减少颗粒或其它污染物(如果有的话)的一些处理。
如图1-3中显示的那样，进料流132和烟道气流124可前进通过空气预热器(APH)126，APH通过从烟道气流124中传递出热来提高进料流132的温度。
在一个实施例中，烟道气流124可包括污染物，例如(但不限于)硫氧化物(SOx)、汞(Hg)、二氧化碳(CO2)、颗粒、一氧化二氮(N2O)，以及在较轻的程度下，氮氧化物(NOx)。存在于烟道气流124中的NOx的浓度取决于几个因素，包括(但不限于)燃料122的氮含量，以及通过进料流132提供给燃烧系统120的氮的浓度。随着存在于进料流132中的氧的百分比的增加，提供给燃烧系统120的进料流132中的氮的量减少，从而减少存在于烟道气流124中的NOx的百分比。
在燃烧系统120下游的是污染物控制系统，其大体在140处显示。在一个实施例中，如图1-3中显示的那样，污染物控制系统140包括静电滤尘器(ESP)142和烟道气脱硫(FGD)系统144。构想到，污染物控制系统140可包括比图1-3中显示的更多或更少的装置。例如，在一个实施例中，污染物控制系统140可包括仅烟道气脱硫系统144。烟道气脱硫系统144可为干式烟道气脱硫(DFGD)系统或者湿式烟道气脱硫(WFGD)系统。虽然在图1-3中未显示，但构想到的是，可在污染物控制系统140中包括不同的装置，包括(但不限于)袋室、文丘里型洗涤器等。
由燃烧系统120产生和输出的烟道气流124经历污染物控制系统140的处理。在一个实施例中，烟道气流124经历烟道气脱硫系统144的处理，烟道气脱硫系统144有利于从烟道气流124中移除SOx，或者基本消除或最大程度地减少SOx。在前进通过污染物控制系统140之后，经处理的烟道气流124'经历二氧化碳捕捉系统150的处理，以从处理烟道气流124'中移除二氧化碳，或者基本消除或最大程度地减少二氧化碳。二氧化碳捕捉系统150可为能够从经处理的烟道气流124'中移除二氧化碳，或者最大程度地减少二氧化碳的任何系统，以产生二氧化碳流151和减少了二氧化碳的烟道气流152。二氧化碳捕捉系统150的示例包括(但不限于)被称为“高级胺系统”的系统、诸如国际专利申请公开No. WO 2006/022885中公开的“冷冻氨”系统，以及气体处理单元等。
仍然参照图1-3，在离开燃烧系统120之后，未经处理的烟道气流124和/或经处理的烟道气流124'的至少一部分可循环和结合而形成进料流132。经处理的烟道气流124'的循环部分124a从位置A引导到进料流132。如图1中显示的那样，位置A定位在烟道气脱硫系统144的下游。在另一个实施例中，如图2中显示的那样，烟道气流124的循环部分124b从位置B引导到进料流132，位置B定位在污染物控制系统140的上游。在又一个实施例中，如图3中显示的那样，经处理的烟道气流124'的循环部分124a从位置A引导到进料流132，而烟道气流124的循环部分124b从位置B引导到进料流132。如图1-3中显示的那样，循环部分124a和124b可与氧化剂流134和新鲜空气流136结合而形成进料流132。虽然图1-3示出用于抽取和循环烟道气流的经处理的或未经处理部分的至少两个不同的位置A和B，但系统100在这方面不受限制，因为烟道气流可从系统100内的另一个点抽出。例如，在一个实施例中，烟道气流的一部分可从污染物控制系统140内的位置抽出，诸如在ESP 142和FGD 144之间。应理解的是，位置A和B可在烟道气处理系统100周围改变，这取决于例如在燃烧系统120中燃烧的燃料122的类型或性质。例如，当燃料122具有低浓度的SOx时，烟道气流124可在被烟道气脱硫系统144处理之前循环回到燃烧系统120。
可通过具有这样做的能力的任何机构(包括(但不限于)管子、导管、阀等，如本领域中已知的那样)而选择性地引导经处理的烟道气流124'的循环部分124a和未经处理的烟道气流124的循环部分124b，以使它们与进料流132结合。
为了致力于管理烟道气流处理系统100和特别是二氧化碳捕捉系统150所利用的能量的量，监测、测量和分析烟道气流处理系统的各种参数。
现在参照图4，在一个实施例中，用例如设置在进料流132的流径中的传感器或类似测试或测量装置212来测量或感测存在于进料流132中的氧的浓度。在一个实施例中，比较进料流132中的氧的测量浓度与被编程、存储在集成式流控制装置210(诸如例如阀)中或提供给集成式流控制装置210的预定值或“设定点”值。阀210选择性地操作，以改变提供给进料流132的经处理的烟道气流124'的循环部分124a的比例。
可在进料流132进入燃烧系统120之前的任何点处测量存在于进料流132中的氧的浓度。在一个实施例中，在位置C处测量存在于进料流132中的氧的浓度，在位置C中，进料流132包括经处理的烟道气124'的循环部分124a、氧化剂流134和新鲜空气流136。但是，构想到，可在另一个位置处对进料流132中的氧浓度进行测量，例如，在烟道气流的循环部分124a、124b、氧化剂流134和新鲜空气流136中的一个或多个与进料流132结合之前。
如上面提到的那样，在一个实施例中，比较进料流132中的测量氧浓度与预定的设定点值。设定点值可由烟道气流处理系统100的参数确定，包括(但不限于)存在于烟道气流124中的污染物(例如NOx、SOx、CO2等)的量。例如，预定的设定点值可基于氧浓度。在一个实施例中，设定点值是具有在介于大约10体积%至大约90体积%之间的范围中的值的氧浓度。在一个实施例中，设定点由控制器260计算。在一个实施例中，控制器260从传感器212接收进料流132中的测量氧浓度和在一个或多个输入(如大体在262处显示的那样)处接收其它流(例如烟道气流124和氧化剂流134)中的测量氧浓度。在一个实施例中，控制器260在输入262处接收来自进料流132的流径的各种点的氧浓度测量。
当存在于进料流132中的氧的测量浓度不等于设定点值时，可调节引导到进料流132的烟道气流的循环部分124a、124b，使得进料流132保持在预定范围中(例如，在介于进料流132的总体积的大约10体积%至大约90体积%之间的范围中)的氧浓度。使进料流132中的氧浓度保持在介于大约10体积%至大约90体积%之间的范围中允许二氧化碳捕捉系统150在例如低于大约3.0千兆焦耳每吨二氧化碳(千兆焦/吨二氧化碳)的能量负荷下运行。例如，能量负荷可在1.4 千兆焦/吨二氧化碳和3.0 千兆焦/吨二氧化碳之间。在另一个示例中，能量负荷可在1.4 千兆焦/吨二氧化碳和2.5 千兆焦/吨二氧化碳之间。
在另一个实施例中，使进料流132中的氧浓度保持在介于大约40%至大约60%之间的范围中允许二氧化碳捕捉系统150在例如低于大约3.0千兆焦/吨二氧化碳的能量负荷下运行。例如，能量负荷可在1.4千兆焦/吨二氧化碳和3.0千兆焦/吨二氧化碳之间。在另一个示例中，能量负荷可在1.4千兆焦/吨二氧化碳和2.5千兆焦/吨二氧化碳之间。
在另一个实施例中，使进料流中的氧浓度保持在介于进料流132的总体积的大约40体积%和大约60体积%之间的范围中允许二氧化碳捕捉流150在例如大约2.1至大约2.9千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。
如图4中显示的那样，在阀210处对引导到进料流132的经处理的烟道气流124'的循环部分124a执行调节，基于被编程的、存储的或提供给阀210的设定点，以及/或者响应于接收自控制器260的信号S，而选择性地操作阀210。因此，当引导到进料流132的循环烟道气流124的量将增加以便降低存在于进料流132中的氧的浓度时，阀210操作来允许烟道气流124'的较大量的循环部分124a流到进料流132。
在一个实施例中，在例如位置D处用例如传感器或类似测试或测量装置222来感测或测量新鲜空气流136的流量，以及比较该流量与存储的或例如烟道气流处理系统100的操作者(由箭头O指示)提供给控制器260的设定点值。在一个实施例中，设定点值基于例如燃烧系统120的电力需求(例如负荷)，而且被预编程或在处理系统100的运行期间被操作者输入。例如，随着燃烧系统120的电力需求降低，进料流132中的二氧化碳的浓度可比当燃烧系统在之前的电力需求下运行时存在的浓度更高。在一个实施例中，当想要提高进料流132中的二氧化碳浓度时，减少提供给进料流132的新鲜空气136的量。如图4中显示的那样，通过选择性地操作阀220来调节新鲜空气流136的流量。在一个实施例中，响应于来自控制器260的信号S中的一个而选择性地调节阀220。将理解的是，在调节新鲜空气流136的流量时，可调节通往燃烧系统120的进料流132的流量。
在一个实施例中，在通过选择性地操作阀220来调节新鲜空气流136的流量时，对阀210提供(例如级联)信号S1。在收到信号S1之后，阀210可选择性操作，以调节通往进料流132的循环的经处理的烟道气流124'的部分124a的流量。因而，可基于提供给进料流132的新鲜空气流136的流率来调节(增加或减少)或以别的方式控制引导到进料流132的循环烟道气流124'的部分124a。在一个实施例中，计算框230接收信号S1。可用多种方式实现计算框230，包括(但不限于)能够改变(例如，选择性推迟)用于对阀210提供信号S1(在232处与信号S多路复用)的时间间隔的函数。在一个实施例中，时间间隔可等于空气流从燃烧系统120行进到二氧化碳捕捉系统150所需的估计时间或测量时间。
在一个实施例中，可在例如位置E处，例如用传感器或类似测试或测量装置242来感测或测量存在于氧化剂流134中的氧的浓度(例如，氧化剂流的纯度)，并且选择性地调节(增加或减少)该浓度。如图4中显示的那样，在一个实施例中，对控制器260提供浓度测量结果，以进行比较、计算和/或控制对存在于氧化剂流134中的氧的浓度的调节量。在一个实施例中，控制器260比较测量氧浓度与存储在控制器260中或者提供给控制器260的氧流率设定点值。存储的或提供给控制器260的氧浓度值确定是否应选择性地调节(例如增加或减少)提供给氧产生单元130的空气流138的量(例如，进料速率)，以改变氧化剂流134中的氧浓度。例如，为了提高或降低提供给空气分离单元130的空气流138的进料速率，控制器260对阀240提供信号S。响应于此，阀240操作来选择性地调节提供给氧产生单元130的空气流138的进料速率。在一个示例中，如果燃烧系统120的负荷减小，则降低对进料流132中的氧的需求，以及因此，降低通往空气分离单元130的空气流138的进料速率。
在一个实施例中，可在例如位置F处，用例如能够进行这种测量的任何装置(包括(但不限于)二氧化碳分析器250)来测量或感测存在于烟道气流124中的二氧化碳的浓度。虽然图4示出位置F在污染物控制系统140的上游，但构想到的是，位置F可定位在污染物控制系统的下游，或者定位在污染物控制系统内，例如，在静电滤尘器142和烟道气脱硫系统144之间。在一个实施例中，对控制器260提供存在于烟道气流124中的二氧化碳的测量浓度。控制器260比较存在于烟道气流124中的二氧化碳的浓度与预定的设定点。当浓度例如不匹配设定点值的预定范围或未落在该预定范围内时，控制器260运行来调节浓度。在一个实施例中，控制器260例如通过调节引导到燃烧系统120的进料流132的量(例如，进料速率)来调节(增加或减少)存在于烟道气流124中的二氧化碳的浓度，使得后续输出的烟道气流124保持在介于大约10体积%至60体积%之间的范围中的二氧化碳浓度。在另一个实施例中，调节提供给燃烧系统120的进料流132的进料速率，使得烟道气流124保持在介于大约12体积%至46体积%之间的范围中的二氧化碳浓度。在另一个实施例中，调节提供给燃烧系统120的进料流132的进料速率，使得烟道气流124保持在介于大约30体积%至50体积%之间的范围中的二氧化碳浓度。
应当理解，虽然上面描述是通过调节进料流132的进料速率来在烟道气流124中保持预定的二氧化碳浓度，但例如通过选择性地调节与进料流132结合的经处理烟道气流124'的循环部分124a的量，以及/或者选择性地调节存在于与进料流132结合的氧化剂流134中的氧的浓度来保持二氧化碳浓度，也在本公开的范围内。
还应理解的是，当存在于烟道气流124中的二氧化碳浓度介于大约10体积%至60体积%之间时，在不加载氧产生单元130的情况下，二氧化碳捕捉系统150在低于大约3.0 千兆焦/吨二氧化碳的能量负荷下运行，以及在加载氧产生单元130的情况下，二氧化碳捕捉系统150在大约2.3至6.6 千兆焦/吨二氧化碳的能量负荷下运行。
在一个实施例中，控制器260包括微处理器，微处理器编程成接收来自前面提到的系统100内的集成式流控制装置、传感器和其它测试和测量装置以及阀的信号，以及将信号发送给集成式流控制装置、传感器和其它测试和测量装置以及阀。在一个实施例中，控制器260接收包括来自系统100的操作者(如箭头O所指示的那样)或系统100的其它部分(如输入262处指示的那样)的数据和信息的输入。提供给控制器260的信息包括(但不限于)系统100的电力需求。构想到的是，操作者可通过对控制器260提供输入来手动地控制控制器260和本文描述的各种流控制装置和感测及测量装置的运行。备选地，构想到的是，操作者可通过对系统100的命令、设定点和其它参数预编程来控制系统100，以及例如通过比较各种测量信号以及如本文描述的那样控制对流动流的进料速率和浓度的调节，来允许系统以自动的方式继续运行。例如以及如上面详细描述的那样，控制信号S和S1选择性地操作阀210、220和240，以改变进料流132的循环烟道气124a和124b、氧化剂流134、新鲜空气流136和空气流138的进料速率和浓度。
在另一个实施例中，如图4中显示的那样，信号S也可提供给集成式流控制装置280，例如阀，集成式流控制装置280选择性地调节蒸汽涡轮290所产生的且提供给二氧化碳捕捉系统150的蒸汽292的量。在一个实施例中，控制信号S将命令传送到阀280，以调整待提供给二氧化碳捕捉系统150的蒸汽292的量。在一个实施例中，当前提供给二氧化碳捕捉系统150的蒸汽292的量由例如位置H处的传感器282测量，并且被提供给控制器260。控制器260比较测量的蒸汽量与预定的或提供的设定点，并且基于该比较结果，控制器260操作阀280，以选择性地调节(增加或减少)提供给二氧化碳捕捉系统150的蒸汽292的量。
在又一个实施例中，以及如图5中显示的那样，控制器260可将信号S提供给集成式流控制装置300，诸如例如阀，集成式流控制装置300设置在通往二氧化碳捕捉系统150的经处理的烟道气流124'的流径内。控制器260估计由例如传感器或类似的测试和测量装置302测量或感测到的流量测量结果。传感器302设置在例如通往二氧化碳捕捉系统150的经处理的烟道气流124'的流径中的位置G处，并且对控制器260提供测量结果。响应于此，控制器260选择性地操作阀300，以调节(增加或减少)通往二氧化碳捕捉系统150的经处理的烟道气流124'的流量。因此，控制器260可相对于处理系统100上的负荷而选择性地调整通往二氧化碳捕捉系统150的经处理的烟道气流124'的流量。例如，随着处理系统100增加燃料122的燃烧且因此增加输出烟道气流124的量，控制器260增加通往二氧化碳捕捉系统150的流量，或者随着处理系统100减少燃料122的燃烧且减少输出烟道气流124的量，控制器260减少通往二氧化碳捕捉系统150的流量。
如图4和5中显示的那样，在另一个实施例中，控制器260提供级联到相应的阀210、220、240和300上的控制信号S和S1的组合。但是，构想到的是，控制器260不是提供烟道气流处理系统100内的所有信号。例如，一些控制信号可源自操作者输入。
除了上面提到的功能之外，构想到控制器260编程成包含关于压缩馈送到氧产生单元130的空气流138以便产生氧化剂流134的成本、再沸器任务以及存在于提供给燃烧系统120的进料流132中的氧的期望浓度的信息。控制器260可另外编程成使得比较烟道气流处理系统100的参数，以便管理与运行烟道气处理系统100相关联的成本。另外，构想到的是，控制器260可以动态的方式管理烟道气流处理系统100的参数，例如，改变烟道气流124和/或进料流132的流率，以适应氧、二氧化碳和/或它们的组合的测量浓度。烟道气流处理系统100的这种动态控制允许较高效地管理处理系统100的能量负荷。
除非另有规定，否则本文公开的所有范围都是包含性的，并且可在端点处以及在其中的所有中间点处进行组合。用语“第一”、“第二”等在本文中不表示任何顺序、数量或重要性，而是用来区分一个元件与另一个元件。用语“一个”和“一种”在本文中不表示对数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。由“大约”修饰的所有数字都包含确切的数值，除非另有规定。
虽然已经参照各种示例性实施例来描述了本发明，但本领域技术人员将理解，可在不偏离本发明的范围的情况下做出各种修改，而且等效物可代替本发明的元件。另外，可在不偏离本发明的实质范围的情况下作出许多改良，以使具体情况或内容适于本发明的教导。因此，意图的是本发明不限于被公开为为了执行本发明而构想的最佳模式的特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (26)

1.一种用于管理二氧化碳捕捉系统所利用的能量的量的方法，所述方法包括：
对燃烧系统提供燃料和进料流，所述进料流包括氧，并且包括所述燃料在所述燃烧系统中燃烧之后产生的烟道气流的一部分；
使所述烟道气流经过二氧化碳捕捉系统，以从中移除二氧化碳；
测量存在于所述进料流中的氧的浓度；以及
基于所述进料流中的氧的测量浓度而选择性地调节包括在所述进料流中的烟道气流的量，使得所述进料流保持在介于大约10体积%至90体积%之间的范围中的氧浓度，并且所述二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和3.0千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和2.5千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使所述烟道气流经过位于所述燃烧系统的下游且位于所述二氧化碳捕捉系统的上游的脱硫系统，从而从所述烟道气流中移除硫氧化物，以及形成经处理的烟道气流。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述烟道气流的一部分、所述经处理的烟道气流的一部分和所述部分的组合中的至少一个引导到所述进料流。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述烟道气流的所述部分引导自所述脱硫系统的上游的位置，而所述经处理的烟道气流的所述部分引导自所述脱硫系统的下游的位置。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述进料流进一步包括新鲜空气流和氧化剂流。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括在氧产生单元中产生所述氧化剂流。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：
测量所述氧化剂流中的氧的浓度；以及
基于所述氧化剂流中的氧的测量浓度而选择性地调节提供给所述氧产生单元的空气流的进料速率。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
测量提供给所述进料流的新鲜空气流的流率；以及
基于提供给所述进料流的新鲜空气流的测量流率而选择性地调节引导到所述进料流的所述烟道气流的所述部分和所述经处理的烟道气流的所述部分中的至少一个的流率。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
测量存在于离开所述燃烧系统的烟道气流中的二氧化碳的浓度；以及
基于存在于所述烟道气流中的二氧化碳的测量浓度而选择性地调节引导到所述燃烧系统的进料流的进料速率，使得所述烟道气流保持在介于大约10体积%至60体积%之间的范围中的二氧化碳浓度。
11.一种用于管理二氧化碳捕捉系统所利用的能量的量的方法，所述方法包括：
对燃烧系统提供燃料和进料流，所述进料流包括氧，并且包括所述燃料在所述燃烧系统中燃烧之后产生的烟道气流的一部分；
使所述烟道气流经过二氧化碳捕捉系统，以从中移除二氧化碳；
测量存在于离开所述燃烧系统的烟道气流中的二氧化碳的浓度；以及
基于存在于所述烟道气流中的二氧化碳的测量浓度而选择性地调节引导到所述燃烧系统的进料流的进料速率，使得所述烟道气流保持在介于大约10体积%至60体积%之间的范围中的二氧化碳浓度，并且所述二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和3.0千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和2.5千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使所述烟道气流经过位于所述燃烧系统的下游且位于所述二氧化碳捕捉系统的上游的脱硫系统，从而从所述烟道气流中移除硫氧化物，以及形成经处理的烟道气流。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括将来自所述脱硫系统的下游的位置的所述经处理的烟道气流的一部分、来自所述脱硫系统的上游的位置的所述烟道气流的一部分以及所述部分的组合中的至少一个引导到所述进料流。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述进料流进一步包括氧化剂流和新鲜空气流。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括：
测量氧产生单元产生的氧化剂流中的氧的浓度；以及
基于所述氧化剂流中的氧的测量浓度而选择性地调节提供给所述氧产生单元的空气的进料速率。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括：
测量提供给所述进料流的新鲜空气流的流率；以及
基于提供给所述进料流的新鲜空气流的测量流率而选择性地调节引导到所述进料流的所述烟道气流的所述部分的流率。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括：
测量存在于所述进料流中的氧的浓度；以及
基于所述进料流中的氧的测量浓度而选择性地调节引导到所述进料流的烟道气流的量，使得所述进料流保持在介于大约10体积%至90体积%之间的范围中的氧浓度。
19.一种用于管理二氧化碳捕捉系统所利用的能量的量的方法，所述方法包括：
对燃烧系统提供燃料和进料流，所述进料流包括氧，并且包括所述燃料在所述燃烧系统中燃烧之后产生的烟道气流的一部分；
使所述烟道气流经过二氧化碳捕捉系统，以从中移除二氧化碳；
测量存在于离开所述燃烧系统的烟道气流中的二氧化碳的浓度；
基于存在于所述烟道气流中的二氧化碳的测量浓度而选择性地调节引导到所述燃烧系统的进料流的进料速率，使得所述烟道气流保持在介于大约10体积%至60体积%之间的范围中的二氧化碳浓度；
测量存在于所述进料流中的氧的浓度；以及
基于所述进料流中的氧的测量浓度而选择性地调节存在于所述进料流中的烟道气流的量，使得所述进料流保持在介于大约10体积%至90体积%之间的范围中的氧浓度，并且所述二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和3.0千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳捕捉系统在1.4千兆焦/吨二氧化碳和2.5千兆焦/吨二氧化碳之间的能量负荷下运行。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使所述烟道气流经过位于所述燃烧系统的下游且位于所述二氧化碳捕捉系统的上游的脱硫系统，从而从所述烟道气流中移除硫氧化物，以及形成经处理的烟道气流。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将来自所述脱硫系统的上游的位置的烟道气流的一部分、来自所述脱硫系统的下游的位置的经处理的烟道气流的一部分以及它们的组合中的至少一个引导到所述进料流。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述进料流进一步包括氧化剂流和新鲜空气流。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括在氧产生单元中产生所述氧化剂流。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，进一步包括：
测量氧产生单元所产生的氧化剂流中的氧的浓度；以及
基于所述氧化剂流中的氧的测量浓度而选择性地调节提供给所述氧产生单元的空气的进料速率。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，进一步包括：
测量提供给所述进料流的新鲜空气流的流率；以及
基于提供给所述进料流的新鲜空气流的测量流率而选择性地调节引导到所述进料流的烟道气流的流率。
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