CN109416176B - 包括温度摇摆吸附气体分离的燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃烧系统和操作燃烧系统的方法，该燃烧系统包括静电除尘器、可选的烟道气脱硫器和温度摇摆吸附气体分离器，用于燃烧后排放减少。极低压蒸汽流可以用作温度摇摆吸附气体分离器的第一再生流，其中极低压蒸汽流可以选择地从极低压蒸汽涡轮机或辅助锅炉中重获。在用于再生温度摇摆吸附气体分离器中的至少一种吸附材料的合适温度下的流体流可以用作第二再生流，其中，该流体流可以选择地从静电除尘器、氧化剂预热器或辅助加热器中重获。

Description

包括温度摇摆吸附气体分离的燃烧系统
技术领域
本发明通常涉及用于由化石燃料燃烧器产生的燃气的温度摇摆吸附气体分离的方法以及用于该方法的系统。更特别是，本发明涉及一种操作包括二氧化碳的温度摇摆吸附气体分离的燃煤锅炉的方法以及包括该方法的系统。
背景技术
在本领域中已知温度摇摆吸附方法用于吸附分离多组分气体混合物。很多常规的温度摇摆吸附方法用于将供给气体混合物的一种组分优先吸附在吸附材料上，使得吸附的组分与剩余的供给气体组分分离，并随后通过解吸附吸附的组分来再生吸附材料，这可以循环地重新使用吸附材料。在一些方法中，成蒸汽形式的水流可以用作再生流来再生吸附材料。不过，在根据现有技术的其它方法中，在升高温度下的替代流体流(例如燃烧气流、热惰性气流或热空气流)也可以用作再生流来再生吸附材料。
可能希望气体分离的一种工业处理包括燃烧处理，其中，氧化剂和通常含碳的燃料进行燃烧，以便产生例如热量、燃烧气流(也称为燃烧烟道气流)和机械动力，例如通过燃气和/或合适工作流体的膨胀。例如可能希望从燃烧气流中分离一种或多种气体组分，例如从燃烧气流中除去和/或截留二氧化碳气体。
在包括温度摇摆吸附气体分离的燃烧方法和系统中，可能希望减少用于再生吸附材料所需的蒸汽量或高有效能的蒸汽的量(或蒸汽流的有用能量)，因为蒸汽的可用性可能有限和/或蒸汽可能有高价值，这可能导致根据现有技术的某些方面的、包括温度摇摆吸附气体分离处理的基于燃烧的系统的运行成本增加。在一些已知设计中为了减少用于再生的蒸汽消耗，可以尝试使用替代的再生流(例如燃烧气流)，以便至少部分地再生吸附材料和/或再生至少一部分吸附材料。不过，在一些这样的应用中，燃烧气流可能包括不希望的高水平污染物，例如颗粒，该污染物可能在用于再生时不希望地降低吸附材料的性能。而且，在采用一些燃烧后排放减少过程和装置的一些应用中(例如烟道气脱硫器)，在吸附材料再生所希望的温度下的燃烧气流的可用性可能有限或不存在。
发明内容
在根据本发明的多种实施例中，包括温度摇摆吸附气体分离器的燃烧系统可以包括：
氧化剂预热器，该氧化剂预热器通过主氧化剂风扇而与主氧化剂源流体地连接，以便重获(recover)主氧化剂流，并通过辅助氧化剂风扇而与辅助氧化剂源流体地连接，以便重获辅助氧化剂流，该氧化剂预热器用于形成预热的主氧化剂流和预热的辅助氧化剂流；
燃料源，该燃料源包括燃料流；
燃烧器，该燃烧器流体地连接成从氧化剂预热器中重获预热的主氧化剂流和预热的辅助氧化剂流中的至少一种，以便与来自燃料源的燃料流进行燃烧，用于产生燃烧气流，且该燃烧器流体地连接成使得燃烧气流进入氧化剂预热器；
供给水源；
集成换热器，该集成换热器有热侧和冷侧，该热侧与燃烧器和氧化剂预热器流体地连接，该冷侧流体地连接成从供给水源中重获水和/或冷凝液流中的至少一种，用于将冷侧中的水流和/或冷凝液流转变成高压蒸汽流；
颗粒收集器，该颗粒收集器流体地连接成从集成换热器的热侧中重获燃烧气流，用于形成第一处理后燃烧气流；
直接接触冷却器，该直接接触冷却器流体地连接成从颗粒收集器中重获第一处理后燃烧气流的一部分；以及
温度摇摆吸附气体分离器，该温度摇摆吸附气体分离器流体地连接成从直接接触冷却器中重获第一处理后燃烧气流作为供给流，并从颗粒收集器中重获第一处理后燃烧气流的一部分作为再生流，用于从所述供给流中分离至少第一组分。
在根据本发明的其它实施例中，包括温度摇摆吸附气体分离器的燃烧系统可以包括：
氧化剂预热器，该氧化剂预热器通过主氧化剂风扇而与主氧化剂源流体地连接，以便重获主氧化剂流，并通过辅助氧化剂风扇而与辅助氧化剂源流体地连接，以便重获辅助氧化剂流，该氧化剂预热器用于形成预热的主氧化剂流和预热的辅助氧化剂流；
燃料源；
燃烧器，用于产生燃烧气流，该燃烧器流体地连接成从氧化剂预热器中重获预热的主氧化剂流和预热的辅助氧化剂流，从燃料源中重获燃料流，并使得燃烧气流进入氧化剂预热器；
供给水源；
集成换热器，该集成换热器有热侧和冷侧，该热侧与燃烧器和氧化剂预热器流体地连接，该冷侧流体地连接成从供给水源中重获水和/或冷凝液流中的至少一种，用于将冷侧中的水流和/或冷凝液流转变成高压蒸汽流；
至少一个颗粒收集器，该颗粒收集器流体地连接成从集成换热器中重获燃烧气流，用于形成第一处理后燃烧气流；
烟道气脱硫器，该烟道气脱硫器流体地连接成从颗粒收集器中重获第一处理后燃烧气流或者从氧化剂预热器中重获燃烧气流，用于形成第二处理后燃烧气流；
直接接触冷却器，该直接接触冷却器流体地连接成从颗粒收集器和烟道气脱硫器中的至少一个中重获第二处理后燃烧气流的至少一部分；以及
温度摇摆吸附气体分离器，该温度摇摆吸附气体分离器流体地连接成从直接接触冷却器重获第二处理后燃烧气流作为供给流，用于从该供给流中分离至少第一组分。
在多种实施例中，提供了一种操作包括颗粒收集器和温度摇摆吸附气体分离器的燃烧系统的方法。在一个这样的实施例中，该方法包括以下步骤：
使得燃料流进入燃烧器，使得氧化剂流进入燃烧器，并使燃料流与氧化剂流进行燃烧，以便产生燃烧气流；
使得该燃烧气流进入颗粒收集器，从而形成相对于燃烧气流具有降低水平的颗粒的第一处理后燃烧气流；
使得第一处理后燃烧气流的至少一部分进入直接接触冷却器，从而降低第一处理后燃烧气流的温度，形成供给流；
使得供给流进入温度摇摆吸附气体分离器，以便使得供给流的至少第一组分吸附在温度摇摆吸附气体分离器中的至少一种吸附材料上，并从温度摇摆吸附气体分离器中重获第一产物流；
使得低压蒸汽流进入温度摇摆吸附气体分离器，以便解吸附吸附在温度摇摆吸附气体分离器中的至少一种吸附材料上的第一组分的第一部分，并从温度摇摆吸附气体分离器中重获第二产物流；以及
使得第一处理后燃烧气流的至少一部分进入温度摇摆吸附气体分离器，以便解吸附吸附在温度摇摆吸附气体分离器中的吸附材料上的第一组分的第二部分，并从温度摇摆吸附气体分离器中重获第三产物流。
在多种实施例中，提供了一种操作包括颗粒收集器、烟道气脱硫器和温度摇摆吸附气体分离器的燃烧系统的方法。在一个这样的实施例中，该方法包括以下步骤：
使得主氧化剂流进入氧化剂预热器，从而形成预热的主氧化剂流，使得辅助氧化剂流进入氧化剂预热器，从而形成预热的辅助氧化剂流，使得燃料流与预热的主氧化剂源组合，从而形成组合燃料流；
使得预热的辅助氧化剂流和组合燃料流进入锅炉，燃烧预热的辅助氧化剂流和组合燃料流，从而产生燃烧气流；
使得燃烧气流进入氧化剂预热器；
使得燃烧气流进入颗粒收集器，从而形成第一处理后燃烧气流；
使得第一处理后燃烧气流进入静电除尘器，从而形成第二处理后燃烧气流；
使得第二处理后燃烧气流的至少一部分进入直接接触冷却器，从而形成供给流；
使得供给流进入温度摇摆吸附气体分离器，以便使供给流的至少第一组分吸附在温度摇摆吸附气体分离器中的至少一种吸附材料上，并从温度摇摆吸附气体分离器中重获第一产物流；以及
使得低压蒸汽流进入温度摇摆吸附气体分离器，以便解吸附吸附在温度摇摆吸附气体分离器中的至少一种吸附材料上的第一组分的第一部分，且从温度摇摆吸附气体分离器中重获第二产物流。
在多种实施例中，提供了一种操作包括燃烧器、蒸汽涡轮和温度摇摆吸附气体分离器的燃烧系统的方法。在一个这样的实施例中，该方法包括以下步骤：
使得燃料流进入燃烧器，使得氧化剂流进入燃烧器，并使燃料流与氧化剂流进行燃烧，从而产生燃烧气流；
使得水流和/或冷凝液流中的至少一种进入换热装置；
引导燃烧气流与换热装置接触，用于将换热装置中的水流和/或冷凝液流转变成高压蒸汽流；以及
使得高压蒸汽流进入蒸汽涡轮，该蒸汽涡轮有中压涡轮和低压涡轮中的至少一种。
附图说明
图1是表示根据本发明实施例的燃烧系统的简化示意图，该燃烧系统包括静电除尘器、温度摇摆吸附气体分离器和低压蒸汽涡轮机。低压蒸汽流可以从低压蒸汽涡轮机中重获，并作为第一再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。从静电除尘器中重获的第一处理后燃烧气流的一部分可以作为供给流和第二再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。
图2是表示根据另一实施例的燃烧系统的简化示意图，该燃烧系统包括静电除尘器、温度摇摆吸附气体分离器和辅助锅炉。辅助锅炉可以用于将冷凝液流和/或水流转变成低压蒸汽流，该低压蒸汽流可以从辅助锅炉中重获，并作为第一再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。从静电除尘器中重获的第一处理后燃烧气流的一部分可以作为供给流和第二再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。
图3是表示根据还一实施例的燃烧系统的简化示意图，该燃烧系统包括静电除尘器、烟道气脱硫器、温度摇摆吸附气体分离器和低压蒸汽涡轮机。第三处理后燃烧气流的至少一部分可以从烟道气脱硫器中重获，并作为供给流而进入温度摇摆吸附气体分离器。低压蒸汽流可以从低压蒸汽涡轮机中重获，并作为第一再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。一部分预热的氧化剂流可以从氧化剂预热器中重获，并作为第二再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。
图4是表示根据替代实施例的燃烧系统的简化示意图，该燃烧系统包括静电除尘器、烟道气脱硫器、温度摇摆吸附气体分离器和辅助锅炉。第三处理后燃烧气流的至少一部分可以从烟道气脱硫器中重获，并作为供给流而进入温度摇摆吸附气体分离器。辅助锅炉可以用于将冷凝液流和/或水流转变成低压蒸汽流，该低压蒸汽流可以从辅助锅炉中重获，并作为第一再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。一部分预热的氧化剂流可以从氧化剂预热器中重获，并作为第二再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。
图5是根据还一实施例的燃烧系统的简化示意图，该燃烧系统包括静电除尘器、烟道气脱硫器、温度摇摆吸附气体分离器、低压蒸汽涡轮机和辅助加热器。第三处理后燃烧气流的至少一部分可以从烟道气脱硫器中重获，并作为供给流而进入温度摇摆吸附气体分离器。低压蒸汽流可以从低压蒸汽涡轮机中重获，并作为第一再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。辅助加热器可以用于增加来自温度摇摆吸附气体分离器的第四产物流的一部分的温度。该部分第四产物流可以从辅助加热器中重获，并作为第二再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。
图6是根据另一实施例的燃烧系统的简化示意图，该燃烧系统包括静电除尘器、烟道气脱硫器、温度摇摆吸附气体分离器、辅助锅炉和辅助加热器。第三处理后燃烧气流的至少一部分可以从烟道气脱硫器中重获，并作为供给流而进入温度摇摆吸附气体分离器。可以使用辅助锅炉来将冷凝液流和/或水流转变成低压蒸汽流，该低压蒸汽流可以从辅助锅炉中重获，并作为第一再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。辅助加热器可以用于增加来自温度摇摆吸附气体分离器的第四产物流的一部分的温度。该部分第四产物流可以从辅助加热器中重获，并作为第二再生流而进入温度摇摆吸附气体分离器。
图7是表示根据本发明实施例的温度摇摆吸附气体分离器的结构的简化示意图，该温度摇摆吸附气体分离器包括第一级冷凝器、喷射器、第二级冷凝器和压缩机，用于从温度摇摆吸附气体分离器中重获第二产物流。
在全部附图中，相同参考标号表示对应的部件。
具体实施方式
一些常规的燃烧系统可以采用燃烧后排放减少装置来减少燃烧气流的颗粒的量或水平，例如静电除尘器(本文中称为“ESP”)、机械收集器或旋风分离器、织物过滤器或袋式除尘器、湿式洗涤器或颗粒过滤器(例如柴油颗粒过滤器)，或者它们的组合。一些常规系统还可以采用燃烧后排放减少装置来减少燃烧气流的硫氧化物(本文称为“SOx”)的量或水平，例如烟道气脱硫器(本文称为“FGD”)。在一些常规的燃烧系统应用中，由燃烧器(例如燃煤锅炉)产生的燃烧气流可以包括适合用作再生流的合适量热能或合适温度，该再生流用于再生在温度摇摆吸附气体分离器和温度摇摆吸附气体分离方法中的吸附材料。不过，燃烧气流(例如从上游至ESP或由ESP处理之前)也可能包括高水平的颗粒，这可能导致燃烧气流不适合用作TSA分离器的供给流和/或用作用于再生TSA分离器中的吸附材料的再生流。而且，在采用FGD的常规燃烧系统中，在FGD下游和由FGD处理的第一处理后燃烧气流(该第一处理后燃烧气流有降低的颗粒含量)可能包括不足量的热能或者温度低于再生所希望的温度，从而导致FGD的第一处理后燃烧气流不适合用作用于再生吸附材料的再生流。
在本发明的一个方面中，提供了一种用于操作燃烧系统的方法，该燃烧系统包括燃料燃烧器(本文中称为“燃烧器”)，该燃料燃烧器包括例如燃煤燃烧器(包括固体、粉碎、气化或其它形式的煤燃料燃烧器，例如燃煤发电厂)、生物物质固体和/或液体燃料燃烧器、蒸汽发生器/锅炉燃烧器、处理加热器燃烧器(例如可用于炼油厂和/或工业处理中，以便热处理流体和/或气体)、或者柴油发动机或其它合适的内燃机。在一个这样的方面中，燃烧系统还可以包括可选的颗粒收集器以及温度摇摆吸附气体分离器(本文中称为“TSA分离器”)。
在根据本发明的实施例中，可以采用温度摇摆吸附气体分离方法(本文中称为“TSA方法”)和TSA分离器来使得至少一种流体组分(例如第一组分)与多组分流体混合物，该多组分流体混合物包括至少该第一流体组分和第二流体组分。在一个方面，TSA方法可以采用至少一个吸附步骤和一个或多个再生步骤，例如：第一再生步骤，用于解吸附在TSA分离器中的至少一种吸附材料(本文中称为“吸附材料”)上吸附的至少一种组分(例如第一组分)的至少第一部分；以及可选的第二再生步骤，用于解吸附在TSA分离器中的吸附材料上吸附的至少一种组分(例如第一组分)的至少第二部分，和/或解吸附其它组分，例如第三组分。在一个方面，TSA方法还可以包括可选的调节步骤，以便从TSA分离器的吸附剂接触器和/或吸附剂区域解吸附或清除其它流体组分，和/或在开始吸附步骤之前改变在TSA分离器的接触器和/或区域中的吸附材料的温度。在一个实施例中，至少一个再生步骤(例如第一再生步骤)可以主要通过在TSA分离器中加热吸附材料或者通过吸附材料的温度摇摆和/或分压摇摆(例如第一再生流的至少一种组分和吸附在至少一种吸附材料上的至少一种组分的分压或浓度的差异)和/或吸附能量的热量摇摆(例如第一再生流的至少一种组分和吸附在至少一种吸附材料上的至少一种组分的吸附能量的热量差异)来驱动。在另一实施例中，一个或多个辅助解吸附机构(例如温度摇摆、分压摇摆、真空、清吹或置换清吹，例如通过清吹流体)也可以用于一个或多个吸附组分的解吸附。在一个这样的实施例中，用于解吸附在吸附材料上吸附的组分的附加再生步骤可主要通过以下一种或多种来驱动：在TSA分离器内的吸附材料的温度摇摆、在TSA分离器内的组分的分压或浓度的摇摆、TSA分离器的压力摇摆、吸附能量的热量摇摆或置换清吹。在一个方面，可选的调节步骤可以主要通过置换清吹来驱动。因此，应当理解，尽管参考示例的TSA方法和示例的TSA分离器来公开了本发明的方面，但是在某些实施例中，特别是当至少一个处理步骤(例如再生或调节步骤)可以在减小的压力下(例如低于环境压力或部分真空压力)进行时，一种或多种组分吸附在包括于接触器中的一种或多种吸附材料上和/或(特别是)从该吸附材料中解吸附可以通过一个或多个吸附驱动力来驱动，该吸附驱动力例如但不局限于：吸附材料的温度或吸附在吸附材料上/从该吸附材料解吸附的一种或多种流体组分的吸附热量中的一个或多个的摇摆、在TSA分离器内的组分的分压或浓度的摇摆、TSA分离器的压力摇摆、吸附能量的热量摇摆、或置换清吹，或者它们的组合。因此，为了在本发明中所述的任何实施例或方面的目的，应当理解，在本发明中引用的吸附方法和系统(例如示例的TSA方法和分离器实施例)可以包括这些吸附驱动力的任何一个或多个或者组合(而没有限制)，只要可以根据本发明公开的方法和系统的各种预期应用来合适地提供流体组分的吸附和/或解吸附。
在根据本发明的一个方面中，提供了示例的TSA方法和示例的TSA分离器，用于从多组分流体混合物中分离至少第一组分，该第一组分例如二氧化碳(本文称为“CO2”)、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属中的一种或多种。在一个这样的方面中，多组分流体混合物可以包括例如由燃烧器产生的燃烧气流或烟道气流。在一个方面中，多组分流体混合物可以用作用于示例的TSA方法和示例的TSA分离器的供给流，并可以包括至少第一组分和第二组分，例如氮(在本文中称为“N2”)。在一个实施例中，TSA方法包括吸附步骤、第一再生步骤、可选的第二再生步骤和可选的调节步骤，而TSA分离器包括具有至少一种吸附材料的单旋转接触器，该单旋转接触器绕中心轴线循环或旋转通过四个区域，例如第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，容纳在至少一个外壳中。在示例的TSA方法中，该TSA方法的第一步骤或吸附步骤可以在TSA分离器的第一区域中发生，TSA方法的第二步骤或第一再生步骤可以在TSA分离器的第二区域中发生，TSA方法的可选第三步骤或可选第二再生步骤可以在TSA分离器的第三区域中发生，且TSA方法的可选第四步骤或可选调节步骤可以在TSA分离器的第四区域中发生。也可选择，可以采用TSA方法的附加步骤和TSA分离器的附加区域，例如预再生步骤(在吸附步骤之后和在第一再生步骤之前)可以在预再生区域中发生(该预再生区域可以与第一再生区域相邻和/或顺序地在第一再生区域之前)；以及回流步骤(在吸附步骤之前或之后)可以在接触器的回流区域中发生(该回流区域可以与吸附区域的一侧相邻)。在本发明的实施例中，TSA分离器可以使用任何合适的吸附材料来实现从供给流中合适吸附至少一种流体组分，包括但不局限于例如干燥剂、活性炭、石墨、碳分子筛、活性氧化铝、分子筛、铝磷酸盐、硅铝磷酸盐、沸石吸附剂、离子交换沸石、亲水沸石、疏水沸石、改性沸石、天然沸石、八面沸石、斜发沸石、丝光沸石、金属交换硅铝磷酸盐、单极树脂、双极树脂、芳香族交联聚苯乙烯基质、溴化芳香基质、甲基丙烯酸酯共聚物、碳纤维、碳纳米管、纳米材料、金属盐吸附剂、高氯酸盐、草酸盐、碱土金属颗粒、ETS、CTS、金属氧化物、负载碱金属碳酸盐、碱促进水滑石、化学吸附剂、胺、有机金属反应物和金属有机骨架吸附材料以及它们的组合。
在本发明的一个实施例中，提供了操作燃烧系统的方法，该燃烧系统包括温度摇摆吸附气体分离器和可选的颗粒收集器，例如静电除尘器。在一个这样的实施例中，温度摇摆吸附气体分离器可以从供给流中分离至少第一组分(例如二氧化碳(在本文中称为“CO2”)、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属)。用于燃烧系统的燃烧器或锅炉的主氧化剂流可以从一个或多个主氧化剂源重获，并进入主氧化剂风扇和进入氧化剂预热器，以便使得该主氧化剂流的温度升高至例如大约250-300℃，从而形成预热的主氧化剂流。燃料源可以使得用于燃烧器或锅炉的燃料流与预热的主氧化剂流组合，以便形成可以进入燃烧器或锅炉的组合燃料流。用于燃烧器或锅炉的辅助氧化剂流可以从一个或多个辅助氧化剂源重获，并进入辅助氧化剂风扇和进入氧化剂预热器，以便提高辅助氧化剂流的温度。在一个这样的实施例中，辅助氧化剂流的温度可以增加至例如大约250-300℃，从而形成预热的辅助氧化剂流(在使得预热的辅助氧化剂流进入锅炉之前)。预热的辅助氧化剂流和组合的燃料流可以混合和燃烧，从而产生燃烧气流和热量。
在一个实施例中，可选地与燃烧器或锅炉结合的集成换热器包括：热侧，该热侧流体地连接成从燃烧器中重获燃烧气流；以及冷侧，该冷侧与供给水源流体地连接。燃烧气流可以向集成换热器供热，从而在集成换热器的冷侧中将从供给水源中重获的水和/或冷凝液流转变成高压蒸汽流。高压蒸汽流可以从集成换热器的热侧重获，并可选地进入蒸汽涡轮机(例如具有高压涡轮机或级、中压涡轮机或级和低压涡轮机或级的多级蒸汽涡轮机)，以便向例如发电机提供动力，或者可选地用于工业处理和进入工业处理。
在本发明的一个方面，燃烧气流可以从集成换热器的热侧重获，并进入氧化剂预热器，在该氧化剂预热器中，燃烧气流可以供给和传递热量，以便增加进入氧化剂预热器的主氧化剂流和辅助氧化剂流的温度。燃烧气流可以从氧化剂预热器中重获，并进入可选的颗粒收集器(例如静电除尘器或ESP)用于处理，在该颗粒收集器中，燃烧气流中的颗粒可以进行分离，从而形成具有减少的颗粒的量或水平的第一处理后燃烧气流(相对于燃烧气流中的颗粒的量或水平)。在一个这样的实施例中，第一处理后燃烧气流可以有例如大约150-200℃的温度。第一处理后燃烧气流可以从ESP中重获，并进入风扇，例如引风风扇，它引导和使得第一处理后燃烧气流进入可选的燃气阀，例如分流阀，该燃气阀可以选择地引导和使得第一处理后燃烧气流的至少一部分进入烟囱，用于分散和释放至周围环境中，并从燃烧系统中重获。
在一个方法实施例中，可选的燃气阀还可以选择地引导和使得第一处理后燃烧气流的至少一部分进入增压风扇，该增压风扇再引导和使得第一处理后燃烧气流进入传热装置，例如直接接触冷却器(在本文中称为“DCC”)，以便降低第一处理后燃烧气流的温度。在一个这样的实施例中，在示例的TSA方法的第一步骤或吸附步骤中在使得第一处理后燃烧气流作为供给流而进入TSA分离器的第一区域之前，DCC可以使得第一处理后燃烧气流的温度降低至例如等于或小于大约50℃的温度，或者特别是等于或小于大约40℃，或者特别是等于或小于大约30℃。当第一处理后燃烧气流与在TSA分离器的第一区域中的至少一种吸附材料接触时，第一处理后燃烧气流的第一组分(例如CO2)的至少一部分可以由该至少一种吸附材料来吸附，从而使得第一组分与第一处理后燃烧气流的未吸附组分分离。第一处理后燃烧气流和/或第一处理后燃烧气流的未吸附组分的一部分可以形成第一产物流，该第一产物流可以相对于供给流减少第一组分，并从TSA分离器的第一区域中重获。第一产物流可以引导成可选地与在更高温度下的、第一处理后燃烧气流的一部分组合，从而形成具有足够浮力的第二处理后燃烧气流，该第二处理后燃烧气流可以进入烟囱中，以便分散和释放至周围环境中，并作为烟道气流而从燃烧系统中重获。可选地，在示例的TSA方法的第一步骤或吸附步骤中，第一产物流的至少一部分可以周期性地引导，以便形成进入TSA分离器的第一区域的供给流的一部分。采用第一处理后燃烧气流的至少一部分作为TSA分离器的供给流可以有利地降低可能由于颗粒污染而发生的、该至少一种吸附材料和/或TSA分离器的性能降低。
在另一方法实施例中，包括例如第三组分或水(本文中称为“H2O”)流(例如成低压蒸汽流的形式)的第一再生流可以从蒸汽涡轮机中重获，例如在蒸汽涡轮机的中压涡轮机和低压涡轮机之间或者在低压涡轮机的下游的位置处，并进入极低压蒸汽涡轮机或VLP涡轮机，以便向机械连接的装置提供动力，例如辅助发电机、水泵或风扇。在一个这样的实施例中，VLP涡轮机可以向这种机械连接的装置提供动力，以便有利地提高燃烧系统的效率。在一个实施例中，极低压蒸汽流(例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约150kPa绝对压力，或更特别是小于大约20kPa绝对压力)可以从VLP涡轮机中重获，并在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中作为第一再生流而进入TSA分离器的第二区域，这可以增加至少一种吸附材料的温度，从而解吸附在该至少一个吸附材料上吸附的第一组分的至少一部分。第一再生流(例如第三组分或H2O)和/或解吸附组分(例如第一组分或CO2，吸附在TSA分离器的第二区域中的至少一种吸附材料上)的至少一部分可以形成第二产物流，该第二产物流可以从TSA分离器的第二区域中重获。该第二产物流可以进入至少一个冷凝器，例如水分离器、冷却器或冷能换热器，从而使得可冷凝组分(例如第三组分或H2O)与第二产物流分离，形成冷凝液流和提纯的第二产物流，该第二产物流可以高纯度地包括基本第一组分，同时降低在TSA分离器的冷凝器和流体地连接第二区域中的压力。在一个实施例中，这种压力降低可以通过使用至少一个泵或者阀来辅助和/或维持，该泵例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵、压缩机或多级压缩机，该阀例如止回阀，流体地连接在冷凝器的下游。在一个这样的实施例中，在TSA分离器的第二区域中导致的压力降低可以帮助解吸附在至少一种吸附材料上吸附的至少一种组分。在还一实施例中，提纯的第二产物流可以从至少一个冷凝器中重获，并进入压缩机中，例如有级间冷却的多级压缩机，以便产生在升高压力下高纯度的压缩第二产物流，该压缩第二产物流可以从压缩机和燃烧系统中重获，并引导至最终用途，在二氧化碳的吸附气体分离作为第二产物的情况下，该最终用途可以包括例如封存、强化采油或工业处理。也可选择，在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中，蒸汽流(例如高压蒸汽流、低压蒸汽流或极低压蒸汽流)的一部分可以从锅炉或蒸汽涡轮机中重获，并作为第一再生流进入TSA分离器的第二区域，和/或可以采用多个第一再生流，例如低压蒸汽流和富含第一组分的流体流(相对于供给流或第一处理后燃烧气流)，或基本包括在适合再生的压力和/或温度下的第一组分。可选地，多个极低压蒸汽流可以从VLP涡轮机中重获，并进入多个TSA分离器。
在替代的方法实施例中，可以采用多个冷凝器，例如水分离器、冷却器或冷凝换热器，且它们串联地流体地连接，可选地具有至少一个阀(例如止回阀)和/或至少一个泵(例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵、压缩机或多级压缩机)，流体地连接在冷凝器之间和/或在冷凝器的下游。在一个这样的替代实施例中，从TSA分离器的第二区域中重获的第二产物流可以进入第一级冷凝器，从而形成冷凝液流和提纯的、基本包括第一组分的高纯度第二产物流，同时使得冷凝器内的压力或压力降减小以及与TSA分离器的第二区域流体地连接。提纯的第二产物流可以从第一级冷凝器中重获，并进入喷射器的低压端口，而冷凝液流可以从第二级冷凝器中重获，并可选地用于在燃烧系统内的处理。可选地，升高压力下的高纯度压缩第二产物流的至少一部分可以从压缩机中重获，并作为动力流进入喷射器的高压端口，这可以降低在低压端口处的压力，并帮助降低压力和/或保持在第一级冷凝器和TSA分离器的第二区中的减小压力。进入喷射器的低压端口和高压端口的第二产物流可以在喷射器内组合，然后它们可以从喷射器中重获，并进入第二级冷凝器，以便增加和/或保持流体地连接上游冷凝器和接触器的压力降，从而形成冷凝液流和提纯的第二产物流，该第二产物流相对于从第一级冷凝器重获的提纯第二产物流可以有更高的纯度。提纯的第二产物流可以从第二级冷凝器和/或喷射器中重获，并进入压缩机，而冷凝液流可以从第二级冷凝器中重获，并可选地用于在燃烧系统内的处理。可选地，可以使用附加的冷凝器级、泵和/或阀，以便进一步使得可冷凝组分与提纯的第二产物流分离，并增加和/或保持冷凝器和TSA分离器的第二区域的压力降。
在另一替代方法实施例中，可以使用辅助锅炉来产生极低压蒸汽流，用作用于TSA分离器的第一再生流，也可选择，使用VLP涡轮机和来自VLP涡轮机或蒸汽涡轮机的蒸汽流。水源(例如DCC，压缩机和/或燃烧系统外部的源)可以使得水流和/或冷凝液流进入辅助锅炉，以便将冷凝液和/或水流转变成极低压蒸汽流，例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约150kPa绝对压力。可选地，冷凝液流的至少一部分可以从冷凝器和DCC中的至少一个中重获，并进入辅助锅炉，用于转变成极低压蒸汽流的一部分。辅助锅炉可以是任何合适的装置，例如锅炉或换热器，用于将冷凝液和/或水流转变成蒸汽流。在一个这样的实施例中，极低压蒸汽流可以从辅助锅炉中重获，并在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中进入TSA分离器的第二区域作为第一再生流。该极低压蒸汽流可以提高在TSA分离器中的至少一种吸附材料的温度，这可以导致解吸附在该至少一种吸附材料上吸附的第一组分的至少一部分。第一再生流(例如第三组分或H2O)和/或解吸附组分(例如第一组分或CO2，吸附在TSA分离器的第二区域中的至少一种吸附材料上)的至少一部分可以形成第二产物流，该第二产物流可以从TSA分离器的第二区域中重获。第二产物流可以进入至少一个冷凝器，例如水分离器、冷却器或冷凝换热器，从而形成冷凝液流和提纯的第二产物流，该提纯的第二产物流可以是高纯度，基本包括第一组分。提纯的第二产物流可以从冷凝器中重获，并进入压缩机，例如具有级间冷却的多级压缩机，以便产生高纯度和升高压力的压缩第二产物流，它可以从压缩机和燃烧系统中重获，并引导至最终用途，例如封存、强化采油或工业处理。可选地，可以使得多个冷凝器，这些冷凝器串联地流体地连接，可选地有至少一个泵或阀，该泵例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵、压缩机或多级压缩机，该阀例如在冷凝器之间和/或冷凝器的下游流体地连接的止回阀。可选的喷射器可以流体地连接成从压缩机中重获高纯度和升高压力的压缩第二产物流的至少一部分，并使得压缩的第二产物流作为喷射器的动力流。从冷凝器或泵中重获的提纯第二产物流可以进入压缩机。
在还一方法实施例中，在示例的TSA方法的第三步骤或第二再生步骤中，可选的燃气阀还可以选择地引导和使得第一处理后燃烧气流的至少一部分进入TSA分离器的第三区域作为第二再生流，从而解吸附在至少一种吸附材料上吸附的至少一种组分的至少一部分，例如第一组分和/或第三组分。第二再生流(例如第一处理后燃烧气流)和/或在TSA分离器的第三区域中的残余组分的至少一部分可以形成第三产物流，该第三产物流可以从TSA分离器的第三区域中重获。第三产物流可以引导成流入风扇，该风扇可以引导和使得第三产物流可选地与第一处理后燃烧气流组合，用于在示例的TSA方法的第一步骤或吸附步骤中进入TSA分离器的第一区域作为供给流的一部分。进入和使用第一处理后燃烧气流可以有利地减少用于再生在TSA分离器中的至少一种吸附材料所消耗的蒸汽量以及减少由于在TSA分离器中的至少一种吸附材料的颗粒污染而导致的性能降低，该第一处理后燃烧气流具有减少的颗粒量或水平(相对于燃烧气流中的颗粒量或水平)以及适合从TSA分离器的第三区域的至少一种吸附材料中解吸附组分所需的合适量热能或合适温度。也可选择，第二再生流可以包括空气流、惰性气体流或者富含第一组分(相对于供给流或第一处理后燃烧气流)或基本包括第一组分的流体流，处于适合再生的压力和/或温度。
在一个方法实施例中，在示例的TSA方法的第四步骤或调节步骤中，调节流可以从调节源中重获，并进入TSA分离器的第四区域。调节流可以从TSA分离器的第四区域中解吸附或扫除组分和/或改变至少一种吸附材料的温度。调节流和/或在TSA分离器的第四区域中的残余组分(例如第一组分和/或第三组分)的至少一部分可以形成第四产物流，该第四产物流可以从TSA分离器的第四区域中重获，温度为例如大约40-60℃。第四产物流可以进入风扇(例如引风风扇)，并可选地选择性引导，以便形成进入氧化剂预热器和锅炉的辅助氧化剂流的至少一部分，和/或可选地至少周期性地选择引导，以便形成进入氧化剂预热器和锅炉的主氧化剂流的至少一部分。
在根据本发明的另一方法实施例中，提供了一种用于操作燃烧系统的方法，该燃烧系统包括可选的颗粒收集器(例如静电除尘器)、烟道气脱硫器和温度摇摆吸附气体分离器。在一个这样的实施例中，温度摇摆吸附气体分离器可以从供给流中分离至少第一组分，例如二氧化碳(本文称为“CO2”)、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属。用于燃烧系统的燃烧器或锅炉的主氧化剂流可以从一个或多个主氧化剂源中重获，进入主氧化剂风扇，并进入氧化剂预热器，以便提高主氧化剂流的温度，例如大于大约250-300℃，从而形成预热的主氧化剂流。燃料源可以使得用于燃烧器或锅炉的燃料流与预热的主氧化剂流组合，以便形成可以进入燃烧器或锅炉的组合燃料流。用于燃烧器或锅炉的辅助氧化剂流可以从一个或多个辅助氧化剂源中重获，进入辅助氧化剂风扇，并进入氧化剂预热器，以便提高辅助氧化剂流的温度，例如大于大约250-300℃下，从而形成预热的辅助氧化剂流(在使得预热的辅助氧化剂流进入锅炉之前)。预热的辅助氧化剂流和组合的燃料流可以混合和燃烧，从而产生燃烧气流和热量。
集成的换热器可以选择地与燃烧器或锅炉结合，它包括：热侧，该热侧流体地连接成从燃烧器中重获燃烧气流；以及冷侧，该冷侧流体地连接成从供给水源重获水和/或冷凝液流。燃烧气流可以向集成换热器供热，从而在集成换热器的冷侧中使得从供给水源中重获的水和/或冷凝液流转变成高压蒸汽流。高压蒸汽流可以从集成换热器的热侧中重获，并可选地进入蒸汽涡轮机，例如具有高压涡轮机或级、中压涡轮机或级和低压蒸汽涡轮机或级的多级蒸汽涡轮机，以便向例如发电机提供动力，或者可选地用于和进入工业处理。
在一个这样的实施例中，燃烧气流可以从集成换热器的热侧重获，并进入氧化剂预热器，其中，燃烧气流可以提供热量，以便增加进入氧化剂预热器的主氧化剂流和辅助氧化剂流的温度。燃烧气流可以从氧化剂预热器中重获，并进入可选的颗粒收集器(例如静电除尘器或ESP)用于处理，其中，在燃烧气流中的颗粒可以分离，从而形成具有减少的颗粒量或水平的第一处理后燃烧气流(相对于燃烧气流中颗粒的量或水平)。在一个方面，第一处理后燃气的温度可以增加至例如大约150-200℃。第一处理后燃烧气流可以从ESP中重获，并进入风扇，例如引风风扇，该风扇引导和使得第一处理后燃烧气流进入烟道气脱硫器或FGD，在该烟道气脱硫器或FGD中，硫氧化物可以从第一处理后燃烧气流中分离，从而形成具有减少的颗粒水平和减少的硫氧化物水平的第三处理后燃烧气流(相对于燃烧气流中颗粒和硫氧化物的水平)。在一个方面，第三处理后燃烧气流可以有例如大约40-60℃的温度。在一个实施例中，第三处理后燃烧气流可以从FGD中重获，并进入可选的燃气阀，例如分流阀，该燃气阀可以选择地引导和使得第三处理后燃烧气流的至少一部分进入烟囱，用于分散和释放只周围环境中，并从燃烧系统中重获。
在一个这样的方法实施例中，可选的燃气阀还可以选择地引导和使得第三处理后燃烧气流的至少一部分进入增压风扇，然后该增压风扇引导和使得第三处理后燃烧气流进入传热装置，例如直接接触冷却器或DCC，以便降低第三处理后燃烧气流的温度。在一个这样的实施例中，在示例的TSA方法的第一步骤或吸附步骤中，在使得第三处理后燃烧气流作为供给流进入TSA分离器的第一区域之前，第三处理后燃烧气流的温度可以降低至例如等于或小于大约50℃，或特别是等于或小于大约40℃，或更特别是等于或小于大约30℃。当第三处理后燃烧气流与TSA分离器的第一区域中的至少一种吸附材料接触时，第三处理后燃烧气流的第一组分(在一个实施例中，该第一组分可以包括例如CO2)的至少一部分可以由至少一种吸附材料来吸附，从而使得第一组分与第三处理后燃烧气流的未吸附组分分离。第三处理后燃烧气流和/或第三处理后燃烧气流的未吸附组分的一部分可以形成第一产物流，该第一产物流可以相对于供给流减少第一组分，并从TSA分离器的第一区域中重获。第一产物流可以引导成可选地与更高温度的第三处理后燃烧气流的一部分组合，从而形成第四处理后燃烧气流，该第四处理后燃烧气流可以合适地具有足够浮力，以便提供为进入排气烟囱，用于分散和释放至周围环境中，并作为烟道气流从燃烧系统中重获。可选地，在示例的TSA方法的第一步骤或吸附步骤中，第一产物流的至少一部分可以周期性地引导为形成进入TSA分离器的第一区域的供给流的一部分。在一个实施例中，使用第三处理后燃烧气流的至少一部分作为用于TSA分离器的供给流可以有利地减少可能由于颗粒污染而发生的、至少一种吸附材料和/或TSA分离器的性能降低。
在另一方法实施例中，包括例如成低压蒸汽流形式的第三组分或水(本文中称为“H2O”)流的第一再生流可以从蒸汽涡轮机中重获，例如在中压涡轮机和低压涡轮机之间的位置处，或者在低压涡轮机的下游，并进入极低压蒸汽涡轮机或VLP涡轮机，以便向机械连接的装置(例如辅助发电机、水泵或风扇)提供动力，并有利地提高燃烧系统的效率。在一个实施例中，在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中，极低压蒸汽流可以从VLP涡轮机中重获，例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约150kPa绝对压力，或更特别是小于大约20kPa绝对压力，并进入TSA分离器的第二区域作为第一再生流，这可以提高至少一种吸附材料的温度，从而解吸附在至少一种吸附材料上吸附的第一组分的至少一部分。第一再生流(例如第三组分或H2O)和/或吸附在TSA分离器的第二区域中的至少一种吸附材料上的解吸附组分(例如第一组分或CO2)的至少一部分可以形成第二产物流，该第二产物流可以从TSA分离器的第二区域中重获。第二产物流可以进入至少一个冷凝器，例如水分离器、冷却器或冷凝换热器，从而使得可冷凝组分(例如第三组分或H2O)从第二产物流中分离，并形成冷凝液流和提纯的第二产物流，该第二产物流可以合适地为高纯度，基本包括第一组分，同时导致冷凝器和TSA分离器的流体地连接第二区域中的压力降低。在一个这样的实施例中，可以通过使用至少一个泵或阀来帮助和/或维持该压力降低，该泵例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵、压缩机或多级压缩机，该阀例如止回阀，流体地连接在冷凝器的下游。在一个方面，在TSA分离器的第二区域中产生的压力降低可以帮助解吸附在至少一种吸附材料上吸附的至少一种组分。提纯的第二产物流可以从至少一个冷凝器和/或泵中重获，并进入压缩机，例如具有级间冷却的多级压缩机，以便产生在升高压力下的高纯度的压缩第二产物流，该压缩第二产物流可以从压缩机和燃烧系统中重获，并引导至最终用途，例如封存、强化采油或工业处理。也可选择，在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中，一部分蒸汽流(例如高压蒸汽流、低压蒸汽流或极低压蒸汽流)可以从锅炉或蒸汽涡轮机中重获，并进入TSA分离器的第二区域中作为第一再生流，和/或可以使用多个第一再生流，例如低压蒸汽流、富含第一组分的流体流(相对于供给流、燃烧气流或处理后燃烧气流)和/或基本包括第一组分的流体流。可选地，多个极低压蒸汽流可以从VLP涡轮机中重获，并进入多个TSA分离器。
在替代的方法实施例中，可以采用多个冷凝器，例如水分离器、冷却器或冷凝换热器，并串联地流体地连接，可选地具有至少一个阀(例如止回阀)和/或至少一个泵(例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵、压缩机或多级压缩机)，流体地连接在冷凝器之间和/或在冷凝器的下游。从TSA分离器的第二区域中重获的第二产物流可以进入第一级冷凝器，从而形成冷凝液流和高纯度的提纯第二产物流(基本包括第一组分)，同时在冷凝器和TSA分离器的流体地连接第二区域内中引起压力降。提纯的第二产物流可以从第一级冷凝器中重获，并进入喷射器的低压端口，而冷凝液流可以从第二级冷凝器中重获，并可选地用于在燃烧系统内的处理。可选地，在升高压力下的高纯度的压缩第二产物流的至少一部分可以从压缩机中重获，并作为动力流而进入喷射器的高压端口，这可以降低在喷射器的低压端口处的压力，并帮助降低压力和/或保持在第一级冷凝器和TSA分离器的第二区域中的减小压力。进入喷射器的低压端口和高压端口的第二产物流可以在喷射器内组合，然后可以从喷射器中重获，并进入第二级冷凝器，以便增加和/或保持流体地连接上游冷凝器和接触器的压力降，从而形成冷凝液流和更高纯度的提纯第二产物流(相对于从第一级冷凝器中重获的提纯第二产物流)。提纯的第二产物流可以从第二级冷凝器中重获，并进入压缩机，而冷凝液流可以从第二级冷凝器中重获，并可选地用于在燃烧系统内的处理。可选地，可以使用附加的冷凝器级、泵和/或阀，以便进一步从提纯的第二产物流中分离可冷凝组分，并增加和/或保持冷凝器和TSA分离器的第二区域的压力降。
在替代的方法实施例中，可以使用辅助锅炉来产生蒸汽流，例如极低压蒸汽流，用作用于TSA分离器的再生流，例如第一再生流，来替代使用VLP涡轮机和来自VLP涡轮机或蒸汽涡轮机的蒸汽。水源(例如DCC、压缩机和/或在燃烧系统外部的源)可以使得水流和/或冷凝液流进入辅助锅炉，以便将冷凝液和/或水流转变成极低压蒸汽流，例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约150kPa绝对压力，或更特别是小于大约20kPa绝对压力。可选地，冷凝液流的至少一部分可以从冷凝器和DCC中的至少一个中重获，并进入辅助锅炉，以便转变成极低压蒸汽流的一部分。辅助锅炉可以是任何合适的装置，例如锅炉或换热器，用于将冷凝液和/或水流转变成蒸汽流。在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中，极低压蒸汽流可以从辅助锅炉中重获，并进入TSA分离器的第二区域作为第一再生流。在一个这样的实施例中，极低压蒸汽流可以提高TSA分离器中的至少一种吸附材料的温度，这可以导致解吸附在至少一种吸附材料上吸附的第一组分的至少一部分。第一再生流(例如第三组分或H2O)和/或解吸附组分(例如第一组分或CO2，在TSA分离器的第二区域中的至少一种吸附材料上吸附)的至少一部分可以形成第二产物流，该第二产物流可以从TSA分离器的第二区域中重获。第二产物流可以进入至少一个冷凝器，例如水分离器、冷却器或冷凝换热器，从第二产物流中分离可冷凝组分，例如第三组分或H2O，从而形成冷凝液流和提纯的第二产物流，该提纯的第二产物流可以是高纯度，基本包括第一组分，同时导致冷凝器和TSA分离器的流体地连接第二区域中的压力降低。在特殊实施例中，可以通过使用至少一个泵或阀来帮助和/或维持该压力降低，该泵例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵、压缩机或多级压缩机，该阀例如止回阀，流体地连接在冷凝器的下游。在一个这样的实施例中，在TSA分离器的第二区域中产生的压力降低可以帮助解吸附在至少一种吸附材料上吸附的至少一种组分。高纯度的提纯第二产物流可以从至少一个冷凝器中重获，并进入压缩机，例如具有级间冷却的多级压缩机，以便产生在升高压力下的压缩第二产物流，该压缩第二产物流可以从压缩机和燃烧系统中重获，并引导至最终用途，例如封存、强化采油或工业处理。可选地，可以采用多个冷凝器，这些冷凝器串联地流体地连接，可选地具有至少一个泵(例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵、压缩机或多级压缩机)或阀(例如止回阀，流体地连接在冷凝器之间和/或冷凝器的下游)。可选的喷射器可以流体地连接成从压缩机中重获压缩的第二产物流的至少一部分，并使得压缩的第二产物流的至少一部分进入作为用于喷射器的动力流。从冷凝器或喷射器中重获的第二产物流可以进入压缩机。也可选择，在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中，蒸汽流(例如高压蒸汽流、低压蒸汽流或极低压蒸汽流)的一部分可以从锅炉或蒸汽涡轮机中重获，并进入TSA分离器的第二区域中作为第一再生流，和/或可以使用多个第一再生流，例如低压蒸汽流以及富含第一组分(相对于供给流或第三处理后燃烧气流)或基本包括第一组分的流体流。可选地，多个极低压蒸汽流可以从VLP涡轮机中重获，并进入多个TSA分离器。
在特殊的方法实施例中，在示例的TSA方法的第三步骤或第二再生步骤中，预热的辅助氧化剂流的一部分可以从氧化剂预热器中重获，并作为第二再生流引导和进入TSA分离器。预热的辅助氧化剂流可以在合适的温度下从氧化剂预热器中重获，例如大约250-300℃。在一个这样的实施例中，预热的辅助氧化剂流可以选择地进入可选的辅助换热器，以便在进入TSA分离器的第三区域之前将预热的辅助氧化剂流的温度降低至适合第二再生流的温度，例如大约100-180℃，或更特别是大约130-150℃。在一个这样的实施例中，第二再生流可以解吸附在TSA分离器的第三区域中的至少一种吸附材料上吸附的至少一种组分的至少一部分，例如第一组分和/或第三组分。第二再生流或预热的辅助氧化剂流和/或在TSA分离器的第三区域中的残余组分的至少一部分可以形成第三产物流，该第三产物流可以从TSA分离器的第三区域中重获。在一个实施例中，第三产物流可以引导成流入风扇，例如引风风扇，其中，第三产物流可以进入和组合，以便形成辅助氧化剂流的至少一部分。在示例的TSA方法的第三步骤或第二再生步骤中进入和使用一部分预热的辅助氧化剂流作为第二再生流可以有利地减少对于包括TSA方法和TSA分离器的新或现有燃烧系统的附加设备需求，和/或减少对于改造现有燃烧系统的改变范围。也可选择，氧化剂预热器可以变化成在适合第二再生流的温度下供给和重获一部分预热的辅助氧化剂流，例如大约100-180℃，或更特别是大约130-150℃，这可以替代可选的辅助换热器。
在还一替代方法实施例中，合适的流体流(例如以下的一个或多个：从TSA分离器中重获的第一、第二、第三或第四产物流的一部分、空气流、氧化剂流、惰性气流、富含第一组分的流体物流(相对于供给流或第一处理后燃烧气流)或者基本包括第一组分的流体物流)可以用作第二再生流，并从第二再生流源中重获，例如TSA分离器、环境空气、环境空气风扇、惰性气体源、用于TSA的产物流的压缩机或压缩机的级间，并且进入辅助加热器，以便在进入TSA分离器之前将流体流的温度升高到适合在TSA分离器中再生至少一种吸附材料或适合作为再生流的温度。在一个这样的实施例中，辅助加热器可以包括气体-气体换热器、液体-气体换热器、燃烧加热器、蒸汽压缩机、用于第二产品流的压缩机的级间冷却器、电加热器或者它们的任何组合。在一个方面，第四产物流的一部分可以在例如大约40-60℃的温度下从TSA分离器的第四区域中重获，并进入辅助加热器，例如气体-气体换热器，该辅助加热器可以使得温度升高至适用于再生TSA分离器中的至少一种吸附材料的温度，例如大于大约100℃，或更特别是大于大约130℃，在作为第二再生流而进入TSA分离器的第三区域之前。第二再生流可以解吸附在TSA分离器的第三区域中的至少一种吸附材料上吸附的至少一种组分的至少一部分，例如第一组分和/或第三组分。第二再生流(例如第四产物流)、在TSA分离器的第三区域中的解吸附和/或残余组分的至少一部分可以形成第三产物流，该第三产物流可以从TSA分离器的第三区域中重获，并引入风扇内，例如引风风扇。第三产物流可以从风扇中重获，并在进入辅助氧化剂风扇和氧化剂预热器之前引导成可选地与辅助氧化剂流组合。可选地，由锅炉产生的燃烧气流的一部分可以从锅炉或氧化剂预热器中重获，并进入辅助加热器，以便向辅助加热器提供和传递热量，以便使得流体流的温度增加成适用于再生TSA分离器中的至少一种吸附材料或适合用作用于TSA分离器的第二再生流，例如来自TSA分离器的第四产物流。燃烧气流的一部分可以从辅助加热器中重获，该辅助加热器可以相对于燃烧气流的温度(在进入辅助加热器和进入ESP之前)处于降低的温度。也可选择，可以采用任何合适的气体或液体流，例如来自压缩机的气流或从VLP涡轮机重获的蒸汽流，以便向辅助加热器提供和传递热量。也可选择，辅助加热器可以包括使用液体或气体燃料的燃烧加热器，例如烧天然气的加热器、烧丙烷的加热器、烧汽油的加热器或烧柴油的加热器。
在还一方法实施例中，在示例的TSA方法的第四步骤或调节步骤中，调节流可以从调节源中重获，并进入TSA分离器的第四区域。调节流可以从TSA分离器的第四区域中解吸附或扫除组件和/或改变在TSA分离器的第四区域中的至少一种吸附材料的温度。调节流和/或在TSA分离器的第四区域中的残余组分(例如第一组分和/或第三组分)的至少一部分可以形成第四产物流，该第四产物流可以在例如大约40-60℃的温度下从TSA分离器的第四区域中重获。第四产物流可以进入风扇，例如引风风扇，并可选择地引导，以便形成进入氧化剂预热器和锅炉的辅助氧化剂流的至少一部分，和/或可选择地至少周期性地引导，以便形成进入氧化剂预热器和锅炉的主氧化剂流的至少一部分。当预热的辅助氧化剂流的一部分用作TSA分离器的第三区域的再生流时，引导第四产物流的至少一部分以便形成进入氧化剂预热器和锅炉的主氧化剂流的至少一部分可以有利地限制和/或减少解吸附TSA分离器的第三区域的组分的再循环和/或积累浓度，例如CO2。
在替代实施例中，预再生步骤(在吸附步骤之后和在第一再生步骤之前)可以用于预再生区域(例如位于第一再生区域附近和/或顺序在第一再生区域之前)，包括将预再生流(例如蒸汽流和/或相对于供给流富含第一组分的流体流)引入吸附剂接触器的预再生区域，解吸附在预再生区域中的至少一种吸附材料上吸附的至少一种组分的至少一部分(例如第一组分)。在一个这样的实施例中，预再生流的至少一部分和从该至少一种吸附材料中解吸附的组分的一部分可以形成重回流，该重回流可以从预再生区域和接触器中重获。回流步骤(在吸附步骤之前或之后)可以在接触器的回流区域(例如位于吸附区域的一侧附近)中使用，其中，重回流可以再循环或进入回流区域，且重回流的至少一种组分(例如第一组分)的至少一部分可以吸附在回流区域中的至少一种吸附材料上。在一个这样的实施例中，重回流中的未吸附组分的至少一部分可以形成或产生第五产物流，该第五产物流可以相对于供给流减少至少一种组分(例如第一组分)，并可以从回流区域、接触器、TSA分离器和燃烧系统中重获。
图1是表示根据本发明实施例的燃烧系统1的简化示意图，该燃烧系统1包括颗粒收集器(例如静电除尘器或ESP)37、TSA分离器100和极低压蒸汽涡轮机(本文中称为“VLP涡轮机”)或VPL涡轮机121。TSA分离器100可与燃烧系统1集成在一起，用于从多组分流体混合物或供给流(例如燃烧气流或烟道气流，由在燃烧系统内的燃烧器产生)中进行至少第一组分的吸附气体分离，例如二氧化碳(本文中称为“CO2”)、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属。使用由ESP处理的、具有降低的颗粒水平(相对于从燃烧器中重获的燃烧气流中的颗粒水平)的第一处理后燃烧气流作为用于TSA分离器的供给流和/或再生流可以有利地减少在TSA分离器中的吸附材料的性能降低，该性能降低可能由于污染而发生。使用VLP涡轮机可以有利地提高燃烧系统的总效率。
在一个实施例中，燃烧系统1可以包括：可选的主氧化剂源20；主氧化剂风扇22；可选的辅助氧化剂源26；辅助氧化剂风扇28；氧化剂加热器或氧化剂预热器30，该氧化剂加热器或氧化剂预热器30有热侧(图1中未示出)和包括主回路和辅助回路(图1中都未示出)的冷侧；可选地燃料源24；燃烧器或锅炉34(图1中未示出)，该燃烧器或锅炉34有集成换热器；供给水源50；蒸汽涡轮机51，例如具有高压涡轮机或级、中压涡轮机或级以及低压涡轮机或级(在图1中都未示出)的多级蒸汽涡轮机；VLP涡轮机121；ESP 37；风扇39；可选地阀101；增压器风扇110；直接接触冷却器或DCC 113；TSA分离器100，该TSA分离器100有第一区域115、第二区域123、第三区域131和第四区域142；冷凝器125；压缩机127；风扇133；风扇144和烟囱41。
主氧化剂源20可以与主氧化剂风扇22、氧化剂预热器30的冷侧(图1中未示出)的主回路和锅炉34流体地连接。燃料源24可以与锅炉34流体地连接。主氧化剂源20流体连通成使得主氧化剂流21(例如环境空气流)进入，以便可选地形成主氧化剂流146的至少一部分，它可以进入主氧化剂风扇22，从而形成主氧化剂流，该主氧化剂流23可以进入氧化剂预热器30的冷侧(图1中未示出)的主回路中，从而产生在例如大约250-300℃温度下的预热主氧化剂流31。燃料源24(例如煤或粉煤)流体地连接成使得燃料流25进入，以便可选地与预热的主氧化剂流31组合，从而形成组合燃料流33，该组合燃料流33可以进入锅炉34。
辅助氧化剂源26可以与辅助氧化剂风扇28、氧化剂预热器30的冷侧(图1中未示出)的辅助回路和锅炉34流体地连接。辅助氧化剂源26流体地连接成使得辅助氧化剂流27(例如环境空气流)进入，以便可选地形成辅助氧化剂流148的至少一部分，它可以进入辅助氧化剂风扇28，从而形成辅助氧化剂流29，该辅助氧化剂流29可以进入氧化剂预热器30的冷侧(图1中未示出)的辅助回路，从而产生在例如大约250-300℃温度下的预热的辅助氧化剂流32。预热的辅助氧化剂流32可以进入锅炉34。
锅炉34的集成换热器(图1中未示出)的集成换热器或特别是冷侧可以与供给水源50、蒸汽涡轮机51和VLP涡轮机121流体地连接。集成换热器的热侧(图1中未示出)可以流体地连接成从锅炉34中重获燃烧气流。锅炉34可以与氧化剂预热器30的冷侧(图1中未示出)和热侧的主回路和辅助回路、ESP 37、风扇39、可选的燃气阀101、增压器风扇110、DCC 113、TSA分离器100的第一区域115、烟囱41和周围环境42流体地连接。锅炉34可以从氧化剂预热器30的冷侧(图1中未示出)的辅助回路中重获预热的辅助氧化剂流32，并使得至少一部分预热的辅助氧化剂流32与组合的燃料流33燃烧，以便产生多组分流体混合物或燃烧气流，该多组分流体混合物或燃烧气流可以作为在例如大约500-600℃温度下的燃烧气流35而从集成换热器的热侧(图1中未示出)和锅炉34中重获。
供给水源50可以流体地连接成使得水流52和/或冷凝液流(图1中未示出)中的至少一个进入与锅炉34结合在一起的至少一个集成换热器(图1中未示出)的冷侧。燃烧气流35可以将热量传递给在至少一个集成换热器(图1中未示出)的冷侧内的水流52，并使得水流52转变成高压蒸汽流53，该高压蒸汽流53可以进入蒸汽涡轮机51，例如具有高压涡轮机或级、中压涡轮机或级以及低压涡轮机或级的多级蒸汽涡轮机，以便可选地向发电机(图1中未示出)提供动力。低压蒸汽流54可以从蒸汽涡轮机51中重获，例如在低压涡轮机的下游，并通过冷凝器(图1中未示出)而再循环至供给水源50。
燃烧气流35可以从集成换热器(图1中未示出)的热侧和锅炉34中重获，并进入氧化剂预热器30的热侧(图3中未示出)，其中，燃烧气流35可以将热量传递给氧化剂预热器30的冷侧(图1中未示出)的主回路和辅助回路。燃烧气流35可以作为在例如大约200-250℃温度下的燃烧气流36而从氧化剂预热器30中重获。燃烧气流36可以进入ESP 37，其中，燃烧气流36中的至少一部分颗粒(图1中未示出)例如飞灰可以通过ESP 37而分离和除去，从而形成具有减少的颗粒的量或水平的第一处理后燃烧气流38(相对于燃烧气流35和36中的颗粒的量或水平)。由ESP 37分离的颗粒(图1中未示出)可以从燃烧系统1中重获。第一处理后燃烧气流38可以在例如大约150-200℃的温度，并进入风扇39，例如引风风扇，从而形成第一处理后燃烧气流40。
在系统实施例中，可选的燃气阀101(例如分流阀)可以与烟囱41、ESP 37(通过风扇39)、TSA分离器100的第一区域115(通过DCC 113和增压器风扇110)和TSA分离器100的第三区域流体地连接。可选的燃气阀101可以流体地连接成引导第一处理后燃烧气流40的至少一部分作为第一处理后燃烧气流102，以便在进入烟囱41之前可选地形成第二处理后燃烧气流117的一部分，用于作为烟道气流118而从燃烧系统1释放和分散至周围环境42中；并引导第一处理后燃烧气流40的至少一部分作为第一处理后燃烧气流103；和/或引导第一处理后燃烧气流40的至少一部分作为第一处理后燃烧气流130。也可选择，可选的燃气阀101可以引导第一处理后燃烧气流40的至少一部分作为第一处理后燃烧气流102，引导第一处理后燃烧气流40的至少一部分作为第一处理后燃烧气流103，并使用可选的附加分流装置(图1中未示出)来引导第一处理后燃烧气流103的一部分进入第一处理后燃烧气流130。
TSA分离器100可以包括至少一个接触器(图1中未明确示出)，该接触器绕中心轴线循环或旋转通过四个区域，例如第一区域115、第二区域123、第三区域131和第四区域142，容纳在至少一个外壳(图1中未示出)中。在根据一个实施例的示例TSA方法中，TSA方法的第一步骤或吸附步骤可以在第一区域115中发生，TSA方法的第二步骤或第一再生步骤可以在第二区域123中发生，TSA方法的第三步骤或者第二再生步骤可以在第三区域131中发生，且TSA方法的第四步骤或调节步骤可以在第四区域142中发生。
在根据本发明的系统实施例中，TSA分离器100的第一区域115可以通过风扇39、可选的燃气阀101、增压器风扇110和DCC 113而与ESP 37流体地连接，用于在示例的TSA方法的第一步骤或吸附步骤中使得第一处理后燃烧气流114作为多组分流体混合物或供给流而进入。多组分流体混合物可以包括：至少第一组分，例如二氧化碳、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属中的一种或多种；第二组分，例如氮(本文中称为“N2”)。TSA分离器100的第一区域115也可以与烟囱41流体地连接，从而与周围环境42流体地连接。在一个实施例中，使用从静电除尘器中重获的、具有降低颗粒水平的第一处理后燃烧气流(相对于燃烧气流35和36中的颗粒水平)作为供给流可以合适地降低TSA分离器100中吸附材料由于颗粒污染而引起的性能降低。第一处理后燃烧气流103可以从可选的燃气阀101中重获，并进入增压风扇110，从而形成第一处理后燃烧气流111和可以进入DCC 113的第一处理后燃烧气流112的至少一部分。第一处理后燃烧气流112的温度可以通过DCC 113而降低，以产生在例如等于或小于大约50℃温度下的第一处理后燃烧气流114，或更特别是等于或小于大约40℃，或更特别是等于或小于大约30℃，它可以进入TSA分离器100的第一区域115，在该第一区域115中，第一处理后燃烧气流114的第一组分(例如CO2)的至少一部分可由至少一种吸附材料(图1中未示出)来吸附，从而使得第一组分与第一处理后燃烧气流114的未吸附组分分离。第一处理后燃烧气流114和/或第一处理后燃烧气流114或未吸附组分的一部分可以形成第一产物流116，该第一产物流116可以相对于供给流或第一处理后燃烧气流112减少第一组分，并从TSA分离器100的第一区域115中重获，且可选地与第一处理后燃烧气流102的一部分组合，从而形成第二处理后燃烧气流117，该第二处理后燃烧气流117可以进入烟囱41，用于作为烟道气流118而从燃烧系统1释放和分散至周围环境42中。可选地，TSA分离器100的第一区域115可以与再循环回路(图1中未示出)流体地连接，在该再循环回路中，第一产物流116的至少一部分可以至少周期性地从TSA分离器100的第一区域115中重获，并周期性地进行引导，以便形成进入TSA分离器100的第一区域115中的第一处理后燃烧气流112或第一处理后燃烧气流114的一部分。
在系统实施例中，在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中，TSA分离器100的第二区域123可以与可选的VLP涡轮机121/蒸汽涡轮机51和锅炉34流体地连接，用于使得包括基本第三组分例如水(在本文中称为“H2O”)的流体流(成极低压蒸汽流122的形式)进入作为第一再生流，例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约150kPa绝对压力，或更特别是小于大约20kPa绝对压力。TSA分离器100的第二区域123可以流体地连接与冷凝器125、压缩机127和最终用途129(例如工业处理)流体地连接。蒸汽涡轮机51可以流体地连接在例如中压涡轮机和低压涡轮机之间的位置处或者在低压涡轮机的下游，以使得低压蒸汽流120进入VLP涡轮机121，这可以向机械连接的装置(图1中未示出)提供动力，例如辅助发电机、风扇或泵。VLP涡轮机121可以流体地连接成使得极低压蒸汽流122进入TSA分离器100的第二区域123，从而增加至少一种吸附材料(图1中未示出)的温度，并解吸附在至少一种吸附材料(图1中未示出)上吸附的第一组分的至少一部分。第一再生流或极低压蒸汽流122和/或解吸附组分(例如第一组分或CO2，吸附在TSA分离器100的第二区域123中的至少一种吸附材料(图1中未示出)上)的至少一部分可以形成第二产物流124，该第二产物流124可以从TSA分离器100的第二区域123中重获。第二产物流124可以进入冷凝器125，例如水分离器、冷却器或冷凝换热器，从而使得可冷凝组分(例如第三组分或H2O)从第二产物流124中分离，从而形成冷凝液流(图1中未示出)和提纯的第二产物流126，该提纯的第二产物流126可以合适地为高纯度。在从燃烧系统1中重获并导向最终用途129之前，提纯的第二产物流126可以从冷凝器125中重获，并进入压缩机127，以便产生在升高压力下的、高纯度的压缩第二产物流128，在一个实施例中，该最终用途129可以包括例如封存、强化采油或工业处理。可选地，压缩机127的进口可以在低于环境压力下操作。可选地，至少一个泵(例如在低于环境进口压力下操作的喷射器、真空泵、压缩机或多级压缩机)或阀(例如止回阀)(图1中都未示出)可以流体地连接在冷凝器125的下游和压缩机127的上游。在替代实施例中，TSA分离器100的第二区域123可以流体地连接成从重获极低压蒸汽流122，作为来自蒸汽涡轮机51的低压蒸汽流120的一部分或来自锅炉34的高压蒸汽流50的一部分。
在系统实施例中，TSA分离器100的第三区域131可以通过风扇39和可选的燃气阀101而与ESP 37流体地连接，用于在示例的TSA方法的第三步骤或第二再生步骤中使得第一处理后燃烧气流40或第一处理后燃烧气流130的至少一部分进入作为第二再生流。TSA分离器100的第三区域131也可以通过DCC 113和风扇133而与TSA分离器100的第一区域115流体地连接。在一个实施例中，第一处理后燃烧气流130可以处于例如大约100-180℃的温度，或更特别是大约130-150℃，可以从可选的燃气阀101中重获，并进入TSA分离器100的第三区域31，从而解吸附在至少一种吸附材料(图1中未示出)上吸附的至少一种组分的至少一部分，例如第一组分和/或第三组分。第二再生流或第一处理后燃烧气流130、残余组分和/或解吸附组分(在TSA分离器100的第三区域131中)的至少一部分可以形成第三产物流132，该第三产物流132可以从TSA分离器100的第三区域131中重获。第三产物流132可以进入风扇133，从而形成第三产物流134，该第三产物流134可以选择地进入和与第一处理后燃烧气流111组合，以便形成第一处理后燃烧气流112的一部分。在一个实施例中，使用第一处理后燃烧气流40和第一处理后燃烧气流130(通过风扇39而从ESP 37中重获，具有减小的颗粒水平(相对于燃烧气流35和36中的颗粒水平)，并有用于从例如在TSA分离器的第三区域31中的所述至少一种吸附材料(图1中未示出)上解吸附组分的合适热能量或在所需的合适温度)可以有利地减少用于再生TSA分离器100中的至少一种吸附材料(图1中未示出)所消耗的蒸汽量，并减少由于在TSA分离器100中的至少一种吸附材料(图1中未示出)的颗粒污染而导致的性能降低。
在系统实施例中，TSA分离器100的第四区域142可以通过氧化剂预热器30、主氧化剂风扇22，辅助氧化剂风扇28和风扇144而与锅炉34流体地连接，以便可选地使得第四产品流147作为辅助氧化剂流148的至少一部分和可选地使得第四产物流145的至少一部分作为主氧化剂流146的至少一部分而进入氧化剂预热器30。在示例的TSA方法的第四步骤或调节步骤中，TSA分离器100的第四区域142也可以与调节源140(例如周围环境)流体地连接，以便使得调节流141(例如环境空气流)进入TSA分离器100的第四区域142。在一个这样的实施例中，调节流141可以从TSA分离器100的第四区域142解吸附或扫除组分和/或改变在TSA分离器的第四区域142中的至少一种吸附材料(图1中未示出)的温度。调节流141和/或在TSA分离器100的第四区域142中的残余组分(例如第一组分和/或第三组分)的至少一部分可以形成第四产物流143a，该第四产物流143a可以从第四区域142中重获。在一个实施例中，第四产物流143a(该第四产物流143a可以在例如大约40-60℃的温度)可以进入风扇144，例如引风风扇，以便形成第四产物流145。可选地，第四产物流145的至少一部分可以引导为形成主氧化剂流146，或者引导成与主氧化剂流21组合，以便形成主氧化剂流146。第四产物流145的至少一部分可以形成第四产物流147，该第四产物流147可以引导为形成辅助氧化剂流148或引导为与辅助氧化剂流27组合，以便形成辅助氧化剂流148。在替代结构中，风扇144可以与调节源140和TSA分离器100的第四区域142流体地连接，以便从调节源140中重获调节流141，并使得调节流141进入TSA分离器100的第四区域142。
在燃烧系统1的替代实施例中，燃烧系统1中的低压蒸汽流120、VLP涡轮机121和极低压蒸汽流122可以由可选的辅助锅炉(图1中未示出)来代替，该辅助锅炉用于在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中将从冷凝器125中重获的冷凝液流(图1中未示出)和附加的水流(图1中未示出)转变成蒸汽流，用作第一再生流。在图2中表示了根据这样的示例实施例的替代结构。
图2是表示根据本发明的替代实施例的燃烧系统2的简化示意图，并包括可选的颗粒收集器37(该颗粒收集器37可以包括例如静电除尘器或ESP 37)、TSA分离器100和辅助锅炉151。TSA分离器100可以与燃烧系统2集成在一起，用于从由燃烧系统内的燃烧器产生的多组分流体混合物或供给流(例如燃烧气流或烟道气流)中吸附气体分离至少第一组分(该第一组分可以包括例如以下中的一种或多种：二氧化碳、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属)。燃烧系统2包括：可选的主氧化剂源20；主氧化剂风扇22；可选的辅助氧化剂源26；辅助氧化剂风扇28；氧化剂加热器或氧化剂预热器30，该氧化剂加热器或氧化剂预热器30有的热侧(图2中未示出)和包括主回路和辅助回路(图2中都未示出)冷侧；可选的燃料源24；燃烧器或锅炉34，该燃烧器或锅炉34有集成换热器(图2中未示出)；供给水源50；蒸汽涡轮机51，例如具有高压涡轮机或级、中压涡轮机或级和低压涡轮机或级(图2中都未示出)的多级蒸汽涡轮机；ESP 37；风扇39；可选的燃气阀101；增压风扇110；直接接触冷却器或DCC 113；TSA分离器100，该TSA分离器100有第一区域115、第二区域123、第三区域131和第四区域142；冷凝器125；压缩机127；辅助锅炉151；风扇133；风扇144和烟囱41。
在替代实施例中，TSA分离器100的第二区域123和燃烧系统2可以与辅助锅炉151和冷凝器125流体地连接，用于在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中从辅助锅炉151中重获极低压蒸汽流152，并使得该极低压蒸汽流152进入作为第一再生流。TSA分离器100的第二区域123和燃烧系统2也可以与压缩机127和最终用途129流体地连接。从例如DCC113、压缩机127和/或水源(图2中未示出)中重获的水或冷凝液流(图2中未示出)和从冷凝器125中重获的可选冷凝液流150可以进入辅助锅炉151，以便使得水和/或冷凝液流(图2中未示出)转变成极低压力蒸汽流152，在一个实施例中，该极低压力蒸汽流152可以包括例如小于大约300kPa绝对压力的蒸汽压，或特别是小于大约150kPa绝对压力，或更特别是小于大约20kPa绝对压力。辅助锅炉151可以是任何合适的流体加热装置，例如锅炉或换热器，用于将冷凝液和/或水流转变成蒸汽流。
在替代实施例中，燃烧系统(图1或图2中未示出)包括TSA分离器，该TSA分离器与烟道气脱硫器和可选的颗粒收集器(例如静电除尘器、机械收集器或旋风分离器、织物过滤器或袋式除湿器、湿式洗涤器或颗粒过滤器例如柴油颗粒过滤器)流体地连接，其中，TSA分离器从烟道气脱硫器中重获第三处理后燃烧气流的至少一部分，该第三处理后燃烧气流具有减少的硫氧化物和颗粒的量或水平(相对于从燃烧器中重获的燃烧气流中的硫氧化物和颗粒的量或水平)，用于使得供给流的至少一部分进入TSA分离器，或者特别是，用于使得供给流的至少一部分进入TSA分离器的第一个区域。TSA分离器可以与燃烧系统集成在一起，用于从多组分流体混合物或供给流中吸附气体分离至少第一组分(例如以下一种或多种：二氧化碳、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属)，该多组分流体混合物或供给流从烟道气脱硫器中重获。TSA分离器还可以与可选的颗粒收集器流体地连接，用于使得第一处理后燃烧气流的一部分作为再生流而进入TSA分离器，或者特别是，用于使得第一处理后燃烧气流的一部分作为第二处理再生流而进入TSA分离器，或更特别是，用于使得第一处理后燃烧气流的一部分作为第二再生流而进入TSA分离器的第三区域。
参考图1和2，在替代实施例中，图1中所示的燃烧系统1和图2中所示的燃烧系统2可以包括可选的烟道气脱硫器(图1和图2中未示出)，该烟道气脱硫器可以流体地连接在ESP 37和TSA分离器100的第一区域115之间，例如通过风扇39、DCC 133、增压风扇110和可选的燃气阀101。TSA分离器100的第三区域131可以通过风扇39而与ESP 37流体地连接，在可选的烟道气脱硫器(图1和2中未示出)的上游，用于在示例的TSA方法的第三步骤或第二再生步骤中重获和使得第一处理后燃烧气流40或第一处理后燃烧气流130的至少一部分进入作为第二再生流。
图3是表示根据本发明实施例的燃烧系统3的简化示意图，该燃烧系统3包括烟道气脱硫器或FGD 300和颗粒收集器(例如静电除尘器)或ESP 37以及TSA分离器100，并有极低压蒸气涡轮机或VLP涡轮机121。TSA分离器100可以与燃烧系统3集成在一起，用于从多组分流体混合物或供给流中吸附气体分离至少第一组分(例如以下一种或多种：二氧化碳(本文中称为“CO2”)、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属)，该多组分流体混合物或供给流例如燃烧气流或烟道气流，由燃烧系统3内的燃烧器产生。使用静电除尘器和烟道气脱硫器的燃烧系统可以产生具有降低的颗粒和硫氧化物(在本文中称为“SOx”)水平的第三处理后燃烧气流(相对于从燃烧器或锅炉中重获的未处理燃烧气流中的颗粒和SOx水平)。不过，在一个实施例中，从烟道气脱硫器中重获的第三处理后燃烧气流可以所处于的温度低于用作TSA方法和TSA分离器的再生流所希望的温度。在一个实施例中，在升高温度下的预热辅助氧化剂流的一部分(通常用作用于在燃烧器内燃烧的氧化剂流)可以用作TSA方法和TSA分离器的再生流。
在特殊实施例中，用作在升高温度下的氧化剂流的预热辅助氧化剂流32(用于在锅炉34中燃烧)或预热的氧化剂流330的一部分可以用作在TSA分离器100中的再生流，或特别是用作在TSA分离器100中的第二再生流，或更特别是用作在TSA分离器100的第三区域31中的第二再生流。在一个这样的实施例中，使用预热的氧化剂流330作为再生流可以通过使用蒸汽替代物作为再生流而有利地减少用于再生TSA分离器100中的至少一种吸附材料(图3中未示出)而消耗的蒸汽量，并有利地使用通常存在于常规燃烧或锅炉系统中的一部分流体流，而基本不向燃烧系统3增添附加设备。
在一个实施例中，燃烧系统3包括：可选的主氧化剂源20；主氧化剂风扇22；可选的辅助氧化剂源26；辅助氧化剂风扇28；氧化剂加热器或氧化剂预热器30，该氧化剂加热器或氧化剂预热器30有的热侧(图3中未示出)和包括主回路和辅助回路(图3中都未示出)冷侧；可选的燃料源24；燃烧器或锅炉34，该燃烧器或锅炉34有集成换热器(图3中未示出)；供给水源50；蒸汽涡轮机51，例如具有高压涡轮机或级、中压涡轮机或级和低压涡轮机或级(图3中都未示出)的多级蒸汽涡轮机；VLP涡轮机121；ESP 37；风扇39；可选的燃气阀101；增压风扇110；DCC 113；TSA分离器100，该TSA分离器100有第一区域115、第二区域123、第三区域131和第四区域142；冷凝器125；压缩机127；风扇144；风扇332和烟囱41。
主氧化剂源20可以与主氧化剂风扇22、氧化剂预热器30的冷侧的主回路(图3中未示出)和锅炉34流体地连接。燃料源24可以与锅炉34流体地连接。主氧化剂源20可以流体地连接成使得主氧化剂流21(例如环境空气流)进入，以便可选地形成主氧化剂流350的至少一部分，它可以进入主氧化剂风扇22，从而形成主氧化剂流23，该主氧化剂流23可以进入氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)的主回路中，从而产生预热的主氧化剂流31，在一个实施例中，该预热的主氧化剂流31可以在例如大约250-300℃的温度下提供。燃料源24(该燃料源24可以包括例如煤或粉煤中的一种或多种)流体地连接成使得燃料流25进入，以便与预热的主氧化剂流31组合，从而形成组合燃料流33，该组合燃料流33可以进入锅炉34中。
在一个方面，辅助氧化剂源26可以与辅助氧化剂风扇28、氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)的辅助回路和锅炉34流体地连接。辅助氧化剂源26流体地连接成使得辅助氧化剂流27(例如环境空气流)进入，以便可选地形成辅助氧化剂流351的至少一部分，该辅助氧化剂流351可以进入辅助氧化剂风扇28，从而形成辅助氧化剂流29，该辅助氧化剂流29可以进入的氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)的辅助回路，从而产生预热的辅助氧化剂流32，在一个实施例中，该预热的辅助氧化剂流32可以在例如大约250-300℃的温度下提供。预热的辅助氧化剂流32可以进入锅炉34中。
在一个方面，集成换热器或者特别是锅炉34的集成换热器(图3中未示出)的冷回路可以与供给水源50、蒸汽涡轮机51和VLP涡轮机121流体地连接。热侧集成换热器(图3中未示出)的热侧可以流体地连接成从锅炉34接收燃烧气流。锅炉34可以与氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)和热侧(图3中未示出)的主回路和辅助回路、ESP 37、风扇39、FGD300、可选燃气阀101、增压风扇110、DCC 113、TSA分离器100的第一区域115、烟囱41和周围环境42流体地连接。锅炉34可以从氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)的辅助回路中重获预热的辅助氧化剂流32，并使得预热的辅助氧化剂流32的至少一部分与组合燃料流33一起燃烧，以便产生多组分流体混合物或燃烧气流35，该多组分流体混合物或燃烧气流35从集成换热器(图3中未示出)的热侧和从锅炉34中重获，在一个实施例中，该多组分流体混合物或燃烧气流35可以在例如大约500-600℃的温度下重获。
供给水源50可以流体地连接成使得水流52和/或冷凝液流(图1中未示出)中的至少一个进入与锅炉34结合的至少一个集成换热器(图3中未示出)中。燃烧气流35可以将热量传递给在至少一个集成换热器(图3中未示出)的冷侧内的水流52，并使得该水流51转变成高压蒸汽流53，该高压蒸汽流53可以进入蒸汽涡轮机51中，以便可选地向发电机(图3中未示出)提供动力。低压蒸汽流54可以从蒸汽涡轮机51中重获，例如在低压涡轮机的下游，并且通过冷凝器(图3中未示出)而再循环至供给水源50。
燃烧气流35可以从集成换热器(图3中未示出)的热侧和锅炉34中重获，并进入氧化剂预热器30的热侧(图3中未示出)，其中，燃烧气流35可以将热量传递给氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)的主回路和辅助回路。燃烧气流35可以从氧化剂预热器30中重获作为燃烧气流36，在一个实施例中可以是在例如大约200-250℃的温度下重获。在一个这样的实施例中，燃烧气流36可以进入ESP 37，其中，在燃烧气流36中的至少一部分颗粒(图3中未示出)例如飞灰可以通过ESP 37而分离和除去，从而形成具有降低的颗粒水平的第一处理后燃烧气流38(相对于燃烧气流35和36中的颗粒水平)。在一个方面，由ESP 37分离的颗粒(图3中未示出)可以从燃烧系统中重获。在一个特殊实施例中，第一处理后燃烧气流38可以处于例如大约150-200℃的温度，并进入风扇39，例如引风风扇，从而形成第一处理后燃烧气流40，该第一处理后燃烧气流40可以进入FGD 300。在第一处理后燃烧气流40中的至少一部分SOx可以通过FGD 300而分离和除去，从而形成第三处理后燃烧气流301，在一个实施例中，该第三处理后燃烧气流301可以处于例如大约40-60℃的温度，并相对于燃烧气流35和36中的颗粒和SOx水平具有降低的SOx和颗粒水平。
在一个实施例中，可选的燃气阀101(例如分流阀)可以而与FGD 300、烟囱41、TSA分离器100的第一区域115(通过DCC 113和增压风扇110)流体地连接。可选的燃气阀101可以流体地连接成引导第三处理后燃烧气流301的至少一部分作为第三处理后燃烧气流302，以便在进入烟囱41之前可选地形成第四处理后燃烧气流313的一部分，用于作为烟道气流314而从燃烧系统3释放和分散至周围环境42中，和/或引导第三处理后燃烧气流301的至少一部分作为第三处理后燃烧气流303。
TSA分离器100可以包括至少一个接触器(图3中未明确表示)，该接触器绕中心轴线回转或旋转通过四个区域，例如第一区域115、第二区域123、第三区域131和第四区域142，容纳在至少一个外壳(图3中未示出)中。在示例的TSA方法中，TSA方法的第一步骤或吸附步骤可以在第一区域115中发生，TSA方法的第二步骤或第一再生步骤可以在第二区域123发生，TSA方法的第三步骤或第二再生步骤可以在第三区域131中发生，且TSA方法的第四步骤或调节步骤可以在第四区域142中发生。
在一个实施例中，TSA分离器100的第一区域115可以与ESP 37流体地连接，例如通过风扇39、FGD 300、可选的燃气阀101、增压风扇110和DCC 113，用于在示例的TSA方法的第一步骤或吸附步骤中使得第三处理后燃烧气流311进入，作为多组分流体混合物或供给流。多组分流体混合物可以包括至少第一组分(该第一组分可以包括例如以下一种或多种：二氧化碳、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属)和第二组分(例如氮气，本文中称为“N2”)。TSA分离器100的第一区域115也可以与烟囱41和周围环境42流体地连接。第三处理后燃烧气流303可以从可选的燃气阀101中重获，并进入增压风扇110，从而形成第三处理后燃烧气流310，该第三处理后燃烧气流310进入DCC 113。第三处理后燃烧气流310的温度可以通过DCC113来降低，以便产生第三处理后燃烧气流311，在一个实施例中，该第三处理后燃烧气流311可以在例如等于或小于大约50℃的温度下产生，或更特别是等于或小于大约40℃，或者更特别是等于或小于大约30℃，它可以进入TSA分离器100的第一区域115，在该第一区域115中，第三处理后燃烧气流311的第一组分(例如CO2)的至少一部分可以由至少一种吸附材料(图3中未示出)来吸附，从而使得第一组分与第三处理后燃烧气流311的未吸附组分分离。在一个这样的实施例中，第三处理后燃烧气流311和/或第三处理后燃烧气流311的未吸附的组分的一部分可以形成第一产物流312，该第一产物流312可以相对于供给流或第三处理后燃烧气流311减少第一组分，并从TSA分离器100的第一区域115中重获，且可选地与第三处理后燃烧气流302的一部分组合，从而形成第四处理后燃烧气流313，该第四处理后燃烧气流313可以进入烟囱41，用于作为烟道气流314而从燃烧系统3中释放和分散进入周围环境42。可选地，TSA分离器100的第一区域115可以与再循环回路(图3中未示出)流体地连接，其中，第一产物流312的至少一部分可以至少周期性地从TSA分离器100的第一区域115中重获，并周期性地引导为形成进入TSA分离器100的第一区域115中的第三处理后燃烧气流310或第三处理燃烧气流311的一部分。
在特殊实施例中，TSA分离器100的第二区域123可以与可选的VLP涡轮机121、蒸汽涡轮机51和锅炉34流体地连接，用于在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中重获和使得包括例如基本第三组分或水(在本文中称为“H2O”)的流体流(成极低压蒸汽流122的形式，例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约150kPa绝对压力，或更特别是小于大约20kPa绝对压力)作为第一再生流进入。TSA分离器100的第二区域123可以与冷凝器125，压缩机127和最终用途129流体地连接。蒸汽涡轮机51可以流体地连接在例如中压涡轮机和低压涡轮机之间的位置处或者在低压涡轮机的下游，以便使得低压蒸汽流120进入VLP涡轮机121，该VLP涡轮机121可以向机械连接的装置(图3中未示出)提供动力，例如辅助发电机、风扇或泵。在一个实施例中，VLP涡轮机121可以流体地连接成使得极低压蒸汽流122进入TSA分离器100的第二区域123，从而提高至少一种吸附材料(图3中未示出)的温度，并且解吸附在至少一种吸附材料上(图3中未示出)吸附的第一组分的至少一部分。第一再生流或极低压蒸汽流122和/或解吸附组分(包括例如第一组分如CO2，吸附在TSA分离器100的第二区域123中的至少一种吸附材料上，图3中未示出)的至少一部分可以形成第二产物流124，该第二产物流124可以从TSA分离器100的第二区域123中重获。第二产物流124可以进入冷凝器125中，例如水分离器、冷却器或冷凝换热器，从而使得可冷凝组分(例如第三组分或H2O)从第二产物流124中分离，从而形成冷凝液流(图3中未示出)和可以是高纯度的提纯第二产物流126。提纯的第二产物流126可以从冷凝器125中重获，并进入压缩机127中，以便产生在升高压力下的高纯度的压缩第二产物流128，在从燃烧系统3中重获并导向最终用途129之前，在一个实施例中，该最终用途129可以包括例如封存、强化采油或工业处理。可选地，压缩机127的进口可以在低于环境的压力下操作。可选地，至少一个泵(例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵、压缩机或多级压缩机)或阀(例如止回阀)(图1中都未示出)可以流体地连接在冷凝器125的下游和压缩机127的上游。在替代实施例中，TSA分离器100的第二区域123可以流体地连接成从蒸汽涡轮机51中重获极低压蒸汽流122作为低压蒸汽流120的一部分，或从锅炉34重获高压蒸汽流50的一部分。
在另一特殊实施例中，TSA分离器100的第三区域131可以与氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)的辅助回路、辅助氧化剂风扇28和辅助氧化剂源26流体地连接，用于在示例的TSA方法的第三步骤或第二再生步骤中使得预热的辅助氧化剂流32的至少一部分进入，作为预热的氧化剂流330，用作第二再生流。TSA分离器100的第三区域131也可以通过氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)的辅助回路、辅助氧化剂风扇28和风扇332而与锅炉34流体地连接。在一个实施例中，预热的辅助氧化剂流32的一部分可以在例如大约250-300℃的温度下提供，并且可以进入可选的辅助换热器(图3中未示出)，例如以便使得预热的氧化剂流330的温度降低至适合第二再生流的温度，在一个实施例中，该第二再生流可以处于例如大约100-180℃的温度，或特别是大约130-150℃。预热的氧化剂流330可以选择地控制和进入TSA分离器100的第三区域131，从而解吸附在至少一种吸附材料(未在图3中表示)上吸附的至少一种组分(例如第一组分和/或第三组分)的至少一部分。第二再生流或预热氧化剂流330、残余组分和/或解吸附组分(在TSA分离器100的第三区域131中)的至少一部分可以形成第三产物流331，该第三产物流331可以从TSA分离器的第三区域132中重获。第三产品流331可以进入风扇332，例如引风风扇，从而形成第三产品流333，该第三产品流333可以选择地进入和与辅助氧化剂流27组合，以便形成辅助氧化剂流351的一部分，在流入辅助氧化剂风扇之前。在一个这样的实施例中，在示例的TSA方法的第三步骤或第二再生步骤中使用预热的辅助氧化剂流32或预热的氧化剂流330的一部分作为用于TSA分离器的再生流或第二再生流可以有利地降低对包括TSA方法和TSA分离器的新或现有燃烧系统的添加设备的要求，和/或减少改造现有燃烧系统的修改范围。在替代实施例结构中，风扇332可以与氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)的辅助回路和TSA分离器100的第三区域31流体地连接，以便从氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)的辅助回路中重获预热的氧化剂流330，并使得预热的氧化剂流330进入TSA分离器100的第三区域131。或者，预热的氧化剂流330可以从氧化剂预热器(图3中未示出)的冷侧(图3中未示出)的辅助回路中重获中，它可以变化成在适用于第二再生流的温度下供给预热的氧化剂流330，在一个实施例中，该氧化剂流330可以处于例如大约100-180℃，或特别是大约130-150℃，这可以代替可选的辅助换热器(图3中未示出)。
在一个实施例中，TSA分离器100的第四区域142可以通过氧化剂加热器30的冷侧(图3中未示出)的主回路和辅助回路、主氧化剂风扇22、辅助氧化剂风扇28和风扇144而与锅炉34流体地连接，以便可选地使得第四产物流143a和145的至少一部分作为主氧化剂流350、23和预热的主氧化剂流31和组合的燃料流33的至少一部分而进入锅炉43，和/或可选地使得第四产物流143a、145和147的至少一部分作为至少一部分辅助氧化剂流351、29和预热的氧化剂流32而进入锅炉34。TSA分离器100的第四区域142也可以与调节源140(例如周围环境)流体地连接，以便在示例的TSA方法的第四步骤或调节步骤中使得调节流141(例如环境空气流)进入TSA分离器100的第四区域142中。调节流141可以解吸附或扫除在TSA分离器100的第四区域142中的组分和/或改变在第四区域142中的至少一种吸附材料(图3中未示出)的温度。调节流141和/或残余组分(例如第一组分和/或第三组分，在TSA分离器100的第四区域142中)的至少一部分可以形成第四产物流143a，该第四产物流143a可以从TSA分离器100的第四区域142中重获。在一个实施例中，第四产物流143a可以在例如大约40-60℃的温度下重获，并可以进入风扇144(例如引风风扇)，以便形成第四产物流145。第四产物流的至少一部分145可以形成第四产物流147，该第四产物流147可以选择地引导为形成辅助氧化剂流351，或可选地引导成与辅助氧化剂流27组合，以便形成辅助氧化剂流351的一部分。第四产物流145的至少一部分可以选择地至少周期性地引导为形成主氧化剂流350，或可选地引导成与主氧化剂流21组合，以便形成主氧化剂流350。在一个这样的实施例中，引导第四产物流145的至少一部分以便形成主氧化剂流350的至少一部分可以有利地限制和/或减少在TSA分离器100的第三区域131中解吸附的组分的再循环和/或浓度积累，例如第一组分或CO2，可能在基本流体地连接的环路中发生，该环路包括例如预热的氧化剂流330、TSA分离器100的第三区域131、第三产品流331、风扇332、第三产品流333、第三产品流334、辅助氧化剂流351、辅助氧化剂风扇28、辅助氧化剂流29、氧化剂预热器30的冷侧(图3中未示出)的辅助回路和预热的辅助氧化剂流32。在替代实施例的结构中，风扇144可以与调节源140和TSA分离器100的第四区域142流体地连接，以便从调节源140中重获调节流141，并使得调节流141进入TSA分离器100的第四区域142。
在替代实施例中，燃烧系统3、低压蒸汽流120、VLP涡轮机121和燃烧系统3中的极低压蒸汽流122可以由辅助锅炉(图3中未示出)来代替，用于使得从冷凝器125回收的冷凝液流(图3中未示出)和附加的水流(图3中未示出)转变成蒸汽流中，用于在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中用作第一再生流。根据这样的实施例的替代结构在图4中表示。
图4是表示根据本发明的替代实施例的燃烧系统4的简化示意图，该燃烧系统4包括烟道气脱硫器(或FGD)300和颗粒收集器37(例如静电除尘器或ESP37)、TSA分离器100和辅助锅炉151。TSA分离器100可以与燃烧系统4集成在一起，用于从由燃烧系统内的燃烧器产生的多组分流体混合物或供给流(其可以包括例如燃烧气流或烟道气流)中吸附气体分离至少第一组分(在一个实施例中，该第一组分可以包括例如以下中的一种或多种：二氧化碳、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属)。燃烧系统4包括：可选的主氧化剂源20；主氧化剂风扇22；可选的辅助氧化剂源26；辅助氧化剂风扇28；氧化剂加热器或氧化剂预热器30，该氧化剂加热器或氧化剂预热器30有热侧(图4中未示出)和包括主回路和辅助回路(图4中均未示出)的冷侧；可选的燃料源24；燃烧器或锅炉34，该燃烧器或锅炉34有集成换热器(图4中未示出)的；供给水源；蒸汽涡轮机51，例如具有高压涡轮机或级、中压涡轮机或级以及低压涡轮机或级(图4中都未示出)的多级蒸汽涡轮机；ESP 37；风扇39；FGD 300；可选燃气阀101；增压风扇110；直接接触冷却器或DCC 113；TSA分离器100，该TSA分离器100有第一区域115、第二区域123、第三区域31和第四区域142；冷凝器125；压缩机127；辅助锅炉151；风扇332；风扇144和烟囱41。
在替代实施例中，TSA分离器100的第二区域123和燃烧系统4可以与辅助锅炉151和冷凝器125流体地连接，用于在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中从辅助锅炉151中重获极低压蒸汽流152，并使得该极低压蒸汽流152进入作为第一再生流。TSA分离器100的第二区域123和燃烧系统4也可以与压缩机127和最终用途129流体地连接。从例如DCC113、压缩机127和/或水源(图4中未示出)中重获的水或冷凝液流(图4中未示出)以及可选地从冷凝器125中重获的冷凝液流150可以进入辅助锅炉151，以便使得水和/或冷凝液流(图4中未示出)转变成极低压力蒸汽流152，在一个实施例中，该极低压力蒸汽流152可以包括压力为例如小于大约300kPa绝对压力的蒸汽流，或特别是小于大约150kPa绝对压力，或更特别是小于大约20kPa绝对压力。辅助锅炉151可以是任何合适的装置，例如锅炉或换热器，用于使得冷凝液和/或水流转变成蒸汽流。
图5是表示燃烧系统5实施例的简化示意图，该燃烧系统5包括烟道气脱硫器或FGD300和颗粒收集器(例如静电除尘器或ESP 37)以及TSA分离器100、具有附加辅助加热器531的极低压蒸汽涡轮机或VPL涡轮机121。TSA分离器100可以与燃烧系统5集成在一起，用于从由燃烧系统5内的燃烧器产生的多组分流体混合物或供给流(例如燃烧气流或烟道气流)中吸附气体分离至少第一组分(例如二氧化碳，硫氧化物，氮气，氧气和/或重金属)。使用静电除尘器和烟道气脱硫器的燃烧系统可以产生处理后燃烧气流，该处理后燃烧气流相对于从燃烧器或锅炉中重获的未处理燃烧气流的颗粒和SOx水平具有降低的颗粒和SOx水平。不过，从烟道气脱硫器中重获的第三处理后燃烧气流的温度可能低于用作TSA方法和TSA分离器的再生流所需的温度。可以使用辅助加热器来使得用作再生流的合适流体流的温度提高至适于再生至少一种吸附材料的温度或适合用于TSA方法和TSA分离器的再生流的温度。
在一个实施例中，使用辅助加热器531(例如气体-气体换热器、液体-气体换热器、燃气加热器、液体燃烧加热器、固体燃料加热器)来使得合适流体流的温度(例如空气流、来自TSA分离器的产物流、富含第一组分的流体流(例如相对于燃烧气流35或第三处理后燃烧气流311)、基本包括第一组分的流体流、通常用于在燃烧器中燃烧的氧化剂流或惰性气体流)增加至适合再生至少一种吸附材料的温度，然后，该合适流体流可以用作TSA分离器中的再生流100，或特别是用作在TSA分离器100中的第二再生流，或更特别是用作在TSA分离器100的第三区域31中的第二再生流。在一个这样的实施例中，使用辅助加热器531可以在燃烧系统应用中很有利，其中，可能不希望使用通常用于在燃烧器中燃烧的一部分氧化剂流，例如改造现有的燃烧系统。使用蒸汽的替代物作为再生流(例如在升高温度下的第四产物流)可以有利地减少在TSA分离器100中再生至少一种吸附材料(图5中未示出)所消耗的蒸汽量。
燃烧系统5包括：可选的主氧化剂源20；主氧化剂风扇22；可选的辅助氧化剂源26；辅助氧化剂风扇28；氧化剂加热器或氧化剂预热器30，该氧化剂加热器或氧化剂预热器30有热侧(图5中未示出)和包括主回路和辅助回路(图5中都未示出)的冷侧；可选的燃料源24；燃烧器或锅炉34，该燃烧器或锅炉34有集成换热器(图5中未示出)的；供给水源；蒸汽涡轮机51，例如具有高压涡轮机或级、中压涡轮机或级以及低压涡轮机或级(图5中都未示出)的多级蒸汽涡轮机；ESP 37；风扇39；FGD 300；可选燃气阀101；增压风扇110；DCC113；TSA分离器100，该TSA分离器100有第一区域115、第二区域123、第三区域31和第四区域142；冷凝器125；压缩机127；辅助加热器531；风扇144；风扇332和烟囱41。
主氧化剂源20可以与主氧化剂风扇22、氧化剂预热器30的冷侧(图5中未示出)的主回路和锅炉34流体地连接。燃料源24可以与锅炉34流体地连接。主氧化剂源20流体地连接成使得主氧化剂流21(例如环境空气流)进入，以便可选地形成主氧化剂流350的至少一部分，该主氧化剂流350可以进入主氧化剂风扇22，从而形成主氧化剂流23，该主氧化剂流23可以进入氧化剂预热器30的冷侧(图5中未示出)的主回路中，从而产生在例如大约250-300℃的温度下的预热主氧化剂流31。燃料源24(在一个实施例中，该燃料源24可以包括例如煤或煤粉)流体地连接成使得燃料流25进入，以便与预热的主氧化剂流31组合，从而形成组合的燃料流33，该燃料流33可以进入锅炉34。
辅助氧化剂源26可以与辅助氧化剂风扇28、氧化剂预热器30的冷侧(图5中未示出)的辅助回路和锅炉34流体地连接。辅助氧化剂源26流体地连接成使得辅助氧化剂流27(例如环境空气流)进入，以便可选地形成辅助氧化剂流351的至少一部分，并可以进入辅助氧化剂风扇28，从而形成辅助氧化剂流29，该辅助氧化剂流29可以进入氧化剂预热器30的冷侧(图5中未示出)的辅助回路中，从而产生预热的辅助氧化剂流32，在一个实施例中，该预热的辅助氧化剂流32可以在例如大约250-300℃的温度下产生。预热的辅助氧化剂流32可以进入锅炉34。
集成换热器或特别是锅炉34的集成换热器(图5中未示出)的冷回路可以与供给水源50、蒸汽涡轮机51和VLP涡轮机121流体地连接。集成换热器(图1中未示出)的热侧可以流体地连接成从锅炉34接收燃烧气流。锅炉34可以与辅助加热器531、氧化剂预热器30的冷侧(图5中未示出)的主回路和辅助回路和热侧(图5中未示出)、ESP 37、风扇39、FGD 300、可选燃气阀101、增压器风扇110、DCC 113、TSA分离器100的第一区域115、烟囱41和周围环境42流体地连接。锅炉34可以从氧化剂预热器30的冷侧(图5中未示出)的辅助回路中重获预热的辅助氧化剂流32，并使得预热的辅助氧化剂流32的至少一部分与组合燃料流33燃烧，以便产生多组分流体混合物或燃烧气流35，该多组分流体混合物或燃烧气流35从集成换热器(图5中未示出)的热侧和锅炉34中重获，在一个实施例中，它可以在例如大约500-600℃的温度下重获。
供给水源50可以流体地连接成使得水流52和/或冷凝液流(图5中未示出)中的至少一个进入与锅炉34结合的至少一个集成换热器(图5中未示出)。燃烧气流35可以将热量传递给至少一个集成换热器(图5中未示出)的冷侧内的水流52，并将水流52转变成高压蒸汽流53，该高压蒸汽流53可以进入蒸汽涡轮机51中，以便可选地向发电机(图5中未示出)提供动力。低压蒸汽流54可以从蒸汽涡轮机51中重获，例如在低压涡轮机的下游，并通过冷凝器(图5中未示出)而再循环到供给水源50。
燃烧气流35可以从集成换热器(图5中未示出)的热侧和锅炉34中重获，并进入氧化剂预热器30的热侧(图5中未示出)，其中，燃烧气流35可以将热量传递给氧化剂预热器30的冷侧(图5中未示出)的主回路和辅助回路。燃烧气流35可以从氧化剂预热器30中重获作为燃烧气流36，在一个实施例中，该燃烧气流36可以在例如大约200-250℃的温度下重获。燃烧气流36可以进入ESP37，其中，在燃烧气流36中的至少一部分颗粒(图5中未示出)例如飞灰可以通过ESP 37而分离和除去，从而形成第一处理后燃烧气流38，该第一处理后燃烧气流38相对于燃烧气流35和36中的颗粒水平具有降低的颗粒水平。由ESP 37分离的颗粒(图5中未示出)可以从燃烧系统5中重获。在一个方面，第一处理后燃烧气流38可以在例如大约150-200℃的温度下重获，并进入风扇39，例如引风风扇，从而形成第一处理后燃烧气流40，第一处理后燃烧气流40可以进入FGD 300。在第一处理后燃烧气流40中的至少一部分SOx可以通过FGD 300来分离和除去，从而形成第三处理后燃烧气流301，在一个实施例中，该第三处理后燃烧气流301可以处于例如大约40-60℃的温度，并相对于燃烧气流35和36中的颗粒和SOx水平具有降低的SOx和颗粒水平。
在一个实施例中，可选的燃气阀101(例如分流阀)可以通过DCC 113和增压风扇110而与FGD 300、烟囱41、TSA分离器100的第一区域115流体地连接。可选的燃气阀101可以流体地连接成引导第三处理后燃烧气流301的至少一部分作为第三处理后燃烧气流302，以便在进入烟囱41之前可选地形成第四处理后燃烧气流313的一部分，用于作为烟道气流314而从燃烧系统5释放和分散至周围环境42中，和/或引导第三处理后燃烧气流301的至少一部分作为第三处理后燃烧气流303。
TSA分离器100可以包括至少一个接触器(图5中未示出)，该接触器绕中心轴线循环或旋转通过四个区域，例如第一区域115、第二区域123、第三区域131和第四区域，容纳在至少一个外壳(图5中未示出)中。在示例的TSA方法中，TSA方法的第一步骤或吸附步骤可以在第一区域115中发生，TSA方法的第二步骤或第一再生步骤可以在第二区域123中发生，TSA方法的第三步骤或第二再生可以在第三区域131中发生，TSA方法的第四步骤或调节步骤可以在第四区域142中发生。
在一个实施例中，TSA分离器100的第一区域115可以与ESP 37流体地连接，例如通过风扇39、FGD 300、可选的燃气阀101、增压风扇110和DCC 113，用于在示例的TSA方法的第一步骤或吸附步骤中使得第三处理后燃烧气流311进入作为多组分流体混合物或供给流。该多组分流体混合物可以包括至少第一组分(该第一组分可以包括例如以下一种或多种：二氧化碳、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属中)和第二组分(例如氮气，本文称为“N2”)。TSA分离器100的第一区域115也可以与烟囱41和周围环境42流体地连接。第三处理后燃烧气流303可以从可选的燃气阀101中重获，并进入增压风扇110，从而形成第三处理后燃烧气流310，该第三处理后燃烧气流310可以进入DCC 113。第三处理后燃烧气流310的温度可以通过DCC 113来降低，以产生第三处理后燃烧气流311，在一个实施例中，该第三处理后燃烧气流311可以在例如等于或小于大约50℃的温度下产生，或特别是等于或小于大约40℃，或更特别地等于或小于大约30℃，它可以进入TSA分离器100的第一区域115，其中，第三处理后燃烧气流311的第一组分(例如CO2)的至少一部分可以由至少一种吸附材料(图5中未示出)来吸附，从而使得第一组分与第三处理后燃烧气流311的未吸附组分分离。第三处理后燃烧气流311和/或第三处理后燃烧气流311的未吸附组分的一部分可以形成第一产物流312，该第一产物流312可以相对于供给流或第三处理后燃烧气流311减少第一组分，并从TSA分离器100的第一区域115中重获，并可选地与第三处理后燃烧气流302的一部分组合，从而形成第四处理后燃烧气流313，该第四处理后燃烧气流313可以进入烟囱41中，用于作为烟道气流314而从燃烧系统5中释放和分散至周围环境42中。可选地，TSA分离器100的第一区域115可以与再循环回路(图5中未示出)流体地连接，在该再循环回路中，第一产物流312的至少一部分可以至少周期性地从TSA分离器100的第一区域115中重获，并周期性地引导为形成进入TSA分离器100的第一区域115中的第三处理后燃烧气流310或第三处理后燃烧气流311的一部分。
在一个实施例中，TSA分离器100的第二区域123可以与可选的VLP涡轮机121、蒸汽涡轮机51和锅炉34流体地连接，用于，在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中重获和使得基本包括第三组分例如水(本文中称为“H2O”)的流体流(成极低压蒸汽流122形式)进入作为第一再生流，例如，在一个实施例中，该流体流可以包括压力小于大约300kPa绝对压力的蒸汽流，或特别是小于大约150kPa绝对压力，或更特别是小于大约20kPa绝对压力。TSA分离器100的第二区域123可以与冷凝器125、压缩机127和最终用途129流体地连接。蒸汽涡轮机51可以流体地连接在例如中压涡轮机和低压涡轮机之间的位置处，或者在低压涡轮机的下游，以便使得低压蒸汽流120进入VLP涡轮机121，该VLP涡轮机121可以向机械连接的装置(图5中未示出)提供动力，例如辅助发电机，风扇或泵。VLP涡轮机121可以流体地连接成使得极低压蒸汽流122进入TSA分离器100的第二区域123，从而提高至少一种吸附材料(图5中未示出)的温度，并解吸附在至少一种吸附材料(图5中未示出)上吸附的第一组分的至少一部分。第一再生流或极低压蒸汽流122和/或解吸附组分(例如第一组分或CO2，吸附在TSA分离器100的第二区域123中的至少一种吸附材料(图5中未示出)上)的至少一部分可以形成第二产物流124，该第二产物流124可以从TSA分离器100的第二区域123中重获。第二产物流124可以进入冷凝器125中，例如水分离器、冷却器或冷凝换热器，从而使得可冷凝组分例如第三组分或H2O从第二产物流124中分离，从而形成冷凝液流(图5中未示出)和可以高纯度的提纯第二产物流126。提纯的第二产物流126可以从冷凝器125中重获，并进入压缩机127中，以便在从燃烧系统5中重获和引导至最终用途129之前产生在升高压力下的高纯度的压缩第二产物流128，在一个实施例中，该最终用途129可以包括例如封存、强化采油或工业处理。可选地，压缩机127的进口可以在低于环境的压力下操作。可选地，至少一个泵(例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵、压缩机或多级压缩机)或阀(例如止回阀，在图5中都未示出)可以流体地连接在冷凝器125的下游和压缩机127的上游。在替代实施例中，TSA分离器100的第二区域123可以流体地连接成从蒸汽涡轮机51中重获极低压蒸汽流122或从锅炉34中重获高压蒸汽流53的一部分。
在一个实施例中，TSA分离器100的第三区域131可以与辅助加热器531、TSA分离器100的第四区域142或调节源140流体地连接，用于在示例的TSA方法的第三步骤或第二再生步骤中重获和使得第四产物流533进入作为第二再生流。TSA分离器100的第三区域131也可以通过氧化剂预热器30的冷侧(图5中未示出)的辅助回路、辅助氧化剂风扇28和风扇332而与锅炉34流体地连接。第四产品流143a(在一个实施例中，该第四产品流143a可以处于例如大约40-60℃的温度)可以从TSA分离器100的第四区域142中重获，其中，第四产物流143a或第四产物流143b的一部分可以进入辅助加热器531，该辅助加热器531可以使得第四产物流143b的温度升高至适于再生至少一种吸附材料的温度，从而形成第二再生流或第四产物流533，在一个实施例中，它可以处于例如大约100-180℃的温度，或更特别是大约130-150℃。第四产物流533可以选择地控制和作为第二再生流进入TSA分离器100的第三区域131，从而解吸附在至少一种吸附材料(图5中未示出)上吸附的至少一种组分的至少一部分(例如第一组分和/或第三组分)。第二再生流或第四产物流533、残余组分和/或解吸附组分(在TSA分离器100的第三区域131中)的至少一部分可以形成第三产物流331，该第三产物流331可以从TSA分离器100的第三区132中重获。第三产品流331可以进入风扇332，例如引风风扇，从而形成第三产品流333的一部分，该第三产品流333可以选择地进入和与辅助氧化剂流27组合，以便形成辅助氧化剂流351的一部分，在流入辅助氧化剂风扇28之前。辅助加热器531可以与锅炉34和ESP 37流体地连接，用于从锅炉34中重获燃烧气流530和使得燃烧气流530进入辅助加热器531，并用于从辅助锅炉531中重获燃烧气流532和使得燃烧气流532进入ESP 37，或使得燃烧气流532与燃烧气流36组合，在进入ESP 37之前。从辅助加热器531中重获的燃烧气流532可以相对于进入辅助加热器531的燃烧气流530处于降低或更低的温度。
在替代实施例结构中，风扇332可以与TSA分离器100的第四区域142和辅助加热器531流体地连接，以便从TSA分离器100的第四区域142中重获第四产物流143a或第四产物流143b，并使得第四产物流143a或第四产品流143b进入辅助加热器531，或者风扇332可以与辅助加热器531和TSA分离器100的第三区域31流体地连接，以从辅助加热器531中重获第四产物流533和使得第四产物流533作为再生流(例如第二再生流)而进入TSA分离器100的第三区域131。也可选择，辅助加热器531可以与氧化剂预热器30的热侧(图5中未示出)和ESP37流体地连接，用于从氧化剂预热器30的热侧(图5中未示出)重获燃烧气流530和使得燃烧气流530进入辅助加热器531，并用于从辅助锅炉531中重获燃烧气流532和使得燃烧气流532进入ESP 37。也可选择，辅助加热器531可以与TSA分离器100的第二区域123和TSA分离器100的第三区域131流体地连接，从而至少周期性地接收第二产物流124的至少一部分，增加形成第二再生流的第二产物流124的至少一部分的温度，并使得在升高温度下的第二产物流124的至少一部分进入TSA分离器100的第三区域31作为第二再生流。在一个实施例中，辅助加热器531可以与冷凝器125和TSA分离器100的第三区域131流体地连接，从而至少周期性地接收提纯第二产物流126的至少一部分，从而增加形成第二再生流的第二产物流126的至少一部分的温度，并使得在升高温度下的提纯第二产物流126的至少一部分进入TSA分离器100的第三区域31作为第二再生流，且辅助加热器531可以与压缩机127流体地连接，以便从压缩机127的级间重获压缩的第二产物流的至少一部分或压缩的第二产物流128的至少一部分，从而提高压缩的第二产物流的至少一部分的温度，并使得在升高温度下的压缩第二产物的至少一部分进入TSA分离器100的第三区域131作为第二再生流。
在一个实施例中，TSA分离器100的第四区域142可以通过氧化剂加热器30的冷侧(图5中未示出)的主回路和辅助回路、主氧化剂风扇22、辅助氧化剂风扇28和风扇144而与锅炉34流体地连接，以便可选地使得第四产物流143a和145的至少一部分作为主氧化剂流350,23和预热的主氧化剂流31和组合的燃料流33的至少一部分进入锅炉43，和/或可选地使得第四产物流143a、145和147的至少一部分作为辅助氧化剂流351、29和预热的氧化剂流32的至少一部分进入锅炉34。TSA分离器100的第四区域142也可以与调节源140(例如周围环境)流体地连接，以便在示例的TSA方法的第四步骤或调节步骤中使得调节流141(例如环境空气流)进入TSA分离器100的第四区域142。在一个实施例中，调节流141可以解吸附或扫除在TSA分离器100的第四区域142中的组分和/或改变在TSA分离器100的第四区域142中的至少一种吸附材料(图5中未示出)的温度。调节流141和/或残余组分(例如第一组分和/或第三组分，在TSA分离器100的第四区域142中)的至少一部分可以形成第四产物流143a，该第四产物流143a可以从TSA分离器100的第四区域142中重获。在一个方面，第四产物流143a可以在例如大约40-60℃的温度下重获，并可以进入风扇144，例如引风风扇，以便形成第四产物流145。第四产物流145的至少一部分可以形成第四产物流147，该第四产物流147可以选择地引导为形成辅助氧化剂流351，或可选地引导为与辅助氧化剂流27组合，以便形成辅助氧化剂流351的一部分。第四产物流145的至少一部分可以选择地至少周期性地引导为形成主氧化剂流350，或可选地引导为与主氧化剂流21组合，以便形成主氧化剂流350。在替代实施例结构中，风扇144可以与调节源140和TSA分离器100的第四区域142流体地连接，以便从调节源140中重获调节流141，并使得调节流141进入TSA分离器100的第四区域142，或者与TSA分离器100的第四区域142、辅助加热器531、主氧化剂风扇22和辅助氧化剂风扇28流体地连接，以便从TSA分离器100的第四区域142中重获第四产物流143a，并使得第四产物流143b、145和147进入辅助锅炉531、主氧化剂风扇22和辅助氧化剂风扇28。
在替代实施例中，燃烧系统5中的燃烧系统5、低压蒸汽流120、VLP涡轮机121和极低压蒸汽流122可以由辅助锅炉(图5中未示出)来代替，用于在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中使得从冷凝器125中重获冷凝液流(图5中未示出)和另外的水流(图5中未示出)转变成蒸汽流，用作第一再生流。根据示例实施例的替代结构在图6中表示。
图6是表示根据本发明的替代实施例的燃烧系统6的简化示意图，该燃烧系统6包括烟道气脱硫器或FGD 300和颗粒收集器37(例如静电除尘器或ESP 37)以及TSA分离器100、辅助加热器531和辅助锅炉151。TSA分离器100可以与燃烧系统6集成在一起，用于从由燃烧系统内的燃烧器产生的多组分流体混合物或供给流(例如燃烧气流或烟道气流)吸附气体分离至少第一组分(在一个实施例中，该第一组分可以包括例如以下一种或多种：二氧化碳、硫氧化物、氮气、氧气和/或重金属)。燃烧系统6包括：可选的主氧化剂源20；主氧化剂风扇22；可选的辅助氧化剂源26；辅助氧化剂风扇28；氧化剂加热器或氧化剂预热器30，该氧化剂加热器或氧化剂预热器30有热侧(图6中未示出)和包括主回路和辅助回路(图6中都未示出)的冷侧；可选地燃料源24；燃烧器或锅炉34，该燃烧器或锅炉34有集成换热器(图6中未示出)；供给水源50；蒸汽涡轮机51(在一个实施例中，该蒸汽涡轮机51可以包括例如具有高压涡轮机或级、中压涡轮机或级、以及低压涡轮机或级的多级蒸汽涡轮机)(在图6中都未示出)；ESP 37；风扇39；FGD 300；可选燃气阀101；增压风扇110；直接接触冷却器或DCC113；TSA分离器100，该TSA分离器100有第一区域115、第二区域123、第三区域31和第四区域142；冷凝器125；压缩机127；辅助加热器531；辅助锅炉151；风扇332；风扇144和烟囱41。
在替代实施例中，TSA分离器100的第二区域123和燃烧系统6可以与辅助锅炉151和冷凝器125流体地连接，用于在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中从辅助锅炉151中重获极低压蒸汽流152，并使得极低压蒸汽流152进入作为第一再生流。TSA分离器100的第二区域123和燃烧系统6也可以与压缩机127和最终用途129流体地连接。从例如DCC113、压缩机127和/或水源(图6中未示出)中重获水或冷凝液流(图6中未示出)和可选地从冷凝器125中重获的冷凝液流150可以进入辅助锅炉151，以便使得水和/或冷凝液流(图6中未示出)转变成极低压力蒸汽流152，例如在一个实施例中，该极低压力蒸汽流152可以包括压力小于大约300kPa绝对压力的蒸汽流，或特别是小于大约150kPa绝对压力，或更特别是小于大约20kPa绝对压力。辅助锅炉151可以是任何合适的装置，例如锅炉或换热器，用于使得冷凝液和/或水流转变成蒸汽流。
图7表示了使用第一级冷凝器、泵(或特别是喷射器)、第二级冷凝器和压缩机的示例构造，它可以用于根据本发明实施例的上述燃烧系统1至6和TSA分离器。TSA分离器100的第二区域123与第一级冷凝器601、喷射器603、第二级冷凝器605、压缩机127和最终用途129流体地连接。第一级冷凝器601和第二级冷凝器605例如可以是冷凝器、水分离器、冷却器或冷凝换热器，并可以与冷却剂源(图7中未示出)流体地连接。冷却剂流(例如环境空气流或水流)(图7中未示出)可以供给至第一级冷凝器601和第二级冷凝器605以及从其中重获，以便冷却和从第一级冷凝器601和第二级冷凝器605中移除热量。第二产物流124可以从TSA分离器100的第二区域123中重获，并进入第一级冷凝器601，可冷凝组分(例如第三组分或H2O)可在该第一级冷凝器601中冷凝，从而形成冷凝液流606和高纯度的提纯第二产物流602，同时在第一级冷凝器601和TSA分离器100的第二区域123中产生压力降。提纯的第二产物流602可以从第一级冷凝器601中重获，并进入喷射器603的低压端口(图7中未示出)。高纯度和升高压力的压缩第二产物流610可以从压缩机127中重获，例如在第一压缩级之后，并作为动力流而进入喷射器603的高压端口(图7中未示出)，它可以在第一级冷凝器601和TSA分离器100的第二区域123中进一步降低压力和/或保持该降低压力。降低在TSA分离器100的第二区域123中的压力可以有利地帮助在再生处理和第一再生步骤中解吸附在至少一种吸附材料上吸附的组分和减少蒸汽的消耗。提纯的第二产物流604可以从喷射器603中重获，并进入第二级冷凝器605，可冷凝组分(例如第三组分或H2O)可以在该第二级冷凝器605中冷凝，从而形成冷凝液流607和高纯度的提纯第二产物流126。提纯的第二产物流126可以从第二级冷凝器605中重获，并进入压缩机127，该压缩机127可以增加提纯的第二产物流126的压力，以便产生压缩的第二产物流128，该压缩的第二产物流128可以从压缩机127中重获，并引导至最终用途129。在一个实施例中，冷凝液流606可以从第一级冷凝器601中重获，冷凝液流607可以从第二级冷凝器605中重获，可选地通过至少一个泵(图7中未示出)，且可选地组合以便形成冷凝液流150。压缩机127可以产生冷凝液流611，该冷凝液流611可以从压缩机127中重获。可选地，可以使用串联地流体地连接的附加冷凝器、冷凝器级、泵和阀(图7中都未示出)。可选地，压缩机127可以选择地通过辅助加热器或辅助换热器而与TSA分离器流体地连接，例如第一再生区域或第二再生区域，其中，压缩的第二产物流的至少一部分可以在压缩机127的下游或在压缩机127的级间重获，用作再生流，例如作为第一和/或第二再生流的至少一部分。辅助加热器或辅助换热器可以使得压缩的第二产物流的温度升高至适用于再生至少一种吸附材料的温度或适合用于再生流的温度。
参考图1、2、3、4、5和6，在替代实施例中，TSA分离器100可以包括：两个或更多个区域，其中，区域和流体流相对于接触器静止，该接触器运动通过区域；以及两个或更多区域，其中，流体流和区域可以相对于静止接触器运动，多个接触器容纳在一个外壳中或者多个接触器容纳在相应的外壳中。TSA分离器100可以包括附加区域，例如位于再生区域和再生步骤或第一再生区域和第一再生步骤附近和/或顺序之前的预再生区域，以及位于吸附区域和吸附步骤附近和/或顺序之前或顺序之后的回流区域，其中，预再生区域和回流区域可以流体连通成从预再生区域中重获重回流，并使得重回流进入回流区域中，预再生区域可以流体地连接成从预再生流源中接收预再生流，例如蒸汽流、空气流或富含第一组分的流，回流区域可以流体连通成从回流区域中重获第五产物流，并通过烟囱排出至例如周围环境中。也可选择，燃烧系统和TSA分离器可以设置成这样，其中，进入和从TSA分离器中重获的任何流体流可以相对于进入和从TSA分离器中重获的供给流的方向以顺流或逆流的方向流动。在一个实施例中，可以使用至少一个颗粒收集器(例如机械收集器或旋风分离器、织物过滤器或袋式除湿器、湿式洗涤器和柴油颗粒过滤器)来降低燃烧气流的颗粒水平，作为静电除尘器的替代。在一个方面，主氧化剂源20、辅助氧化剂源26和调节源140可以是一种或多种氧化剂源。用作燃烧器中的燃烧反应物的氧化剂流可以包括(但不局限于)补充有氧气或富含氧气(高于环境水平)的空气、基本为氧气、氧气减少的空气、包括比环境空气更少氧气的气流和再循环燃气。在另一方面，燃烧系统的燃烧器可以包括以下至少一个：涡轮机燃料燃烧器(例如燃气涡轮机燃烧器)、联合循环燃气涡轮机燃烧器、轻质烃燃烧器、液体燃料(例如油/煤油/柴油/汽油/喷气燃料和其它液体燃料燃烧)燃烧器、燃煤燃烧器(包括固体、粉煤、气化或其它形式的燃煤燃烧器，如燃煤发电厂)、生物物质固体和/或液体燃料燃烧器、蒸汽发生器/锅炉燃烧器以及处理加热器燃烧器(例如可用于炼油厂和/或工业处理中，以便加热处理流体和/或气体)，例如任何燃烧器，包括例如内燃机或往复式发动机、涡轮机或炉，用于燃烧含碳燃料例如化石燃料。燃烧系统可以包括燃烧器，该燃烧器流体地连接成从氧化剂源中重获氧化剂流和从燃料源中重获燃料流，以便使得氧化剂流与燃料流混合和燃烧，从而形成燃烧气流，且燃烧器可以流体连通成使得燃烧气流进入颗粒收集器。直接接触冷却器可以是任何合适的传热或换热装置，用于降低处理后燃烧气流的温度，该处理后燃烧气流用作TSA分离器的供给流。氧化剂预热器可以包括任何合适的预热器，例如旋转换热器。
在一个实施例中，提供了一种操作燃烧系统的方法，该燃烧系统包括：燃料源、氧化剂源、燃烧器、供给水源、换热装置、可选的至少一个排气后处理装置、蒸汽涡轮机、辅助供给水源、辅助换热器、可选的极低压蒸汽涡轮机(本文中称为“VLP涡轮机”)、吸附气体分离器和冷凝器。燃料流可以从燃料源中重获，并进入燃烧器，例如锅炉或燃气轮机或内燃机。氧化剂流可以从氧化剂源中重获，并进入燃烧器中，燃料流和氧化剂流可以在该燃烧器中混合和燃烧，以便产生燃烧气流。水和/或冷凝液流可以从供给水源中重获，并进入换热装置的冷侧，例如气体-液体换热器、与锅炉结合的集成换热器、热回收蒸汽发生器。燃烧器可以流体地连接成使得燃烧气流进入换热装置的热侧，从而提供热量，以便使得换热装置的冷侧中的水和/或冷凝液流转变成高压蒸汽流，然后该高压蒸汽流可以进入蒸汽涡轮机。燃烧气流的至少一部分可以从燃烧器和/或换热装置的热侧中的至少一个中重获，并进入TSA分离器，例如TSA分离器的第一区域，用于从作为供给流的多组分流体混合物(例如燃烧气流)中分离至少第一组分(例如二氧化碳、硫氧化物、氮气和重金属)。高压蒸汽流可以引导至例如高压涡轮机、中压涡轮机和低压涡轮机。高压蒸汽流的一部分可以从蒸汽涡轮机中重获作为低压蒸汽流，优选在低压下，可选地高于环境压力(例如，当蒸汽涡轮机处于大约海平面的高度时，环境压力为大约100kPa绝对压力)。在一个这样的示例实施例中(其中环境压力可以包括大约100kPa)，低压蒸汽流可以包括例如小于大约600kPa绝对压力和可选地大于大约100kPa绝对压力，或者特别是小于大约300kPa绝对压力和可选地大于大约100kPa绝对压力，或者更特别是小于大约200kPa绝对压力和可选地大于大约100kPa绝对压力，或最特别是小于大约150kPa绝对压力和可选地大于大约100kPa绝对压力，来自蒸汽涡轮机，例如在中压涡轮机的下游和低压涡轮机的上游，或在低压涡轮机的下游。从蒸汽涡轮机中重获的低压蒸汽流可以进入：辅助换热器的热侧，作为热源用于将辅助换热器的冷侧中的水和/或冷凝液流转变成极低压力蒸汽流，例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约200kPa绝对压力，或更特别是小于大约150kPa绝对压力；或者VLP涡轮机，以便向至少一个机械连接的装置提供动力，例如辅助发电机、泵或压缩机，在从VLP涡轮机中重获极低压蒸汽流之前。水和/或冷凝液流可以从辅助供给水源中重获，并进入辅助换热器的冷侧，从而产生极低压蒸汽流。该极低压蒸汽流可以从辅助换热器的冷侧重获，且在从辅助换热器或VLP涡轮机中重获极低压蒸汽流之前，极低压蒸汽流的至少一部分可以选择地进入可选的VLP涡轮机和用于向可选的VLP涡轮机和至少一个机械连接的装置(例如辅助发电机、泵或压缩机)提供动力。在形成TSA分离器的产物流(例如第二产物流)的一部分之前(该产物流可以从TSA分离器中重获)，极低压蒸汽流的至少一部分可以从辅助换热器的冷侧重获，并进入TSA分离器作为再生流(例如第一再生流)，以便再生在TSA分离器中的至少一种吸附材料的至少一部分。第二产物流可以进入冷凝器，例如冷凝换热器，以便分离和产生冷凝液流和提纯的第二产物流。从冷凝器重获的冷凝液流可以选择地再循环，并进入辅助供给水源。使得辅助换热器的冷侧和辅助冷凝液源与换热装置的冷侧流体分离可以有利地减少引入换热装置的冷侧的污染物。在一个这样的实施例中，使用VLP涡轮机可以有利地重获和使用能量，否则该能量可能排出或不使用，和/或使用极低压蒸汽流作为再生流可以有利地减少高压蒸汽流的消耗，该高压蒸汽流的高能量可以降低TSA方法和TSA分离器的操作成本。也可选择，在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中，低压蒸汽流的一部分可以从蒸汽涡轮机中重获，并进入TSA分离器的第二区域作为第一再生流。
在一个实施例中，燃烧系统包括：燃料源；氧化剂源；燃烧器，例如锅炉、燃气轮机或内燃机，该燃烧器流体地连接成从燃料源中重获燃料流和从氧化剂源中重获氧化剂流，用于产生燃烧气流；供给水源；换热装置，例如在锅炉内的集成换热器或热回收蒸汽发生器，该换热装置有冷侧和热侧，该冷侧流体地连接成从供给水源中重获水和/或冷凝液流，该热侧流体地连接成从燃烧器重获燃烧气流的至少一部分，用于产生高压蒸汽流；可选的至少一个排气后处理装置，例如颗粒收集器和/或烟道气脱硫器，该排气后处理装置流体地连接成从燃烧器和/或换热装置中的至少一个中重获燃烧气流的至少一部分；至少一个蒸汽涡轮机，该蒸汽涡轮机流体地连接成从换热装置的冷侧重获高压蒸汽流，用于产生至少低压蒸汽流；可选的极低压蒸汽涡轮机或VPL涡轮机，该极低压蒸汽涡轮机或VPL涡轮机流体地连接成从蒸汽涡轮机中重获低压蒸汽流，用于产生极低压蒸汽流，例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约200kPa绝对压力，或更特别是小于大约150kPa绝对压力；辅助供给水源；辅助换热器，该辅助换热器流体地连接成重获水和/或冷凝液流进入辅助换热器的冷侧，并流体地连接成重获和使得来自蒸汽涡轮机的低压蒸汽流或来自燃气轮机的燃烧气流中的至少一种进入辅助换热器的热侧；以及温度摇摆吸附气体分离器，该温度摇摆吸附气体分离器流体地连接成重获由燃烧器、换热装置的热侧或排气后处理装置至少一个产生的燃烧气流的至少一部分，作为供给流进入温度摇摆吸附气体分离器的第一区域，且可选地流体地连接成从蒸汽涡轮机中重获低压蒸汽流作为第一再生流进入温度摇摆吸附气体分离器的第二区域，且可选地流体地连接成从辅助换热器的冷侧重获极低压蒸汽流作为第一再生流进入温度摇摆吸附气体分离器的第二区域。在一个这样的实施例中，VLP涡轮机可以与蒸汽涡轮机流体地连接，例如在中压涡轮机的下游和低压涡轮机的上游，或低压涡轮机的下游，以便在高于环境压力下从蒸汽涡轮机重获低压蒸汽流，其中，来自蒸汽涡轮机的低压蒸汽流可以进入VLP涡轮机，以便向VLP涡轮机和机械连接的装置(例如辅助发电机)提供动力。可选地，VLP涡轮机可以从多个流体地连接的蒸汽涡轮机中重获多个低压蒸汽流。
在替代实施例中，燃烧系统可以包括：燃料源；氧化剂源；燃烧器，例如锅炉、燃气轮机或内燃机，该燃烧器流体地连接成从燃料源中重获燃料流和从氧化剂源中重获氧化剂流，用于产生燃烧气流；供给水源；换热装置，例如锅炉中的集成换热器或热回收蒸汽发生器，该换热装置流体地连接成从燃烧器中重获燃烧气流的至少一部分，并流体地连接成从供给水源中重获水和/或冷凝液流，用于产生高压蒸汽流；可选的至少一个排气后处理装置，例如颗粒收集器和/或烟道气脱硫器，该排气后处理装置流体地连接成从燃烧器和/或换热装置中的至少一个中重获燃烧气流的至少一部分；至少一个蒸汽涡轮机，该蒸汽涡轮机流体地连接成从换热装置中重获高压蒸汽流，具有可选的背压涡轮机，可选地作为低压级，用于产生极低压蒸汽流，例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约200kPa绝对压力或更特别是小于大约150kPa绝对压力；冷凝蒸汽涡轮机，该冷凝蒸汽涡轮机可选地与蒸汽涡轮机分离，并流体地连接成从蒸汽涡轮机重获极低压蒸汽流的至少一部分，用于产生附加动力，例如向辅助发电机提供动力；以及TSA分离器，该TSA分离器流体地连接成从燃烧器、换热装置和/或排气后处理装置中的至少一个重获燃烧气流的至少一部分，并使得燃烧气流进入例如TSA分离器的第一区域，且流体地连接成从蒸汽涡轮机重获极低压蒸汽流的一部分，并使得极低压蒸汽流进入例如TSA分离器的第二区域。极低压蒸汽流的至少一部分可以进入冷凝蒸汽涡轮机和在冷凝蒸汽涡轮机中减速，以便向至少一个机械连接的装置(例如辅助发电机)提供动力，从而产生附加电力和/或减少能量损失，同时极低压蒸汽流的一部分可以用作再生流而进入TSA分离器。也可选择，在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中，低压蒸汽流的一部分可以从蒸汽涡轮机中重获，并进入TSA分离器的第二区域作为第一再生流。
在另一替代实施例中，燃烧系统可以包括：燃料源；氧化剂源；燃烧器，例如锅炉、燃气轮机或内燃机，该燃烧器流体地连接成从燃料源中重获燃料流和从氧化剂源中重获氧化剂流，用于产生燃烧气流；供给水源；换热装置，例如锅炉中的集成换热器或热回收蒸汽发生器，该换热装置流体地连接成从燃烧器中重获燃烧气流的至少一部分，并流体地连接成从供给水源中重获水和/或冷凝液流，用于产生高压蒸汽流；可选的至少一个排气后处理装置，例如颗粒收集器和/或烟道气脱硫器，该排气后处理装置流体地连接成从燃烧器和/或换热装置中的至少一个中重获燃烧气流的至少一部分；蒸汽涡轮机，该蒸汽涡轮机有例如高压涡轮机、中压涡轮机和低压涡轮机，流体地连接成从换热装置中重获高压蒸汽流，用于产生至少低压蒸汽流；辅助换热器，该辅助换热器流体地连接成从蒸汽涡轮机中重获低压蒸汽流的至少一部分，例如在蒸汽涡轮机的中压涡轮机的下游、在蒸汽涡轮机的低压涡轮机的上游、或在蒸汽涡轮机的低压涡轮机的下游，并使得低压蒸汽流进入辅助换热器的热侧，且该辅助换热器流体地连接成从辅助供给水源中重获水和/或冷凝液流，并使得水和/或冷凝液流进入辅助换热器的冷侧，用于产生极低压蒸汽流，例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约200kPa绝对压力，或更特别是小于大约150kPa绝对压力；TSA分离器，该TSA分离器流体地连接成从燃烧器、换热装置和/或排气后处理装置中的至少一个重获燃烧气流的至少一部分，并使得燃烧气流的至少一部分进入例如TSA分离器的第一区域，且该TSA分离器流体地连接成从辅助换热器的冷侧重获极低压蒸汽流，并使得极低压蒸汽流进入TSA分离器的第二区域；以及冷凝器，例如冷凝换热器，该冷凝器流体地连接成从TSA分离器的第二区域中重获第二产物流，并可选地流体地连接成从冷凝器中重获冷凝液流，并使得冷凝液流进入辅助供给水源。辅助供给水源可以选择地流体地连接成从直接接触冷却器、冷凝器和/或压缩机中重获至少一种冷凝液流。也可选择，在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中，低压蒸汽流的一部分可以从蒸汽涡轮机中重获，并进入TSA分离器的第二区域作为第一再生流。
在另一替代实施例中，燃烧系统可以包括：燃料源；氧化剂源；燃烧器，例如锅炉、燃气轮机或内燃机，该燃烧器流体地连接成从燃料源中重获燃料流和从氧化剂源中重获氧化剂流，用于产生燃烧气流；供给水源；换热装置，例如锅炉中的集成换热器或热回收蒸汽发生器，该换热装置流体地连接成从燃烧器重获燃烧气流的至少一部分作为热源，并与供给水源流体地连接，以便重获水和/或冷凝液流，用于产生高压蒸汽流；可选的至少一个排气后处理装置，例如颗粒收集器和/或烟道气脱硫器，该排气后处理装置流体地连接成从燃烧器和/或换热装置中的至少一个中重获燃烧气流的至少一部分；辅助供给水源；辅助换热器，该辅助换热器可选地与换热装置集成在一起，其中，辅助换热器的热侧可以选择地流体地连接成从燃烧器、排气后处理装置或换热装置中的至少一个中重获燃烧气流的至少一部分，且流体地连接成从辅助供给水源中重获水和/或冷凝液流，并使得水和/或冷凝液流进入辅助换热器的冷侧，用于产生极低压蒸汽流，例如小于大约300kPa绝对压力，或特别是小于大约200kPa绝对压力，或更特别是小于大约150kPa绝对压力；可选的极低压蒸汽涡轮机或VLP涡轮机，该极低压蒸汽涡轮机或VLP涡轮机流体地连接成可选地从辅助换热器中重获极低压蒸汽流的至少一部分；TSA分离器，该TSA分离器流体地连接成从燃烧器、换热装置和/或排气后处理装置中的至少一个中重获燃烧气流的至少一部分，例如TSA分离器的第一区域，并流体地连接成从辅助换热器的冷侧重获极低压蒸汽流的至少一部分，并使得极低压蒸汽流作为再生流而进入TSA分离器的第二区域；以及冷凝器，例如冷凝器换热器，该冷凝器流体地连接成从TSA分离器的第二区域中重获第二产物流，并可选地流体地连接成从冷凝器重获冷凝液流，且使得冷凝液流进入辅助供给水源。辅助供给水源可以选择地流体地连接成重获至少一个冷凝液流，以便供给热量和将热量传递给换热器，该换热器可以加热冷凝液流，例如从冷凝器中重获的冷凝液流和TSA分离器的第二产物流、来自直接接触冷却器、冷凝器和/或压缩机的冷凝液流。VLP涡轮机可以向机械连接的装置(例如辅助发电机)提供动力，以便产生附加动力。也可选择，在示例的TSA方法的第二步骤或第一再生步骤中，低压蒸汽流的一部分可以从蒸汽涡轮机中重获，并进入TSA分离器的第二区域作为第一再生流。
本文中所述的示例实施例将并不是穷举或将本发明的范围限制为所公开的精确形式。选择和介绍它们是为了解释技术原理及它的应用和实际使用，以使得其它的本领域技术人员理解它的教导。
本领域技术人员根据前述公开内容而显然知道，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在该技术的实践中进行多种改变和变化。因此，本发明的范围将根据由附加权利要求所确定的内容来解释。

Claims (12)

1.一种包括温度摇摆吸附气体分离器的燃烧系统，该燃烧系统包括：
(a)氧化剂预热器，该氧化剂预热器与主氧化剂源和辅助氧化剂源流体地连接，并可操作地提供预热的主氧化剂流和预热的辅助氧化剂流；
(b)燃料源；
(c)燃烧器，该燃烧器流体地连接成从所述氧化剂预热器中重获所述预热的主氧化剂流和所述预热的辅助氧化剂流中的至少一种，并从所述燃料源中重获燃料流用于燃烧，以便产生燃烧气流，且流体地连接成使得所述燃烧气流进入所述氧化剂预热器；
(d)供给水源；
(e)集成换热器，该集成换热器有热侧和冷侧，该热侧与所述燃烧器流体地连接，该冷侧流体地连接成从所述供给水源中重获水和/或冷凝液流中的至少一种，以便从所述冷侧产生高压蒸汽流；
(f)颗粒收集器，该颗粒收集器流体地连接成从所述氧化剂预热器中重获所述燃烧气流，用于形成第一处理后燃烧气流；
(g)直接接触冷却器，该直接接触冷却器流体地连接成从所述颗粒收集器中重获所述第一处理后燃烧气流的一部分；以及
(h)温度摇摆吸附气体分离器，该温度摇摆吸附气体分离器流体地连接成从所述直接接触冷却器中重获所述第一处理后燃烧气流作为包括至少第一组分的供给流，并从所述颗粒收集器中重获所述第一处理后燃烧气流的一部分作为再生流，且可操作地使得所述第一组分的至少一部分从所述供给流中分离，以便产生第二产物流。
2.根据权利要求1所述的燃烧系统，还包括：第一蒸汽涡轮机，该第一蒸汽涡轮机流体地连接成从所述集成换热器中重获所述高压蒸汽流；以及第二蒸汽涡轮，该第二蒸汽涡轮流体地连接成从所述第一蒸汽涡轮机中重获低压蒸汽流，并产生极低压蒸汽流，其中所述第二蒸汽涡轮机流体地连接成使得所述极低压蒸汽流进入所述温度摇摆吸附气体分离器。
3.根据权利要求1所述的燃烧系统，还包括：冷凝器，该冷凝器流体地连接成从所述温度摇摆吸附气体分离器中重获所述第二产物流，以便形成冷凝液流；以及辅助锅炉，该辅助锅炉流体地连接成从所述冷凝器中重获所述冷凝液流的至少一部分，以便产生低压蒸汽流，其中，所述辅助锅炉流体地连接成使得所述低压蒸汽流进入所述温度摇摆吸附气体分离器。
4.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中：所述温度摇摆吸附气体分离器可操作地产生第三产物流，并流体地连接成从所述温度摇摆吸附气体分离器中重获所述第三产物流，并使得所述第三产物流作为所述供给流的一部分进入所述温度摇摆吸附气体分离器。
5.根据权利要求1所述的燃烧系统，还包括：调节源，该调节源流体地连接成使得调节流进入所述温度摇摆吸附气体分离器，用于产生第四产物流，其中，所述温度摇摆吸附气体分离器流体地连接成使得所述第四产物流进入所述氧化剂预热器。
6.一种操作燃烧系统的方法，该燃烧系统包括颗粒收集器和温度摇摆吸附气体分离器，该方法包括：
(a)使得燃料流和氧化剂流进入燃烧器，并使得所述燃料流与所述氧化剂流燃烧，从而产生包括颗粒和至少第一组分的燃烧气流；
(b)使得所述燃烧气流进入颗粒收集器，并除去所述颗粒的至少一部分，以便产生相对于所述燃烧气流减少颗粒的第一处理后燃烧气流；
(c)使得所述第一处理后燃烧气流的至少一部分进入直接接触冷却器，并降低所述第一处理后燃烧气流的温度，从而形成供给流；
(d)使得所述供给流进入所述温度摇摆吸附气体分离器，以便使得所述第一组分的至少一部分吸附在所述温度摇摆吸附气体分离器中的至少一种吸附材料上，并从所述温度摇摆吸附气体分离器中重获第一产物流，该第一产物流相对于所述供给流减少所述第一组分；
(e)使得低压蒸汽流进入所述温度摇摆吸附气体分离器，以便解吸附在所述温度摇摆吸附气体分离器中的所述至少一种吸附材料上吸附的所述第一组分的第一部分，并从所述温度摇摆吸附气体分离器中重获第二产物流；以及
(f)使得所述第一处理后燃烧气流的至少一部分进入所述温度摇摆吸附气体分离器，以便解吸附在所述温度摇摆吸附气体分离器中的所述吸附材料上吸附的所述第一组分的第二部分，并从所述温度摇摆吸附气体分离器中重获第三产物流。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：所述低压蒸汽流包括极低压蒸汽流，且还包括在步骤(e)之前使得水流和所述燃烧气流进入集成换热器，从而使得所述水流转变成高压蒸汽流，使得所述高压蒸汽流进入至少一个蒸汽涡轮机，并从所述至少一个蒸汽涡轮机中重获至少所述极低压蒸汽流。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括：在步骤(e)之前使得冷凝液流或水流中的至少一种进入辅助锅炉，从而使得所述冷凝液流或所述水流中至少一种转变成低压蒸汽流，并从所述辅助锅炉中重获所述低压蒸汽流。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括：使得调节流进入所述温度摇摆吸附气体分离器，并从所述温度摇摆吸附气体分离器中重获第四产物流。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：使得所述第四产物流作为所述氧化剂流的一部分进入所述燃烧器。
11.根据权利要求6所述的方法，其中：所述氧化剂流包括预热的氧化剂流。
12.根据权利要求6所述的方法，还包括：使得所述第二产物流进入至少一个冷凝器，形成冷凝液流，并降低在所述至少一个冷凝器和所述温度摇摆吸附气体分离器中的至少一个流体压力。
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