[发明专利]一种基于其主要用途可选择操作的热固工艺

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年3月31日提交的题为“HOT SOLIDS PROCESSSELECTIVELY OPERABLE BASED ON WHAT THE SPECIFIC NATUREOF THE HOT SOLIDS PROCESS’PRIMARY PURPOSE IS”(一种基于热固工艺主要用途的特定性质的可选择操作的热固工艺)的美国临时申请第61/165,094号的优先权，其全部内容通过参引合并与此。

技术领域

本发明总体上涉及热固工艺，基于热固工艺主要用途的特定性质，该热固工艺能够可选择操作，用于产生至少一个预定的输出。更特别地，本发明涉及这样一种热固工艺：该热固工艺可选择操作用于产生基于热固工艺主要用途的特定性质的至少一个预定的输出，其中，将这种热固工艺的主要用途设计为从一组热固工艺的主要用途中进行选择，该组主要用途包括以下中的至少两个：产生用于发电的H2、产生用于发电和用于其它工业用途的合成气、产生蒸汽、产生过程热、产生用于农业用途的CO2、以及产生用于生产液体碳氢化合物的一个非限制性示例诸如H2的给料。

背景技术

当今世界面临关键的挑战，因为所有国家争取满足食物、住所、衣服和工作的基本的人类需求，这些都依赖于足够的能源供给。能源消耗上的巨大增长已由化石燃料-主要是煤炭、石油和天然气-来满足。随着能源需求持续增长，人们相信必须使环境问题、供应安全和经济影响整体平衡。然而，实际的经济增长和能源消耗仍紧密地联系着。

在探求最终解决方案，以提供足够的能源供给持续的同时，必须考虑近期的、过渡时期的解决方案，以满足能源需求的当前增长。由于其在节约能源上的竭诚努力，化石燃料的开采、钻孔、运输、加工和使用中的技术改进当然可以延展能源储备。相似地，利用先进的清洁化石燃料技术能够拓宽世界上大量的化石燃料资源的使用，这些技术包括使用各种形式的热固工艺，诸如非限制性示例包括化石燃料气化、流化床燃烧或混合燃烧-气化化石燃料技术。

众所周知，根据发电系统的操作模式，发电系统的蒸汽发生器通过燃烧汽轮机中的化石燃料产生蒸汽。。这种通常既高温又高压的蒸汽在上述的汽轮机中膨胀，以从而实现汽轮机的旋转。汽轮机的这种旋转又以公知的方式进行操作，以使与汽轮机恰当地可操作地连接的发生器也旋转。因此，当发生器进行这种旋转时，使一导体移动经过磁场，从而产生要产生的电流。先前描述的操作模式从根本上是基础，甚至今天仍以该基础建立发电系统。

为了使发电系统实现较高的效率，人们尝试提高这种发电系统中的蒸汽发生器的工作温度和压力。迄今为止，通过这些尝试，目前的发电系统采用的商业蒸汽发生器已经能够在次临界压力条件下或者在超临界压力条件下进行工作。通过改进，发电系统中使用的蒸汽发生器的材料强度已经改进达到这种要求，因此，这种蒸汽发生器既在高温又在高压下进行操作。

参照先前所述的各种形式热固工艺，特别是化石燃料气化技术，进一步讨论先进的清洁化石燃料技术，其中，首先要关注非限制性示例是1952年7月8日对美国The M.W.Kellogg公司颁发的美国专利第2,602,809号。将美国专利第2,602,809号的教导看作化石燃料气化技术类型的持续演变中的早期开发的示例的表示，其中，使用热固工艺。为此，根据其教导，美国专利第2,602,809号的教导指向特别适合于低水平固体含碳材料气化的工艺。更特别地，在与美国专利第2,602,809号的教导所指向的工艺的操作模式有关的范围内，将固体含碳材料设计为要被氧化，以将这种固体含碳材料用空气通过间接氧化转变为碳氧化物，用这种方法使空气的氮不会污染析出气体。这种固体含碳材料的气化通过流化的金属氧化物交替氧化还原来实现。根据美国专利第2,602,809号的教导，金属氧化物与细碎粒的固体含碳材料在一定条件下接触以使金属氧化物还原并且固体燃料的碳被氧化为碳氧化物，结果，固体燃料被转变为气体，金属氧化物是碳的氧化所需的氧的主要来源。因此，在将金属氧化物还原之后，所还原的金属氧化物经受再氧化，因此，工艺循环能够再次重复。