[发明专利]用于处理温室气体的系统和方法

说明书

技术领域

本申请涉及处理温室气体，并且更具体而言，涉及处理从温室气体生产地点比如填埋场(landfill)回收的甲烷和二氧化碳。

发明背景

温室气体，比如甲烷(CH₄)、二氧化碳(CO₂)、水蒸气(H₂O)和臭氧(O₃)，吸收电磁谱的红外线范围内的辐射。在大气中，温室气体吸收来自地表的红外辐射并且将一些吸收的红外辐射再辐射(发射)返回地表，从而造成地表处的升温。这种由于大气中温室气体造成的不期望的升温一般被称作温室效应。

温室气体来源于各种源，包括填埋场。在填埋场中，厌氧细菌分解有机物并且产生填埋气体(landfill gas)，其主要由甲烷和二氧化碳组成。虽然填满场通常被土壤或其它结构遮盖(覆盖)以包含填埋场的内含物，填埋气体可扩散经过填埋场盖并且进入大气。

因此，许多填埋场采用甲烷捕捉系统以便在填埋气体外逸到大气之前将其收集。收集的填埋气体随后通常外倾(flare)到大气或者在能量生成系统中燃烧。遗憾地，甲烷的燃烧产生二氧化碳——另一种温室气体。

因此，本领域技术人员继续温室气体处理领域的研究和开发工作。

发明内容

根据本公开内容的方面提供的用于处理温室气体的系统可包括收集子系统，其配置用于收集包含二氧化碳和甲烷的气体混合物；燃烧子系统，其配置用于燃烧气体混合物中的甲烷并且输出气体燃烧流出物，其中燃烧子系统产生电能、水和额外量的二氧化碳；以及分离子系统，其配置用于将二氧化碳从气体燃烧流出物中分离。分离子系统可包含吸附材料，比如沸石。

有利地，所述方法可进一步包括填埋场，其中所述气体混合物是填埋气体。

根据本公开内容的一个方面提供的用于处理填埋气体的系统可包括收集子系统，其配置用于收集填埋气体，所述填埋气体包含二氧化碳和甲烷；燃烧子系统，其配置用于燃烧填埋气体中的甲烷并且输出气体燃烧流出物，其中燃烧子系统产生电能、水和额外量的二氧化碳；以及分离子系统，其配置用于将二氧化碳和水从气体燃烧流出物中分离。分离子系统可包含吸附材料，比如沸石。

有利地，气体混合物包括按重量计大约45%至大约55%的所述二氧化碳和按重量计大约55%至大约45%的所述甲烷。

有利地，燃烧子系统包括内燃机和涡轮中的至少一个。

有利地，分离子系统将所述水从所述气体燃烧流出物中分离。

有利地，分离子系统包括吸附材料。

优选地，吸附材料包括沸石。

优选地，分离子系统包括换热器，并且其中所述换热器在所述气体燃烧流出物接触所述吸附材料之前将所述气体燃烧流出物的温度降低。

优选地，分离子系统包括干燥剂，并且其中所述气体燃烧流出物在接触所述吸附材料之前接触所述干燥剂。

有利地，所述方法进一步包括配置用于将环境空气引入所述气体燃烧流出物的空气增流器(air mover)。

有利地，所述方法进一步包括分离器，其配置用于将所述二氧化碳从所述气体混合物中分离，然后所述气体混合物通到所述燃烧子系统。

根据本公开内容的另一个方面提供了用于处理温室气体的方法。所述方法可包括以下步骤：(1)收集包含二氧化碳和甲烷的气体混合物，(2)燃烧甲烷以便产生电能并且输出气体燃烧流出物，并且(3)将二氧化碳从气体燃烧流出物中分离。分离步骤可使用吸附材料比如沸石进行。

有利地，气体混合物是填埋气体。

优选地，气体混合物包括按重量计大约45%至大约55%的所述二氧化碳和按重量计大约55%至大约45%的所述甲烷。

有利地，燃烧步骤包括使所述甲烷通过内燃机。

有利地，燃烧步骤包括使所述气体混合物通过内燃机。

有利地，分离步骤包括将所述二氧化碳吸附到吸附材料上。

优选地，吸附材料包括沸石。

有利地，所述方法进一步包括在所述分离步骤之前将所述气体燃烧流出物冷却的步骤。

有利地，所述方法进一步包括将水从所述气体燃烧流出物中分离的步骤。

有利地，所述方法进一步包括将环境空气与所述气体燃烧流出物混合的步骤，其中所述混合步骤在所述分离步骤之前进行。

有利地，所述方法进一步包括在所述燃烧步骤之前将所述二氧化碳从所述气体混合物中分离的步骤。