[发明专利]再生钙循环系统中的脱硫

说明书

发明领域

本发明涉及用再生钙循环系统（regenerative calcium cycle system）从烟道气捕集二氧化碳的系统和方法。

发明背景

在燃烧设备(例如，发电设备)燃烧燃料（例如煤、油、泥煤、废物、天然气等）中，过程气体除其它组分外还包含大量二氧化碳。二氧化碳对气候变化的负面影响众所周知，强烈需要减少产生的二氧化碳排放。这种需要不仅适用于以上不同的发电设备，而且适用于在其过程中或通过其能量消耗产生CO₂的其它情况和其它工业，例如在水泥工业和钢铁工业。有很多不同的方法和布置用于减少二氧化碳排放。

然而，对于这些方法，常见的是从以上不同工业设备中产生的废气分离二氧化碳能量需求高并且昂贵，需要发现更有效的方法。

在捕集CO₂的方法之一，称为再生钙循环(RCC)之中，从烟道气分离CO₂可通过经由组合碳酸化和煅烧循环的捕集来进行。在这些方法中，可用石灰(CaO)作为二氧化碳的吸收剂，在所谓的碳酸化反应期间生成钙的碳酸盐(CaCO₃)。随后，通过加热使生成的CaCO₃再生，由此所谓的煅烧反应产生二氧化碳和CaO。

再生钙循环(RCC)所用的方法和系统描述于US 6,737,031。更具体地讲，其中描述捕集二氧化硫(SO₂)和二氧化碳(CO₂)的方法。为了捕集二氧化碳，该方法包括以下步骤，其中通过在炉床中碳化而捕集烟道气中存在的二氧化碳，然后通过脱碳释放，并转移释放的二氧化碳供进一步处理或储存。

虽然可使RCC系统(例如，US 6,737,031中所述)比用于碳捕集和储存的其它可用系统更为能量有效，但它仍对发电设备的总效率有负面影响。需要进一步减小影响发电设备的总效率的改进RCC系统。

发明概述

本发明涉及用再生钙循环(RCC)改进用于燃烧和CO₂捕集的集成方法和系统。更具体地讲，本发明预期在发电设备中实施。

根据本文说明的一个方面，提供一种燃烧燃料和处理所得烟道气的方法，所述方法包括：

用空气或氧使燃料燃烧，以产生包含至少二氧化碳(CO₂)和二氧化硫(SO₂)的热烟道气流，

在碳酸化反应器(120)中使所述烟道气流与固体氧化钙(CaO)接触，所述碳酸化反应器(120)在所述烟道气中的CO₂与CaO反应生成固体碳酸钙(CaCO₃)的温度下操作，

在煅烧反应器(130)中加热在所述碳酸化反应器中生成的CaCO₃，所述煅烧反应器(130)在CaCO₃转化成CaO和CO₂的温度下操作，其中通过与来自所述燃烧的热烟道气流间接热交换来至少部分实现所述加热，并且

使在所述煅烧反应器中生成的CaO再循环回到碳酸化反应器，

其特征在于

随后使在所述煅烧反应器中用于间接热交换的烟道气经受干燥脱硫，然后使它与CaO在所述碳酸化反应器中接触。

用于燃烧和CO₂捕集的使用再生钙循环(RCC)的集成方法和系统中的脱硫先前已通过以下进行：在碳酸化反应器中CaO吸附SO₂同时CaO吸附CO₂。虽然SO₂和CO₂的这种共吸附提供从烟道气有效去除SO₂，但也有一些缺陷。SO₂与CaO反应生成CaSO₄(石膏)。CaSO₄热稳定，并且不连同CaCO₃在煅烧反应器中分解。由于CaSO₄在RCC吸附循环中积累，系统的吸附能力减小，因此必须增加 RCC的循环速率。