[发明专利]使用燃料电池的综合发电和碳捕集

权利要求书

1.一种从燃烧源捕集二氧化碳的方法，该方法包括：

将燃烧燃料料流和含O₂料流引入燃烧区；

在燃烧区进行燃烧反应产生燃烧排气，燃烧排气包含CO₂；

使用一个或多个熔融碳酸盐燃料电池的燃料电池阵列加工阴极入口料流，该阴极入口料流包含燃烧排气的至少第一部分，由燃料电池阵列的至少一个阴极出口形成阴极排气料流，所述一个或多个熔融碳酸盐燃料电池包括一个或多个燃料电池阳极和一个或多个燃料电池阴极，所述一个或多个熔融碳酸盐燃料电池与燃烧区通过至少一个阴极入口操作上连接；

使来自所述一个或多个燃料电池阴极的碳酸根与H₂在所述一个或多个燃料电池阳极内反应产生电和来自燃料电池阵列的至少一个阳极出口的阳极排气料流，该阳极排气料流包含CO₂和H₂；

在一个或多个分离段中由阳极排气料流分离CO₂，形成贫CO₂的阳极排气料流；以及

将所述贫CO₂的阳极排气料流的至少燃烧再循环部分送往燃烧区。

2.权利要求1的方法，其进一步包括将所述贫CO₂的阳极排气料流的阳极再循环部分再循环到所述一个或多个燃料电池阳极。

3.权利要求2的方法，其进一步包括将含碳燃料通入所述一个或多个燃料电池阳极，该含碳燃料任选包含CH₄。

4.权利要求3的方法，其中将含碳燃料通入所述一个或多个燃料电池阳极包括：

将含碳燃料的至少一部分重整产生H₂；以及

将产生的H₂的至少一部分通入所述一个或多个燃料电池阳极。

5.权利要求3的方法，其中将所述含碳燃料通入所述一个或多个燃料电池阳极，在进入所述一个或多个燃料电池阳极之前未将所述含碳燃料送入重整段。

6.上述权利要求中任一项的方法，其中所述燃烧排气包含大约10体积％或更低的CO₂(例如8体积％的CO₂)，所述燃烧排气任选包含至少大约4体积％的CO₂。

7.上述权利要求中任一项的方法，其进一步包括将所述燃烧排气的第二部分再循环到燃烧区，所述燃烧排气的该第二部分任选包含至少大约6体积％CO₂。

8.权利要求7的方法，其中将所述燃烧排气的第二部分再循环到燃烧区包括：

在所述燃烧排气的第二部分与含H₂O料流之间交换热形成蒸汽；

由所述燃烧排气的该第二部分分离水，形成贫H₂O的燃烧排气料流；以及

将所述贫H₂O的燃烧排气料流的至少一部分通入燃烧区。

9.上述权利要求中任一项的方法，其中在一个或多个分离段中由所述阳极排气料流分离CO₂之前，所述阳极排气料流包含至少大约5.0体积％的氢气(例如至少大约10体积％或至少大约15体积％)。

10.上述权利要求中任一项的方法，其进一步包括在一个或多个分离段中由所述阳极排气料流分离CO₂之前，将所述阳极排气料流暴露于水煤气变换催化剂，形成经变换的阳极排气料流，经变换的阳极排气料流的H₂含量大于暴露于水煤气变换催化剂之前的阳极排气料流的H₂含量。

11.上述权利要求中任一项的方法，其中所述一个或多个燃料电池阳极的燃料利用率为大约45％至大约65％(如大约60％或更低)。

12.上述权利要求中任一项的方法，其中在将所述贫CO₂的阳极排气料流的所述燃烧再循环部分通入燃烧区之前，将所述贫CO₂的阳极排气料流的所述燃烧再循环部分与燃烧燃料料流合并。

13.上述权利要求中任一项的方法，其中阴极排气料流具有大约2.0体积％或更低(例如大约1.5体积％或更低或大约1.2体积％或更低)的CO₂含量。