專利名稱：煙道氣處理和滲透物硬化的制作方法
技術領域：
本發明涉及煙道氣處理和水脫鹽，更具體地，涉及發電設備和脫鹽設備的協同聯系O2.
背景技術：
圖I是現有技術系統的示意圖，所述系統用于處理煙道氣并提供CO2以使來自脫鹽設備(如反滲透(RO)設備130)的產物水(滲透物)酸化。現有技術系統包括具有CO2再生器的發電設備61，其后面是汽提塔(strippertower，提餾塔)62。發電設備61產生煙道氣81，煙道氣包括C02、N2、O2和其他氣體。煙道 氣中的一些在冷卻器和洗滌器單元71中和吸收塔72中得到處理。為了產生CO2，煙道氣81經歷包括KMnO4擴散器64、純化塔65和CO2干燥塔66的處理鏈，最后由CO2冷凝器67冷凝，并以液態儲存在液態CO2容器中。為了使RO產物水酸化，液態CO2與滲透物混合，或者使CO2在滲透物中發泡。然后向酸化的滲透物中加入石灰石以用于使水硬化。該處理過程復雜并且成本高。
發明內容
本發明的一個方面提供了一種系統，其包括壓縮器，其連接到設備的煙道氣出口，并設置為將從所述煙道氣出口獲得的煙道氣壓縮到指定的壓力，煙道氣包括CO2;水源，供應加壓水；吸收器，其連接至水源并設置為噴淋來自水源的水，所述吸收器還連接至壓縮器，并設置為將壓縮的煙道氣注入到噴淋水中以將煙道氣中超過50%的CO2溶解在生成水中；和水接收單元，其連接至吸收器，并設置為接收來自所述吸收器的溶解有煙道氣的水，并將生成水中溶解的CO2轉化(remove)為有機或礦化形式。
為了更好地理解本發明的實施例并且顯示如何實行本發明的實施例，下面將僅通過實例對附圖進行參考，其中在全文中相同的附圖標記表示相應的元件或部分。在附圖中圖2到4是示出了根據本發明一些實施例的系統的高標準示意框圖，并且圖5是示出了根據本發明一些實施例的方法的高標準流程圖。附圖和下列具體實施方式
一起使本領域技術人員更清楚在實踐中本發明是如何實施的。
具體實施例方式現在詳細地參考附圖，強調指出示出的細節僅是作為實例，并且僅僅是為了本發明的優選實施例的解釋性討論的目的，為了提供對本發明的原理和概念方面的最有用和易于理解的描述而提供了顯示的細節。在這點上，沒有嘗試更詳細地顯示本發明的結構細節，只是嘗試對本發明的基本理解所必須的內容，詳細描述連同附圖一起能夠使本領域技術人員更加清楚本發明的若干形式在實踐中是如何實施的。在詳細地解釋本發明的至少一個實施例之前，應該理解的是本發明不局限于其在以下描述或者附圖中示出的結構細節上的應用以及部件的設置。本發明可以應用到其他實施例上或者以各種方式實行或實施。另外，還應該理解的是這里使用的措辭和術語是為了描述的目的，不應該將其看做是限制性的。圖2是示出了根據本發明一些實施例的系統100的高標準示意框圖。系統100包括壓縮器112、吸收器110和水接收單元(圖2中示出為功率交換器120和蓄水池80)。壓縮器112連接至設備90的煙道氣出口上，并設置為將從所述出口獲得的煙道氣 壓縮到指定的壓力，例如20巴(bar)，這允許煙道氣81溶解到吸收器110中噴淋的水中。煙道氣81包括CO2、N2、O2和其他氣體。吸收器110連接到供應加壓水(例如，20巴)的水源。如圖2所示，水源可以包括用作發電設備90中的冷卻水82的泵送海水。通過如下面解釋的壓力交換器120可以執行供應到吸收器110的水的加壓，以便在高壓回路中交換液體的同時保持所形成的壓力。吸收器110被設置為將加壓水以噴射形式噴淋到來自壓縮器112的水壓縮煙道氣81中。注入的煙道氣中的大部分CO2 (例如超過50%)在壓力下溶解到噴淋水中，以產生富含溶解氣體(主要是CO2)的生成水。系統100利用了相對于其他煙道氣組分的溶解性(例如，在20巴時，O2約為IOppm, N2約為Ippm)而言，CO2在水中的高溶解性(約為1200ppm)。水接收單元連接至吸收器110，并設置為從所述吸收器接收溶解有煙道氣的水，并將溶解的CO2從生成水中轉化為有機或礦物形式。例如，在圖2中，使生成水轉移穿過功率交換器(以維持其高壓)并將其分配到蓄水池80 (如海洋)中。在海洋中，溶解的CO2通過藻類轉化為有機物，其他氣體組分可以蒸發。因此，系統100從煙道氣中除去CO2并使CO2能夠在蓄水池80 (如海洋)中用于生物過程和礦化過程，從而減少發電設備90釋放到大氣中的C02。如圖2所示，功率交換器120具有低壓(LP)入口 120A、低壓出口 120B、高壓入口120C和高壓出口 120D。功率交換器120設置為在保持各自壓力的同時在低壓回路與高壓回路之間交換流體。功率交換器120連接至水源，例如冷卻水源93 (所述冷卻水源被設置為用于冷卻冷凝器92，該冷凝器接收來自發電設備90的渦輪機91的蒸汽)，并且所述功率交換器被設置為在低壓入口 120A接收自水源的水。功率交換器120連接到泵111上，所述泵設置為接收并加壓來自吸收器110的生成水。功率交換器120設置為在高壓入口 120C接收來自泵111的已加壓生成水。功率交換器120被設置為從高壓出口 120D排出來自低壓入口 120A的已被來自高壓入口 120C已加壓生成水加壓的水，以及被設置為從低壓出口 120B排出來自高壓入口120C的已減壓的加壓生成水。吸收器110連接到功率交換器120的高壓出口 120D上，以接收來自所述高壓出口的水以進行噴淋。當供應到吸收器110中的水是產生煙道氣81的同一設備90的冷卻水82時，系統提供用于CO2去除和吸收的解決方案。海洋可以是冷卻水82的來源，也可以是富含CO2的水排放到其中以用于有機CO2利用的蓄水池80。圖3是示出了根據本發明一些實施例的系統100的高水準示意框圖。系統100包括壓縮器112、吸收器110和水接收單元(圖3中示出為硬化的產物水85B)。壓縮器112連接至設備90的煙道氣出口，并被設置為將從搜索設備獲得的煙道氣81壓縮至指定的壓力例如20巴，這允許煙道氣81溶解到在吸收器110中噴淋的水中。煙道氣81包括CO2、N2、O2和其他氣體。
吸收器110連接至供應加壓水的水源。如圖3所示，水源可以包括來自反滲透(0R)設備130的滲透物或產物水84。產物水84在進入吸收器110之前由泵111加壓至例如20巴的壓力。吸收器110被設置為以噴射方式將加壓的產物水噴淋到來自壓縮器112的壓縮有煙道氣81的水中。注入的煙道氣中的大部分CO2 (例如超過50%)在壓力下溶解到噴淋水中，以產生富含溶解氣體(主要是CO2)的生成水。系統100利用了相對于其他煙道氣組分的溶解性(例如，在20巴時，O2約為10ppm，N2約為Ippm)而言，CO2在水中的高溶解性(約為1200ppm)。水接收單元連接至吸收器110，并被設置為從所述吸收器接收富含有溶解的CO2的產物水，并使CO2礦化為CaCO3或MgCO3以硬化產物水。系統100不僅從煙道氣81中除去CO2,還協同作用地使RO設備130的滲透物84酸化，以省卻費成本地添加液態CO2的需要(見圖I)。當海水80是用于提供煙道氣81的設備90的冷卻水82的來源時，來自RO設備130的鹽水可排放到海洋80中，或與排放的冷卻水混合以降低其鹽濃度，因此提供與設備90的第二個協同作用。圖4是示出了根據本發明一些實施例的系統100的高標準示意框圖。系統100包括清潔單元117，其連接在壓縮器112與吸收器110之間，或者連接在壓縮器112之前(圖4中沒有示出)。清潔單元117連接在113的后面，所述鼓風機將煙道氣81 (包含例如6_17%C02)傳導到直接接觸冷卻塔114以進行冷卻。清潔單元117包括高錳酸鹽清潔單元115，所述高錳酸鹽清潔單元被設置為使煙道氣與高錳酸鹽溶液進行氣-液接觸，以產生第一階段處理的煙道氣，其中所有的有毒氣體(例如NO2)均被氧化。清潔單元117還包括活性炭單元116，所述活性炭單元被設置為使第一階段處理的煙道氣與活性炭進行氣-固接觸，該活性炭從煙道氣中吸收有機物，以產生空氣混合物81A中的清潔C02。空氣混合物81A中的清潔的CO2溶解在RO滲透物84中以產生酸化產物85A。系統100還可包括石灰石反應器140，所述石灰石反應器連接至吸收器110，并設置為使所接收的生成富含CO2的產物水85A與石灰石接觸，以使CO2礦化進而硬化產物水85B。來自產物水85B的多余CO2在可解析塔145中被汽提的空氣流去除。殘留的CO2可被處理，轉化為空氣混合物81A中的CO2，或者溶解在排放到蓄水池80的水中。在例示性方案中，發電設備90的CO2產量為每天30-56噸CO2，這可以提供用于相關水脫鹽設備中的每天19-36噸CO2,因此同時螯合(sequester)來自煙道氣81中的CO2并且省卻了在滲透物后處理中費成本地添加C02。圖5是示出了根據本發明一些實施例的方法200的高標準流程圖。方法200包括下面的步驟將獲得的包括CO2的煙道氣壓縮到指定的壓力(步驟201)，例如20巴；在吸收器中噴淋加壓水(例如在20巴)(步驟210);將壓縮的煙道氣注入到噴淋水中(步驟215)以將煙道氣中超過50%的CO2溶解在生成水中(步驟217);并且將生成水中的溶解CO2轉化為有機形式或礦物形式(步驟220)。在實施例中，方法200包括使用加壓冷卻水作為噴淋水(步驟221);并且將帶有溶解CO2的冷卻水轉移移除到蓄水池中(步驟222)，例如移除到通過藻類消耗CO2的蓄水池中。在實施例中，方法200進一步包括通過功率交換器泵送(步驟223)來自蓄水池的冷卻水以用于在吸收器中進行噴淋。通過功率交換器執行使冷卻水轉移回到(步驟222)蓄水池中。冷卻水和煙道氣可以與同一個發電設備相關。蓄水池可以是海洋，水可以是海水。溶解的CO2可通過海洋中的藻類消耗。·方法200可以包括將供應加壓冷卻水的高壓回路與除去溶解有CO2的冷卻水的低壓回路分離以使抽吸功率守恒(步驟224)。在實施例中，方法200包括通過從反滲透(RO)設備泵送產物水(231)以便在吸收器中進行噴淋(步驟210)，使用RO滲透物作為噴淋水(步驟230)。方法200可以包括處理和清潔具有升高水平CO2的煙道氣(步驟202)以及通過使煙道氣與高錳酸鹽溶液氣-液接觸(步驟206)且使煙道氣與活性炭氣-固接觸(步驟208)而從煙道氣中產生空氣混合物中的清潔CO2 (步驟204)(見圖4)。在實施例中，方法200包括使空氣混合物中的清潔CO2滲透至反滲透(RO)滲透物(步驟232)以產生富含CO2的酸化滲透物(步驟234);并且通過使富含CO2的酸化滲透物與石灰石接觸且允許過量CO2逸出而產生再礦物化產物(步驟240)，從而通過將CO2礦化為CaCO3而實現溶解的CO2 (步驟220)的轉化以硬化產物水。方法200可以進一步包括使來自RO設備的鹽水與冷卻水混合以在處理之前稀釋鹽水，該冷卻水與產生煙道氣的設備相關。在上述描述中，實施例是作為本發明的實例或者設施。各種表述“一個實施例”、“實施例”或“一些實施例”不是必須全部指相同的實施例。雖然本發明的各種特征可以在單個實施例的背景下描述，但是這些特征也可以獨立地或者以任何合適的組合描述。相反，雖然這里為了清楚起見而以獨立的多個實施例的情況描述了本發明，但是本發明也可以體現為單個實施例。此外，應該理解的是本發明可以以各種方式實施或實踐，并且可以在除了上述概述的實施例之外的實施例中執行本發明。本發明不局限于這些圖示或相應的描述。例如，流程不需要穿過每個顯示的框或狀態，或者不需與所示出和描述完全相同的順序。除非另有說明，這里使用的技術和科學術語的含義為本發明所屬領域技術人員普遍理解的含義。雖然本發明已針對有限數目的實施例進行了 描述，但是其不應該解釋為限制本發明的保護范圍，而是作為一些優選實施例的例證。其他可能的變化、修改和應用也落在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種系統，包括 壓縮器，所述壓縮器連接至一設備的煙道氣出口且被設置為將從所述煙道氣出口獲得的煙道氣壓縮到指定的壓力，所述煙道氣包括CO2 ； 水源，所述水源供應加壓水； 吸收器，所述吸收器連接至所述水源且被設置為噴淋來自所述水源的水，所述吸收器進一步連接至所述壓縮器且被設置為將壓縮的煙道氣注入到噴淋水中以在生成水中溶解所述煙道氣中超過50%的CO2 ； 水接收單元，所述水接收單元連接至所述吸收器且被設置為從所述吸收器接收溶解有煙道氣的水以及被設置為使來自所述生成水的溶解的CO2轉化為有機形式或礦化形式。
2.根據權利要求I所述的系統，進一步包括 功率交換器，所述功率交換器具有低壓入口、低壓出口、高壓入口和高壓出口，并且所述功率交換器被設置為在保持各自壓力的同時在低壓回路與高壓回路之間交換流體，其中 所述功率交換器連接至所述水源且被設置為在所述低壓入口接收水， 所述功率交換器連接至一泵，所述泵被設置為接收并加壓來自所述吸收器的所述生成水，所述功率交換器被設置為在所述高壓入口接收來自所述泵的所述加壓生成水，并且 所述功率交換器被設置為從所述高壓出口排出來自所述低壓入口的已由來自所述高壓入口的所述加壓生成水而加壓的水，并且被設置為從所述低壓出口排出已減壓的來自所述高壓入口的加壓生成水， 其中所述吸收器連接至所述功率交換器的所述高壓出口，以接收來自所述高壓出口的水進行噴淋。
3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述水源是與產生所述煙道氣的所述設備相關的冷卻水。
4.根據權利要求2所述的系統，其中，減壓的生成水被排放到蓄水池中，以通過藻類有機地除去所述溶解的C02。
5.根據權利要求4所述的系統，其中，所述蓄水池是用于取得冷卻水的海洋。
6.根據權利要求I所述的系統，進一步包括反滲透(RO)設備，其被設置為從海水中產生產物水出口處的產物水以及鹽水，其中所述吸收器連接至所述產物水出口以從所述產物水出口接收水以用于噴淋，并且其中所述生成水是富含CO2的產物水。
7.根據權利要求6所述的系統，進一步包括清潔單元，所述清潔單元連接在所述壓縮器與所述吸收器之間，所述清潔單元包括 高錳酸鹽清潔槽，所述高錳酸鹽清潔槽被設置為使所述煙道氣與高錳酸鹽溶液氣-液接觸，以產生第一階段的處理煙道氣，和 活性炭容器，所述活性炭容器被設置為使所述第一階段的處理煙道氣與活性炭氣-固接觸，以產生空氣混合物中的清潔co2。
8.根據權利要求6所述的系統，進一步包括石灰石反應器，所述石灰石反應器連接至所述吸收器且被設置為使接收的生成富含CO2的產物水與石灰石接觸，以礦化所述CO2進而使所述產物水硬化。
9.一種方法，包括將獲得的包括CO2的煙道氣壓縮到指定的壓力， 在吸收器中噴淋加壓水， 將所述壓縮的煙道氣注入到所噴淋的水中，以將所述煙道氣中超過50%的CO2溶解在生成水中，以及 將來自生成水中的溶解的CO2轉化為有機形式或礦化形式。
10.根據權利要求9所述的方法，其中在蓄水池中執行所述轉化，在所述蓄水池中通過藻類消耗CO2。
11.根據權利要求9所述的方法，進一步包括通過一功率交換器泵送來自蓄水池的冷卻水以用于在所述吸收器中進行噴淋，并且其中通過所述功率交換器執行所述轉化并且所述轉化回到所述蓄水池中，其中所述冷卻水和所述煙道氣與發電設備相關。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述蓄水池是海洋且所述水是海水，并且其中所述溶解的CO2通過海洋中的藻類消耗。
13.根據權利要求9所述的方法，進一步包括從反滲透(RO)設備泵送產物水以用于在所述吸收器中噴淋，并且其中通過礦化為CaCO3而執行溶解的CO2的轉化以硬化所述產物水。
14.根據權利要求13所述的方法，進一步包括使來自所述RO設備的鹽水與冷卻水混合以便在處理之前稀釋所述鹽水，所述冷卻水與產生所述煙道氣的設備相關。
15.根據權利要求9所述的方法，進一步包括通過使所述煙道氣與高錳酸鹽溶液氣-液接觸以及與活性炭氣-固接觸而清潔所述煙道氣，從而產生空氣混合物中的清潔C02。
全文摘要
本發明涉及將煙道氣處理(特別是CO2螯合)與反滲透(RO)滲透物的硬化相結合。煙道氣被壓縮并被注入到加壓水中，所述加壓水或是冷卻水或是RO滲透物。溶解有CO2的水或者被分配到海洋中以進行CO2的生物學固定，或者在RO滲透物的情況下，與石灰石混合以使產物水硬化。
文檔編號B01D53/75GK102933282SQ201180027489
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月2日 優先權日2010年6月3日
發明者鮑里斯·利伯曼 申請人:I.D.E.技術有限公司