JP6152413B2 - 未燃焼物を酸化させる方法及び装置 - Google Patents
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Description
炭素含有燃料の燃焼などのプロセスは、二酸化炭素(CO2)の気体排出物を生成する。CO2は、地球温暖化に寄与することが明らかな“温室効果”ガスであると認識されている。“温室効果”ガスとしてのその地位により、化石燃料の使用により大量のCO2が大気中へ放出されることを防止するための技術が開発されてきた。
本明細書に例示された複数の態様によれば、ケミカルルーピング燃焼システムの燃料反応器に燃料を噴射し、燃料反応器に酸化した酸素キャリヤを噴射し、酸素キャリヤによって提供された酸素によって燃料を酸化させることによって、ケミカルルーピング燃焼システムにおいて未燃焼物を酸化させる方法、が提供される。燃料反応器の煙道ガス流から固体が除去される。未燃焼物を含有する燃料反応器の煙道ガス流は、後酸化反応器へ搬送され、後酸化反応器には酸化した酸素キャリヤが噴射される。酸素キャリヤによって提供された酸素によって後酸化反応器において未燃焼物が酸化させられる。還元された酸素キャリヤは、後燃焼反応器の煙道ガス流から分離され、空気反応器へ搬送され、空気反応器において、空気反応器において噴射される空気が存在する中で再酸化させられる。酸化した酸素キャリヤは、空気反応器の煙道ガス流から分離され、後酸化反応器へ搬送される。
ここで、例示的な実施の形態である図面を参照し、図面において同じ要素は同じ符号で示されている。
本開示の1つの典型的な実施の形態によれば、ケミカルルーピング燃焼(CLC)システムにおいて未燃焼物を酸化させるための効率的な方法が提供される。煙道ガスを大気へ排出する前に未燃焼物の酸化のエネルギ溶融を減じる方法が提供される。CLCは、燃料反応器における燃料を酸化させるために利用される。燃料酸化は、空気反応器において前もって酸化させられた酸素キャリヤと燃料とを混合させることによって行われる。金属酸化物は、気体酸素を解放させるための特異性を有するケミカルルーピング酸素分離材料(CLOU粒子)であってよい。燃料反応器における燃料の酸化は、不完全に酸化された燃料の一部を残すことがあり、燃料反応器の煙道ガス流に未燃焼物を残す。未燃焼物を含有する燃料反応器の煙道ガス流は、後酸化反応器へ搬送されてよい。後酸化反応器は、さらに、空気反応器から酸化した酸素キャリヤを受け取ってよい。空気反応器は、CLCシステムの空気反応器または別個の空気反応器であってよい。CLCの空気反応器は、燃料反応器および後酸化反応器の両方に供給するために、酸化した酸素キャリヤの出力を増大するための能力が高められていてよい。未燃焼物は、後酸化反応器において酸素キャリヤによって酸化させられ、還元された酸素キャリヤは、後酸化反応器の煙道ガス流から分離され、再酸化のために空気反応器へ戻される。後酸化反応器において未燃焼物を酸化させることにより、未燃焼物は、極低温で生成された酸素を必要とすることなく、効率的に酸化させられてよく、CLCから未燃焼物を除去するためのエネルギ需要を大幅に低減する。
Claims (18)
- ケミカルルーピング燃焼システムにおいて未燃焼物を酸化させる方法であって、
ケミカルルーピング燃焼システムの燃料反応器に燃料を噴射し、
該燃料反応器に酸化した酸素キャリヤを噴射し、
該酸素キャリヤによって提供された酸素によって前記燃料を酸化させ、
前記燃料反応器の煙道ガス流から固体を除去し、
未燃焼物を含有する前記燃料反応器の煙道ガス流を後酸化反応器へ搬送し、
該後酸化反応器に酸化した酸素キャリヤを噴射し、
該酸素キャリヤによって提供された酸素によって前記後酸化反応器において未燃焼物を酸化させ、還元された酸素キャリヤを提供し、
前記後酸化反応器の煙道ガス流から、還元された酸素キャリヤを分離し、
該還元された酸素キャリヤを空気反応器へ搬送し、
該空気反応器において噴射された空気が存在する中で前記還元された酸素キャリヤを酸化させ、酸化された酸素キャリヤを前記燃料反応器と前記後酸化反応器に提供することを特徴とする、ケミカルルーピング燃焼システムにおいて未燃焼物を酸化させる方法。 - 前記還元された酸素キャリヤを前記後酸化反応器の煙道ガス流から分離することをさらに含む、請求項1記載の方法。
- 前記還元された酸素キャリヤを前記後酸化反応器から前記空気反応器へ搬送することをさらに含む、請求項2記載の方法。
- 前記還元された酸素キャリヤを分離した後に、前記後酸化反応器の煙道ガス流をガス処理ユニットへ搬送することをさらに含む、請求項2記載の方法。
- 前記還元された酸素キャリヤを分離した後に、前記後酸化反応器の煙道ガス流の一部を前記後酸化反応器へ再び搬送することをさらに含む、請求項3記載の方法。
- 前記後酸化反応器への再循環の前に、前記後酸化反応器の煙道ガス流の前記一部を冷却する、請求項5記載の方法。
- 前記後酸化反応器を直接に冷却することをさらに含む、請求項1乃至6のいずれかに記載の方法。
- 前記酸素キャリヤは、金属酸化物又はケミカルルーピング酸素分離粒子である、請求項1乃至7のいずれかに記載の方法。
- 前記燃料反応器の煙道ガスの一部を後酸化チャンバへ搬送することをさらに含む、請求項8記載の方法。
- 前記後酸化チャンバは、触媒チャンバである、請求項9記載の方法。
- 前記後酸化反応器の前記煙道ガス流をまず前記後酸化チャンバへ搬送することをさらに含む、請求項9記載の方法。
- 前記後酸化チャンバへ搬送された前記燃料反応器の前記煙道ガス流の一部に存在する未燃焼物を、前記後酸化反応器の前記煙道ガス流に存在する酸素によって酸化させる、請求項11記載の方法。
- 未燃焼物を酸化させるための装置であって、
酸化した酸素キャリヤと燃料とを受け取る燃料反応器であって、前記燃料(10)は、前記酸素キャリヤによって提供された酸素によって酸化させられる、燃料反応器と、
該燃料反応器の煙道ガス流(26)から固体を除去するための第1の固体分離器と、
還元された酸素キャリヤおよび空気を受け取る空気反応器であって、還元された酸素キャリヤは酸化させられ、酸化した酸素キャリヤを生成する、空気反応器と、
該空気反応器の前記煙道ガス流から前記酸化した酸素キャリヤを除去するための第2の固体分離器であって、前記酸化した酸素キャリヤが前記燃料反応器に提供される、第2の固体分離器と、
未燃焼物を含有する前記燃料反応器の煙道ガス流と、前記第2の固体分離器からの酸化した酸素キャリヤとを受け取る、後酸化反応器と、
該後酸化反応器の煙道ガス流から前記還元した酸素キャリヤを除去するための第3の固体分離器と、を備えることを特徴とする、未燃焼物を酸化させるための装置。 - 前記煙道ガス流および前記後酸化反応器に後酸化チャンバが接続されており、前記煙道ガス流の一部が直接に前記後酸化チャンバへ搬送され、かつ前記後酸化反応器の煙道ガスが前記後酸化チャンバへ搬送されるようになっている、請求項13記載の装置。
- 前記酸素キャリヤは、金属酸化物であり、前記後酸化チャンバは、触媒である、請求項14記載の装置。
- 前記後酸化反応器への再循環の前に前記後酸化反応器の煙道ガスの一部を冷却するための熱交換器をさらに備える、請求項13乃至15のいずれかに記載の装置。
- 前記後酸化反応器を直接に冷却する熱交換器をさらに含む、請求項13乃至16のいずれかに記載の装置。
- 前記第1の固体分離器からの固体から出てくる還元された酸素キャリヤを、前記空気反応器へ搬送し、前記第1の固体分離器からの固体から出てくる炭を前記燃料反応器へ搬送する炭素ストリッパと、
前記後燃焼ユニットからの煙道ガス流から、CO2を回収するガス処理ユニットと、
を備える、請求項13乃至17のいずれかに記載の装置。
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