用于多單元?dú)怏w處理的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域是氣體處理系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以下的【背景技術(shù)】討論包括可能對于理解本發(fā)明有用的信息。其并非承認(rèn)本文所提供的任何信息是現(xiàn)有技術(shù)或是與目前要求保護(hù)的發(fā)明有關(guān)，也并非承認(rèn)明確地或隱含地引用的任何出版物是現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]在二氧化碳(C02)捕集領(lǐng)域、特別是低壓、燃燒后的C02捕集領(lǐng)域中，通常要處理大量的氣體。由于法規(guī)和條例限制了從大型、單點(diǎn)排放源排出的C02的量，必須要處理的氣體的體積將變得越來越大。這些大的氣體流需要多個(gè)系列的大規(guī)模氣體處理塔，其通常占用寶貴的地塊空間，這代表了很高的資金成本并增加了工廠的設(shè)備總數(shù)量。
[0004]隨著可再生能量(例如太陽能、風(fēng)能等)越來越普遍，以深度調(diào)節(jié)能力來操作動力和碳捕集裝置是重要的。
[0005]本文所討論的所有外來材料都通過引用將其全部并入本文中。在所并入的參考文獻(xiàn)中的術(shù)語的定義或使用與本文所提供的該術(shù)語的定義不一致或相反的情況下，采用本文所提供的該術(shù)語的定義而不采用該參考文獻(xiàn)中的該術(shù)語的定義。
[0006]因此，仍需要改進(jìn)的氣體處理系統(tǒng)和方法，其具有降低的復(fù)雜度而同時(shí)允許有擴(kuò)展的能力以滿足容量需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的主題提供了設(shè)備、系統(tǒng)和方法，其能夠更高效地處理氣體，并同時(shí)能減少所需的結(jié)構(gòu)材料和時(shí)間、裝備要求以及地塊空間需求。
[0008]優(yōu)選的系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)氣體處理塔，每個(gè)氣體處理塔具有外殼體。所述塔優(yōu)選地以模塊化的方式組合了被安置在外殼體內(nèi)的兩個(gè)或更多個(gè)單元，每個(gè)單元具有氣-液接觸區(qū)域。尤其優(yōu)選的是，所述單元被相互流體耦接，并共享底部中的公共液體空間。所述單元中的至少一個(gè)可包括流體出口，來自每個(gè)單元的流體可通過該流體出口排出。這有利地減少了從單元移除流體所需的設(shè)備的數(shù)量。
[0009]優(yōu)選的系統(tǒng)還是模塊化的，使得能夠快速地將額外的塔耦接到現(xiàn)有的氣體處理塔，從而擴(kuò)展系統(tǒng)的最大輸出。另外，系統(tǒng)的模塊化方式允許操作時(shí)和建造期間的靈活性，并簡化了翻新改造和廠房擴(kuò)建。
[0010]另外，本文討論的本發(fā)明的主題允許將多個(gè)氣體處理塔組合成單個(gè)模塊化單元。在氣體處理塔變得太大時(shí)(例如800MW的單元)，這樣的單元通過使用多單元塔來進(jìn)行氣體處理而允許維持單個(gè)系列。
[0011]本文討論的本發(fā)明的主題尤其適用于碳捕集系統(tǒng)，不過也可應(yīng)用于例如包括煙道氣脫硫和煙道氣冷卻的任何低壓吸收系統(tǒng)中。
[0012]除非上下文表明了相反的內(nèi)容，本文所闡述的所有范圍應(yīng)被解釋為包括其端點(diǎn)，并且端部開放的范圍應(yīng)被解釋為包括商業(yè)實(shí)用值。同樣，除非上下文表明了相反的內(nèi)容，所有的值的列表應(yīng)被考慮為包括中間的值。
[0013]結(jié)合附圖，本發(fā)明的主題的各種目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從以下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述變得明顯，在附圖中，相同的數(shù)字表示相同的部件。
【附圖說明】
[0014]圖1為具有至少兩個(gè)單元的氣體處理塔的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0015]圖2為具有四個(gè)單元的氣體處理塔的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0016]圖3A為具有N個(gè)單元的氣體處理塔的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0017]圖3B為圖3A的氣體處理塔的平面圖。
[0018]圖4為模塊化氣體處理系統(tǒng)的平面圖，其容量能夠從四個(gè)單元增加到八個(gè)單元。
[0019]圖5為用于氣體處理的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]應(yīng)該理解，所公開的技術(shù)提供了多種有利的技術(shù)效果，包括減少建造材料、設(shè)備要求以及地塊空間需求，同時(shí)允許在操作時(shí)和建造期間具有靈活性。
[0021]接下來的討論提供了本發(fā)明的主題的許多示例性實(shí)施例。雖然每個(gè)實(shí)施例代表了本發(fā)明的元件的單一組合，但本發(fā)明的主題被認(rèn)為包括所公開的元件的所有可能的組合。因此，如果一個(gè)實(shí)施例包括元件A、B和C，并且第二個(gè)實(shí)施例包括元件B和D，那么即使未明確地公開，本發(fā)明的主題仍被認(rèn)為包括A、B、C或D的其它剩余的組合。
[0022]在圖1中，氣體處理塔100被示出具有外殼體102。塔100優(yōu)選地至少包括被安置在外殼體102內(nèi)的第一和第二單元110和120。然而，可以預(yù)期的是，塔100可任選地包括三個(gè)或更多個(gè)單元。第一和第二單元110和120的每一個(gè)優(yōu)選地分別包括氣-液接觸表面區(qū)域114和124，使得每個(gè)單元能清洗或以其他方式調(diào)節(jié)進(jìn)入的氣體。
[0023]尤其優(yōu)選的是，第一和第二單元110和120經(jīng)由共享的公共液體空間130被相互流體親接(例如液體能在單元之間流動)。以這種方式，液體能夠例如通過開口 132而在單元110和120之間共享。如圖1所示，第一和第二單元110和120被第一壁134分隔，第一壁134在第一壁134的底部中具有開口 132，使得單元110和120的每一個(gè)內(nèi)的液體能經(jīng)由開口 132流到另一個(gè)單元。這種塔100僅需要單列的通向塔100 (例如液體入口 150)以及來自塔100(例如流體出口 140和栗142)的栗和管道，從而優(yōu)化用地面積并減少設(shè)備數(shù)量和成本。為了促使液體從單元110被動移動到單元120，可預(yù)期是的，單元110和120中的一者或二者可包括向下傾斜的底板136。
[0024]可預(yù)期的是，塔100可由鋼或內(nèi)襯混凝土建造，不過也可使用任何商業(yè)上適當(dāng)?shù)牟牧?。在使用混凝土的情況下，可進(jìn)一步預(yù)期的是，混凝土可以內(nèi)襯有塑料、瓷磚或其他不透的惰性材料。
[0025]流體出口 140可被耦接到第二單元120，使得來自第一和第二單元110和120 二者的流體能經(jīng)由流體出口 140排出。這是有利的，因?yàn)槠渫ㄟ^使每個(gè)單元不再需要單獨(dú)的出口管道而減少了塔100的管道的復(fù)雜度，同時(shí)還減少了栗和其它所需部件的總數(shù)量。
[0026]優(yōu)選地，流體出口 140包括至少一個(gè)栗142，以促進(jìn)從塔100移除液體。在一些預(yù)期的實(shí)施例中，栗142可為立式罐形栗，以最小化容器裙圍高度并取消抽吸管道和閥門。
[0027]多單元塔100通常將會具有與單元一樣多的氣體入口。因此，如圖1所示，第一和第二單元110和120的每一個(gè)分別包括入口 112和122。
[0028]有利地，與現(xiàn)有技術(shù)的塔構(gòu)造相比，塔100最小化了地塊空間，同時(shí)還由于每個(gè)單元能夠被單獨(dú)地操作而提供了操作靈活性，使得不必同時(shí)操作所有單元。這允許非常低的調(diào)節(jié)比。例如，可通過關(guān)閉單元110和120中的一個(gè)或多個(gè)而容易地下調(diào)多單元塔100。在這個(gè)問題上，可改變二氧化碳捕集裝置的容量以匹配變化的電廠負(fù)荷。
[0029]單元110和120優(yōu)選地以模塊化方式建造，簡化了通過將額外單元添加到現(xiàn)有系統(tǒng)而進(jìn)行的改造或增容。這些額外的單元可有利地使用現(xiàn)有單元的現(xiàn)有流體入口和出口，從而減少了對額外設(shè)備和地塊空間的需求。
[0030]塔100可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)排氣出口 160。如圖1所示，出口 160可被流體耦接到第一和第二單元110和120的每一個(gè)，然而每個(gè)單元可替代地具有其自己的出口。
[0031]圖2示出了氣體處理系統(tǒng)200，其具有被并排成組安置的四個(gè)單元210A-210D，然而還可預(yù)期將單元直列地安置。雖然未示出，單元210A-210D的每一個(gè)可包括氣體入口212。公共液體空間230可將單元210A-210D相互流體耦接，并且將單元210A-210D耦接到流體出口 240。單元210A-210B可經(jīng)由將單元210A與單元210B隔開的壁中的開口 232流體耦接。單元壁可包括另外的開口，從而允許單元210A-210D相互流體耦接。
[0032]替代地，可預(yù)期的是，單元210A-210B可被相互流體耦接并被流體耦接到流體出口 240，并且單元210C-210D可被相互流體耦接并被流體耦接到第二流體出口。
[0033]單元210A可包括液體入口，其將流體供給到安置在單元210A內(nèi)的分配器250。可進(jìn)一步預(yù)期的是，液體入口還可將流體供給到單元210C以及也可能供給到單元210B和210D，以減少所需的液體入口的數(shù)量。在其它可預(yù)期的實(shí)施例中，單元可具有兩個(gè)或更多個(gè)液體入口。例如，單元210A和210C可共享來自第一液體入口的流體，而單元210B和210D可共享來自第二液體入口的流體。
[0034]單元210A-210D可共享一個(gè)或多個(gè)排氣出口。如圖2所示，單元210A-210B可共享第一排氣出口 260，而單元210C-210D可共享第二排氣出口 262。替代地，每個(gè)單元可具有其自己的排氣出口，該排氣出口可以供給到或可以不供給到公共排氣管。
[0035]圖3A-3B示出了氣體處理系統(tǒng)300的另一個(gè)實(shí)施例，其具有以直列方式安置的多個(gè)單元310A-310N，然而可預(yù)期的是，單元中的一些可被分組，例如具有單元的并排成組的塔。系統(tǒng)300可進(jìn)一步包括多個(gè)塔，每個(gè)塔包括相互流體耦接的至少兩個(gè)單元。
[0036]如圖3A所示，單元310A-310N可經(jīng)由過