專利名稱：可基于所涉及的應用類型進行選擇性操作的熱固體方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及能夠選擇性操作以基于特定應用的性質而產生預定輸出的熱固體方法，其中生成的所述預定輸出用于所述特定應用。具體而言，本發(fā)明涉及此類熱固定方法，所述方法可選擇性操作以基于特定應用的性質來產生預定輸出，其中生成的所述預定輸出用于所述特定應用，且其中此類特定應用可從一組特定應用中預選出來，該組特定應用包括新蒸汽發(fā)生器應用、改進式蒸汽發(fā)生器應用、C02捕集預留熱固體燃燒應用、C02捕集預留熱固體氣化應用、C02捕集熱固體燃燒應用、C02捕集熱固體氣化應用、部分C02捕集熱固體燃燒應用和部分C02捕集熱固體氣化應用中的至少兩者。
背景技術：
當今世界面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，因為所有國家都在努力滿足人類的基本需求(即，衣食住行)，而這些需求都依賴于充足的能量供應。能量使用的大量增加主要是由礦物燃料， 主要是煤、石油和天然氣滿足的。毫無疑問，隨著對能量的需求持續(xù)增長，人們必須平衡環(huán)境問題、安全供應和經濟影響。盡管如此，實際的經濟增長和能量的使用仍然有著密切的聯(lián)系。雖然仍舊在探索可以提供充足的能量供應的最終解決方案，但短期內我們必須考慮使用臨時解決方案，以滿足能源需求的即時增長。當然，如果在礦物燃料的開采、鉆鑿、輸送、處理和使用方面進行技術改進，那么便可以拉長能源儲備，這可能是人們要在能源儲存方面付出的堅決努力。類似地，利用先進清潔的礦物燃料的技術涉及使用各種形式的熱固體方法，例如，但不限于，礦物燃料氣化技術、流化床燃燒技術或混合氣化礦物燃料技術，這些技術可以擴大對世界上大量礦物燃料資源的使用。在發(fā)電系統(tǒng)的運作模式中，多數(shù)人都了解，由此類發(fā)電系統(tǒng)中使用的蒸汽發(fā)生器從礦物燃料的燃燒中生成蒸汽，蒸汽用于蒸汽渦輪機中。此類蒸汽通常處于高溫高壓下，并在上文所提到的蒸汽渦輪機中膨脹，從而使蒸汽渦輪機轉動。蒸汽渦輪機的此種轉動反過來又會按已知方式運轉，從而造成以適當方式有效地連接到所述蒸汽渦輪機的發(fā)生器也轉動。然后，當發(fā)生器發(fā)生此類轉動時，移動一個導體使之通過磁場，從而產生電流。上述運作模式基本上一直以來甚至是今天人們斷定的發(fā)電系統(tǒng)的基礎。在努力提高發(fā)電系統(tǒng)效率的過程中，人們一直試圖增加此類發(fā)電系統(tǒng)中所使用的蒸汽發(fā)生器能夠運作的溫度和壓力。迄今為止的這些努力已導致那些可進行市購以在發(fā)電系統(tǒng)中使用的蒸汽發(fā)生器能夠在亞臨界壓力條件下運作，也能夠在超臨界壓力條件下運作。此類蒸汽發(fā)生器意圖在發(fā)電系統(tǒng)中使用，對可用于構造此類蒸汽發(fā)生器的物質的強度進行改進可以讓此類物質且因此可以讓此類蒸汽發(fā)生器在所提到的更高溫度和所提到的更高壓力下運作?，F(xiàn)進一步討論之前已在上文中提到過的先進清潔礦物燃料的技術，在這些技術中使用了各種形式的熱固體方法，尤其是礦物燃料氣化技術，關于這一點，首先關注(例如， 但不限于)1952年7月8日頒發(fā)給M · W ·家樂氏公司(The Μ. W. Kellogg Company)的第2，602，809號美國專利。第2，602，809號美國專利的教導被視作是使用熱固體方法類型的礦物燃料氣化技術持續(xù)發(fā)展過程中的早期發(fā)展的代表例證。為此，根據(jù)其中的教導， 第2，602，809號美國專利的教導涉及一種方法，據(jù)說這種方法特別適合于低級固體含碳物質的氣化。具體而言，就第2，602，809號美國專利的教導所涉及方法的運作模式所慮及的范圍而言，固體含碳物質可以氧化，從而將此類固體含碳物質轉化成碳氧化物，此轉化是利用固體含碳物質與空氣的間接氧化來進行的，同時不讓空氣中的氮氣污染到產物氣體。此類固體含碳物質的氣化是通過流化金屬氧化物的交替氧化和還原來完成的。根據(jù)第 2，602，809號美國專利的教導，固體燃料被轉化成氣體是由金屬氧化物與微粒固體含碳物質接觸所致，此轉化是在可以使所述金屬氧化物還原、固體燃料中的碳氧化成碳氧化物的條件下進行的，其中所述金屬氧化物是讓碳發(fā)生氧化所需氧的主要來源。然后，在金屬氧化物還原之后，所還原的金屬氧化物被重新氧化，之后便能再次重復所述方法循環(huán)?，F(xiàn)進一步討論之前已在上文中提到過的先進清潔礦物燃料技術的礦物燃料氣化技術，在這種技術中使用了各種形式的熱固體方法，隨后關注(例如，但不限于)1986年7 月29日頒發(fā)給內燃機公司(Combustion Engineering, Inc)的第4，602，573號美國專利。 第4，602，573號美國專利的教導被視作是使用熱固體方法類型的礦物燃料氣化技術持續(xù)發(fā)展過程中的進一步發(fā)展的代表例證。為此，根據(jù)其中的教導，第4，602，573號美國專利的教導據(jù)陳述涉及一種使碳質燃料氣化和燃燒的方法，且具體而言，涉及一種綜合方法，其中將含有硫和氮的碳質燃料氣化以生成一種富含一氧化碳的低BTU燃料氣，所述燃料氣可隨后在蒸汽發(fā)生器中與其他的碳質燃料進行燃燒。具體而言，就第4，602，573號美國專利的教導所涉及方法的運作模式所慮及的范圍而言，含有硫和氮的碳質燃料的第一部分在空氣的還原氣氛下在氣化反應器中氣化，生成一種具有低BTU含量的含有木炭、富含一氧化碳的熱燃料氣。此后，將硫捕集物質引入到氣化反應器中，這樣碳質燃料的氣化便能在所述硫捕集物質存在的情況下進行，借此硫捕集物質捕集到經過氣化的碳質燃料中的硫的實質部分。接著，本專利申請文件會進一步關注之前已在上文中提到過的先進清潔礦物燃料的技術，在這些技術中使用各種形式的熱固體方法，尤其是流化床燃燒技術。因此，具體而言，關于這一點要關注(例如，但不限于)1978年9月5日頒發(fā)給Metallgesellschaft Aktiengesellschaft的第4，111，158號美國專利。第4，111，158號美國專利的教導被視作是使用熱固體方法類型的流化床燃燒技術持續(xù)發(fā)展過程中的早期發(fā)展的代表例證。為此，根據(jù)其中的教導，第4，111，158號美國專利的教導據(jù)陳述涉及一種執(zhí)行放熱過程的方法和設備，其中固體給料含有易燃的化合物，例如，碳質化合物或含硫化合物。接著，就第 4，111，158號美國專利的教導所涉及方法和設備的運作模式所慮及的范圍而言，固體給料的易燃化合物可在大致化學計量的條件下用于在流化床中燃燒。此后，由此類固體給料的易燃化合物的燃燒所致而生成固體，并將從流化床中取出，所述固體可回到流化床中進行再循環(huán)，同時由于此類固體給料的易燃化合物的燃燒而生成的熱能夠回收?，F(xiàn)進一步討論之前已在上文中提到過的先進清潔礦物燃料技術的流化床燃燒技術，在這種技術中使用了各種形式的熱固體方法，本專利申請文件隨后關注(例如，但不限于)1996年7月9日頒發(fā)給A奧斯龍公司(A. Ahlstrom Corporation)的第5，533，471號美國專利。第5，533，471號美國專利的教導被視作是使用熱固體方法類型的流化床燃燒技術持續(xù)發(fā)展過程中的進一步發(fā)展的代表例證。為此，根據(jù)其中的教導，第5，533，471號美國專利的教導據(jù)陳述涉及一種系統(tǒng)和一種方法，其允許流化床反應器的溫度受到有效控制，從而為冷卻固體物質留出充足的熱傳輸表面區(qū)域。具體而言，就第5，533，471號美國專利的教導所涉及系統(tǒng)和方法的運作模式所慮及的范圍而言，使用循環(huán)(快)流化床和鼓泡 (慢)流化床。接著，用這兩( 個流化床之間的第一互連件和第二互連件將這兩個流化床安裝成彼此鄰近，其中輸入鼓泡流化床格的流化氣體通常低于輸入循環(huán)流化床格的流化氣體。因為鼓泡流化床整體的密度實質上不變，其頂部有清楚的分界線，所以在鼓泡流化床的頂部上方提供第一互連件，這樣兩( 個流化床之間的壓力和密度條件便導致粒子通過第一互連件從循環(huán)流化床流向鼓泡流化床。然而，由于鼓泡流化床的平均密度高于循環(huán)流化床的密度，所以所述壓力和密度條件會導致所述粒子在鼓泡流化床中處理之后(例如，在冷卻其中的顆粒之后)通過第二互連件返回到循環(huán)流化床?，F(xiàn)進一步討論之前已在上文中提到過的先進清潔礦物燃料技術，這種技術使用了各種形式的熱固體方法，尤其是混合燃燒-氣化技術，關于這一點，首先關注(例如，但不限于)1981年6月8日頒發(fā)給孟山都公司(Monsanto Company)的第4，272，399號美國專禾IJ。第4，272，399號美國專利的教導被視作是使用熱固體方法類型的混合燃燒-氣化技術持續(xù)發(fā)展過程中的早期發(fā)展的代表例證。為此，根據(jù)其中的教導，第4，272，399號美國專利的教導據(jù)陳述涉及一種用于由含碳物質生成高純度合成氣體的統(tǒng)一方法。具體而言，就第 4，272，399號美國專利的教導所涉及統(tǒng)一方法的運作模式所慮及的范圍而言，含金屬_氧的物質可描述為熱和氧的載體且一般可稱為氧化劑，將所述含金屬-氧的物質用作氧和熱的轉移劑，從而以氧化的方式將含碳物質氣化。接著，可使用蒸汽、二氧化碳、合成氣體或其混合物通過升流式共電流系統(tǒng)來流化并輸送所述氧化劑。因此，根據(jù)本發(fā)明的統(tǒng)一方法的運作模式，在氧化劑和氣體在氣化區(qū)中接觸含碳物質之前，合成氣體首先由氧化劑進行氧化和加熱，從而在氧化劑還原區(qū)中形成水和碳。此外，含碳物質主要被氧化成一氧化碳和氫氣，同時不讓空氣中的氮氣污染到產物合成氣體。另外，含碳物質的氣化是通過流化氧化劑的交替氧化和還原來完成的。接著，在此類氣化之后，所還原的氧化物可能以元素金屬的形式存在或處于較低氧化態(tài)，這些還原的氧化物在氧化區(qū)中重新氧化，因此該循環(huán)得以重復進行?，F(xiàn)進一步討論之前已在上文中提到過的先進清潔礦物燃料技術的混合燃燒-氣化技術，在這種技術中使用了各種形式的熱固體方法，本專利申請文件隨后關注(例如， 但不限于)2006年8月1日頒發(fā)給ALSTOM科技有限公司(ALST0M Technology Ltd)的第 7，083，658號美國專利，所述專利以引用的方式并入本專利申請文件中。第7，083，658號美國專利的教導被視作是使用熱固體方法類型的混合燃燒-氣化技術持續(xù)發(fā)展過程中的進一步發(fā)展的代表例證。為此，根據(jù)其中的教導，第7，083，658號美國專利的教導據(jù)陳述涉及一種設備，其利用礦物燃料、生物燃料、石油焦炭或任何其他含碳燃料來生成氫氣，從而用于發(fā)電，這樣就最小化或消除了二氧化碳(C02)的釋放。具體而言，就第7，083，658號美國專利的教導所涉及設備的運作模式所慮及的范圍而言，提供一種氣化器，用于從碳質燃料中生成氣體產物，所述氣化器包括第一化學過程循環(huán)，而第一化學過程循環(huán)包含放熱氧化劑反應器和吸熱還原劑反應器。接著，放熱氧化劑反應器有一個CaS入口、一個熱空氣入口以及一個CaS04/廢氣出口。而吸熱還原劑反應器有一個CaS04入口，所述CaS04入口與放熱氧化劑反應器CaS04/廢氣出口處于流體連通狀態(tài)；一個CaS/氣體產物出口，所述 CaS/氣體產物出口與放熱氧化劑反應器CaS入口處于流體連通狀態(tài)；以及一個物質入口， 所述物質入口用于接收碳質燃料。而且，CaS在空氣中在放熱氧化劑反應器中氧化，從而形成熱的CaS04，然后將CaS04排放到吸熱還原劑反應器。另外，吸熱還原劑反應器中接收的熱CaS04和碳質燃料進行吸熱反應，此反應利用CaS04與碳質燃料使CaS04脫氧產生的熱， 從而形成CaS和氣體產物。此后，將CaS排放到放熱氧化劑反應器中，而氣體產物從第一化學過程循環(huán)中排放出來。因此，本發(fā)明的一個目標是提供一種熱固體方法，所述方法可基于所涉及的應用類型進行選擇性操作。本發(fā)明的另一目標是提供一種熱固體方法，所述方法可選擇性操作以產生預定輸
出ο本發(fā)明的另一目標是提供這樣一種熱固體方法，所述方法可選擇性操作以基于特定應用的性質來產生此類預定輸出，其中所述生成的預定輸出用于所述特定應用。本發(fā)明的另一目標是提供這樣一種熱固體方法，所述方法可選擇性操作以基于特定應用的性質來產生所述預定輸出，其中所述生成的預定輸出正用于所述特定應用，且其中此類特定應用可從一組特定應用中預選出來。本發(fā)明的進一步目標是提供這樣一種熱固體方法，所述方法可選擇性操作以基于特定應用的性質來產生預定輸出，其中所述特定應用正用于生成此類預定輸出，且其中此類特定應用可從一組特定應用中預選出來，該組特定應用包括新蒸汽發(fā)生器應用(new steam generator application)、改進式蒸汽發(fā)生器應用(retrofit steam generator application)、C02捕集預留熱固體燃燒應用(C02 capture ready Hot Solids Combustion application)、C02捕集預留熱固體氣化應用(C02 capture ready Hot Solids Gasification application)、C02 捕集熱固體燃燒應用(C02 capture ready Hot Solids Combustion application)、C02捕集熱固體氣化應用、部分C02捕集熱固體燃燒應用和部分C02捕集熱固體氣化應用。本發(fā)明的再一目標是提供這樣一種熱固體方法，所述方法的成本相對較低、使用起來的復雜性相對較低，且具有多功能性的特點，就所涉及的特定應用所慮及的范圍而言， 預定輸出可通過使用本發(fā)明的熱固體方法而產生，其中生成的所述預定輸出用于所述特定應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種熱固體方法，所述方法可選擇性操作以基于特定應用的性質來產生預定輸出，其中生成的所述預定輸出用于所述特定應用，且其中此類特定應用可從一組
7特定應用中預選出來，該組特定應用包括新蒸汽發(fā)生器應用、改進式蒸汽發(fā)生器應用、C02 捕集預留熱固體燃燒應用、C02捕集預留熱固體氣化應用、C02捕集熱固體燃燒應用、C02 捕集熱固體氣化應用、部分C02捕集熱固體燃燒應用和部分C02捕集熱固體氣化應用中的至少兩者。為此，根據(jù)本發(fā)明的此類熱固體方法的運作模式是讓優(yōu)選的基于石灰石的吸附劑(例如，但不限于CaS)在氧化反應器中燃燒，此類氧化反應器優(yōu)選(例如，但不限于) 循環(huán)床反應器，以便由此通過燃燒此類基于石灰石的吸附劑來生成熱CaS04。然后，這種熱 CaS04反過來又用于在還原反應器中使用，此類還原反應器優(yōu)選(例如，但不限于)循環(huán)床反應器，以基于預先選擇的特定應用的性質來產生預定輸出，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成此類預定輸出。根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法的運作模式的第二示例性實施例，其中用于依此燃燒的燃料包含固體碳質燃料，例如，但不限于煤，且其中預先選擇的特定應用為改進式蒸汽發(fā)生器應用，且在這種情況下，現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器用作氧化反應器，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出，且所述預定輸出通過本發(fā)明的熱固體方法的運作模式的此第二示例性實施例產生。為此，對于本發(fā)明的熱固體方法的運作模式的第二示例性實施例而言， 為了能夠用作此類氧化反應器，現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器需要進行改造以由此實施用于能夠以反應器的方式運作的氣旋(cyclone)或同樣用于能夠以反應器的方式運作的曲線分離器 (curvilinear separator)0現(xiàn)進一步討論本發(fā)明的熱固體方法的運作模式的第二示范性實施例，當現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器經過適當改造以實施曲線分離器時，此類曲線分離器用于以氧化反應器的方式運作以在其中實現(xiàn)氧化物的燃燒的目的，所述氧化物可通過過量的空氣從在本發(fā)明的熱固體方法的運作模式的第二示范性實施例中使用的還原反應器輸送到曲線分離器。由氧化物與空氣在氧化反應器(即，曲線分離器)中燃燒而生成的氣體反過來又流經現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器，從而能夠在現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器內從此類氣體中吸收熱量。同時，由氧化物和空氣在氧化反應器(即曲線分離器，現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器經過適當?shù)馗脑煲詫嵤┐祟惽€分離器)中燃燒而生成的任何灰燼微粒和/或固體微粒可在現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器的底部收集，所述灰燼微粒和/或固體微粒并未帶走用以流經現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器的上述氣體。


圖1為根據(jù)本發(fā)明運作的熱固體方法的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明運作的熱固體方法的運作模式的第一示例性實施例的示意圖；根據(jù)本發(fā)明運作的熱固體方法的運作模式的第二示例性實施例，圖3a和圖北分別為具體說明所述第二示例性實施例的不同構造形式的示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明運作的熱固體方法的運作模式的第三示例性實施例的示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明運作的熱固體方法的運作模式的第四示例性實施例的示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明運作的熱固體方法的運作模式的第五示例性實施例的示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明運作的熱固體方法的運作模式的第六示例性實施例的示意圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明運作的熱固體方法的運作模式的第七示例性實施例的示意圖； 以及圖9為根據(jù)本發(fā)明運作的熱固體方法的運作模式的第八示例性實施例的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參看圖1，其中描繪了通常在圖1中用參考數(shù)字10表示的熱固體方法的示意圖，所述熱固體方法用于根據(jù)本發(fā)明操作，以基于特定應用的性質來產生預定輸出，其中生成的所述預定輸出用于所述特定應用，且后面提到的預定輸出在圖1中用箭頭12表示。根據(jù)在圖1中以示意圖方式描繪的本發(fā)明的熱固體方法的運作模式，預定輸出是基于特定應用的性質而生成的，所述特定應用可從一組特定應用中預選出來，該組特定應用包括新蒸汽發(fā)生器應用、改進式蒸汽發(fā)生器應用、C02捕集預留熱固體燃燒應用、C02捕集預留熱固體氣化應用、C02捕集熱固體燃燒應用、C02捕集熱固體氣化應用、部分C02捕集熱固體燃燒應用和部分C02捕集熱固體氣化應用中的至少兩者。根據(jù)優(yōu)選運作模式的本發(fā)明的熱固體方法10可使用空氣；固體碳質燃料，例如， 但不限于煤；鈣源(例如，氧化鈣)；以及蒸汽來基于預先選擇的特定應用的性質來在其中產生此類預定輸出12，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成此類預定輸出12。為此， 基于根據(jù)本發(fā)明可預先選擇出來的特定應用的性質，根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式生成的此類預定輸出12可為(例如)在如此生成之后捕集預留的C02，或在如此生成之后能夠被捕集的C02或在如此生成之后能夠被部分捕集的C02。此外，通過使用根據(jù)優(yōu)選運作模式的本發(fā)明的熱固體方法10而產生的熱量能夠用于產生蒸汽，這適合用于產生電力。進一步參看圖1，根據(jù)優(yōu)選運作模式，通常在圖1中用參考數(shù)字14表示的還原反應器和通常在圖1中用參考數(shù)字16表示的氧化反應器均用于在本發(fā)明的熱固體方法10中使用。接著，根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的優(yōu)選實施例，作為對還原反應器14的輸入而供應的固體碳質燃料(例如，但不限于煤，后面提到的煤在圖1中用箭頭18表示)用于間接利用空氣進行燃燒。為此，用于根據(jù)優(yōu)選運作模式向本發(fā)明的熱固體方法10添加的鈣源也 (例如，但不限于)作為還原反應器14的輸入而供應，且后面提到的鈣源在圖1中用箭頭 20表示。但是，除了作為還原反應器14的輸入之外，此類鈣源20還可以提供給本發(fā)明的熱固體方法10中的其他部分，而不會違背本發(fā)明的精神。這種鈣源20(即，氧化鈣)可從石灰石(CaC03)、石灰(CaO)、石膏或來自循環(huán)床鍋爐的廢床料等鈣源中選擇，所述鈣源優(yōu)選地(例如，但不限于)包含石灰石(CaC03)。進一步參看此圖，根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10 的優(yōu)選運作模式添加到所述熱固體方法10的此類石灰石(CaCCXB) 20用于進行運作，以在還原反應器14中捕集固體碳質燃料18中含有的硫(S)，從而在還原反應器14中由此生成硫化鈣(CaS)。然后，在圖1中用箭頭22表示的此類硫化鈣(CaS)作為還原反應器14的輸出從其中排出，隨后此類硫化鈣(CaS) 22用于作為氧化反應器16的輸入而供應。在氧化反應器16中，此類硫化鈣(CaS) 22在與空氣的放熱反應中燃燒，且后面提到的空氣在圖1中用箭頭M表示，所述空氣用于作為對氧化反應器16的輸入而供應，從而在氧化反應器16中生成硫酸鈣(CaS04)。接著，在圖1中用箭頭沈表示的這種硫酸鈣(CaS04)作為氧化反應器16中的輸出而排出，隨后這種硫酸鈣(CaSO406用于作為還原反應器14的輸入而循環(huán)到其中，從而從中提供燃燒固體碳質燃料18和在還原反應器14中將硫酸鈣(CaSO406還原成硫化鈣(CaS) 22所需的氧氣和熱量，從而實現(xiàn)連續(xù)的再循環(huán)。固體碳質燃料18在還原反應器14中的燃燒用于使得預定輸出12在還原反應器14中產生，且固體碳質燃料18中含有的碳和氫在此類固體碳質燃料18的燃燒過程中轉化成由C02和H20組成的產物氣體。 這種H20隨后能夠從此類產物氣體中移除，從而使得此類產物氣體的殘留物處于適當?shù)男问?，以便所述殘留物能夠用作預定輸出12，所述預定輸出12是基于預先選擇的特定應用的性質通過使用本發(fā)明的熱固體方法10來產生的，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成此類預定輸出12，且此類預先選擇的特定應用為新蒸汽發(fā)生器應用，或改進式蒸汽發(fā)生器應用，或C02捕集預留熱固體燃燒應用，或C02捕集預留熱固體氣化應用，或C02捕集熱固體燃燒應用，或C02捕集熱固體氣化應用，或部分C02捕集熱固體燃燒應用，或部分C02 捕集熱固體氣化應用。接下來參看圖2，其中描繪了本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第一示例性實施例的示意圖，所述第一示例性實施例通常在圖2中用參考數(shù)字觀表示，所述第一示例性實施例用于根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質來產生預定輸出，后面提到的預定輸出在圖2中用箭頭30和31表示，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出30和31，且所述預先選擇的特定應用為新蒸汽發(fā)生器應用。進一步參看圖2，通常在圖2中用參考數(shù)字32表示的還原反應器以及通常在圖2中用參考數(shù)字34表示的氧化反應器分別用于根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第一示例性實施例觀在本發(fā)明的熱固體方法10中使用，所述第一示例性實施例可根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質來產生預定輸出30和31，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出 30和31，且所述預先選擇的特定應用為新蒸汽發(fā)生器應用。對于在本發(fā)明的熱固體方法10 的運作模式的此第一示例性實施例觀中使用的氧化反應器34而言，當用于依此使用的燃料包含固體碳質燃料，例如，但不限于煤時，以及當預先選擇的特定應用為新蒸汽發(fā)生器應用時，所述氧化反應器；34的輸入包括CaS，后面提到的CaS在圖2中用箭頭36表示，以及空氣，后面提到的空氣在圖2中用箭頭38表示，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出30和31，且所述預定輸出通過本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的此第一示例性實施例觀產生。接著，在這種情況下，此類氧化反應器34的輸出包括灰燼，后面提到的灰燼在圖2中用箭頭48表示；CaS04，下文將進一步參考在圖2中用箭頭46表示的所述CaS04 ； 以及N2，后面提到的N2在圖2中用箭頭50表示。然而，對于在本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第一示例性實施例觀中使用的還原反應器32而言，當用于依此使用的燃料包含固體碳質燃料，例如，但不限于煤時，以及當預先選擇的特定應用為新蒸汽發(fā)生器應用時，所述還原反應器32的輸入包括固體碳質燃料，后面提到的固體碳質燃料在圖2中用箭頭40表示；CaC03，后面提到的CaC03在圖 2中用箭頭42表示；蒸汽，后面提到的蒸汽在圖2中用箭頭44表示；以及CaS04，上文中已參考用箭頭46表示的所述CaS04，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出30 和31，且所述預定輸出通過本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的此第一示例性實施例觀產生。添加到還原反應器32中的蒸汽44用于進行運作，以實現(xiàn)產物氣體中的CO向C02的氧化，所述產物氣體可根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第一示例性實施例觀在還原反應器32中產生，同時將此類產物氣體中的H20還原成H2。之后，此類C02可由固體中所含有的過量CaO捕獲，所述CaO在還原反應器32內循環(huán)，以便由此在其中形成CaC03。 此類CaC03用于作為預定輸出30從還原反應器32中排出，然后流向煅燒爐，且后面提到的煅燒爐通常在圖2中用參考數(shù)字52表示。煅燒爐52用于進行運作，以使得C02從預定輸出30中釋放出來，其中預定輸出30采用CaC03的形式，所述CaC03從還原反應器32流向煅燒爐52，且實現(xiàn)此類從CaC03中釋放C02所需的熱量是由從氧化反應器34供應到煅燒爐 52的熱固體提供的，且后面提到的熱固體在圖2中用箭頭M表示。在煅燒爐52中實現(xiàn)從 CaC03中釋放C02后所殘留的CaO用于隨后再循環(huán)到還原反應器32中進行再利用，且此類再循環(huán)在圖2中用箭頭56表示。根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第一示例性實施例觀在還原反應器32中產生的產物氣體的殘留物用于作為預定輸出31從還原反應器 32中排出，后面的預定輸出31采用不含C02的蒸汽發(fā)生器燃料的形式，且所述不含C02的蒸汽發(fā)生器燃料隨后供應到新蒸汽發(fā)生器(通常在圖2中用參考數(shù)字58表示)，以在其中用作新蒸汽發(fā)生器58的燃料。接下來參看圖3a和圖北，其中這兩幅圖中均包含一副示意圖，所述示意圖以示例但非限制的方式來具體說明本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第二示例性實施例的不同構造形式，所述第二示例性實施例通常在圖3a和圖北中用參考數(shù)字60表示，其中用于依此燃燒的燃料包含固體碳質燃料，例如，但不限于煤，且其中預先選擇的特定應用是改進式蒸汽發(fā)生器應用，所述預先選擇的特定應用正用于生成在圖3a和圖北中用箭頭62表示的預定輸出，所述預定輸出通過本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第二示例性實施例 60產生。在這種情況下，通常在圖3a中用參考數(shù)字64表示的現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器以及通常在圖北中用參考數(shù)字66表示的現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器均用于用作氧化反應器。為此，對于本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第二示例性實施例60而言，為了由此用作此類氧化反應器，現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器64需要進行適當?shù)馗脑欤员阌纱藖韺嵤庑?，后面提到的氣旋在圖3a中用參考數(shù)字68表示，所述氣旋經過適當?shù)卦O計，以便能夠以反應器的方式運行， 與此同時，現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器66也需要進行適當?shù)馗脑?，以便由此來實施曲線分離器，后面提到的曲線分離器在圖北中用參考數(shù)字70表示，所述曲線分離器經過適當?shù)卦O計以便能夠以反應器的方式運行。接下來討論本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第二示例性實施例60，當現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器64已經過適當改造(如圖3a中示意圖所示)以由此實施氣旋68時，此類氣旋68適當?shù)卦O計成能夠以氧化反應器的方式運行，以便在其中燃燒CaS(后面提到的CaS 在圖3a中用箭頭72表示)，所述CaS設計成能夠與過量空氣(后面提到的過量空氣在圖 3a中用箭頭74表示)一起作為輸入輸送到氣旋68中。通常在圖3a和圖北中用參考數(shù)字 76表示的還原反應器適當?shù)卦O計成能夠以將在下文中詳細說明的方式基于用于燃燒的燃料為固體碳質燃料，且預先選擇的特定應用為改進式蒸汽發(fā)生器應用來在其中產生預定輸出62，其中所述預先選擇的特定應用正用于產生預定輸出62。主要由CaS04構成的固體與氣旋68中CaS 72和空氣74燃燒所生成的氣體分離，所述CaS04是由氣旋68內CaS 72與空氣74燃燒生成的，且如圖3a中所示，現(xiàn)有的蒸汽生成器64已經過改造以實施所述氣旋。 如圖3a中的箭頭78所示，此類CaS04用于隨后從氣旋68再循環(huán)到還原反應器76，其中此類CaS04 78可同時與固體碳質燃料(例如，但不限于煤，后面提到的煤在圖3a中用箭頭80 表示)以及CaC03(后面提到的CaC03在圖3a中用箭頭82表示)一起使用，所述固體碳質燃料和CaC03均用于作為還原反應器76的輸入而供應，以便基于預先選擇的特定應用的性質在還原反應器76內產生預定輸出62，所述預先選擇的特定應用為改進式蒸汽生成器應用。此外，通過氣旋68中CaS 72與空氣74的燃燒而在氣旋68中生成的氣體(如圖3a所示，現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器64已經過適當改造以由此實施氣旋68)依次流經現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器 64(如圖3a中箭頭84所示)，以便在現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器64內從此類氣體84中吸收熱量。 與此同時，任何可能由氣旋68中CaS 72和空氣74燃燒生成的灰燼微粒和/或固體微?？稍诂F(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器64的底部收集(如圖3a中的箭頭86所示)，其中如圖3a所示，現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器64已進行適當?shù)馗脑煲杂纱藢嵤┎⑽磶ё哂靡粤鹘洭F(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器64的氣體84的此類氣旋68。接下來討論本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第二示例性實施例60，當現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器66已進行適當改造(如圖北中示意圖所示)以由此實施曲線分離器70時， 此類曲線分離器70適當?shù)卦O計成能夠以氧化反應器的方式運行，以在其中燃燒CaS (后面提到的CaS在圖北中用箭頭86表示)，所述CaS設計成能夠與過量空氣(后面提到的過量空氣在圖北中用箭頭88表示)一起作為輸入輸送到曲線分離器70中。通常在圖3a和圖北中用參考數(shù)字76表示的還原反應器適當?shù)卦O計成能夠以將在下文中詳細說明的方式基于用于燃燒的燃料為固體碳質燃料，且預先選擇的特定應用為改進式蒸汽發(fā)生器應用來在其中產生預定輸出62，其中所述預先選擇的特定應用正用于產生預定輸出62。主要由 CaS04構成的固體與曲線分離器70中CaS 86和空氣88燃燒所生成的氣體分離，所述CaS04 是由曲線分離器70內CaS 86與空氣88燃燒生成的，且如圖北中所示，現(xiàn)有的蒸汽生成器 66已經過改造以實施所述曲線分離器。如圖北中的箭頭90所示，此類CaS04用于隨后從曲線分離器70再循環(huán)到還原反應器76，其中此類CaS04 90用于同時與固體碳質燃料(例如，但不限于煤，后面提到的煤在圖北中用箭頭92表示)以及Ca⑶3(后面提到的CaC03 在圖北中用箭頭94表示)一起使用，所述固體碳質燃料和CaC03分別用于作為還原反應器76的輸入而供應，以便基于預先選擇的特定應用的性質在還原反應器76內產生預定輸出62，其中所述預先選擇的特定應用為改進式蒸汽生成器應用。此外，通過曲線分離器70 中CaS 86和空氣88的燃燒而在曲線分離器70中生成的氣體(如圖北所示，現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器66已經過適當改造以便由此實施曲線分離器70)依次流經現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器66 (如圖北中箭頭96所示)，以便在現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器66內從此類氣體96中吸收熱量。與此同時，任何可能由曲線分離器70中CaS 86與空氣88燃燒生成的灰燼微粒和/或固體微?？稍诂F(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器66的底部收集(如圖北中的箭頭98所示)，其中如圖北所示，現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器66已進行適當?shù)馗脑煲杂纱藢嵤┎⑽磶ё哂靡粤鹘洭F(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器66的氣體96的此類曲線分離器70。接下來參看本專利申請文件的圖4，其中描述有本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第三示例性實施例的示意圖，所述第三示例性實施例通常在圖4中用參考數(shù)字100表示，所述第三實施例用于根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質產生預定輸出，后面提到的預定輸出在圖4中箭頭102表示，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出102，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集預留熱固體燃燒應用。進一步參看圖4，通常在圖4中用參考數(shù)字104表示的還原反應器以及通常在圖4中用參考數(shù)字106表示的氧化反應器均用于根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第三示例性實施例100 用于本發(fā)明的熱固體方法10中，所述第三示例性實施例可根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質來產生預定輸出102，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出102，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集預留熱固體燃燒應用。接著，根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第三示例性實施例100，作為還原反應器104的輸入而供應的固體碳質燃料(例如，但不限于煤，后面提到的煤在圖4中用箭頭108表示)用于間接利用空氣燃燒。為此，用于根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第三示例性實施例100 添加的CaC03 (后面提到的CaC03在圖4中用箭頭110表示)也作為還原反應器104的輸入而供應。依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第三示例性實施例100添加的此類 CaC03 110用于進行運作，以在還原反應器104中捕集固體碳質燃料108中所含有的硫，以便由此在還原反應器104中從中生成CaS。后面的CaS (在圖4中用箭頭112表示)隨后作為還原反應器104的輸出從其中排出，之后，此類CaS 112將作為氧化反應器106的輸入而供應。在氧化反應器106中，此類CaS 112在與空氣的放熱反應中燃燒，所述空氣在圖4中用箭頭114表示，所述空氣作為氧化反應器106的輸入而供應，以便由此在氧化反應器106 中生成CaS04。進一步參看此圖，該CaS04(如圖4中箭頭116表示)用于隨后作為氧化反應器 106的輸出而排出，之后，該CaS04用于作為還原反應器104的輸入再循環(huán)到其中，以提供在還原反應器104中同時實現(xiàn)固體碳質燃料108的燃燒，以及CaS04 116向CaS 112的還原所需的氧氣和熱量，從而由此在其中實現(xiàn)連續(xù)的再循環(huán)。固體碳質燃料108在還原反應器 104中的燃燒用于使得預定輸出102在還原反應器104中產生，且固體碳質燃料108中所含有的碳和氫在此類固體碳質燃料108的燃燒過程中轉化，從而從中生成由C02和H20組成的產物氣體。H20隨后能夠從此類產物氣體中移除，從而使得此類產物氣體的殘留物處于適當?shù)男问?，以便所述殘留物能夠用作預定輸出102，所述預定輸出通過使用本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第三示例性實施例100產生，從而基于預先選擇的特定應用的性質而被捕集預留，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成此類捕集預留預定輸出102，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集預留熱固體燃燒應用。接下來參看本專利申請文件的圖5，其中描述有本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第四示例性實施例的示意圖，所述第四示例性實施例通常在圖5中用參考數(shù)字118表示，所述第四實施例用于根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質產生預定輸出，后面提到的預定輸出在圖5中箭頭120表示，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出120，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集預留熱固體氣化應用。進一步參看圖5，通常在圖5中用參考數(shù)字122表示的還原反應器以及通常在圖5中用參考數(shù)字IM表示的氧化反應器均用于根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第四示例性實施例118 用于本發(fā)明的熱固體方法10中，所述第四示例性實施例可根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質來產生預定輸出120，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出120，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集預留熱固體氣化應用。接著，根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第四示例性實施例118，作為還原反應器122的輸入而供應的固體碳質燃料(例如，但不限于煤，后面提到的煤在圖5中用箭頭1 表示)用于進行氣化。為此，用于依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第四示例性實施例118添加的 CaC03(后面提到的CaC03在圖5中用箭頭1 表示)也作為還原反應器122的輸入而供應。依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第四示例性實施例118添加的此類CaC03 128用于進行運作，以在還原反應器122中捕集固體碳質燃料126中所含有的硫，以便由此在還原反應器122中從中生成CaS。后面的CaS (在圖5中用箭頭130表示)隨后用于作為還原反應器122的輸出從其中排出，之后，此類CaS 130將作為氧化反應器IM的輸入而供應。在氧化反應器124中，此類CaS 130用于進行反應?？諝?后面提到的空氣在圖5中用箭頭132表示)用于作為氧化反應器IM的輸入而供應，以便由此能夠在氧化反應器124 中通過CaS 130的反應生成CaS04。進一步參看此圖，在圖5中用箭頭134表示的此類CaS04隨后用于作為氧化反應器124的輸出而排出，之后，此類CaS04 134用于作為還原反應器122的輸入再循環(huán)到其中，以提供在還原反應器122中同時實現(xiàn)固體碳質燃料126的氣化，以及CaS04 134向CaS 130的還原所需的氧氣和熱量，從而由此在其中實現(xiàn)連續(xù)的再循環(huán)。固體碳質燃料1 在還原反應器122中的氣化用于使得預定輸出120在還原反應器122中產生，之后，固體碳質燃料126中所含有的碳和氫在此類固體碳質燃料126的氣化過程中轉化，從而生成包括C02 和H20以及CO和H2的產物氣體。H20隨后能夠從此類產物氣體中移除，從而使得此類產物氣體的殘留物處于適當?shù)男问?，以便所述殘留物能夠用作預定輸出120，所述預定輸出通過使用本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第四示例性實施例118產生，從而基于預先選擇的特定應用的性質被捕集預留，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成此類捕集預留預定輸出120，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集預留熱固體氣化應用。接下來參看本專利申請文件的圖6，其中描述有本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第五示例性實施例的示意圖，所述第五示例性實施例通常在圖6中用參考數(shù)字136表示，所述第五實施例意圖用于根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質產生預定輸出，后面提到的預定輸出在圖6中用參考數(shù)字138表示，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出138，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集熱固體燃燒應用。進一步參看圖6，通常在圖6中用參考數(shù)字140表示的還原反應器以及通常在圖6中用參考數(shù)字 142表示的氧化反應器分別意圖用于根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第五示例性實施例136用于本發(fā)明的熱固體方法10中，所述第五示例性實施例可根據(jù)本發(fā)明操作， 以基于預先選擇的特定應用的性質而產生預定輸出138，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出138，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集熱固體燃燒應用。接著，根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第五示例性實施例136，作為還原反應器140的輸入而供應的固體碳質燃料(例如，但不限于煤，后面提到的煤在圖6中用箭頭144表示)用于間接利用空氣燃燒。為此，用于依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第五示例性實施例136添加的CaC03(后面提到的CaC03在圖6中用箭頭146表示)也作為還原反應器 140的輸入而供應。依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第五示例性實施例136添加的此類Ca⑶3 146用于進行運作，以在還原反應器140中捕集固體碳質燃料144中所含有的硫，以便由此在還原反應器140中從中生成CaS。后面的CaS(在圖6中用箭頭148表示)隨后用于作為還原反應器140的輸出從其中排出，之后，此類CaS 148用于作為氧化反應器142的輸入而供應。在氧化反應器142中，此類CaS 148在與空氣的放熱反應中燃燒， 所述空氣在圖6中用箭頭150表示，所述空氣作為氧化反應器142的輸入而供應，以便由此在氧化反應器142中生成CaS04。進一步參看此圖，此類CaS04(如圖6中箭頭152所示)隨后用于作為氧化反應器 142的輸出而排出，之后，此類CaS04 152用于作為還原反應器140的輸入再循環(huán)到其中，以提供在還原反應器140中同時實現(xiàn)固體碳質燃料144的燃燒，以及CaS04 152向CaS 148的還原所需的氧氣和熱量，從而由此在其中實現(xiàn)連續(xù)的再循環(huán)。固體碳質燃料144在還原反應器140中的燃燒用于使得預定輸出138在還原反應器140中產生，之后，固體碳質燃料 144中所含有的碳和氫在此類固體碳質燃料144的燃燒過程中轉化成含有C02和H20的產物氣體。H20隨后能夠從此類產物氣體中移除，從而使得此類產物氣體的殘留物處于適當?shù)男问?，以便所述殘留物能夠用作預定輸出138，所述預定輸出通過使用本發(fā)明的熱固體方法 10的運作模式的第五示例性實施例136而產生，從而由適用于此類用途的任何捕集構件基于預先選擇的特定應用的性質進行捕集，所述捕集構件在圖6中用示意圖進行描繪，其中此類捕集構件的示意圖描述用參考數(shù)字1 表示，所述預先選擇的特定應用正用于生成此類預定輸出138，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集熱固體燃燒應用。接下來參看本專利申請文件的圖7，其中描述有本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第六示例性實施例的示意圖，所述第六示例性實施例通常在圖7中用參考數(shù)字156表示，所述第六示例性實施例用于根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質而產生預定輸出，后面提到的預定輸出在圖7中參考數(shù)字158表示，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出158，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集熱固體氣化應用。進一步參看圖7，通常在圖7中用參考數(shù)字160表示的還原反應器以及通常在圖7中用參考數(shù)字162表示的氧化反應器均用于根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第六示例性實施例156用于本發(fā)明的熱固體方法10中，所述第六示例性實施例可根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質而產生預定輸出158，所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出158，且所述預先選擇的特定應用為C02捕集熱固體氣化應用。接著，根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第六示例性實施例156，作為還原反應器160的輸入而供應的固體碳質燃料(例如，但不限于煤，后面提到的煤在圖7中用箭頭164表示)用于進行氣化。為此，用于依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第六示例性實施例156添加的CaC03(后面提到的CaC03在圖7中用箭頭166表示)也供應到還原反應器160。依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第六示例性實施例156添加的此類CaC03166用于進行運作，以在還原反應器160中捕集固體碳質燃料164中所含有的硫，以便由此在還原反應器160中從中生成CaS。后面的CaS (在圖7中用箭頭168表示)隨后用于作為還原反應器 160的輸出從其中排出，之后，此類CaS 168作為氧化反應器162的輸入而供應。在氧化反應器162中，此類CaS 168用于進行反應。空氣用于作為氧化反應器162的輸入而供應，以便由此在氧化反應器162中通過CaS 168的反應生成CaS04，后面提到的空氣在圖7中用箭頭170表示。進一步參看此圖，在圖7中用箭頭172表示的此類CaS04隨后用于作為氧化反應器162的輸出而排出，之后，此類CaS04 172用于作為還原反應器160的輸入再循環(huán)到其中，以提供在還原反應器160中同時實現(xiàn)固體碳質燃料164的氣化，以及CaS04 172向CaS 168的還原所需的氧氣和熱量，從而由此在其中實現(xiàn)連續(xù)的再循環(huán)。固體碳質燃料164在還原反應器160中的氣化用于使得預定輸出158在還原反應器160中產生，之后，固體碳質燃料164中所含有的碳和氫在此類固體碳質燃料164的氣化過程中轉化成包括C02和H20以及CO和H2的產物氣體。H20隨后能夠從此類產物氣體中移除，從而使得此類產物氣體的殘留物處于適當?shù)男问剑员闼鰵埩粑锬軌蛴米黝A定輸出158，所述預定輸出通過使用本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第六示例性實施例156而產生，從而能夠由適用于此類用
15途的任何捕集構件基于預先選擇的特定應用的性質進行捕集，此類捕集構件在圖7中以示意圖的方式描繪，其中此類捕集構件的示意圖描述用參考數(shù)字174表示，且其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出158，所述預先選擇的特定應用為C02捕集熱固體氣化應用。接下來參看本專利申請文件的圖8，其中描述有本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第七示例性實施例的示意圖，所述第七示例性實施例通常在圖8中用參考數(shù)字176表示，所述第七實施例用于根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質而產生預定輸出，后面提到的預定輸出在圖8中參考數(shù)字178表示，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出178，且所述預先選擇的特定應用為部分C02捕集熱固體燃燒應用。進一步參看圖8，通常在圖8中用參考數(shù)字180表示的還原反應器以及通常在圖8中用參考數(shù)字182表示的氧化反應器均用于根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第七示例性實施例176用于本發(fā)明的熱固體方法10中，所述第七示例性實施例可根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質而產生預定輸出178，所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出178，且所述預先選擇的特定應用為部分C02捕集熱固體燃燒應用。接著，根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第七示例性實施例176，作為還原反應器180的輸入而供應的固體碳質燃料(例如，但不限于煤，后面提到的煤在圖8中用箭頭184表示)用于間接利用空氣燃燒。為此，用于依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第七示例性實施例 176添加的CaC03 (后面提到的CaC03在圖8中用箭頭186表示)也作為還原反應器180的輸入而供應。依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第七示例性實施例176添加的此類CaC03 186用于進行運作，以在還原反應器180中捕集固體碳質燃料184中所含有的硫， 以便由此在還原反應器180中從中生成CaS。后面的CaS (在圖8中用箭頭188表示)隨后用于作為還原反應器180的輸出從其中排出，之后，此類CaS 188作為氧化反應器182的輸入而供應。在氧化反應器182中，此類CaS 188在與空氣的放熱反應中燃燒，后面提到的空氣在圖8中用箭頭190表示，所述空氣用于作為氧化反應器182的輸入而供應，以便能夠由此在氧化反應器182中生成CaS04。進一步參看此圖，此類CaS04(如圖8中箭頭192所示)隨后用于作為氧化反應器 182的輸出而排出，之后，此類CaS04 192用于作為還原反應器190的輸入而再循環(huán)到其中， 以提供在還原反應器180中同時實現(xiàn)固體碳質燃料184的燃燒，以及CaS04 192向CaS 188 的還原所需的氧氣和熱量，從而由此在其中實現(xiàn)連續(xù)的再循環(huán)。固體碳質燃料184在還原反應器180中的燃燒用于使得預定輸出178在還原反應器180中產生，之后，固體碳質燃料 184中所含有的碳和氫在所述固體碳質燃料184的燃燒過程中轉化成包括C02和H20的產物氣體。H20隨后能夠從此類產物氣體中移除，從而使得此類產物氣體的殘留物處于適當?shù)男问剑员闼鰵埩粑锬軌蛴米黝A定輸出178，所述預定輸出通過使用本發(fā)明的熱固體方法 10的運作模式的第七示例性實施例176而生成，從而能夠由適用于此類用途的任何部分捕集構件基于預先選擇的特定應用的性質進行部分捕集，此類部分捕集構件在圖8中用示意圖描繪，其中此類部分捕集構件的示意圖描述用參考數(shù)字194表示，且其中所述預先選擇的特定應用正用于生成此類預定輸出178，所述預先選擇的特定應用為部分C02捕集熱固體燃燒應用。接下來參考本專利申請文件的圖9，其中描述有本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第八示例性實施例的示意圖，所述第八示例性實施例通常在圖9中用參考數(shù)字196表示，所述第八示例性實施例用于根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質而產生預定輸出，后面提到的預定輸出在圖9中參考數(shù)字198表示，所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出198，且所述預先選擇的特定應用為部分C02捕集熱固體氣化應用。進一步參看圖9，通常在圖9中用參考數(shù)字200表示的還原反應器以及通常在圖9中用參考數(shù)字 202表示的氧化反應器均用于根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第八示例性實施例196用于本發(fā)明的熱固體方法10中，所述第八示例性實施例可根據(jù)本發(fā)明操作，以基于預先選擇的特定應用的性質而產生預定輸出198，其中所述預先選擇的特定應用正用于生成預定輸出198，且所述預先選擇的特定應用為部分C02捕集熱固體氣化應用。接著，根據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第八示例性實施例196，用于作為還原反應器200的輸入而供應的固體碳質燃料(例如，但不限于煤，后面提到的煤在圖9中用箭頭204表示) 用于進行氣化。為此，用于依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第八示例性實施例 196添加的CaC03(在圖9中用箭頭206表示)也供應到還原反應器200。依據(jù)本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第八示例性實施例196添加的此類CaC03 206用于進行運作，以在還原反應器200中捕集固體碳質燃料204中所含有的硫，以便由此在還原反應器200中從中生成CaS。后面的CaS (在圖9中用箭頭208表示)隨后用于作為還原反應器200的輸出從其中排出，之后，此類CaS 208作為氧化反應器202的輸入而供應。在氧化反應器202 中，此類CaS 208用于進行反應?？諝?后面提到的空氣在圖9中用箭頭210表示)作為對氧化反應器202的輸入而供應，以便由此能夠在氧化反應器202中通過CaS 208的反應生成CaS04。進一步參看此圖，此類CaS04(如圖9中箭頭212所示)隨后用于作為氧化反應器202的輸出而排出，之后，此類CaS04 212用于作為還原反應器200的輸入而再循環(huán)到其中，以提供在還原反應器200中同時實現(xiàn)固體碳質燃料204的氣化，以及CaS04 212向CaS 208的還原所需的氧氣和熱量，從而由此在其中實現(xiàn)連續(xù)的再循環(huán)。固體碳質燃料204在還原反應器200中的氣化用于使得預定輸出198在還原反應器200中產生，之后，固體碳質燃料204中所含有的碳和氫在此類固體碳質燃料204的氣化過程中轉化成包括C02和H20以及CO和H2的產物氣體。H20隨后能夠從此類產物氣體中移除，從而使得此類產物氣體的殘留物處于適當?shù)男问?，以便所述殘留物能夠用作預定輸出198，所述預定輸出通過使用本發(fā)明的熱固體方法10的運作模式的第八示例性實施例196而生成，從而能夠由適用于此類用途的任何部分捕集構件基于預先選擇的特定應用的性質進行部分捕集，此類部分捕集構件在圖9中用示意圖描繪，其中此類部分捕集構件的示意圖描述用參考數(shù)字214表示，且其中所述預先選擇的特定應用正用于生成此類預定輸出198，所述預先選擇的特定應用為部分 C02捕集熱固體氣化應用。盡管上文提到的本發(fā)明的實施例包括氧化鈣，但本發(fā)明考慮到氧化物可能包含 (例如)由FeO等鐵構成的金屬氧化物。盡管本申請中已展示和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應了解，在不偏離在隨附的權利要求書中提出的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可對其做出多種修改和替換。因此， 應進一步了解，根據(jù)本專利申請文件對本發(fā)明的描述，本發(fā)明是以舉例但非限制的方式進行描述的。
權利要求
1.一種熱固體方法，所述熱固體方法可選擇性操作以基于特定應用的性質而產生預定輸出，其中所述生成的預定輸出用于所述特定應用，所述方法包含從一組特定應用中預選出特定應用，所述特定應用組包括新蒸汽發(fā)生器應用、改進式蒸汽發(fā)生器應用、C02捕集預留熱固體燃燒應用、C02捕集預留熱固體氣化應用、C02捕集熱固體燃燒應用、C02捕集熱固體氣化應用、部分C02捕集熱固體燃燒應用和部分C02捕集熱固體氣化應用中的至少兩者，其中生成的所述預定輸出用于所述特定應用；提供作為還原反應器運作的第一反應器；提供作為氧化反應器運作的第二反應器；將含硫固體碳質燃料和鈣源作為輸入供應到所述還原反應器；將空氣作為輸入供應到所述氧化反應器；在所述還原反應器中用所述鈣源捕集所述含硫固體碳質燃料中的硫，從而在所述還原反應器中生成CaS;將所述CaS作為所述還原反應器的輸出而排出，且隨后將此類CaS作為輸入供應到所述氧化反應器；在所述氧化反應器中用所述CaS生成CaS04 ；將所述CaS04作為所述氧化反應器的輸出而排出，且隨后將此類CaS04作為輸入供應到所述還原反應器；將所述還原反應器中的所述CaS04用作氧氣來源和熱量來源，從而基于所述特定應用的性質而在所述還原反應器中從所述含硫固體碳質燃料中產生所述預定輸出，其中生成的所述預定輸出用于所述特定應用；以及將所述預定輸出從所述還原反應器中排出。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱固體方法，其特征在于所述預先選擇的特定應用為改進式蒸汽發(fā)生器應用。
3.根據(jù)權利要求2所述的熱固體方法，其特征在于所述氧化反應器包含在現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器中實施的氣旋，所述現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器已進行改造以實施所述氣旋。
4.根據(jù)權利要求2所述的熱固體方法，其特征在于所述氧化反應器包含在現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器中實施的曲線分離器，所述現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器已進行改造以實施所述曲線分離器。
5.根據(jù)權利要求1所述的熱固體方法，其特征在于所述預先選擇的特定應用為C02捕集熱固體燃燒應用。
6.根據(jù)權利要求5所述的熱固體方法，其特征在于進一步包含提供可操作的捕集構件以在其中捕集從所述還原反應器中排出的所述預定輸出的步驟。
7.根據(jù)權利要求1所述的熱固體方法，其特征在于所述預先選擇的特定應用為C02捕集熱固體氣化應用，且所述方法進一步包含提供可操作的捕集構件，以在其中捕集從所述還原反應器中排出的所述預定輸出。
8.根據(jù)權利要求1所述的熱固體方法，其特征在于所述預先選擇的特定應用為部分 C02捕集熱固體燃燒應用，且所述方法進一步包含提供可操作的部分捕集構件，以在其中部分捕集從所述還原反應器中排出的所述預定輸出。
9.根據(jù)權利要求1所述的熱固體方法，其特征在于所述預先選擇的特定應用為部分 C02捕集熱固體氣化應用，且所述方法進一步包含提供可操作的部分捕集構件，以在其中部分捕集從所述還原反應器中排出的所述預定輸出。
10.根據(jù)權利要求1所述的熱固體方法，其特征在于作為輸入供應到所述還原反應器的所述鈣源優(yōu)選CaC03。
11.一種可選擇性操作以基于特定應用的性質而產生預定輸出的熱固體方法，其中生成的所述預定輸出用于所述特定應用，所述方法包含從一組特定應用中預選出特定應用，所述特定應用組包括新蒸汽發(fā)生器應用、改進式蒸汽發(fā)生器應用、C02捕集預留熱固體燃燒應用、C02捕集預留熱固體氣化應用、C02捕集熱固體燃燒應用、C02捕集熱固體氣化應用、部分C02捕集熱固體燃燒應用和部分C02捕集熱固體氣化應用中的至少兩者，其中生成的所述預定輸出用于所述特定應用； 提供作為還原反應器運作的第一反應器； 提供作為氧化反應器運作的第二反應器； 將含硫固體碳質燃料和氧化物作為輸入供應到所述還原反應器； 將空氣作為輸入供應到所述氧化反應器；在所述還原反應器中用所述氧化物捕集所述含硫固體碳質燃料中的硫； 在所述氧化反應器中生成氧化物；將所述氧化物作為所述氧化反應器的輸出而排出，且隨后將此類氧化物作為輸入供應到所述還原反應器；將所述還原反應器中的所述氧化物用作氧氣來源和熱量來源，從而基于所述特定應用的性質而在所述還原反應器中從所述含硫固體碳質燃料中產生所述預定輸出，其中生成的所述預定輸出用于所述特定應用；以及讓所述預定輸出從所述還原反應器中排出。
12.根據(jù)權利要求11所述的熱固體方法，其特征在于所述氧化物為氧化鈣和金屬氧化物中的一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱固體方法，所述方法可選擇性操作以基于特定應用的性質而產生預定輸出，其中所述生成的預定輸出正用于所述特定應用，且其中此類特定應用可從一組特定應用中預選出來，所述特定應用組包括新蒸汽發(fā)生器應用、改進式蒸汽發(fā)生器應用、CO2捕集預留熱固體燃燒應用、CO2捕集預留熱固體氣化應用、CO2捕集熱固體燃燒應用、CO2捕集熱固體氣化應用、部分CO2捕集熱固體燃燒應用和部分CO2捕集熱固體氣化應用。
文檔編號C10J3/00GK102482596SQ201080015741
公開日2012年5月30日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權日2009年3月31日
發(fā)明者保羅·R·蒂博, 勞倫·馬吉迪松, 卡爾·R·博祖托, 安德列亞斯·布勞奇, 小赫伯特·E·安德勒斯, 格雷戈里·N·利耶達爾, 科琳·比爾, 米歇爾·范戴克, 約翰·H·趙, 邁克爾·T·比亞爾科夫斯基 申請人:阿爾斯通技術有限公司