本發(fā)明涉及一種用于制造能量的方法，其中，將選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金噴灑和/或霧化并且用包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣燃燒，其中，將反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合，并且本發(fā)明涉及一種用于實(shí)施所述方法的設(shè)備。

現(xiàn)在，通常的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)(gud)發(fā)電站燃燒礦物燃料。礦物燃料的燃燒也在一般的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(igcc)發(fā)電站中間接地進(jìn)行，盡管在燃?xì)廨啓C(jī)中優(yōu)選僅適用h2、必要時(shí)co或其混合物(合成氣)。

由于減少二氧化碳排放的必要性，近來(lái)討論多種由替代能源生成能量的可能性。

在文獻(xiàn)de102008031437.4中，描述如何能夠利用堿金屬建立可再生的能量循環(huán)。這在wo2012/038330和wo2013/156476中也被詳細(xì)描述。

電正性金屬、例如鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇或甚至鋁或鋅除了空氣之外還能在二氧化碳(co2)或水(h2o)中燃燒。在此形成化學(xué)基礎(chǔ)原料一氧化碳(co)或氫氣(h2)。

示例性地通過(guò)以下反應(yīng)式示出鋰的燃燒。

li+co2→1/2li2co3+1/2co-270kj

li+h2o→lioh+1/2h2-202kj

每個(gè)反應(yīng)都可以被應(yīng)用，以便在類(lèi)似于gud(燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)(發(fā)電站))中類(lèi)似的發(fā)電站運(yùn)行中通過(guò)向一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)或額外地向與燃?xì)廨啓C(jī)相連的兩個(gè)蒸汽輪機(jī)的回流而使用最大可用熱能。

然而有必要的是，通過(guò)通常的部件、例如蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)中的膨脹機(jī)從作為可循環(huán)能量載體的電正性金屬、例如堿金屬中高效地獲得能量、尤其電能。所形成的有用產(chǎn)物co或h2等可以在此例如通過(guò)化學(xué)方式使用?？傮w上在此應(yīng)該實(shí)現(xiàn)無(wú)排放的設(shè)備。

以下描述一種發(fā)電站設(shè)備，所述發(fā)電站設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)儲(chǔ)存于電正性金屬中的能量的有效回收，或者能夠?qū)⒃谌紵^(guò)程中形成的有用材料供給化學(xué)回收利用部。發(fā)明人在此發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液供給在反應(yīng)時(shí)或反應(yīng)后的由包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣和電正性金屬組成的反應(yīng)混合物時(shí)，能夠在能量方面實(shí)現(xiàn)有效的反應(yīng)過(guò)程(reaktionsführung)和更好的產(chǎn)率。

本發(fā)明根據(jù)另一方面涉及一種用于制造能量的方法，其中，將選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金噴灑和/或霧化并且用包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣燃燒，并且將反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合，并且將與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面以氣態(tài)組分分離，并且將一方面固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面氣態(tài)組分的能量至少部分轉(zhuǎn)化，其中，反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或水性懸浮液的混合物的混合通過(guò)將液態(tài)和/或氣態(tài)水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液噴灑和霧化到經(jīng)反應(yīng)的混合物中完成。

本發(fā)明根據(jù)另一方面還涉及一種用于形成能量的設(shè)備，所述設(shè)備具有：

第一反應(yīng)器，在所述第一反應(yīng)器中，使選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金與包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣發(fā)生反應(yīng)，所述第一反應(yīng)器被構(gòu)造為，使包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣與電正性金屬發(fā)生反應(yīng)；

至少一個(gè)用于噴灑和/或霧化電正性金屬的第一噴灑裝置和/或霧化裝置，所述第一噴灑裝置和/或霧化裝置被構(gòu)造為，將電正性金屬?lài)姙⒑?或霧化到第一反應(yīng)器中；

至少一個(gè)用于電正性金屬的第一進(jìn)料裝置，所述第一進(jìn)料裝置被構(gòu)造為，將電正性金屬供給所述至少一個(gè)第一噴灑裝置和/或霧化裝置；

至少一個(gè)用于包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣的第二進(jìn)料裝置，所述第二進(jìn)料裝置被構(gòu)造為，將包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣供給第一反應(yīng)器；

第二反應(yīng)器，在所述第二反應(yīng)器中，反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合，所述第二反應(yīng)器被構(gòu)造為，使反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合；

至少一個(gè)用于噴灑和/或霧化水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第二噴灑裝置和/或霧化裝置，所述第二噴灑裝置和/或霧化裝置被構(gòu)造為，將水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液噴灑和/或霧化到第二反應(yīng)器中；

至少一個(gè)用于水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第三進(jìn)料裝置，所述第三進(jìn)料裝置被構(gòu)造為，將水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液供給所述至少一個(gè)第二噴灑裝置；

第一分離裝置，在所述第一分離裝置中，與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面以氣態(tài)組分分離，所述第一分離裝置被構(gòu)造為，使與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面以氣態(tài)組分分離；

至少一個(gè)用于轉(zhuǎn)換能量的第一裝置，所述第一裝置被構(gòu)造為，將固態(tài)和/或液態(tài)組分的能量至少部分轉(zhuǎn)化；和

至少一個(gè)用于轉(zhuǎn)換能量的第二裝置，所述第二裝置被構(gòu)造為，將氣態(tài)組分的能量至少部分轉(zhuǎn)化。

本發(fā)明的其他方面從從屬權(quán)利要求和具體描述以及附圖中給出。

附圖應(yīng)該闡釋本發(fā)明的實(shí)施例，并且提供其他的教導(dǎo)。附圖結(jié)合說(shuō)明用于解釋本發(fā)明的方案和原理。其他實(shí)施例和大量所述優(yōu)點(diǎn)基于附圖給出。附圖的元素不一定相互比例準(zhǔn)確地示出。如果沒(méi)有特殊說(shuō)明，相同的、功能相同和發(fā)揮相同作用的元件、技術(shù)特征和部件在附圖的視圖中分別標(biāo)注以相同的附圖標(biāo)記。

圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一示例性實(shí)施方式，所述設(shè)備呈用于形成電能的聯(lián)合gud堿性發(fā)電站的形式，其具有用于分離氣態(tài)產(chǎn)物的旋風(fēng)分離器。

圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第二示例性實(shí)施方式，所述設(shè)備呈用于形成電能的聯(lián)合gud堿性發(fā)電站的形式，其具有用于分離氣態(tài)產(chǎn)物的靜電沉淀器。

圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明的堿性發(fā)電站的第三示例性實(shí)施方式，其具有連接的費(fèi)托-合成器和與igcc設(shè)備類(lèi)似的co2洗滌器(scrubber)。

本發(fā)明根據(jù)第一方面涉及一種用于制造能量的方法，其中，將選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金噴灑和霧化并且用包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣燃燒，將反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或水性懸浮液混合，將與水和或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面以氣態(tài)組分分離，并且將一方面固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面氣態(tài)組分的能量至少部分轉(zhuǎn)化，其中，反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或水性懸浮液的混合通過(guò)將液態(tài)和/或氣態(tài)水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或水性懸浮液噴灑和/或霧化到經(jīng)反應(yīng)的混合物中完成。

在本發(fā)明中，電正性金屬的鹽的水溶液和/或水性懸浮液的是指電正性金屬的鹽的水溶液和/或電正性金屬的鹽的水性懸浮液。

一方面固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面氣態(tài)組分的能量的至少部分轉(zhuǎn)化包括電正性金屬和反應(yīng)氣反應(yīng)時(shí)以及在與水、電正性金屬的氫氧化物水溶液和/或水性懸浮液混合時(shí)所釋放的和/或存在的能量、例如熱能和/或動(dòng)能向每個(gè)其他形式能、例如電能的至少部分轉(zhuǎn)化。例如，所述能量能夠例如在換熱器中轉(zhuǎn)化為其他介質(zhì)、例如水的熱能或轉(zhuǎn)化為電能。在此，被轉(zhuǎn)化的能量的量可以與多種因素、例如所使用的轉(zhuǎn)化裝置的效率、必要時(shí)系統(tǒng)的能量損耗、反應(yīng)的控制和物質(zhì)流等相關(guān)。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，電正性金屬選自：堿金屬、優(yōu)選li、na、k、rb和cs；堿土金屬、優(yōu)選mg、ca、sr和ba、al和zn；及其混合物和/或合金。在優(yōu)選實(shí)施方式中，電正性金屬選自li、na、k、mg、ca、sr、ba和zn，并且特別優(yōu)選地電正性金屬是li、na、k、ca或mg。電正性金屬的混合物和/或合金也是可行的。

反應(yīng)氣包含二氧化碳和/或水，以便實(shí)現(xiàn)二氧化碳和/或水與電正性金屬的反應(yīng)，其中，優(yōu)選在反應(yīng)氣中沒(méi)有在該方法條件下與電正性金屬發(fā)生反應(yīng)的其他氣體，例如稀有氣體或其他惰性氣體、例如在相應(yīng)條件下的氮?dú)猓欢鴽](méi)有或有盡可能少的氧氣。優(yōu)選地，反應(yīng)氣包括高于50體積％的二氧化碳和/或水、進(jìn)一步優(yōu)選高于75體積％的二氧化碳和/或水、特別優(yōu)選高于90體積％的二氧化碳和/或水和尤其高于95體積％的二氧化碳和/或水。在此根據(jù)確定的實(shí)施方式，反應(yīng)氣可以?xún)H包含水或僅包含二氧化碳，或包含水和二氧化碳的混合物，所述混合物可以例如根據(jù)費(fèi)托-合成被適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)確定的實(shí)施方式，在忽略不可避免的雜質(zhì)的情況下反應(yīng)氣由二氧化碳和/或水組成，所述雜質(zhì)例如可以在從空氣和/或廢氣中分離二氧化碳和/或水時(shí)、通過(guò)水或煙氣(rauchgas)的直噴或通過(guò)其他方式獲得。在反應(yīng)氣中除了二氧化碳和/或水之外還存在能與電正性金屬發(fā)生反應(yīng)的其他氣體(例如o2、co2)時(shí)，例如在從空氣或廢氣中分離二氧化碳和/或水用于制造反應(yīng)氣時(shí)，二氧化碳和/或水的份額優(yōu)選＞90體積％、尤其＞95體積％。

電正性金屬的噴灑和/或霧化根據(jù)本發(fā)明不被特別局限，而是可以通過(guò)合適的方式完成，例如通過(guò)通常的噴嘴或霧化器，然而也可以通過(guò)借助多孔式結(jié)構(gòu)、例如多孔燃燒器的噴灑/霧化完成。而且無(wú)論是電正性金屬的霧化還是噴灑都可以例如通過(guò)帶有噴嘴或霧化器的多種進(jìn)料裝置在反應(yīng)腔(reaktionsraum)內(nèi)進(jìn)行。這樣例如針對(duì)堿土金屬、尤其ca和/或mg而言，根據(jù)確定的實(shí)施方式霧化成粉末是優(yōu)選的。

根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物在與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合之前并不一定反應(yīng)完全，而是在混合過(guò)程中或之后仍可以進(jìn)行反應(yīng)。

電正性金屬與反應(yīng)氣的反應(yīng)可以在與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的混合之前完全耗盡或沒(méi)有完全耗盡，這樣還會(huì)出現(xiàn)電正性金屬與水的反應(yīng)，從而有時(shí)還會(huì)額外地形成氫氣，所述氫氣可以保留在系統(tǒng)中或可以與氣態(tài)產(chǎn)物一起被分離。

根據(jù)本發(fā)明，呈水溶液和/或懸浮液形式的用于混合的鹽不被特殊局限。優(yōu)選地，該鹽中的電正性金屬相當(dāng)于在反應(yīng)中所使用的電正性金屬。鹽的陰離子不被特殊限制，然而優(yōu)選碳酸鹽、碳酸氫鹽和/或氫氧化物。這樣，在反應(yīng)氣包含二氧化碳時(shí)優(yōu)選為碳酸鹽和/或碳酸氫鹽，視鹽的溶解性而定，相對(duì)地在反應(yīng)氣包含水時(shí)優(yōu)選為氫氧化物。然而也可以使用比相應(yīng)的碳酸鹽、碳酸氫鹽和/或氫氧化物更易溶于水中的鹽，然而其中，所述鹽的陰離子保留在系統(tǒng)中并且有時(shí)必須被分離。

根據(jù)本發(fā)明不能排除的是，電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液除了鹽和水之外還具有其他組分，例如多種用于溶液/懸浮液穩(wěn)定化的添加劑、尤其消泡劑或其他添加劑、例如用于調(diào)整確定的產(chǎn)品性質(zhì)(形態(tài))的結(jié)晶輔助劑。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，電正性金屬、例如鋰的燃燒可以例如這樣在包含水和/或二氧化碳的反應(yīng)氣中進(jìn)行，即，水和/或二氧化碳的量選擇為，使燃燒器總體上不過(guò)熱。為此可以如在de102014203039.0中所述地集成閥，所述閥可以調(diào)節(jié)在燃燒時(shí)的水含量和/或二氧化碳含量。由此例如還可以實(shí)現(xiàn)，利用被集成的水稀釋部分、用純氫氣實(shí)施渦輪機(jī)中的電能形成。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，電正性金屬與反應(yīng)氣在與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合前反應(yīng)完全，也即電正性金屬基本上定量地、優(yōu)選定量地與反應(yīng)氣反應(yīng)，從而避免形成(有時(shí)在水作為反應(yīng)氣時(shí)所形成的額外的)氫氣。根據(jù)確定的實(shí)施方式，為了電正性金屬的完全反應(yīng)而優(yōu)選使用過(guò)剩的反應(yīng)氣、尤其過(guò)剩的二氧化碳和/或水。

與水或電正性金屬的鹽的水溶液的混合可以利用合適的方式通過(guò)液態(tài)或氣態(tài)水的噴灑和/或通過(guò)電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液/水性懸浮液的噴灑和/或霧化完成，其中，噴灑/霧化的方式不受特殊局限。根據(jù)確定的實(shí)施方式，噴灑/霧化通過(guò)這種方式完成，即，反應(yīng)后的反應(yīng)氣被水和/或電正性金屬的鹽的溶液和/或懸浮液盡可能完全地噴淋。這例如可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)噴嘴/霧化器完成。根據(jù)確定的實(shí)施方式，通過(guò)將一方面上反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或水性懸浮液的混合與另一方面上氣態(tài)組分從固態(tài)和/或液態(tài)組分中的分離適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合，可以控制固態(tài)和/或液態(tài)組分的富集，從而使固態(tài)和/或液態(tài)組分能夠在分離設(shè)備中富集，并且能夠定位或局域化所形成的固體物質(zhì)、例如氫氧化物和/或碳酸鹽和有時(shí)碳酸氫鹽的水解/分離，從而可以有目的地調(diào)整噴灑/霧化。

根據(jù)本發(fā)明，水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的噴灑和/或霧化不被特殊局限，而是可以通過(guò)合適的方式完成，例如通過(guò)通常的噴嘴或霧化器。這樣可以使水例如作為液體或呈氣態(tài)地、優(yōu)選作為液體被噴灑。電正性金屬的鹽的水溶液同樣可以通過(guò)合適的方式被噴灑，相對(duì)地，電正性金屬的鹽的水性懸浮液則可以依據(jù)懸浮液的固體含量的不同被噴灑或霧化。通過(guò)電正性金屬的鹽的水性懸浮液的噴灑/霧化可以確保良好的熱量輸送，固體份額也是有利的。根據(jù)確定的實(shí)施方式，水性懸浮液中較高的固體份額/固體含量也是優(yōu)選的，然而其中，應(yīng)該確保合適的噴淋或霧化。固體份額可以依據(jù)反應(yīng)系統(tǒng)和設(shè)備被合適地調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明不能排除的是，水以液態(tài)和氣態(tài)被噴灑，并且同時(shí)電正性金屬的鹽的水溶液也被噴灑，并且電正性金屬的鹽的水性懸浮液被噴灑和/或霧化，然而水、水溶液和/或水性懸浮液的引入也可以通過(guò)其他方式相結(jié)合，例如通過(guò)噴灑水和電正性金屬的鹽的水溶液。

通過(guò)與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的混合，必要時(shí)可以由反應(yīng)產(chǎn)物、例如碳酸鹽繼續(xù)形成在燃燒時(shí)反應(yīng)的電正性金屬的氫氧化物。通過(guò)燃燒形成的反應(yīng)產(chǎn)物、也即碳酸鹽和/或碳酸氫鹽和/或氫氧化物可以通過(guò)水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液被簡(jiǎn)單地分離，例如分離為懸浮液或呈溶液狀態(tài)。此外在所述混合時(shí)，有時(shí)還可以通過(guò)鹽的形成而釋放更多能量，除了已經(jīng)通過(guò)電正性金屬與反應(yīng)氣的反應(yīng)形成的能量之外，所述更多能量也可以被至少部分轉(zhuǎn)化為熱能和/或電能。在所述反應(yīng)中，除了反應(yīng)熱之外還會(huì)形成壓力，例如通過(guò)同樣所使用的水的氣化。此外，還可以釋放水化能和/或晶格能。

這樣，例如在li作為電正性金屬燃燒時(shí)形成的固體燃燒產(chǎn)物li2co3在例如旋風(fēng)分離器中在額外加入水的情況下而沉降時(shí)，還能額外地獲得晶格能，相應(yīng)地，在燃燒產(chǎn)物為易溶于水的lioh時(shí)，例如可以釋放水化能(鋰-509kj/mol)。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，在碳酸鹽和/或碳酸氫鹽水解時(shí)，除了水解能之外還釋放電正性金屬的水化能和/或晶格能，并且在制造氫氧化物時(shí)例如可以釋放水化能，或者可以將水解分配至第一和第二反應(yīng)器中以期更好的反應(yīng)控制。這在此取決于所使用的電正性金屬和所使用的反應(yīng)氣。

此外，在量入水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的情況下，可以在第一分離裝置中已經(jīng)分離出鹽的溶液或懸浮液、例如lioh溶液/懸浮液，所述溶液或懸浮液作為有用產(chǎn)品出售或者在本方法中被重新使用。然而在反應(yīng)氣中使用二氧化碳時(shí)，可以額外地或僅僅將碳酸鹽和/或碳酸氫鹽溶液和/或懸浮液、例如li2co3懸浮液或碳酸氫鈉懸浮液和/或溶液沉淀和分離。

與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合的步驟具有多種優(yōu)點(diǎn)：

a)系統(tǒng)中的溫度可以保持在材料可耐受的水平上。

b)水汽化，并且以此方式可以在后續(xù)由氣態(tài)組分形成能量時(shí)、例如在利用渦輪機(jī)(例如蒸汽輪機(jī)或膨脹渦輪機(jī))的情況下提高輸入壓力。類(lèi)似于蒸汽輪機(jī)，汽化水由此為渦輪機(jī)提供“機(jī)械式的”能量輸送。

c)前置的用于使電正性金屬與反應(yīng)氣、例如li或mg與h2o和/或co2燃燒的第一反應(yīng)器或燃燒器可以設(shè)成稍弱的，因?yàn)樵谒匣蛘哒f(shuō)水化時(shí)還釋放額外的能量，這針對(duì)第一反應(yīng)器是進(jìn)一步節(jié)省材料的。

d)噴灑的水可以將電正性金屬、例如諸如鋰的堿金屬的所形成的氫氧化物和/或碳酸鹽和/或碳酸氫鹽從分離裝置、例如旋風(fēng)分離器沖掉，從而使所形成的或分離出的氣態(tài)組分、例如h2/h2o和/或co/co2/h2o能夠基本上且優(yōu)選完全無(wú)顆粒地傳導(dǎo)至渦輪機(jī)。在此，與液體的分離非常有效，如由以下例如氫氧化鋰在水中的溶解性所示，其中，針對(duì)在反應(yīng)器中能夠存在的且優(yōu)選為了形成足以使渦輪機(jī)運(yùn)行的蒸汽所存在的更高溫度則未作說(shuō)明。

氫氧化鋰在水中的溶解度(針對(duì)更高溫度未作說(shuō)明)

12.7g/100ml(0℃)

12.8g/100ml(20℃)

17.5g/100ml(100℃)

e)裝置/設(shè)備可以這樣運(yùn)行，即在第一分離裝置之后排出的、例如能夠處于壓力下的氫氧化物水溶液/懸浮液具有用于能量轉(zhuǎn)換、例如借助用于形成蒸汽的換熱器的能量轉(zhuǎn)換所必須的溫度，從而還可以運(yùn)行例如蒸汽輪機(jī)?？蛇x地，這種第二蒸汽輪機(jī)還可以耦連在利用氣態(tài)組分運(yùn)行的第一渦輪機(jī)(例如燃?xì)廨啓C(jī))的額外的動(dòng)力總成上。

f)所形成的氣體混合物(例如包含h2/h2o和/或co/co2/h2o)不包含氧氣并且因此無(wú)腐蝕性。

g)剩余量的h2o和/或co2可以回收至該過(guò)程中，因?yàn)槠渌M分能夠良好地分離。

h)在放熱反應(yīng)中所釋放的能量可以在一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面以氣態(tài)組分分離時(shí)、例如在旋風(fēng)分離器中或其他分離裝置中的冷凝器處分離時(shí)放出，并且所放出的低溫?zé)崃靠梢杂糜陬A(yù)熱或作為遠(yuǎn)距離供熱被使用。這種放熱還可以例如由氣態(tài)組分獲得。

i)作為液體被提取的氫氧化物溶液、例如堿性氫氧化物溶液可以多樣地發(fā)揮其他作用。還可以通過(guò)適當(dāng)方式重新獲得電正性金屬。例如針對(duì)li存在完全可再生的能量循環(huán)，其通過(guò)回收l(shuí)i2co3轉(zhuǎn)變?yōu)閘icl，例如在us20130001097a1中所述的那樣，并且通過(guò)隨后的電解得到li。在使用例如ca作為電正性金屬時(shí)，可以形成ca(oh)2，用于傳統(tǒng)的礦物發(fā)電站的脫硫。

電正性金屬的鹽不被特別局限，而是可以包含一個(gè)或多個(gè)上述電正性金屬。該鹽中的電正性金屬可以與在電正性金屬與反應(yīng)氣反應(yīng)中發(fā)生反應(yīng)的電正性金屬不同或相同。優(yōu)選地，該鹽的電正性金屬是與反應(yīng)氣發(fā)生反應(yīng)的相同的電正性金屬，以便在所形成的產(chǎn)物中不存在多種不同的必要時(shí)必須費(fèi)事分離出去的電正性金屬。例外在于，在所述反應(yīng)中應(yīng)該形成復(fù)鹽。

能量的至少部分轉(zhuǎn)化不被特殊局限，而是可以例如包括向熱能和/或電能的轉(zhuǎn)化。根據(jù)確定的實(shí)施方式，利用根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備至少制造電能。

能夠根據(jù)確定的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)的co2和/或h2o從氣態(tài)組分中的分離不被特殊局限，而是可以通過(guò)合適的方式完成。例如水和/或二氧化碳連同多余的水一起作為水或水溶液被分離、例如冷凝。而且例如水和/或二氧化碳的分離也可以通過(guò)凝析完成。必要時(shí)，水和/或二氧化碳還可以排放到環(huán)境中，例如從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看。

根據(jù)本發(fā)明，液態(tài)和/或氣態(tài)水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的噴灑和/或霧化在水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的量方面不被特殊局限。根據(jù)確定的實(shí)施方式，水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的溫度和/或量被這樣調(diào)整，即，由反應(yīng)氣和電正性金屬的放熱反應(yīng)形成的反應(yīng)熱通過(guò)適當(dāng)方式輸出，以至于不為了反應(yīng)而對(duì)設(shè)備要求過(guò)高，或者使機(jī)械能和熱能效率最大化。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，通過(guò)旋風(fēng)分離器和/或過(guò)濾板和/或靜電過(guò)濾器實(shí)現(xiàn)一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面以氣態(tài)組分的分離。在旋風(fēng)分離器中的分離例如在de1020142030039.0中被描述。例如可以通過(guò)其中設(shè)置過(guò)濾板或至少一個(gè)靜電過(guò)濾器的旋風(fēng)分離器實(shí)現(xiàn)分離。根據(jù)本發(fā)明，旋風(fēng)分離器、過(guò)濾板和/或靜電過(guò)濾器不被特殊局限，而是可以通過(guò)適當(dāng)方式設(shè)置。在此，旋風(fēng)式反應(yīng)器還可以用作噴灑水或電正性金屬的鹽的水溶液的反應(yīng)器，也即，除了之前噴入的水和/或水性懸浮液/水溶液之外，還可以將水量入旋風(fēng)分離器中。作為靜電過(guò)濾器還可以使用例如高效的、例如可清洗的、例如由板或線構(gòu)成的靜電過(guò)濾器，其中，例如還可以具有用于引入水的噴嘴。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，將一方面上反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或水性懸浮液的混合與另一方面上通過(guò)旋風(fēng)分離器和/或過(guò)濾板和/或靜電過(guò)濾器使氣態(tài)組分從固態(tài)和/或液態(tài)組分中的分離適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合，可以控制固態(tài)和/或液態(tài)組分的富集，從而使固態(tài)和/或液態(tài)組分能夠在分離設(shè)備中富集，并且能夠定位或局域化所形成的氮化物的水解，從而可以有目的地調(diào)整噴灑/霧化。

這樣例如可以通過(guò)旋風(fēng)分離器使固態(tài)組分富集在旋風(fēng)分離器的外部區(qū)域中或板式過(guò)濾器上，從而能夠非常有目的地進(jìn)行水解。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，由例如可以具有300℃或更高溫度的固態(tài)和/或液態(tài)組分的能量的至少部分轉(zhuǎn)化可以借助至少一個(gè)換熱器完成。所述換熱器例如可以提供熱能。還可行的是，在換熱器中例如形成蒸汽，所述蒸汽例如驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，以便形成電能。還可行的是，借助換熱器既形成熱能又形成電能。熱能可以例如用于電正性金屬和/或反應(yīng)氣在反應(yīng)前的預(yù)熱，從而甚至能夠以液態(tài)方式提供電正性金屬以供使用，如果需要的話(huà)，和/或用于水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的預(yù)熱。然而熱能還可以用于其他目的、例如遠(yuǎn)距離供熱。所獲得的電能還可以通過(guò)適當(dāng)方式使用，例如用于供電。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，水、例如也在電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液中的水相對(duì)于在反應(yīng)氣和電正性金屬燃燒時(shí)所形成的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽和/或氫氧化物的物質(zhì)的量的比例大于2比1、優(yōu)選大于3比1并且特別優(yōu)選大于3.5比1。根據(jù)確定的實(shí)施方式，水、例如也在電正性金屬的鹽的溶液和/或懸浮液中的水相對(duì)于在反應(yīng)氣和電正性金屬燃燒時(shí)所形成的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽和/或氫氧化物的物質(zhì)的量的比例大于10比1、優(yōu)選大于25比1并且例如大于50比1，以便充分地從與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液相混合的混合物中得到氣態(tài)組分，并且進(jìn)而能夠?qū)鈶B(tài)組分、例如h2和/或co和進(jìn)而熱量有效地導(dǎo)出。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，氣態(tài)組分的能量向電能的至少部分轉(zhuǎn)化通過(guò)至少一個(gè)渦輪機(jī)和至少一個(gè)發(fā)電機(jī)完成。在此如同以上換熱器的情況，渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的類(lèi)型在不被特殊局限。根據(jù)確定的實(shí)施方式，在能量的至少部分轉(zhuǎn)化時(shí)，可以使用兩個(gè)沿氣態(tài)組分的流動(dòng)方向先后依次設(shè)置的渦輪機(jī)，還例如一個(gè)膨脹渦輪機(jī)和一個(gè)蒸汽輪機(jī)。這樣例如可以首先利用燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)組分的燃燒完成能量轉(zhuǎn)化，并且之后氣態(tài)組分在蒸汽輪機(jī)中用于能量轉(zhuǎn)化，也即氣態(tài)組分依次先后穿過(guò)(按順序)兩個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，電正性金屬與過(guò)量的水和/或二氧化碳燃燒。根據(jù)確定的實(shí)施方式，過(guò)量的水和/或二氧化碳在燃燒后從氣態(tài)組分中分離并且被回收用于燃燒，因?yàn)槠浔幌鄳?yīng)地預(yù)熱。

例如還可以設(shè)置回流和/或回收裝置，所述回流和/或回流裝置使水或二氧化碳和/或co和/或氫氣在從氣態(tài)組分中成功分離之后——例如在用于能量轉(zhuǎn)化的第二裝置之前和/或之中——被回收用于反應(yīng)和/或第一分離。所述氣體例如可以供給用于包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣的第一反應(yīng)器(1)和/或第二反應(yīng)器(3)和/或供給至少一個(gè)用于噴灑和/或霧化水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第二噴灑裝置和/或霧化裝置(5)和/或供給用于水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第三進(jìn)料裝置。

在此，回流通道可以調(diào)整h2(co)相對(duì)于所使用的h2o(co2)的比例。在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，所述方法例如可以通過(guò)相應(yīng)的噴嘴構(gòu)思、實(shí)際上利用潤(rùn)濕的co或h2作為“載體氣”運(yùn)行。被回收氣體的混合比例例如還可以決定至少部分通過(guò)氣態(tài)組分運(yùn)行的渦輪機(jī)的耐溫性。

除了至少部分轉(zhuǎn)化氣態(tài)組分的能量之外，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所形成的氣體co和/或h2的化學(xué)利用。這例如可以將氣態(tài)組分、必要時(shí)在完成清洗(例如旨在洗脫co2的清洗)和/或干燥氣態(tài)組分之后供給費(fèi)托合成設(shè)備，在所述費(fèi)托合成設(shè)備中能夠由包含co和h2的合成氣制造更高價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品、例如甲醇、乙醇、烴等。必要情況下還可以為此將來(lái)自外部來(lái)源的h2和/或co和/或h2o輸入氣態(tài)組分中。氣體清洗可以例如利用水和/或電正性金屬的鹽(例如lioh)的水溶液和/或懸浮液完成。

與由碳或天然氣造成的合成氣不同，在上述實(shí)施方式中制成的氣體不包括含氮或含硫的雜質(zhì)、例如nh3、hcn、h2s、cos或氧氣，其必須非常費(fèi)事地被去除。有時(shí)僅需將co2作為雜質(zhì)去除。因?yàn)樵谠O(shè)備中還有氫氧化物可供使用，氫氧化物則可以用于洗脫co2。這種類(lèi)型的清洗器是非常高效的。

在必要時(shí)進(jìn)行的氣體干燥之后，可以得到具有可調(diào)整的co/h2比例的高純度的合成氣混合物，用于按照費(fèi)托方法進(jìn)行處理。根據(jù)催化劑的不同，例如可得到甲醇或烴類(lèi)。

在此根據(jù)確定的實(shí)施方式能夠?qū)崿F(xiàn)的是，利用僅包含co2或h2o的反應(yīng)氣運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的方法，由此，在氣態(tài)組分的化學(xué)利用時(shí)必須提供合成氣的其他氣態(tài)組分，例如也從中間存儲(chǔ)器提供其他氣態(tài)組分，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備交替地以包含h2o的反應(yīng)氣和包含co2的反應(yīng)氣運(yùn)行而且所形成的氣態(tài)組分被相應(yīng)地去除并且被中間存儲(chǔ)時(shí)。

還可以平行地通過(guò)兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的方法運(yùn)行兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，其中，在其中一個(gè)方法中使用包含co2的反應(yīng)氣，而在另一個(gè)方法中使用包含h2o的反應(yīng)氣，并且所形成的氣態(tài)組分可以適當(dāng)?shù)亟M合用于費(fèi)托合成。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，還可以使用一種方法，在所述方法中，反應(yīng)氣包含由二氧化碳和水組成的混合物，例如該反應(yīng)氣就是由二氧化碳和水組成的混合物，從而形成co和h2二者作為用于費(fèi)托合成的氣態(tài)組分。然而在此，要注意適當(dāng)?shù)卣{(diào)整正確的合成氣組成。

利用根據(jù)本發(fā)明的方法，還可以實(shí)施一種方法，即，類(lèi)似于在igcc設(shè)備中實(shí)施的方法，然而其中使用電正性金屬作為燃燒物。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種用于制造氨和能量的設(shè)備，所述設(shè)備具有：

第一反應(yīng)器，在所述第一反應(yīng)器中，選自堿金屬、堿土金屬、鋁和鋅的電正性金屬及其混合物和/或合金與包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣發(fā)生反應(yīng)，所述第一反應(yīng)器被構(gòu)造為，使包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣與電正性金屬發(fā)生反應(yīng)；

至少一個(gè)用于噴灑和/或霧化電正性金屬的第一噴灑裝置和/或霧化裝置，所述第一噴灑裝置和/或霧化裝置被構(gòu)造為，使電正性金屬在第一反應(yīng)器中被噴灑和/或霧化；

至少一個(gè)用于電正性金屬的第一進(jìn)料裝置，所述第一進(jìn)料裝置被構(gòu)造為，將電正性金屬供給所述至少一個(gè)第一噴灑裝置和/或霧化裝置；

至少一個(gè)用于包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣的第二進(jìn)料裝置，所述第二進(jìn)料裝置被構(gòu)造為，將包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣供給第一反應(yīng)器；

第二反應(yīng)器，在所述第二反應(yīng)器中，反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合，所述第二反應(yīng)器被構(gòu)造為，使反應(yīng)氣和電正性金屬的經(jīng)反應(yīng)的混合物與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合；

至少一個(gè)用于噴灑和/或霧化水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第二噴灑裝置和/或霧化裝置，所述第二噴灑裝置和/或霧化裝置被構(gòu)造為，將水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液噴灑和/或霧化到第二反應(yīng)器中；

至少一個(gè)用于水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第三進(jìn)料裝置，所述第三進(jìn)料裝置被構(gòu)造為，將水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液供給所述至少一個(gè)第二噴灑裝置；

第一分離裝置，在所述第一分離裝置中，與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面以氣態(tài)組分分離，所述第一分離裝置被構(gòu)造為，使與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液混合的混合物一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面以氣態(tài)組分分離；

至少一個(gè)用于轉(zhuǎn)換能量的第一裝置，所述第一裝置被構(gòu)造為，將固態(tài)和/或液態(tài)組分的能量至少部分轉(zhuǎn)化和/或?qū)С觯缓?/p>

至少一個(gè)用于轉(zhuǎn)換能量的第二裝置，所述第二裝置被構(gòu)造為，將氣態(tài)組分的能量至少部分轉(zhuǎn)化和/或?qū)С觥?/p>

此外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備根據(jù)確定的實(shí)施方式還可以具有第二分離裝置，在所述第二分離裝置中將水和/或二氧化碳從氣態(tài)組分中分離，所述第二分離裝置被構(gòu)造為，從氣態(tài)組分中分離出水和/或二氧化碳。所述水和/或二氧化碳可以回收用于反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明，第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器在其構(gòu)造和材料等方面不被特殊局限，只要在第一和第二反應(yīng)器中能夠進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)即可。分別依據(jù)反應(yīng)氣、電正性金屬、水和/或電正性金屬的鹽的水溶液等的種類(lèi)、特性(例如溫度、壓力)和/或量的不同，可以相應(yīng)地設(shè)置第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器。同樣地，分離裝置、進(jìn)料裝置、噴灑裝置、必要時(shí)的導(dǎo)出裝置和回收裝置不被特殊局限。例如第一反應(yīng)器可以是燃燒室或燃燒管。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，作為用于第一和/或第二反應(yīng)器、分離裝置、噴灑裝置和/或霧化裝置和/或必要時(shí)的導(dǎo)出裝置和/或必要時(shí)的進(jìn)料裝置或甚至例如用于能量轉(zhuǎn)化的設(shè)備(例如與發(fā)電機(jī)耦連的渦輪機(jī))的材料適宜是選自以下組別的材料，該組別由鐵、鉻、鎳、鈮、鉭、鉬、鎢、鋯和這些金屬的合金、以及鋼、例如不銹鋼和鉻鎳不銹鋼組成。所述材料優(yōu)選應(yīng)用于較高溫度，在所述較高溫度下與例如液態(tài)的電正性金屬的反應(yīng)能夠更簡(jiǎn)單地實(shí)施或反應(yīng)混合物能夠被簡(jiǎn)單地處理。根據(jù)確定的實(shí)施方式，可以通過(guò)在第二反應(yīng)器中水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的進(jìn)料實(shí)現(xiàn)反應(yīng)混合物的溫度的降低，從而使沿流體方向隨后的部件處于較低的溫度中，從而可以通過(guò)耐熱性較小的材料制成所述部件。

作為用于電正性金屬的進(jìn)料裝置例如可以使用能夠被加熱的管或軟管或甚至輸送帶，其適當(dāng)?shù)?、例如根?jù)電正性金屬的聚集狀態(tài)被確定。例如根據(jù)確定的實(shí)施方式，堿土金屬、例如mg和ca以顆粒形式、例如作為粉末進(jìn)料，而li例如可以作為液體進(jìn)料。必要時(shí)，在用于電正性金屬的第一進(jìn)料裝置上還安置了另一個(gè)用于氣體的進(jìn)料裝置，所述另一個(gè)用于氣體的進(jìn)料裝置可選地帶有控制裝置、例如閥，利用所述閥可以調(diào)節(jié)電正性金屬的進(jìn)料。同樣，用于反應(yīng)氣的第二進(jìn)料裝置也可以構(gòu)造為同樣能被加熱的管或軟管等，其中，合適的第二進(jìn)料裝置應(yīng)當(dāng)依據(jù)氣體的狀態(tài)被確定，所述氣體有時(shí)會(huì)處于壓力下。而且還可以設(shè)置多個(gè)用于電正性金屬和/或反應(yīng)氣的第一和/或第二進(jìn)料裝置。此外，用于水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第三進(jìn)料裝置也可以構(gòu)造為能夠被加熱的管或軟管等，其中，合適的第三進(jìn)料裝置同樣適宜于依據(jù)水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的狀態(tài)被確定，所述水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液有時(shí)會(huì)處于壓力下。而且還可以設(shè)置多個(gè)用于水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第三進(jìn)料裝置。

此外，在第一反應(yīng)器之前或其中設(shè)置引燃裝置，以便引燃反應(yīng)氣和/或電正性金屬，并且由此開(kāi)始反應(yīng)。引燃裝置在此不被特殊局限，而是可以例如包括高壓電源、電弧等。

第一和第二噴灑裝置和/或霧化裝置同樣不被特殊局限，只要相應(yīng)的物質(zhì)、也即電正性金屬或水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液能夠在所述噴灑裝置和/或霧化裝置中被噴灑或霧化即可。優(yōu)選地，噴灑裝置和/或霧化裝置由不被所述物質(zhì)侵蝕的材料制成，例如如果利用第二噴灑裝置和/或霧化裝置噴灑和/或霧化電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液，則制成耐堿的噴灑裝置和/或霧化裝置。這同樣適用于相應(yīng)的進(jìn)料裝置。優(yōu)選地完成噴灑和/或霧化，從而使物質(zhì)、例如電正性金屬或水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液盡可能完全地噴灑或霧化到反應(yīng)氣或經(jīng)反應(yīng)的混合物中，這可以通過(guò)噴灑裝置和/或霧化裝置的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)有目的地實(shí)現(xiàn)，所述噴灑裝置和/或霧化裝置例如包括相應(yīng)的噴嘴或霧化器。

此外也可能的是，第一和第二進(jìn)料裝置在第一噴灑裝置之前相遇，并且電正性金屬連同反應(yīng)氣被一起噴灑。

此外在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中不特殊局限分離裝置，只要在第一分離裝置中能夠?qū)崿F(xiàn)一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面以氣態(tài)組分的分離并且在第二分離裝置中能夠分離出二氧化碳和/或水即可。第二分離裝置可以在此還處于用于能量轉(zhuǎn)化的第二裝置中，并且第一分離裝置還可以處于第二反應(yīng)器中。而且第一和第二反應(yīng)器還可以處于貫通的容器或類(lèi)似部件中。

第一分離裝置根據(jù)本發(fā)明不被特殊局限，只要能夠確保一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分和另一方面以氣態(tài)組分的分離即可。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，第一分離裝置根據(jù)確定的實(shí)施方式具有旋風(fēng)分離器和/或至少一個(gè)過(guò)濾板和/或至少一個(gè)靜電過(guò)濾器。在此不排除所述分離裝置的組合。

旋風(fēng)分離器或旋風(fēng)式反應(yīng)器在此在其結(jié)構(gòu)方面不被特殊局限，而是可以例如具有如常見(jiàn)的旋風(fēng)式反應(yīng)器一樣的形狀。

例如旋風(fēng)式反應(yīng)器可以包括反應(yīng)區(qū)域，所述反應(yīng)區(qū)域也可以相當(dāng)于第二反應(yīng)器，其例如以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的上部部件的形式；

分離區(qū)域，所述分離區(qū)域例如錐形地構(gòu)成；

和卸壓腔，在所述卸壓腔上可以安置至少一個(gè)用于固態(tài)和/或液態(tài)組分的例如呈葉輪閘門(mén)形式的導(dǎo)出裝置以及至少一個(gè)用于氣態(tài)組分的導(dǎo)出裝置。

這些設(shè)備部件例如通常存在于旋風(fēng)離析器(zyklonabscheider)中。然而根據(jù)本發(fā)明所應(yīng)用的旋風(fēng)反應(yīng)器也可以不同地構(gòu)造，并且有時(shí)還包括其他區(qū)域。例如各個(gè)單獨(dú)的區(qū)域(例如反應(yīng)區(qū)域、分離區(qū)域、卸壓腔)可以組合在例如旋風(fēng)式反應(yīng)器的一個(gè)部件中和/或在旋風(fēng)式反應(yīng)器的多個(gè)部件上延伸。在旋風(fēng)分離器中還可以具有一個(gè)或多個(gè)用于水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的進(jìn)料裝置。

而且所述過(guò)濾板和/或可以包括過(guò)濾管的靜電過(guò)濾器不被特殊局限，而是可以例如與旋風(fēng)分離器相結(jié)合地使用。根據(jù)確定的實(shí)施方式，過(guò)濾板或過(guò)濾管還包含水的進(jìn)料部，以便將沉淀的固體水解或洗脫。過(guò)濾器、過(guò)濾板和/或靜電過(guò)濾器可以如旋風(fēng)分離器一樣由所謂耐腐蝕的材料制成，也即包括選自以下組別的材料，該組別由鐵、鉻、鎳、鈮、鉭、鉬、鎢、鋯和這些金屬的合金、以及鋼、例如不銹鋼和鉻鎳不銹鋼組成。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，至少一個(gè)用于能量轉(zhuǎn)化的第一裝置具有至少一個(gè)換熱器。該換熱器根據(jù)本發(fā)明不被特殊局限，而是可以例如與至少一個(gè)渦輪機(jī)和至少一個(gè)發(fā)電機(jī)耦連以便形成電能，然而也可以額外地或僅用于形成熱能。

此外根據(jù)確定的實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括控制裝置，所述控制裝置通過(guò)控制至少一個(gè)用于電正性金屬的第一進(jìn)料裝置和/或至少一個(gè)用于包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣的第二進(jìn)料裝置和/或至少一個(gè)用于水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第三進(jìn)料裝置來(lái)調(diào)整水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液相對(duì)于反應(yīng)氣和電正性金屬燃燒時(shí)所形成的氫氧化物和/或碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的物質(zhì)的量的比例，從而使水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液中相對(duì)于在反應(yīng)氣和電正性金屬燃燒時(shí)所形成的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的物質(zhì)的量的比例大于2比1、優(yōu)選大于3比1并且特別優(yōu)選大于3.5比1。根據(jù)確定的實(shí)施方式，所述控制裝置將水、例如也在電正性金屬的鹽的溶液和/或懸浮液中的水相對(duì)于在反應(yīng)氣和電正性金屬燃燒時(shí)所形成的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的物質(zhì)的量的比例調(diào)整為大于10比1、優(yōu)選大于25比1并且特別優(yōu)選大于50比1，以便充分地從與水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液相混合的混合物中得到氣態(tài)組分。

控制裝置在此可以例如通過(guò)控制噴嘴、例如在進(jìn)料裝置或反應(yīng)器處或中的噴嘴來(lái)分別控制電正性金屬、反應(yīng)氣和/或水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的進(jìn)料，或甚至控制進(jìn)料裝置本身，例如通過(guò)控制泵等，以便調(diào)整相應(yīng)的物質(zhì)的量的比例。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，至少一個(gè)用于能量轉(zhuǎn)換的第二裝置具有至少一個(gè)渦輪機(jī)和至少一個(gè)用于形成電能的發(fā)電機(jī)。渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)如上所述在與換熱器耦連時(shí)不被特殊局限，而是可以使用多種渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)連接在一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)上。根據(jù)確定的實(shí)施方式，至少一個(gè)用于能量轉(zhuǎn)化的第二裝置具有至少兩個(gè)沿氣態(tài)組分的流動(dòng)方向先后依次設(shè)置的渦輪機(jī)。

然而還可以借助換熱器從氣態(tài)組分中輸出熱量，而發(fā)電機(jī)則不是必不可少的。而且渦輪機(jī)與換熱器的組合也是可行的。

在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，第二分離裝置根據(jù)確定的實(shí)施方式可以構(gòu)造為，從氣態(tài)組分中分離出水和/或二氧化碳。在這種具有二氧化碳分離和/或水分離的實(shí)施方式中，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中還設(shè)有用于源自第二分離裝置的二氧化碳和/或水的回收裝置，所述回收裝置設(shè)置用于，將源自第二分離裝置的二氧化碳和/或水供給用于包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣的第二進(jìn)料裝置和/或供給第一反應(yīng)器。由此過(guò)量的二氧化碳和/或水重新作為反應(yīng)氣被使用，從而可以更高效地實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。被回收的二氧化碳和/或水可以根據(jù)確定的實(shí)施方式被預(yù)熱。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括回流部、回流閥和至少一個(gè)用于水或h2和/或二氧化碳和/或co的第四進(jìn)料裝置，其中，將水和/或h2和/或二氧化碳和/或co經(jīng)由所述回流閥至少部分從氣態(tài)組分中提取，經(jīng)由回流部回收并且經(jīng)由至少一個(gè)第四進(jìn)料裝置供給第一反應(yīng)器和/或至少一個(gè)用于包括二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣的第二進(jìn)料裝置和/或第二反應(yīng)器和/或至少一個(gè)用于噴灑和/或霧化水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第二噴灑裝置和/或霧化裝置和/或至少一個(gè)用于水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的第三進(jìn)料裝置。由此可以重新使用氣態(tài)組分。

根據(jù)確定的實(shí)施方式，用于形成能量的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具有至少一個(gè)co2清洗器和/或用于co和/或h2和/或h2o的第五進(jìn)料裝置和/或干燥器和/或費(fèi)托合成設(shè)備。其由此類(lèi)似于igcc設(shè)備。在這種設(shè)備中，由此電正性金屬被用作燃燒物。如上所述，可以設(shè)置兩個(gè)用于形成能量的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，如果要連接費(fèi)托合成的話(huà)，其中一個(gè)(設(shè)備)使用包含水的反應(yīng)氣而另一個(gè)(設(shè)備)使用包含二氧化碳的反應(yīng)氣。至少一個(gè)co2清洗器和/或至少一個(gè)用于co和/或h2和/或h2o的第五進(jìn)料裝置和/或至少一個(gè)干燥器和/或費(fèi)托合成設(shè)備根據(jù)本發(fā)明不被特殊局限，而是可以是通常的設(shè)備或部件。

上述實(shí)施方式、設(shè)計(jì)方式和改進(jìn)方式能夠以有意義的方式任意相互組合。其他可能的本發(fā)明的設(shè)計(jì)方式、改進(jìn)方式和實(shí)施方案包括未具體提及的上述組合或以下根據(jù)實(shí)施例所述的本發(fā)明技術(shù)特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員尤其可以將單獨(dú)方面作為改進(jìn)或補(bǔ)充加入本發(fā)明的相應(yīng)的基本形式中。

以下借助示例性實(shí)施方式闡述本發(fā)明，該示例性實(shí)施方式不應(yīng)以任何方式限制本發(fā)明。

在圖1中示意性示出第一示例性實(shí)施方式。

首先在第一反應(yīng)器1、例如燃燒管中，通過(guò)用于電正性金屬的第一進(jìn)料裝置2和第一噴灑裝置和/或霧化裝置2a供給第一反應(yīng)器1的電正性金屬、例如鋰或鎂與包含二氧化碳和/或水的反應(yīng)氣發(fā)生燃燒。所述燃燒例如可以在相應(yīng)的例如可僅由二氧化碳和/或水組成的氣氛中進(jìn)行。反應(yīng)氣通過(guò)一個(gè)或多個(gè)用于反應(yīng)氣的第二進(jìn)料裝置3供給第一反應(yīng)器1。二氧化碳和/或水的量在此可以如上所述選擇為，使燃燒器總體上不過(guò)熱。為此可以集成閥，所述閥可以調(diào)節(jié)反應(yīng)氣或所形成的氣態(tài)產(chǎn)物的二氧化碳份額和/或水份額或用于燃燒和進(jìn)而還用于最終運(yùn)行燃?xì)廨啓C(jī)的反應(yīng)氣的量。例如通過(guò)燃燒形成由氣體與固體、例如二氧化碳和/或co和/或水和/或h2與碳酸鋰和/或氫氧化鋰或碳酸鎂和/或氫氧化鎂組成的混合物。

電正性金屬和反應(yīng)氣的經(jīng)反應(yīng)的混合物則導(dǎo)入第二反應(yīng)器4中，所述經(jīng)反應(yīng)的混合物在第二反應(yīng)器中由一個(gè)或多個(gè)第二噴灑裝置和/或霧化裝置5、例如噴水口被水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液噴淋。該混合物隨后在第一分離裝置6、例如旋風(fēng)分離器6a中一方面以固態(tài)和/或液態(tài)組分7和另一方面以氣態(tài)組分8分離。

源自混合物的固態(tài)和/或液態(tài)組分7、例如lioh溶液或氫氧化鎂懸浮液或相應(yīng)的碳酸鹽溶液/懸浮液可以在用于能量轉(zhuǎn)化的第一裝置9中釋放熱量并且例如形成電能，隨后固態(tài)和/或液態(tài)組分能夠作為有用產(chǎn)物被獲得和/或被回收和/或用于重新獲得電正性金屬，所述第一裝置包括例如換熱器9a、蒸汽輪機(jī)9b和發(fā)電機(jī)9c。

可能處于壓力下的氣態(tài)組分8、例如h2/h2o/co/co2可以被導(dǎo)入用于能量轉(zhuǎn)化的第二裝置10，以便形成電能，所述第二裝置例如具有膨脹渦輪機(jī)10a和發(fā)電機(jī)10b以及渦輪機(jī)10c和發(fā)電機(jī)10d，其中，在此例如可以適當(dāng)?shù)胤蛛x水、例如借助冷凝器11進(jìn)行分離。此外，從氣態(tài)組分中分離出二氧化碳和/或水，所述二氧化碳和/或水則能夠通過(guò)回收裝置13重新輸入第二進(jìn)料裝置3以供使用。通過(guò)回流部(12)、回流閥(12a)和第四進(jìn)料裝置(12b)還能夠?qū)⒃醋詺鈶B(tài)組分的h2和/或h2o和/或co和/或co2供給第一反應(yīng)器(1)，其中，所述源自氣態(tài)組分的h2和/或h2o和/或co和/或co2也可以在其他位置、例如第二反應(yīng)器(4)中被重新供應(yīng)。

第二示例性實(shí)施方式在圖2中示出，所述第二示例性實(shí)施方式與圖1所示實(shí)施方式的區(qū)別在于反應(yīng)器1、4和第二噴灑裝置/霧化裝置5的布置，并且區(qū)別在于，取代旋風(fēng)分離器6a而使用靜電過(guò)濾器6b作為第一分離裝置6。在此根據(jù)確定的實(shí)施方式，靜電過(guò)濾器6b本身例如也具有用于進(jìn)料水和/或電正性金屬的鹽的水溶液和/或懸浮液的噴嘴。而且取代兩個(gè)渦輪機(jī)(10a；10c)和兩個(gè)發(fā)電機(jī)(10b；10d)而分別僅設(shè)置一個(gè)渦輪機(jī)(10a)和一個(gè)發(fā)電機(jī)(10b)。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第三示例性實(shí)施方式在圖3中示出，其中，源自圖1和圖2未進(jìn)一步示出的設(shè)備的氣態(tài)組分(8)在能量輸出、例如借助換熱器和/或渦輪機(jī)的能量輸出之后，提供給帶有用于噴淋電正性金屬的鹽、例如氫氧化鋰的水溶液和/或懸浮液的噴嘴(5a)的過(guò)濾器容器(6c)，以便洗脫co2，隨后氣體在干燥器(15)中被干燥，并且隨后進(jìn)料給費(fèi)托合成設(shè)備(16)，從所述費(fèi)托合成設(shè)備中能夠提取更高價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品(17)、例如甲醇或汽油等。通過(guò)第五進(jìn)料裝置(14)可以在必要時(shí)供應(yīng)合成氣中所缺少的co和/或h2和/或h2o。

本發(fā)明描述了一種用于借助渦輪機(jī)制造能量、尤其電能的方法和發(fā)電站設(shè)備。

固態(tài)和/或液態(tài)燃燒產(chǎn)物可以在此借助水性懸浮液/水溶液被去除，這允許簡(jiǎn)單的反應(yīng)過(guò)程。所形成的鹽溶液/懸浮液在此是這樣的熱，使得鹽溶液/懸浮液可以額外地通過(guò)換熱器運(yùn)行蒸汽輪機(jī)。

通過(guò)本發(fā)明提供了用于制造能量的高效方法。通過(guò)電正性金屬的高能量密度實(shí)現(xiàn)該工藝流程。總體上，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以使發(fā)電站例如實(shí)際無(wú)排放地運(yùn)行，其中，所有產(chǎn)品都有價(jià)值。

如果將兩個(gè)設(shè)備相結(jié)合或一個(gè)設(shè)備設(shè)置有中間存儲(chǔ)器，則設(shè)備的擴(kuò)展還實(shí)現(xiàn)了所形成的h2或co在任意費(fèi)托合成法范疇內(nèi)的化學(xué)使用。

與由礦物燃燒制造合成氣不同，在此沒(méi)有含氮或含硫雜質(zhì)、例如nh3、hcn、h2s、cos或氧氣包含在氣體中，所述雜質(zhì)必須被費(fèi)事地去除。

a.在燃燒和水解設(shè)備件中形成處于壓力下的h2/h2o或co/h2o氣體混合物，所述氣體混合物驅(qū)動(dòng)用于發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)。

b.電正性金屬的氫氧化物和/或碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的灰作為溶液/懸浮液從燃燒腔中被洗脫。因?yàn)樵O(shè)備處于高壓下，溶液是這樣的熱，以至于溶液能夠通過(guò)換熱器驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)。

c.這種發(fā)電站在利用h2o運(yùn)行時(shí)無(wú)排放。