(57)【要約】  空気反応器（１４）において酸化させられ、図２に示したように後酸化反応器（２５）へ搬送される、ＣＬＯＵ粒子であってよい酸素キャリヤ粒子を利用して、未燃焼物を処理するための方法及び装置。未燃焼物を含有する煙道ガス流（３４）は、後酸化反応器（２５）へ搬送され、未燃焼物は、酸素キャリヤによって供給される酸素によって酸化させられる。還元された酸素キャリヤは、後酸化反応器２５から分離され、再酸化のために再び空気反応器（１４）へ搬送される。１つの実施の形態は、触媒であってよい後酸化チャンバ（６０）を有してよく、酸化チャンバは、煙道ガス流（３４）の一部と、後酸化反応器（２５）の煙道ガス流（３３）からの酸素とを受け取る。
2015511701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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、
前記空気反応器の煙道ガス流から酸化した酸素キャリヤを分離し、
該酸化した酸素キャリヤを前記後酸化反応器へ搬送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。
【請求項２】
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１記載の方法。
【請求項３】
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１記載の方法。
【請求項４】
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３記載の方法。
【請求項５】
発電用の蒸気を発生するために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記載の方法。
【請求項６】
前記酸素キャリヤは、金属酸化物である、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記酸素キャリヤは、ケミカルルーピング酸素分離粒子である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
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７記載の方法。
【請求項９】
前記後酸化チャンバは、触媒チャンバである、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
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８記載の方法。
【請求項１１】
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１０記載の方法。
【請求項１２】
未燃焼物を酸化させる方法であって、
未燃焼物を含有する煙道ガス流の少なくとも一部を後酸化反応器へ搬送し、
該後酸化反応器へ酸化した酸素キャリヤを噴射し、
前記後酸化反応器において未燃焼物を酸化させ、
前記酸化した酸素キャリヤを、後酸化反応器において還元し、
還元された酸素キャリヤを、再酸化のために空気反応器へ搬送することを特徴とする、未燃焼物を酸化させる方法。
【請求項１３】
前記後酸化反応器の前記煙道ガス流の一部を再び前記後酸化反応器へリサイクルすることをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
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１２記載の方法。
【請求項１５】
前記酸素キャリヤは、ケミカルルーピング酸素分離粒子である、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
未燃焼物を含有する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１５記載の方法。
【請求項１７】
前記後酸化チャンバは、触媒チャンバである、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記後酸化チャンバへ搬送された、未燃焼物を含有する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１７記載の方法。
【請求項１９】
未燃焼物を酸化させるための装置であって、
後酸化反応器と、
該後酸化反応器に接続された空気反応器と、
前記後酸化反応器に接続された煙道ガス流と、を備え、
該煙道ガス流に未燃焼物が存在し、
前記煙道ガス流は、前記後酸化反応機内へ噴射され、
酸化された酸素キャリヤが、前記空気反応器において形成され、
前記酸化された酸素キャリヤは、前記後酸化反応器へ搬送され、前記未燃焼物は、前記酸化された酸素キャリヤによって供給された酸素によって前記後酸化反応器において酸化させられることを特徴とする、未燃焼物を酸化させるための装置。
【請求項２０】
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１９記載の装置。
【請求項２１】
前記後酸化チャンバは、触媒である、請求項２０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、未燃焼物の酸化に関する。特に、本開示は、エネルギ消費および資本コストを削減しつつ未燃焼物を酸化させる効率的な方法及び装置に関する。
【０００２】
背景
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。
【０００３】
ケミカルルーピング燃焼（ＣＬＣ）は、効率的なＣＯ2回収および処理を提供する燃焼技術である。ＣＬＣは、炭素含有燃料の酸化中に生成されるＣＯ2の本来的な分離を提供し、これにより、ＣＯ2のより濃縮された流れを形成する。燃焼技術の一部としてＣＯ2の濃度を高めることにより、回収および貯留のために燃焼後にＣＯ2を分離するために必要とされるエネルギおよび資本コストは大幅に削減される。
【０００４】
ＣＬＣ技術は、一般的に、酸素を空気から燃料へ引き渡す酸素キャリヤの使用を含み、これにより、空気と燃料との直接的な接触を回避している。２つの接続された反応器、典型的には流動床、すなわち燃料反応器および空気反応器がこのプロセスにおいて使用される。燃料は燃料反応器に導入され、燃料反応器は、さらに、典型的な金属酸化物である酸素キャリヤを受け取る。燃料反応器からの出口煙道ガス流は、主に、燃料の酸化による生成物、すなわちＨ2ＯおよびＣＯ2と、還元された酸素キャリヤとを含有する。次いで、還元された酸素キャリヤが出口煙道ガス流から除去された後、燃料反応器の煙道ガス流に含有されたＨ2Ｏを凝縮させることによって、高濃度のＣＯ2から成る流れが得られてよい。
【０００５】
燃料酸化反応の一部として形成された還元された酸素キャリヤは、空気反応器へ搬送され、空気反応器において、空気が存在する中で再酸化される。空気反応器から出てくる煙道ガス流は、主に、窒素、酸化した酸素キャリヤおよび未使用酸素などの、空気の非反応性成分から成る。酸化した酸素キャリヤは、燃料反応器へ搬送するために、空気反応器の煙道ガス流から分離されてよい。燃料反応器へ酸素を供給するために酸素キャリヤを使用することにより、空気の非反応性成分は、空気反応器から出る時にシステムから排除され、燃料反応器へ導入されることはない。したがって、燃焼生成物、主にＣＯ2およびＨ2Ｏは、燃料反応器の煙道ガス流における空気の非反応性成分によって希釈されない。
【０００６】
使用される条件および材料に応じて、燃料反応器における燃料の燃焼は不完全であってもよい。不完全燃焼は、燃料反応器の煙道ガス流に存在する、水素、メタンおよび一酸化炭素などの未燃焼物を生じ得る。煙道ガス流から未燃焼物を低減または排除するために、未燃焼物は、一般的に、燃料反応器における燃焼の後に後燃焼ユニットにおいて酸化させられる。未燃焼物は、様々な産業上の用途および／または燃焼用途からのその他の煙道ガス流にも存在し得る。
【０００７】
ＣＬＣシステムなどの、未燃焼物の酸化に関する困難さの１つは、後燃焼ユニットが、純粋な酸素ガスまたは高濃度酸素ガスを必要とすることである。酸化のために後燃焼ユニットに空気が付加されると、ＣＬＣの利点が失われる。なぜならば、ガス処理ユニットに煙道ガス流を搬送する前に燃料反応器の煙道ガス流に空気の非反応性成分が付加されるからである。後燃焼ユニットに純粋ガスまたは酸素高濃度ガスを提供するというこの必要性は、同様に、酸素高濃度環境における後燃焼酸化を必要とするその他の産業上のプロセスおよび／または燃焼技術（例えば酸素燃焼プラント）にも当てはまる。したがって、後燃焼酸化は、入水ガスまたは酸素高濃度ガスの付加を必要とし、これは、エネルギ消費および資本コストの両観点から高価である。さらに、酸化を必要とする未燃焼物の量に応じて、純粋酸素または高濃度酸素における燃焼は、著しく高められた温度につながることがあり、これは、冷却を必要とする。
【０００８】
したがって、未燃焼物のより効率的な処理のための改良された方法及び装置が必要とされている。
【０００９】
概要
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。
【００１０】
本明細書に例示された他の複数の態様によれば、未燃焼物を含有する煙道ガス流の少なくとも一部を後酸化反応器へ搬送することによって未燃焼物を参加させる方法が提供される。後酸化反応器には、酸化した酸素キャリヤが噴射される。後酸化反応器において未燃焼物が酸化させられる。酸化した酸素キャリヤは、後酸化反応器において還元され、再酸化のために空気反応器へ搬送される。
【００１１】
本明細書に例示されたその他の複数の態様によれば、後酸化反応器と、後酸化反応器に接続された空気反応器と、後酸化反応器に接続された煙道ガス流とを有する、未燃焼物を酸化させるための装置が提供される。未燃焼物は、後酸化反応器に噴射される煙道ガス流に存在している。酸化した酸素キャリヤは、空気反応器において形成され、後酸化反応器へ搬送される。未燃焼物は、酸素キャリヤによって提供される酸素によって後酸化反応器において酸化させられる。
【００１２】
上述の特徴及びその他の特徴は、以下の図面及び詳細な説明によって例示される。
【００１３】
図面の簡単な説明
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ケミカルルーピング燃焼システムの一例を示す概略的な流れ図である。
【図２】本開示の典型的な実施の形態の概略的な流れ図である。
【図３】本開示の別の典型的な実施の形態の概略的な流れ図である。
【００１５】
詳細な説明
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。
【００１６】
本開示の１つの典型的な実施の形態によれば、煙道ガス流における未燃焼物を酸化させる効率的な方法が提供され、この方法において、未燃焼物を含有する煙道ガス流は、後酸化反応器における酸化のために搬送され、後酸化反応器にはさらに酸素キャリヤが供給される。酸素キャリヤは空気反応器において酸化させられる。
【００１７】
本開示の１つの典型的な実施の形態によれば、後酸化反応器と、後酸化反応器に接続された空気反応器と、後酸化反応器に接続された燃料反応器とを有する、ＣＬＣシステムにおいて未燃焼物を酸化させるための装置が提供される。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るように構成されており、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る。空気反応器は、酸化した酸素キャリヤを燃料反応器にも供給してよいか、または別個の空気反応器であってもよい。空気反応器が後酸化反応器および燃料反応器の両方に供給するように構成されている場合、酸化した酸素キャリヤ生成の需要が増大するために、ＣＬＣシステムのために一般的に想定されるサイズよりも、空気反応器のサイズが増大することがある。装置は、さらに、燃料反応器の煙道ガス流の一部を直接に受け取り、かつ後酸化反応器の煙道ガス流を受け取るように構成された、後酸化チャンバ、好適には触媒チャンバを有してよく、酸素は、後酸化反応器の煙道ガス流に存在している。この構成では、未燃焼物の参加の一部は触媒チャンバにおいて生じ、未燃焼物の酸化の一部は、後酸化反応器において生じる。
【００１８】
図１を参照すると、ＣＬＣは、一般的に、空気反応器１４および燃料反応器１２を有する。空気反応器１４および燃料反応器１２は、流動床であってよい。燃料１０は燃料反応器１２へ噴射される。燃料反応器１２には、さらに、空気反応器１４において形成された酸素キャリヤ２２が噴射される。燃料の一例は石炭である。その他の例は、天然ガス、合成ガス（syngas）および製油所ガスを含むが、これらに限定されない。酸素キャリヤ粒子は、一般的に、金属またはセラミックである。ＣＬＣに使用される典型的な金属酸化物は、例として、酸化ニッケル、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化銅、酸化マンガン、酸化コバルトおよびそれらの混合物を含む。幾つかの酸素キャリヤは、いわゆるＣＬＯＵ粒子である。なぜならば、それらの酸素キャリヤは、反応パートナーを必要とすることなく酸素を解放するからである。
【００１９】
燃料反応器１２は、蒸気５８などの流動化媒体によって流動化されてよい。燃料反応器１２における燃料１０の燃焼は、煙道ガス流２６を発生する。煙道ガス流２６は、一般的に、未燃焼の固体、燃焼生成物（ＣＯ2およびＨ2Ｏ）、還元された酸素キャリヤを含んでおり、一酸化炭素、水素またはメタンなどの未燃焼物をも含んでいることがある。煙道ガス流２６は、サイクロン分離器であってよい第１の固体分離器２８へ搬送されてよい。第１の固体分離器２８において、固体４８は煙道ガス流２６から分離され、空気反応器１４へ搬送される。第１の分離器２８からの固体４８は、まず、選択的な炭素ストリッパ５０へ搬送されてよい。炭素ストリッパ５０から出てくる還元された酸素キャリヤは、空気反応器１４へ搬送される（５２）。炭素ストリッパ５０から出てくるあらゆる炭は、燃料反応器１２へ戻される（５４）。第１の固体分離器２８の煙道ガス流３０は、サイクロン分離器であってよい第２の固体分離器３２へ搬送されてよい。第２の固体分離器３２において、さらなる固体が煙道ガス流３０から除去され、燃料反応器１２へ戻されてよい。
【００２０】
第２の固体分離器３２の煙道ガス流３４は、概して、燃料反応器１２の煙道ガス流２６からの非固体成分を含んでおり、後燃焼ユニット３６へ搬送される。後燃焼ユニット３６は、酸素流３８を受け取るように構成されている。酸素流３８は、純粋な酸素または酸素高濃度ガスであってよい。純粋な酸素または酸素高濃度ガスは、一般的に、極低温で、大きなエネルギおよび資本コストを費やして生成される。未燃焼物は、後燃焼ユニット３６において酸化させられてよく、後燃焼ユニット４０の煙道ガス流は、ＣＯ2回収および処理のためにガス処理ユニット（ＧＰＵ）４２へ搬送されてよい。ＣＯ2は、さらに、適用可能性に応じて、貯留または使用のために搬送されてよい（４６）。ＣＯ2の回収後、主にＮ2、Ａｒおよび未使用Ｏ2を含有する煙道ガス流は、大気へ廃棄される（４４）。
【００２１】
空気反応器１４において、酸素キャリヤは、空気反応器１４に供給された空気１６によって酸化させられる。空気反応器１４の煙道ガス流１８は、サイクロン分離器であって良い第３の固体分離器２０へ搬送されてよい。第３の固体分離器２０は、空気反応器１４の煙道ガス流１８から酸化した酸素キャリヤを分離し、空気の非反応性成分および未詳酸素を、オフエア２４として大気中へ排気する。酸化した酸素キャリヤは燃料反応器１２へ搬送され、燃料反応器１２において、酸化した酸素キャリヤは、燃料１０の酸化のための酸素を供給してよく、酸素キャリヤのための再生サイクルを完成させる。
【００２２】
ここで図２に示された典型的な実施の形態を参照すると、燃料反応器１２の煙道ガス流２６は、流動床反応器であってよい後酸化反応器２５へ搬送されてよく、後酸化反応器２５における均一な温度分布および／または後酸化反応器２５からの熱回収を促進する。後酸化反応器２５には、さらに、酸化した酸素キャリヤが供給される。煙道ガス流２６は、図２に示したように後酸化反応器２５へ搬送される前に、まず第１の固体分離器２８および第２の固体分離器３２へ搬送されてもよいか、または後酸化反応器は、固体負荷、特に未燃焼固体が十分に低いならば、分離器２８からの煙道ガスまたは煙道ガス流２６を直接に受け取るように構成されていてもよい。しかしながら、煙道ガス流２６の固体は、煙道ガス流２６を後酸化反応器２５へ搬送する前に分離されるべきである。２つの分離器を使用することは、システムの改良された運転（例えば炭素の再循環／炭素ストリッパにおける分離）を提供する。この説明の残りについては、図２に示された構成が前提とされ、煙道ガス流３４を生じる。図２に示したように、酸化した酸素キャリヤは、第３の固体分離器２０によって分離された固体の部分２３から後酸化反応器２５へ搬送されてもよい。しかしながら、これは、本開示の１つの典型的な実施の形態のみを示しており、後酸化反応器２５のための、酸素キャリヤ、特にＣＬＯＵ粒子を酸化させるための別の空気反応器を含む別の構成も可能である。
【００２３】
煙道ガス流３４に含有される未燃焼物は、酸化した酸素キャリヤ２３によって供給される酸素によって後酸化反応器２５において酸化させられてよい。後酸化反応器２５の煙道ガス流２７は、サイクロン分離器であってよい第４の固体分離器２９へ搬送されてよい。第４の固体分離器２９は、煙道ガス流２７から酸素キャリヤを分離し、この酸素キャリヤは空気反応器１４へ搬送されてよく（４１）、空気反応器１４において酸素キャリヤは再酸化されてよい。代替的な実施の形態では、酸素キャリヤは、別の空気反応器へ反されてもよい。これは、ＣＬＣシステムにおいて使用される酸素キャリヤとは異なる酸素キャリヤの使用を可能にする。
【００２４】
第４の固体分離器２９における酸素キャリヤの除去の後、煙道ガス流３３はＣＰＵへ搬送されてよい。本開示の代替的な実施の形態では、煙道ガス流３３の一部分３５は、後酸化反応器２５への噴射の前に煙道ガス流３４と混合されるように構成されていてよい。煙道ガス流３４との混合部分３５は、酸素キャリヤの焼結を防止するために煙道ガス流２７の温度を制御するために使用されてよく、一般的に温度を１１００℃未満に保つ。部分３５は、煙道ガス流３４と混合される前に、まず熱交換器３９によって冷却されてよく、これは、温度のより正確な制御を可能にする。別の代替例では、後酸化反応器２５は、蒸気を発生するために利用されてよい熱交換器３７によって直接に冷却されてよい。
【００２５】
ここで図３に示された典型的な実施の形態を参照すると、煙道ガス流３４の一部分６４は、触媒または非触媒であってよい後酸化チャンバ６０において酸化されてよい。後酸化反応器２５の煙道ガス流２７に含有された固体を除去した後、後酸化チャンバ６０に、第４の固体分離器２９の煙道ガス流３３における酸素が供給される。この代替的な実施の形態において、ＣｕＯ／Ｃｕ2ＯなどのＣＬＯＵ粒子が酸素キャリヤとして利用されてよい。煙道ガス３４のある部分は、後酸化反応器２５に向かって逸らされる。後酸化反応器２５において、未燃焼物は、ＣＬＯＵ粒子によって解放されたＯ2と反応する。ＣＬＯＵ粒子の利点は、化学的平衡によって規定されるような酸素を容易に提供するということである。酸素の平衡部分的圧力は、反応器温度に依存する。したがって、煙道ガス流２７のＯ2濃度は、後酸化反応器２５の温度によって直接に決定される。このＯ2濃度が高められた煙道ガス流２７は、後酸化反応器２５において酸化させられた未燃焼物を有さない。第４の固体分離器２９において固体を分離した後の煙道ガス流２７は、次いで、後酸化チャンバ６０へ搬送されてよい（３３）。後酸化チャンバ６０は、さらに、後酸化反応器２５をバイパスした煙道ガス流３４の一部分６４を受け取ってよい。後酸化チャンバ６０において、後酸化反応器２５からのＯ2は、未燃焼物を酸化させる。後酸化チャンバ６０における酸化の後、煙道ガス流は、図２に示したようにさらなる処理のためにＣＰＵ４２へ搬送されてよい。
【００２６】
ＣＬＣ技術の燃料反応器の煙道ガス流を、純粋なまたは高濃度の酸素ガスの代わりに酸素キャリヤによってさらに供給される後酸化反応器へ搬送することによって、本開示は、未燃焼物を酸化する効率的な方法を提供する。１つの態様において、本開示は、未燃焼物の酸化のための酸素キャリヤを提供するためにＣＬＣの空気反応器を利用する。別の態様において、本開示は、２つの別個の酸素キャリヤルーピングサイクルが行われ得るように、後燃焼反応器に酸素キャリヤを供給するための別個の空気反応器を利用する。別の態様において、ＣＬＣシステムの煙道反応器からの煙道ガス流は、一部が後酸化反応器（酸素キャリヤを含む）へ搬送され、一部が、未燃焼物のさらなる酸化のために後酸化反応器において解放された酸素を利用する後酸化チャンバへ搬送される。後酸化チャンバが極低温チャンバである場合、過剰な酸素なしで、未燃焼物のほぼ完全な酸化を達成することができる。
【００２７】
図面は、本開示を用いたＣＬＣシステムを示しているが、本開示は、未燃焼物の酸化が好適には酸素濃度が高められた環境において行われるあらゆる煙道ガス流において未燃焼物を酸化させるために用いられてよい。例えば、酸素燃焼プラントの煙道ガス流における未燃焼物が、本開示により酸化させられてよい。
【００２８】
すなわち、本開示の複数の態様は、未燃焼物の酸化のために一般的に必要とされる純粋なガスまたは酸素濃度の高いガスの発生の資本的要求およびエネルギ要求を減じることによって、または未燃焼物の酸化により放出される熱を回収することによって、未燃焼物を処理するための効率的なプロセスを提供する。
【００２９】
様々な典型的な実施の形態を参照して発明を説明したが、発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が加えられてよく、前記実施の形態の要素の代わりに均等物が代用されてよいことが理解されるであろう。加えて、発明の基本的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を発明の開示に適応させるために、多くの変更がなされてよい。従って、本発明を実施するために考えられた最良の形態として開示された特定の実施の形態に発明は限定されないが、発明は、添付の請求広範囲に該当する全ての実施の形態を含むことが意図されている。
【図１】
2015511701.tif 000003
【図２】
2015511701.tif 000004
【図３】
2015511701.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月3日(2014.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
前記酸化した酸素キャリヤを前記空気反応器の煙道ガス流から分離し、
前記酸化した酸素キャリヤを前記後酸化反応器および燃料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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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記載の方法。
【請求項８】
前記酸素キャリヤは、金属酸化物である、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記酸素キャリヤは、ケミカルルーピング酸素分離粒子である、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
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９記載の方法。
【請求項１１】
前記後酸化チャンバは、触媒チャンバである、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
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１０記載の方法。
【請求項１３】
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１２記載の方法。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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１４記載の装置。
【請求項１６】
前記後酸化チャンバは、触媒である、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
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１４記載の装置。
【請求項１８】
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１４記載の装置。
【請求項１９】
前記酸素キャリヤは、金属酸化物である、請求項１４記載の装置。
【国際調査報告】
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