用于處理溫室氣體的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明的名稱是用于處理溫室氣體的系統(tǒng)和方法。用于處理溫室氣體的系統(tǒng)包括收集子系統(tǒng)，其配置用于收集包含二氧化碳和甲烷的氣體混合物；燃燒子系統(tǒng)，其配置用于燃燒氣體混合物中的甲烷并且輸出氣體燃燒流出物，其中燃燒子系統(tǒng)產(chǎn)生電能、水和額外量的二氧化碳；以及分離子系統(tǒng)，其配置用于將二氧化碳從氣體燃燒流出物中分離。
【專利說明】用于處理溫室氣體的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及處理溫室氣體，并且更具體而言，涉及處理從溫室氣體生產(chǎn)地點(diǎn)比如填埋場(chǎng)(landfill)回收的甲烷和二氧化碳。
[0002]發(fā)明背景
[0003]溫室氣體，比如甲烷(CH4)、二氧化碳(C02)、水蒸氣(H20)和臭氧(03)，吸收電磁譜的紅外線范圍內(nèi)的輻射。在大氣中，溫室氣體吸收來自地表的紅外輻射并且將一些吸收的紅外輻射再輻射(發(fā)射)返回地表，從而造成地表處的升溫。這種由于大氣中溫室氣體造成的不期望的升溫一般被稱作溫室效應(yīng)。
[0004]溫室氣體來源于各種源，包括填埋場(chǎng)。在填埋場(chǎng)中，厭氧細(xì)菌分解有機(jī)物并且產(chǎn)生填埋氣體(landfill gas)，其主要由甲烷和二氧化碳組成。雖然填滿場(chǎng)通常被土壤或其它結(jié)構(gòu)遮蓋(覆蓋)以包含填埋場(chǎng)的內(nèi)含物，填埋氣體可擴(kuò)散經(jīng)過填埋場(chǎng)蓋并且進(jìn)入大氣。
[0005]因此，許多填埋場(chǎng)采用甲烷捕捉系統(tǒng)以便在填埋氣體外逸到大氣之前將其收集。收集的填埋氣體隨后通常外傾(flare)到大氣或者在能量生成系統(tǒng)中燃燒。遺憾地，甲烷的燃燒產(chǎn)生二氧化碳——另一種溫室氣體。
[0006]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員繼續(xù)溫室氣體處理領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本公開內(nèi)容的方面提供的用于處理溫室氣體的系統(tǒng)可包括收集子系統(tǒng)，其配置用于收集包含二氧化碳和甲烷的氣體混合物；燃燒子系統(tǒng)，其配置用于燃燒氣體混合物中的甲烷并且輸出氣體燃燒流出物，其中燃燒子系統(tǒng)產(chǎn)生電能、水和額外量的二氧化碳；以及分離子系統(tǒng)，其配置用于將二氧化碳從氣體燃燒流出物中分離。分離子系統(tǒng)可包含吸附材料，比如沸石。
[0008]有利地，所述方法可進(jìn)一步包括填埋場(chǎng)，其中所述氣體混合物是填埋氣體。
[0009]根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)方面提供的用于處理填埋氣體的系統(tǒng)可包括收集子系統(tǒng)，其配置用于收集填埋氣體，所述填埋氣體包含二氧化碳和甲烷；燃燒子系統(tǒng)，其配置用于燃燒填埋氣體中的甲烷并且輸出氣體燃燒流出物，其中燃燒子系統(tǒng)產(chǎn)生電能、水和額外量的二氧化碳；以及分離子系統(tǒng)，其配置用于將二氧化碳和水從氣體燃燒流出物中分離。分離子系統(tǒng)可包含吸附材料，比如沸石。
[0010]有利地，氣體混合物包括按重量計(jì)大約45%至大約55%的所述二氧化碳和按重量計(jì)大約55%至大約45%的所述甲烷。
[0011]有利地，燃燒子系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)和渦輪中的至少一個(gè)。
[0012]有利地，分離子系統(tǒng)將所述水從所述氣體燃燒流出物中分離。
[0013]有利地，分離子系統(tǒng)包括吸附材料。
[0014]優(yōu)選地，吸附材料包括沸石。
[0015]優(yōu)選地，分離子系統(tǒng)包括換熱器，并且其中所述換熱器在所述氣體燃燒流出物接觸所述吸附材料之前將所述氣體燃燒流出物的溫度降低。[0016]優(yōu)選地，分離子系統(tǒng)包括干燥劑，并且其中所述氣體燃燒流出物在接觸所述吸附材料之前接觸所述干燥劑。
[0017]有利地，所述方法進(jìn)一步包括配置用于將環(huán)境空氣引入所述氣體燃燒流出物的空氣增流器(air mover)。
[0018]有利地，所述方法進(jìn)一步包括分離器，其配置用于將所述二氧化碳從所述氣體混合物中分離，然后所述氣體混合物通到所述燃燒子系統(tǒng)。
[0019]根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面提供了用于處理溫室氣體的方法。所述方法可包括以下步驟:(1)收集包含二氧化碳和甲烷的氣體混合物，(2)燃燒甲烷以便產(chǎn)生電能并且輸出氣體燃燒流出物，并且(3)將二氧化碳從氣體燃燒流出物中分離。分離步驟可使用吸附材料比如沸石進(jìn)行。
[0020]有利地，氣體混合物是填埋氣體。
[0021]優(yōu)選地,氣體混合物包括按重量計(jì)大約45%至大約55%的所述二氧化碳和按重量計(jì)大約55%至大約45%的所述甲烷。
[0022]有利地，燃燒步驟包括使所述甲烷通過內(nèi)燃機(jī)。
[0023]有利地，燃燒步驟包括使所述氣體混合物通過內(nèi)燃機(jī)。
[0024]有利地，分離步驟包括將所述二氧化碳吸附到吸附材料上。
[0025]優(yōu)選地，吸附材料包括沸石。
[0026]有利地，所述方法進(jìn)一步包括在所述分離步驟之前將所述氣體燃燒流出物冷卻的步驟。
[0027]有利地，所述方法進(jìn)一步包括將水從所述氣體燃燒流出物中分離的步驟。
[0028]有利地，所述方法進(jìn)一步包括將環(huán)境空氣與所述氣體燃燒流出物混合的步驟，其中所述混合步驟在所述分離步驟之前進(jìn)行。
[0029]有利地，所述方法進(jìn)一步包括在所述燃燒步驟之前將所述二氧化碳從所述氣體混合物中分離的步驟。
[0030]根據(jù)本公開內(nèi)容的進(jìn)一步方面提供了用于處理填埋氣體的方法。所述方法可包括以下步驟:(1)收集包含二氧化碳和甲烷的填埋氣體，⑵燃燒甲烷以便產(chǎn)生電能并且輸出氣體燃燒流出物，并且(3)使用吸附材料比如沸石將二氧化碳從氣體燃燒流出物中分離。
[0031]公開的用于處理溫室氣體的系統(tǒng)和方法的其它方面或?qū)嵤┓绞酵ㄟ^下面的詳述、附圖和所述權(quán)利要求書將變得顯而易見。
[0032]附圖簡(jiǎn)述
[0033]圖1是公開的用于處理溫室氣體的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的示意性工藝流程圖；
[0034]圖2是圖1的系統(tǒng)的分離子系統(tǒng)的示意性框圖；和
[0035]圖3是描繪公開的用于處理溫室氣體的方法的實(shí)施方式的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]參考圖1，公開的用于處理溫室氣體的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式——通常指定為
10-可包括工藝氣體(process gas)收集子系統(tǒng)12、燃燒子系統(tǒng)14和分離子系統(tǒng)16。在
不偏離本公開內(nèi)容范圍的情況下，公開的系統(tǒng)10可包括額外的子系統(tǒng)，比如任選的分離器18。[0037]工藝氣體收集子系統(tǒng)12可收集并且對(duì)系統(tǒng)10供應(yīng)工藝氣體20。工藝氣體20可是以任何包含甲烷(ch4)和二氧化碳(co2)的氣體混合物。除甲烷和二氧化碳之外，工藝氣體20可包含其它組分，比如水蒸氣、氮?dú)夂?或硫化氫。工藝氣體20中甲烷和二氧化碳的濃度可根據(jù)工藝氣體20的源變化。
[0038]在一個(gè)具體的執(zhí)行方式中，工藝氣體收集子系統(tǒng)12可收集來自填埋場(chǎng)22的填埋氣體，并且可將填埋氣體供應(yīng)到系統(tǒng)10作為工藝氣體20。因此，工藝氣體收集子系統(tǒng)12可包含，例如，埋入填埋場(chǎng)22中用于接收填埋氣體的一系列管以及用于將填埋氣體通過埋入的管從填埋場(chǎng)22抽送到地表的鼓風(fēng)機(jī)。
[0039]不限于任何具體的理論，由于填埋氣體獨(dú)特的組成，所以在公開的系統(tǒng)10中使用填埋氣體作為工藝氣體20可呈現(xiàn)顯著的經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)。特別地，填埋氣體主要由甲烷和二氧化碳組成，并且甲烷與二氧化碳的比例大約為50:50 (例如，所述比例可在大約45:55至55:45的范圍)。因此，填埋氣體包含顯著的能量生成組分(甲烷)和顯著的可用/可出售組分(二氧化碳)，同時(shí)如本文公開的能量生成組分(甲烷)的燃燒產(chǎn)生額外量的可用/可出售組分(二氧化碳)。 [0040]工藝氣體收集子系統(tǒng)12可將工藝氣體20供應(yīng)到燃燒子系統(tǒng)14。例如，流體管線24(其可通過閥26控制)可選擇性地將工藝氣體收集子系統(tǒng)12與燃燒子系統(tǒng)14流體連接，使得收集的工藝氣體20可直接流動(dòng)到燃燒子系統(tǒng)14。
[0041]可選地，分離器18可插入工藝氣體收集子系統(tǒng)12和燃燒子系統(tǒng)14之間。分離器18可通過流體管線28 (其可通過閥30控制)接收工藝氣體20，并且可以將二氧化碳與甲烷(至少部分地)分離。分離的二氧化碳可通過流體管線34傳送至二氧化碳收集器32 (例如，儲(chǔ)存容器、管道、下游使用或銷售等)。分離的甲烷37可通過流體管線36傳送至燃燒子系統(tǒng)14。
[0042]任選的分離器18可采用任何可用的技術(shù)以便將工藝氣體20中的二氧化碳與甲烷分離。
[0043]作為一個(gè)實(shí)例，分離器18可采用渦流以便實(shí)現(xiàn)二氧化碳與甲烷的分離。例如，分離器18可包含靜態(tài)渦流分離器，并且工藝氣體20可被泵入渦流分離器中使得產(chǎn)生渦流路徑，從而由于二氧化碳和甲烷分子量的差異而使二氧化碳與甲烷分離。
[0044]作為另一個(gè)實(shí)例，分離器18可采用液化以便實(shí)現(xiàn)二氧化碳與甲烷的分離。例如，分離器18可包括壓力容器和泵，其中所述泵以足以將工藝氣體20分離為液體部分和氣體部分的壓力將工藝氣體20泵送到壓力容器中?？芍饕啥趸冀M成的液體部分可隨后容易地與氣體部分分離。
[0045]作為又另一個(gè)實(shí)例，分離器18可采用物理吸著以便實(shí)現(xiàn)二氧化碳與甲烷的分離。例如，分離器18可包括吸附材料，比如沸石?？蓪⒐に嚉怏w20與吸附材料接觸，使得工藝氣體20中的二氧化碳吸附到吸附材料上，將甲烷留在工藝氣體20中。吸附的二氧化碳可隨后通過加熱或真空而從吸附材料釋放，從而將吸附材料再生。在下面更詳細(xì)的描述物理吸著。
[0046]就該點(diǎn)而言，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白通過操作條件(例如，工藝氣體組成)和整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可促成使用任選的分離器18的決定。在一些情況中，使用任選的分離器18可能是更有效率的，而在其它情況中，在沒有分離的情況下將工藝氣體20通到燃燒子系統(tǒng)14 ( SP，允許工藝氣體20的二氧化碳組分通過燃燒子系統(tǒng)14)可能是更有效率的。
[0047]燃燒子系統(tǒng)14可接收工藝氣體20 (或者分離的甲烷37)，可將工藝氣體20與環(huán)境空氣40 (其可通過流體管線42供應(yīng))混合以便將氧氣引入工藝氣體20 (如果必要的話)，并且可燃燒工藝氣體20。燃燒過程可生成電能44并且可輸出氣體燃燒流出物46。
[0048]本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白與工藝氣體20混合的環(huán)境空氣40的量可取決于工藝氣體20的組成。由于填埋氣體包含顯著量的二氧化碳(例如，大約50%)，可能需要顯著量的環(huán)境空氣40以利于燃燒?？刹捎酶鞣N空氣增流單元(air moving unit)(例如,風(fēng)扇)以確保對(duì)燃燒子系統(tǒng)14供應(yīng)足夠量的環(huán)境空氣40以維持有效率的燃燒。
[0049]通過燃燒子系統(tǒng)14生成的電能44可用于對(duì)系統(tǒng)10的各種組件——比如分離子系統(tǒng)16、任選的分離器18和/或風(fēng)扇60 (下面討論的)——提供動(dòng)力?？蛇x地(或額外地)，通過燃燒子系統(tǒng)14生成的電能44可銷售到電網(wǎng)48。因此，通過燃燒子系統(tǒng)14生成的電能44可以是公開的系統(tǒng)10的一些收入來源中的一個(gè)。
[0050]燃燒子系統(tǒng)14可包含任何合適的燃燒裝置或系統(tǒng)。作為一個(gè)實(shí)例，燃燒子系統(tǒng)14可包括間歇式燃燒的內(nèi)燃機(jī)，比如改進(jìn)的柴油機(jī)。作為另一個(gè)實(shí)例，燃燒子系統(tǒng)14可包括連續(xù)式內(nèi)燃機(jī)，比如渦輪(例如，微型渦輪)。雖然渦輪可能比間歇式燃燒的內(nèi)燃機(jī)在產(chǎn)生電能44方面更有效率，但低效的燃燒子系統(tǒng)14，比如間歇式燃燒的內(nèi)燃機(jī)(例如，改進(jìn)為靠甲烷運(yùn)行的柴油機(jī))，可生成更多二氧化碳，并且因此可以提高整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)。
[0051]燃燒子系統(tǒng)14可將工藝氣體20中的甲烷(或者分離的甲烷37)轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水,如下面:
[0052]CH4+202 — C02+2H20 (等式 1)
[0053]因此，氣體燃燒流出物46可包括二氧化碳和水，以及已經(jīng)通過燃燒子系統(tǒng)14的環(huán)境空氣40的組分(例如，氮?dú)?，氧?以及其它燃燒副產(chǎn)品(例如，一氧化碳，氮氧化物)。作為一個(gè)實(shí)例，當(dāng)工藝氣體20是直接輸送至燃燒子系統(tǒng)14的填埋氣體時(shí)，氣體燃燒流出物46可包括按重量計(jì)大約20%的二氧化碳。作為另一個(gè)實(shí)例，當(dāng)通過流體管線36將分離的甲烷37輸送到燃燒子系統(tǒng)14時(shí)，氣體燃燒流出物46可包括按重量計(jì)大約12%的二氧化碳。
[0054]氣體燃燒流出物46可基本上沒有甲烷，其可在燃燒子系統(tǒng)14內(nèi)基本上完全燃燒。
[0055]氣體燃燒流出物46可被供應(yīng)至分離子系統(tǒng)16。分離子系統(tǒng)16可將二氧化碳和水從氣體燃燒流出物46中分離，并且可通過流體管線50將分離的二氧化碳傳送至二氧化碳收集器32并且可通過流體管線54將分離的水傳送至水收集器52 (例如，儲(chǔ)存容器、管道、下游使用或銷售等)。離開分離子系統(tǒng)16的氣體燃燒流出物46的余量(例如，氮?dú)?，氧?可作為廢氣56通過流體管線58釋放。
[0056]因此，收集的二氧化碳32和水52可以是公開的系統(tǒng)10的兩個(gè)額外的收入來源。因此，通過公開的系統(tǒng)10產(chǎn)生的電能、二氧化碳和水可抵消公開的系統(tǒng)10的運(yùn)行成本，并且可潛在地使得公開的系統(tǒng)10成為積極的收益來源。
[0057]分離子系統(tǒng)16可采用各種技術(shù)以便將水和二氧化碳從氣體燃燒流出物46分離。分離子系統(tǒng)16所用的分離技術(shù)的類型可由各種因素規(guī)定，包括工藝條件(例如，收集的二氧化碳32和水52的期望純度)和工藝經(jīng)濟(jì)(例如，分離子系統(tǒng)16的總能耗)。雖然下面描述物理吸著工藝，但在不偏離本公開內(nèi)容范圍的情況下，可使用其它技術(shù)，比如化學(xué)吸附、渦流分離和液化。[0058]參考圖2，在一個(gè)具體的構(gòu)造中，分離子系統(tǒng)16可包括吸附室70。任選地，分離子系統(tǒng)16可額外地包括脫附室72、換熱器74和/或干燥室76。也考慮使用其它組件。
[0059]吸附室70可接收氣體燃燒流出物46，并且可通過流體管線58輸出基本上無二氧化碳的氣體作為廢氣56(圖1)。吸附室70可包含吸附材料，其通過物理吸附過程(物理吸著)從氣體燃燒流出物46中吸附二氧化碳。
[0060]各種吸附材料可適合用在吸附室70中以便從氣體燃燒流出物46吸附二氧化碳。作為一個(gè)一般性實(shí)例，吸附材料可以是分子篩材料，比如具有10埃有效開孔尺寸的分子篩材料。作為一個(gè)具體實(shí)例，吸附材料可以是沸石材料，比如具有10埃有效開孔尺寸的沸石13X分子篩材料。作為另一個(gè)具體實(shí)例，吸附材料可以是5A沸石。作為又另一個(gè)具體實(shí)例，吸附材料可以是3A沸石。
[0061]當(dāng)足量的二氧化碳已經(jīng)吸附到吸附室70內(nèi)的吸附材料時(shí)，吸附的二氧化碳可通過流體管線50釋放到二氧化碳收集器32，從而將吸附材料再生。例如，當(dāng)廢氣56中二氧化碳的濃度超過預(yù)定的閾值(例如，按重量計(jì)2%、按重量計(jì)3%或按重量計(jì)5%)時(shí)，吸附的二氧化碳可釋放到二氧化碳收集器32以便將吸附材料再生。
[0062]各種技術(shù)可用于將吸附的二氧化碳從吸附室70中的吸附材料釋放。作為一個(gè)實(shí)例，真空脫附室72 (其可同為吸附室70或者與吸附室70分開)可用于將二氧化碳從吸附材料脫附。在真空脫附室72 (或吸附室70)中可抽取真空。因此，當(dāng)吸附材料準(zhǔn)備用于再生時(shí)，吸附室70可被密封，并且可在脫附室72 (或吸附室70)中抽取真空，從而將二氧化碳從吸附材料中抽出?？稍诿摳绞?2 (或吸附室70)下游放置指形冷凍器，使得脫附的二氧化碳在指形冷凍器上冷凝。作為指形冷凍器的一個(gè)備選方案，壓縮可用于分離脫附的二氧化碳。
[0063]作為另一個(gè)實(shí)例，比如通過微波能、紅外能等的加熱，可用于將吸附的二氧化碳從吸附室70中的吸附材料釋放。
[0064]換熱器74可在氣體燃燒流出物46進(jìn)入吸附室70之前將氣體燃燒流出物46冷卻。冷卻工藝可將氣體燃燒流出物46中的水冷凝，其可隨后通過流體管線54被傳送至水收集器52 (圖1)。
[0065]當(dāng)分離子系統(tǒng)16采用物理吸附時(shí)，將氣體燃燒流出物46冷卻可以是特別有利的。具體而言，將氣體燃燒流出物46冷卻到吸附室70中的吸附材料的某個(gè)溫度(例如，10度或5度)內(nèi)以增強(qiáng)物理吸附可以是有利的。例如，當(dāng)吸附材料在環(huán)境條件(25°C)下時(shí)，氣體燃燒流出物46可冷卻到至多35°C (例如，30°C )。
[0066]作為換熱器74的備選方案(或者除了換熱器74之外)，空氣增流器60 (圖1)，t匕如風(fēng)扇，可在分尚子系統(tǒng)16前或分尚子系統(tǒng)16內(nèi)將環(huán)境空氣40 (圖1)引入氣體燃燒流出物46。將環(huán)境空氣40引入氣體燃燒流出物46可將氣體燃燒流出物46冷卻，盡管可能仍需要通過換熱器74的額外冷卻以便實(shí)現(xiàn)氣體燃燒流出物46的期望溫度下降。
[0067]由于環(huán)境空氣40僅包含大約400ppm的二氧化碳，將環(huán)境空氣40引入氣體燃燒流出物46可將氣體燃燒流出物46的二氧化碳含量稀釋。在一種表達(dá)中，可控制引入氣體燃燒流出物46的環(huán)境空氣40的量，使得氣體燃燒流出物46內(nèi)二氧化碳的濃度不下降到按重量計(jì)大約12%以下。在另一種表達(dá)中，可控制引入氣體燃燒流出物46的環(huán)境空氣40的量，使得氣體燃燒流出物46內(nèi)二氧化碳的濃度不下降到按重量計(jì)大約10%以下。在另一種表達(dá)中，可控制引入氣體燃燒流出物46的環(huán)境空氣40的量，使得氣體燃燒流出物46內(nèi)二氧化碳的濃度不下降到按重量計(jì)大約5%以下。
[0068]因此，將氣體燃燒流出物46冷卻可增強(qiáng)分離子系統(tǒng)16的吸附室70內(nèi)的二氧化碳收集。
[0069]任選的干燥室76可在氣體燃燒流出物46進(jìn)入吸附室70之前將任何在氣體燃燒流出物46中殘留的水去除。在干燥室被去除的水可通過流體管線54傳送至水收集器52(圖1)。
[0070]干燥室76可包含干燥劑材料。各種干燥劑材料可適合用在干燥室76中以便將基本上所有的水從氣體燃燒流出物46中去除。作為一個(gè)一般性實(shí)例，干燥劑材料可以是分子篩材料。作為一個(gè)具體實(shí)例，干燥劑材料可以是具有堿金屬鋁-硅酸鹽結(jié)構(gòu)的分子篩材料，其具有3埃的有效開孔。
[0071]因此，換熱器74和干燥室76可將氣體燃燒流出物46中最初含有的基本上所有的水去除。產(chǎn)生的干燥氣體燃燒流出物46可隨后通到吸附室70。
[0072]因此，公開的系統(tǒng)10可使用填埋氣體產(chǎn)生多個(gè)潛在收入來源:電能、二氧化碳和水。另外地，公開的系統(tǒng)10減少或消除溫室氣體從填埋場(chǎng)22的釋放。
[0073]參考圖3，還公開了用于處理溫室氣體的方法100。方法100可在方框102處開始于收集包含二氧化碳和水的溫室氣體混合物的步驟。所述溫室氣體混合物可以是從填埋場(chǎng)收集的填埋氣體。
[0074]任選地，在方框104，溫室氣體混合物可被分離成二氧化碳組分和甲烷組分。二氧化碳組分可向下游傳送，而甲烷組分可繼續(xù)到公開的方法100的以下步驟。
[0075]在方框106處，溫室氣體混合物(或者溫室氣體混合物的分離的甲烷組分)可被燃燒以生成氣體燃燒流出物和電能。`燃燒可在氧的存在下進(jìn)行，比如通過將環(huán)境空氣與溫室氣體混合物混合。燃燒步驟可將溫室氣體混合物中大部分(如果不是所有的)甲烷轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。
[0076]任選地，在方框108，氣體燃燒流出物可與環(huán)境空氣混合。將環(huán)境空氣與氣體燃燒流出物混合的步驟可有利地降低氣體燃燒流出物的溫度。
[0077]在方框110，氣體燃燒流出物可分離成水組分、二氧化碳組分和廢氣組分。水組分可被收集用于使用或銷售，或者可簡(jiǎn)單地排放。二氧化碳組分可被收集用于使用、銷售或封存(sequestration)。方框110中獲得的二氧化碳組分可與方框104中獲得的二氧化碳組分合并。廢氣組分可基本上不含二氧化碳和水，并且可釋放到大氣中。
[0078]因此，公開的方法100可使用填埋氣體以生產(chǎn)多個(gè)潛在收入來源:電能、二氧化碳和水。另外地，公開的方法100可減少或消除溫室氣體從填埋場(chǎng)22的釋放。
[0079]雖然已經(jīng)顯示和描述了公開的用于處理溫室氣體的系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施方式，但當(dāng)閱讀本說明書后本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到變型。本申請(qǐng)包含這些變型并且僅由權(quán)利要求書的范圍進(jìn)行限制。
【權(quán)利要求】
1.用于處理溫室氣體的系統(tǒng)，包括:收集子系統(tǒng)12，其配置用于收集包含二氧化碳和甲烷的氣體混合物；燃燒子系統(tǒng)14，其配置用于燃燒所述氣體混合物中的所述甲烷并且輸出氣體燃燒流出物，其中所述燃燒子系統(tǒng)產(chǎn)生電能、水和額外量的所述二氧化碳；和分離子系統(tǒng)16，其配置用于將所述二氧化碳從所述氣體燃燒流出物中分離。
2.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述燃燒子系統(tǒng)14包括內(nèi)燃機(jī)和渦輪中的至少一個(gè)。
3.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述分離子系統(tǒng)16將所述水從所述氣體燃燒流出物中分離。
4.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述分離子系統(tǒng)16包括吸附材料。
5.權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述分離子系統(tǒng)16包括換熱器，并且其中所述換熱器在所述氣體燃燒流出物接觸所述吸附材料之前將所述氣體燃燒流出物的溫度降低。
6.權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述分離子系統(tǒng)16包括干燥劑，并且其中所述氣體燃燒流出物在接觸所述吸附材料之前接觸所述干燥劑。
7.權(quán)利要求1或5所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括配置用于將環(huán)境空氣40引入所述氣體燃燒流出物的空氣增流器60。
8.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括分離器18，其配置用于在所述氣體混合物通到所述燃燒子系統(tǒng)14之前將所述二氧化碳從所述氣體混合物中分離。
9.用于處理溫室氣體的方法，包括:收集包含二氧化碳和甲烷的氣體`混合物(步驟102)；燃燒所述甲烷以便產(chǎn)生電能并且輸出氣體燃燒流出物(步驟106);并且將所述二氧化碳從所述氣體燃燒流出物中分離(步驟110)。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述燃燒步驟(步驟106)包括使所述甲烷通過內(nèi)燃機(jī)。
11.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述燃燒步驟(步驟106)包括使所述氣體混合物通過內(nèi)燃機(jī)。
12.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述分離步驟(步驟110)包括使所述二氧化碳吸附到吸附材料上。
13.權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括在所述分離步驟之前將所述氣體燃燒流出物冷卻的步驟(步驟108)。
14.權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括將水從所述氣體燃燒流出物中分離的步驟。
15.權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括將環(huán)境空氣與所述氣體燃燒流出物混合的步驟，其中所述混合步驟(步驟108)在所述分離步驟之前進(jìn)行。
16.權(quán)利要求9-15中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括在所述燃燒步驟之前將所述二氧化碳從所述氣體混合物中分離的步驟。
【文檔編號(hào)】C01B31/20GK103626177SQ201310370058
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月23日
【發(fā)明者】D·A·甘拉舒, J·A·邁格努森 申請(qǐng)人:波音公司