用于提供公用品和二氧化碳的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于提供公用品和二氧化碳的系统和方法。一种用于生产固态或者液态二氧化碳中的至少一种的系统包括：构造成生产包含二氧化碳的排气的燃烧器(100)；构造成压缩排气的压缩机(104)；以及构造成冷却排气的热交换器(102，112)。将膨胀室(108)构造成允许压缩排气膨胀，并且形成固态或者液态二氧化碳，并且使固态或者液态二氧化碳与CO2基本上空竭的气体分离。供给通道(130，146)将CO2空竭的气体供应给所述热交换器，并且储存室(114)储存固态二氧化碳。

【技术实现步骤摘要】

本公开的领域大体涉及用于提供公用品(utilities)和二氧化碳的系统和方法。 更具体地讲，本公开涉及用于提供电、热、水以及二氧化碳的系统和方法。
技术介绍
二氧化碳(CO2)是在大气中发现的天然存在的化合物。二氧化碳气体还是燃烧的副产物。二氧化碳通过参与光合作用有助于植物的生长，并且还用在许多行业中，诸如食品和饮料行业，其中，二氧化碳可用来生产充了碳酸气的食品和饮料。二氧化碳还是酿酒、气体力学、灭火器、焊接、药品、激光以及制冷(除了别的以外)中的主要成分。在植物中，二氧化碳通过参与光合作用有助于植物生长，其中，植物使用二氧化碳、水和光来制造糖并且释放氧气。尽管二氧化碳是光合作用必需的三种主要成分(0)2、水和光)中的一种，空气中二氧化碳的量仅为大约O. 039%(该量由于季节可能会波动)。空气的其它组分包括大约78%的氮气、21%的氧气以及微量气体。比在空气中发现的二氧化碳浓度更高的二氧化碳浓度可促进植物生长的显著增加。一些植物在温室中生长，温室典型地为这种结构其具有允许太阳光或者其它光进入该结构的透光壁。温室还储存热能，并且与周围的外部温度相比倾向于具有增加的内部温度。温室还需要水和电(例如，以便提供照明和空气调节)来运行，例如，以便供应给温室内的植物。
技术实现思路
在一方面中，一种用于生产固态或者液态二氧化碳中的至少一种的系统包括构造成产生包含二氧化碳的排气的燃烧器；构造成压缩排气的压缩机；以及构造成冷却排气的热交换器。该系统还包括膨胀室，其构造成允许压缩排气膨胀以及形成固态或者液态二氧化碳，并且使固态或者液态二氧化碳与CO2基本上空竭(depleted)的气体分离。供给通道构造成将CO2空竭的气体供应给所述热交换器，并且储存室构造成储存固态二氧化碳。在另一方面中，一种用于产生固态或者液态二氧化碳中的至少一种的方法包括 燃烧燃料以便产生包含二氧化碳的排气；在压缩机中压缩排气；以及在热交换器中冷却排气。该方法还包括使排气膨胀以便产生固态或者液态二氧化碳，并且使CO2空竭的气体从 CO2基本上空竭的气体中分离；将CO2空竭的气体的至少一部分供应给热交换器；以及在储存容器中储存固态或者液态二氧化碳。在又一方面中，一种将二氧化碳气体供应给温室的方法包括燃烧燃料以便产生包含二氧化碳的排气；在压缩机中压缩排气；以及在热交 换器中冷却排气。该方法还包括 使排气膨胀以便产生固态或者液态二氧化碳中的至少一种；以及使固态或者液态二氧化碳与CO2基本上空竭的气体分离；将CO2空竭的气体的至少一部分供应给所述热交换器；以及在储存容器中储存固态或者液态二氧化碳的至少一部分。加热固态或者液态二氧化碳的至少一部分以便产生二氧化碳气体，并且将二氧化碳气体供应给温室。附图说明图1是根据本公开的用于生产固态二氧化碳的系统的框图。部件列表 100燃烧器 102冷却装置 104压缩机 106 马达108气体膨胀装置 110 二氧化碳分离室 112热交换器 114储存室 116建筑物 118燃料供给管路 120空气供给管路 122发电机 124 管126再循环通路 128传动轴130 二氧化碳空竭的气体132压缩排气134预冷却的排气136热的二氧化碳空竭的气体138 二氧化碳140旁路管142连接144管道146 二氧化碳空竭的气体的流。具体实施方式本文所描述的是用于生产公用品(诸如水、热、电以及可为固态二氧化碳、液态二氧化碳或者气态二氧化碳的二氧化碳)的系统和方法。图1是用于生 产二氧化碳的示范性系统的框图。在某些实施例中，系统包括燃烧器100、冷却装置102、压缩机104、马达106、气体膨胀装置108、固态二氧化碳分离室110、 热交换器112、二氧化碳储存室114以及建筑物116。在一个实施例中，燃烧器100是例如内燃机，诸如汽油发动机或装置、柴油发动机或装置、天然气发动机或装置或者使用燃料并且产生包含二氧化碳的排气的任何其它发动机或装置。燃烧器100连接到燃料供给管路118和空气供给管路120。在一个实施例中，燃烧器100设有产生电能一诸如交流(AC)电能或者直流(DC)电能一的发电机122。发电机122由通过燃烧器100产生的机械力或者其它力驱动，能够使发电机122产生电能。在另一实施例中，发电机122是由通过燃烧器100产生的旋转运动驱动的交流发电机。在一个实施例中，来自燃烧器100的排气经由管124被输送到压缩机104。来自燃烧器100的排气具有大约350°C到450°C的温度；尽管如此，排气的温度取决于使用的燃烧器的类型，并且因此可能会比350°C到450°C更高或者更低。来自燃烧器100的排气包含至少一些二氧化碳气体，并且还可能会包含其它的气体。在一些实施例中，排气包含百分之十二的氧气和百分之五的二氧化碳。在一个实施例中，冷却装置102是废热回收系统(WHR)。在其它的实施例中，冷却装置102是气体/气体或者气体/液体热交换器。在又一实施例中，冷却装置102是有机兰金循环(Rankin cycle) (ORC)系统。在一个实施例中，为了增加排气中二氧化碳的量，排气再循环通路126连接在燃烧器100和压缩机104之间。排气再循环通路126捕获排气的至少一部分，例如排气的 20% - 50%，并且使排气的该部分再循环到燃烧器100的空气供给管路120。再循环的排气在燃烧器100中进一步燃烧，因此允许燃烧器100的排气实现二氧化碳浓度的增加。在一个实施例中，再循环之后的排气具有大约百分之六到百分之七的二氧化碳浓度。尽管如此， 二氧化碳的浓度可为允许系统根据本公开来运行的任何百分比。在一个实施例中，使用膜系统以便从排气中分离出至少一些二氧化碳。在一些实施例中，在分离出的流中的二氧化碳的浓度在60%到90%的范围内。在另一实施例中，将分离出的流送到压缩机104，而排气的剩余部分被排出系统，例如排到大气中。压缩机104接收来自燃烧器100的排气，并且压缩该排气。在一个实施例中，排气在压缩机104中被压缩到大约4到6巴。通过经历压缩，排气温度可升高。在一个实施例中，排气的温度增加到200°C。在一个实施例中，压缩机104由马达106驱动，或者由通过燃烧器100产生的机械力驱动。在另一实施例中，马达70通过驱动压缩机104的传动轴128 连接到压缩机104。离开压缩机104的压缩排气然后在热交换器112中冷却，并且被送到允许排气膨胀的气体膨胀装置108。在一些实施例中，气体膨胀装置108是涡轮膨胀装置。在气体膨胀装置108中的气体的膨胀使排气膨胀和冷却。在一个实施例中，排气被冷却到二氧化碳的至少一部分被转化成固态并且与排气中的其它气体分离的程度。例如，排气被冷却到使所有的或者基本上所有的二氧化碳与排气中的其它气体分离所必须的程度。在一个实施例中，百分之九十的二氧化碳以大约一 120°C到一 125°C的温度被从排气中分离。在其它的实施例中，排气被冷却到的温度取决于进入气体膨胀装置108的排气中二氧化碳的浓度或者期望的二氧化碳的分离量。在一个实施例中，从分离室110中提供了二氧化碳空竭的气体130和146的分离流。离开分离室110的二氧化碳空竭的气体130和146是冷的。在一个实施例中，二氧化碳空竭的气体的温度在一 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产固态或者液态二氧化碳中的至少一种的系统，所述系统包括：燃烧器(100)，其构造成产生包含二氧化碳的排气；压缩机(104)，其构造成压缩所述排气；热交换器(102，112)，其构造成冷却所述排气；膨胀室(108)，其构造成允许所述压缩排气膨胀，并且形成固态或者液态二氧化碳，并且使所述固态或者液态二氧化碳与CO2基本上空竭的气体分离；供给通道(130，146)，其构造成将所述CO2空竭的气体供应给所述热交换器(102、112)；以及储存室(114)，其构造成储存所述固态或者液态二氧化碳。

【技术特征摘要】
2011.09.29 US 13/2486921.一种用于生产固态或者液态二氧化碳中的至少一种的系统，所述系统包括燃烧器(100)，其构造成产生包含二氧化碳的排气；压缩机(104)，其构造成压缩所述排气；热交换器(102，112)，其构造成冷却所述排气；膨胀室(108)，其构造成允许所述压缩排气膨胀，并且形成固态或者液态二氧化碳，并且使所述固态或者液态二氧化碳与CO2基本上空竭的气体分离；供给通道(130，146)，其构造成将所述CO2空竭的气体供应给所述热交换器(102、112);以及储存室(114)，其构造成储存所述固态或者液态二氧化碳。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述压缩机(104)的上游提供所述热交换器(102)，所述热交换器构造成产生水以及将预冷却的排气流提供给所述压缩机。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述热交换器(102)构造成利用所供给的CO2空竭的气体在所述排气进入所述压缩机之前来预冷却所述排气。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述热交换器(102)包括废热回收(WHR)系统，所述WHR系统构造成利用所述排气来产生电和水，并且将所述预冷却的排气流提供给所述压缩机(104)。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：VV利相斯基，LM赫迪，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：