[發(fā)明專利]用燃?xì)廨啓C(jī)從固體燃料和廢熱中發(fā)電的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910249076.7
• 申請(qǐng)日: 2009-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN101929386A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L·維利麥克;K·斯塔瑞克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 維特科維策動(dòng)力工程聯(lián)合股份有限公司
• 主分類號(hào): F02C6/18
• 分類號(hào): F02C6/18;F01K23/08;F01K17/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 李玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)電方法，并最終進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)的方法，該方法建立在下述基礎(chǔ)上，利用礦物燃料和其它可替代的燃料和廢棄物的原始能量，通過它們的燃燒，最終利用了廢氣的熱量，也就是通過間接加熱和濕式循環(huán)(HAT)的燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用，最終將燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽循環(huán)相結(jié)合，其中蒸汽循環(huán)是生成蒸汽-燃?xì)饣旌衔镒鳛槿細(xì)廨啓C(jī)的工作介質(zhì)的過程，該蒸汽-燃?xì)饣旌衔锉患訜嶂凉ぷ鳒囟龋⒈焕鋮s以最大程度地達(dá)到蒸汽-燃?xì)饣旌衔锏恼羝昧俊?/p>

背景技術(shù)

如今，大部分電能通過蒸汽輪機(jī)發(fā)電廠產(chǎn)生，該發(fā)電廠利用郎肯-克勞修斯蒸汽循環(huán)將工作介質(zhì)(蒸汽)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在超臨界蒸汽參數(shù)c下，原始能量(例如，煤的燃燒能量)轉(zhuǎn)化為電能的效率為45％。

如今，為了全效地將燃料的原始能量轉(zhuǎn)化為電能，最成功的循環(huán)是包括具有濕式循環(huán)(HAT)的汽輪機(jī)的聯(lián)合蒸汽-燃?xì)庋h(huán)(GTCC)，該循環(huán)獲得的效率高于50％，甚至如今可達(dá)到60％。然而，其必須采用高品質(zhì)的氣態(tài)或液態(tài)燃油作為燃料。

為了利用固體礦物燃料、可替代燃料和廢棄物的原始能量來發(fā)電或者進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，主要是郎肯-克勞修斯循環(huán)，最終使用有組織的郎肯-克勞修斯循環(huán)(ORC)進(jìn)行生物質(zhì)燃料的燃燒。發(fā)電時(shí)其達(dá)到的能量轉(zhuǎn)化效率明顯低于采用聯(lián)合蒸汽-燃?xì)庋h(huán)所獲得的轉(zhuǎn)化效率。

如今，為了通過布雷頓循環(huán)的方式利用固體燃料(尤其是煤)的原始能量，建立了例如IGCC(整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種循環(huán)，該循環(huán)建立在下述基礎(chǔ)上，將固體燃料和廢棄物氣化，并在燃?xì)廨啓C(jī)中后繼燃燒所獲得的氣體；該系統(tǒng)或者是以煤在HITAF(高溫空氣爐)中的燃燒為基礎(chǔ)的聯(lián)合循環(huán)。

也可利用間接加熱工作介質(zhì)的燃?xì)廨啓C(jī)，例如采用生物質(zhì)或者廢棄物燃燒的尾氣來加熱，同時(shí)，將固體燃料燃燒生成的尾氣直接作為工作介質(zhì)的系統(tǒng)也已被研發(fā)出。

在采用布雷頓循環(huán)的所有系統(tǒng)中，必須確保進(jìn)入到燃?xì)廨啓C(jī)中的燃?xì)饣蛭矚獾谋匾兌取?/p>

還研發(fā)出燃料與氧氣燃燒的系統(tǒng)，其目的是為了分離從燃燒產(chǎn)生的CO₂和獲得隨后可能的使用，或者實(shí)現(xiàn)消除其對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響而沉積的更大可能性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：用來發(fā)電或者熱電聯(lián)產(chǎn)的固體礦物燃料、已很好地證實(shí)能夠與空氣或氧氣一起燃燒的可替代的燃料或廢棄物、通常使用種類的燃燒設(shè)備——例如機(jī)械加煤的、粉碎燃料的、燃?xì)獾幕蛴偷娜紵隣t或流化床——可用作原始能量源。

燃燒設(shè)備具有常規(guī)設(shè)計(jì)。燃燒室連接作為傳統(tǒng)鍋爐的蒸發(fā)器，其生成的蒸汽隨后與燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)生成的燃?xì)饣旌仙烧羝?燃?xì)饣旌衔?，該混合物隨后進(jìn)一步被燃燒室之后的尾氣所加熱，然后作為燃?xì)廨啓C(jī)的工作介質(zhì)。冷卻燃燒室而獲得的熱量在這里被用來給進(jìn)入到燃?xì)廨啓C(jī)中的工作介質(zhì)提供必要的熱量輸入。

作為原始能量源，不僅是燃料，各種設(shè)備的廢熱都可以使用，例如尾氣、蒸汽、水的廢熱。

其優(yōu)點(diǎn)還在于，可以使用常規(guī)可得的技術(shù)用于尾氣處理這個(gè)事實(shí)。

其優(yōu)點(diǎn)還在于，可以把燃?xì)廨啓C(jī)與再生換熱器以及使用來自燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣熱(尾氣熱)的郎肯-克勞修斯蒸汽循環(huán)裝置連接在一起來使用。

其優(yōu)點(diǎn)還在于，燃?xì)廨啓C(jī)以所謂的濕式循環(huán)工作這一事實(shí)，這使得可以利用燃燒室的冷卻介質(zhì)的熱量，并在壓縮燃?xì)鈺r(shí)輕松地實(shí)現(xiàn)部分等溫壓縮，所述燃?xì)馐侨細(xì)廨啓C(jī)工作介質(zhì)的組成部分。

其優(yōu)點(diǎn)還在于，經(jīng)過燃?xì)廨啓C(jī)之前或者之后的蒸汽-燃?xì)饣旌衔锏臏囟瓤梢酝ㄟ^附加加熱例如天然氣而升高這一事實(shí)，通過這種方式，蒸汽-燃?xì)饣旌衔镏械恼羝刻岣?，且?jīng)過燃?xì)廨啓C(jī)之后的蒸汽-燃?xì)饣旌衔锏臏囟瓤梢酝ㄟ^燃燒后的原始燃料的尾氣的再加熱而提高。

其優(yōu)點(diǎn)還在于，可以通過抽取因?yàn)槔鋮s燃燒室以及為確保燃燒室得到充分冷卻而生成的不可使用蒸汽，根據(jù)熱回路的需要對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口處的蒸汽-燃?xì)饣旌衔镏械恼羝窟M(jìn)行控制這一事實(shí)。

其優(yōu)點(diǎn)還在于，帶有高溫工作介質(zhì)的設(shè)備的熱交換表面暴露在較低的壓力下這一事實(shí)。

其優(yōu)點(diǎn)還在于，通過合當(dāng)?shù)倪B接，可以獲得經(jīng)過燃?xì)廨啓C(jī)后的蒸汽-燃?xì)饣旌衔锏淖畲蟪潭鹊睦淠?，采用這種方式可以減少附加冷卻介質(zhì)的必要量。

其優(yōu)點(diǎn)還在于，所述系統(tǒng)可以僅僅作為發(fā)電源而使用，也可以作為熱電聯(lián)產(chǎn)源。

其優(yōu)點(diǎn)還在于，蒸汽-燃?xì)饣旌衔锏恼羝梢酝ㄟ^所述混合物中的液體的蒸發(fā)而獲得。

附圖說明