[發明專利]用于操作至少一個空氣分離設備和氧消耗單元的方法

有效

• 申請號: 201080040115.3
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN102483301A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: A·吉亞爾;N·阿拉德;P-E·弗朗;H·穆薩維
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04;F23L7/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術領域

本發明涉及一種用于操作至少一個空氣分離單元和包括碳燃料燃燒單元或氣化(gazéification)單元的富氧氣體消耗裝置的方法，所述富氧氣體消耗裝置能夠發電。該消耗裝置被供應來自一個或多個空氣分離單元的富氧氣體。

背景技術

通過碳燃料消耗單元來產生能量的CO₂捕集技術中的一種(稱為氧燃料燃燒)需要通過一系列空氣分離單元產生的很大量的氧(從每天10000M公噸至每天20000M公噸，視地點而定)，所述空氣分離單元與用于從燃燒單元分離廢氣的單元相關聯，以在一個或多個燃燒單元的出口處產生CO₂，CO₂之后被輸送和存儲。這些空氣分離單元是很大型的電能消耗裝置，從而不利于在能量成本最高時通過該消耗裝置產生的電力對電網的輸入。

已知切換系統，其允許它們在峰值需求時段消耗的電力被限制(US-A-20080115531或WO-A-09/071833)。

還可設想關閉并重新起動空氣分離單元以便節省能量并因此切換到用于消耗裝置的空氣模式，除了在相對短的時間段之外不捕集CO₂，但用于重新起動的時間不必然每天與這種類型的幾種操作相兼容。

一些燃燒單元設計成在基礎模式下操作，也就是說全年或接近全年(旺季、一般季節和淡季)處于連續穩定的操作下，并且基本接近它們的標稱消耗操作，以便連續地將電能輸入電網，而其它燃燒單元則設計成更不規律地操作并滿足高于特定電能消耗水平的需求(旺季和一般季節)，而再其它燃燒單元則設計成僅對峰值需求(對于旺季每年幾百小時或者甚至略多于一千小時)作出響應。

在燃燒單元以相對不規律的方式操作的情況下，為氧燃料燃燒輸送氧的空氣分離單元設計成以它們的標稱水平輸送消耗裝置在其正常操作時的全部需求，并且當燃燒單元在需求低時每天停機數小時或每周停機數天時不得不向大氣排放或者停機，其總體結果是造成相當大的能量損失。

這是因為在氧被分離后向大氣排放氧，即使它可在低壓力下執行，也意味著約0.2KWh/Nm³至0.35KWh/Nm³的能量損耗量，其取決于所使用的工藝方案。

對于在短時間停機后重新起動空氣分離單元，除了其復雜性以外，還將花費大約一小時來獲得所需的純度和壓力，這也對應著并非不明顯的能量損失。

發明內容

本發明的一方面提供了一種用于操作設備的方法，該設備包括至少兩個空氣分離單元、儲存系統和包括碳燃料燃燒單元或氣化單元的富氧氣體消耗裝置，該消耗裝置能夠至少在第一操作階段發電，在該方法中，該設備在多個操作階段操作：

a)在第一操作階段，在此期間電的成本高于第一價格閾值，所述消耗裝置接收來自空氣分離單元中的至少一個的、高于第一消耗閾值的富氧氣體量，該富氧氣體部分地由通過空氣分離單元在第二操作階段期間供應的、儲存在儲存系統中的氧組成，部分地由在第一操作階段期間通過在至少一個空氣分離單元中蒸餾產生的氧組成。

b)在第二操作階段，在此期間電的成本低于第二價格閾值，該第二價格閾值低于第一價格閾值，消耗裝置消耗低于第二消耗閾值的富氧氣體量，該第二(消耗)閾值低于第一(消耗)閾值，該量可能為零，至少在特定的空氣分離單元中分離空氣，并且將富氧液體從分離單元或從至少一個分離單元輸送到儲存系統；和

c)在第一操作階段期間進行操作的分離單元的數目少于在第二操作階段期間進行操作的單元的數目。

根據其它可選方面：

-在整個第二操作階段期間儲存的富氧液體中的氧的摩爾數少于在第一操作階段期間作為富氧氣體被輸送到消耗裝置的氧的摩爾數；

-在第一操作階段期間的富氧氣體消耗基本恒定；

-輸送到空氣分離單元中的至少一個——其為在第一操作階段期間操作的一個或多個單元——的空氣的量對應于比輸送到消耗裝置的氣態氧的產量低至少15％、優選低至少25％或甚至低40％的氧產量；

-對應于輸送到在第一操作階段期間操作的至少一個分離單元的空氣的量的富氧氣體的產量與輸送到消耗裝置的富氧氣體的消耗之差對應于在第二操作階段期間儲存的液氧的量的至少一部分；

-在第一操作階段期間操作的分離單元的數目比在第二操作階段期間操作的單元的數目少至少兩個；

-供應在第一操作階段期間操作的空氣分離單元的空氣壓縮機的數目優選比供應在第二操作階段期間操作的空氣分離單元的空氣壓縮機的數目少至少兩個；