[發明專利]提高發電效率及氣體分離的方法和氣體分離系統

無效

• 申請號: 201310587041.0
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103683336A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 楊俊新
• 申請（專利權）人: 楊俊新
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;C01B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是關于一種通過提高發電效率、降低電能成本和分離氣體的方法并且提出一種氣體分離系統，具體地說就是關于利用變負荷和非經濟運行的發電機組所生產超出電網調度允許的電力驅動氣體分離機組分離氣體的方法。

背景技術

電力系統包括一個及以上個發電分系統、輸變電分系統和用電分系統。發電分系統至少包括一臺發電機、機械運動產生部和附屬配套部，比如火力發電系統至少包括鍋爐部、汽輪機部和發電機部，還包括水系統部和空氣壓縮機等各種輔機部。這時的空氣壓縮機組只是為了滿足發電機組的生產工藝需要。隨著經濟的發展，用電分系統的電力需求越來越大，用電分系統的負荷變化也越來越呈現隨機變化，同時電力負荷的峰谷差別也越來越大。發電機組主要包括火力發電、燃氣發電、水電、核電等；電網內發電機組可以分為基本負荷機組、可用發電能力機組和備用發電能力機組，基本負荷機組多是滿負荷發電機組，可用發電能力機組一般多是優先被用于適應電力系統用電負荷的變化；由于電網用電負荷變化頻繁所以經常需要調整發電機組功率的大小，在很多時段經常有發電機組以低于滿負荷發電效率運行，用電負荷變化較大時有時還需要停機。不經濟負荷調節包括停機和非優效率運行，電力系統的用電負荷變化中包括日常、晝夜調峰和季節變化，但發電機組負荷調整最頻繁的是因為日常多見用電系統負荷的波浪型隨機變化，發電機組負荷調整幅度較大的是晝夜電力負荷調節?，F在實行的調度方法有節能發電調度方法和有序調停燃煤機組的節能調度模式。主要是根據機組煤耗、排放水平、負荷率平衡分配各個機組的發電數量。現較多的發電機組經常以30-60％的功率負荷運行，這時發電機組每度電的能源消耗遠大于發電機組以設計負荷發電效率運行時的能源消耗，發電機組以設計負荷率運行時的煤耗或經濟效率運行的成本一般是最低的?！吨袊娏Α?012年1月刊發的《超超臨界機組瞬變負荷對供電煤耗率的影響》一文，即說明了低負荷率時的較高煤耗，也說明了負荷經常變化也會造成較高的煤耗。經濟發達的江浙地區華能海門電廠一臺額定功率1036MW發電機組，機組設計標準供電煤耗率為283g/kW.h，實際運行中由于經常變負荷運行的影響很難達到設計值。[2011年全國火電平均煤耗為330克/kW.h。]根據該機組實際某一天負荷調度曲線統計，700MW到1000MW之間變負荷波動2次，從750MW到900MW之間變負荷波動3次，從800MW到900MW之間變負荷波動至少5次，其它稍小的負荷波動更多，將一天負荷波動統計計算后得知發電機組至少多消耗煤1203.47t，如果以800元/t煤計算，每天每臺機組至少多花費96.2776萬元。請注意上述計算只是發電機組從穩定運行狀態改變運行狀態到新的運行狀態之間所產生的損失，不一定是經濟運行狀態！從文章中可以看到發電機組在800MW到1036MW之間供電煤耗的變化曲線趨于平緩，如果以860MW到1036MW之間作為經濟運行功率，這時發電煤耗變化不會超過1g/kW.h，經濟運行功率可以定為860MW-1036MW之間，發電機組最優功率則為920MW左右或最優成本供電煤耗率為279.768g/kW.h。還有文獻報道一臺12.5萬kw的火力發電機組啟停一次，需消耗20t標準煤；一臺20萬kw的火力發電機組啟停一次，需消耗34.8t標準煤。湖南電網2008年單日負荷峰谷差僅為488萬kW.，2012年單日負荷峰谷差已超過1000萬kW.。詳情見[中國電力]2013年10月P1。2011年我國用電負荷峰谷相差達到40-50％，至少有20-30％的電源容量充當調峰電源；為了調整電力負荷白天夜間的峰谷差距，現在最常見的是建設抽水蓄能電站，抽水蓄能電站一是投資巨大，一般在5000元/千瓦及以上；二是需要經過兩次有能量損失的電能量轉換，能量損失較大，抽水蓄能電站的能量轉換效率-綜合效率系數有的只有65％左右；三是水資源要靠天吃飯，有豐枯季節之分；四是最終能量形式還是有較大損耗的電能。以2010年底統計，我國發電設備容量9.62億KW，火電占73.44％；抽水蓄能電量16345MW，在建12040MW，預計到2020年建設抽水蓄能電量約70000MW。目前運行的抽水蓄能機組每年約啟動2000-4000次。國外的電網中抽水蓄能電量最高約為總電量的15％左右。電力負荷調節還有其它的方式，如電池蓄能、壓縮空氣蓄能、飛輪蓄能、電容器蓄能、空調制冰蓄能、調相機蓄能等；還有為生產氫氣而電解水，家用電解法制氧的單耗高達13kw.h/立方米.氧氣，工業電解法制氫的單耗高達8.0-9.0kw.h/立方米.氫氣，可以參見機械工業出版社《制氧技術問答》張輝、王和平編著；所以如果將此類氫氣用于氧化燃燒則沒有節能益處。由于各種經濟、技術原因上述蓄能設施除抽水蓄能外其它方案都沒有大規模采用或容量不足。發電機組的經濟性包括排放水平、機組負荷率和煤耗；目前大型火力發電機組的能源轉換效率一般是44％左右，前景發展目標也只是51％左右；熱電聯產的效率可以達到70-80％左右。在電力系統既定的現有條件下，各種發電機組共同的節能增效問題一是機組運行負荷率，二是負荷變化率；當然還有電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率等調節方式的優化。隨著智能電網技術的不斷發展和廣泛的實際應用，電網調度的自動化程度越來越高。除了發電端現有技術之外還在用電分系統的用戶負荷管理也有很多方法，即常說的需求側用電管理。需求側用電管理是在用電緊張區域內對某些非重要的負荷，在用電高峰時停止或限量供電。有時電網調度也可以根據協議或合同直接控制確定的某些用戶的設備。