[發(fā)明專利]發(fā)電方法和發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710183757.2
• 申請(qǐng)日: 2017-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN106988884A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): F02C6/18
• 分類號(hào): F02C6/18;F02C6/16;F17D1/04;F17D3/01
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,盧軍峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)電方法和發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著近年清潔能源迅猛發(fā)展，風(fēng)能、太陽能發(fā)電作為可再生清潔能源發(fā)電在國(guó)內(nèi)廣泛普及，但風(fēng)電、太陽能發(fā)電自身固有的間歇性問題是新能源發(fā)展制約瓶頸。隨著新能源發(fā)電規(guī)模的繼續(xù)擴(kuò)大，這個(gè)問題顯得更為迫切。結(jié)合電網(wǎng)用電峰谷特性，將富余的能量?jī)?chǔ)存起來，用能高峰期再釋放出來，是解決新能源間歇性的重點(diǎn)。

壓縮氣體蓄能是較為成熟的儲(chǔ)能技術(shù)，其中壓縮氣體蓄能發(fā)電作為一種大規(guī)模儲(chǔ)能的新技術(shù)，可以有效滿足新能源發(fā)電和電網(wǎng)調(diào)峰的蓄能發(fā)電需求，但受到建設(shè)大規(guī)模儲(chǔ)氣設(shè)施限制整體發(fā)展緩慢。燃?xì)夤┙o也只能新建制氣或接入燃?xì)夤芫W(wǎng)，將新增較大成本投入。另外，現(xiàn)有壓縮氣體蓄能發(fā)電，利用空氣儲(chǔ)存在巖鹽或巖石中的人工洞穴中，或利用天然的疏松的巖石含水層，建設(shè)大規(guī)模的儲(chǔ)氣設(shè)施成本巨大、周期長(zhǎng)，選址要求也較高。

煤炭地下氣化就是將處于地下的煤炭進(jìn)行有控制的燃燒，通過對(duì)煤的熱作用及化學(xué)作用產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過程。煤炭地下氣化生成的合成氣可用作化工合成原料氣、發(fā)電和工業(yè)燃料。煤炭地下氣化爐包括進(jìn)氣井、可氣化煤層和通道、出氣井等幾部分。氣化爐內(nèi)的煤層可燃組分在燃燒氣化反應(yīng)后以氣體導(dǎo)出，不可燃組分(如金屬礦物、夾矸等)和煤燃燒剩余殘?zhí)坎糠忠曰以男问搅糁糜跉饣弧饣癄t煤層中可燃燒氣化部分被開采出后，在原煤層的頂、底板間形成新的以灰渣和冒落巖石為支撐主體的空腔和孔隙結(jié)構(gòu)狀密閉空間——?dú)饣伎諈^(qū)(見圖1)，其體積隨單個(gè)氣化爐規(guī)模變化通常可達(dá)數(shù)十萬立方米。現(xiàn)有工業(yè)化地下氣化發(fā)電系統(tǒng)，流程為：壓縮機(jī)制氣化劑→氣化爐制氣→燃?xì)鈨艋仩t燃燒→蒸汽發(fā)電。

現(xiàn)有地下氣化發(fā)電系統(tǒng)相較壓縮氣體蓄能發(fā)電技術(shù)可以降低成本投入，但其生產(chǎn)的粗燃?xì)庵苯虞斔椭恋孛妫?jīng)燃?xì)鈨艋到y(tǒng)凈化以利于后續(xù)利用系統(tǒng)運(yùn)行。以此建設(shè)的燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力小，且燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的啟動(dòng)和運(yùn)行受電網(wǎng)負(fù)荷限制，整個(gè)生產(chǎn)穩(wěn)定相對(duì)較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)電方法，以解決電力系統(tǒng)多余電能的大規(guī)模蓄能和調(diào)峰發(fā)電問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)電方法，該發(fā)電方法包括：步驟1：利用地下氣化產(chǎn)生的燃空區(qū)構(gòu)建燃?xì)鈨?chǔ)氣庫，燃?xì)鈨?chǔ)氣庫與地下氣化爐連通；步驟2：將壓縮的氣化劑的一部分送入燃燒室，另一部分送入地下氣化爐中氣化含碳有機(jī)礦物儲(chǔ)層制取燃?xì)猓徊襟E3：將在地下氣化爐中制取的燃?xì)獾亩嘤嗖糠炙腿肴細(xì)鈨?chǔ)氣庫中儲(chǔ)存；以及步驟4：從地下氣化爐和/或燃?xì)鈨?chǔ)氣庫中取出燃?xì)馑腿肴紵遥耘c送入燃燒室的氣化劑混合燃燒產(chǎn)生發(fā)電所需的燃?xì)鈩?dòng)力。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，燃?xì)鈨?chǔ)氣庫構(gòu)造成完整密閉結(jié)構(gòu)且其中具有注采井設(shè)施，并且燃?xì)鈨?chǔ)氣庫的密封壓力和運(yùn)行壓力與地下氣化爐的密封壓力和運(yùn)行壓力相等。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟1中：構(gòu)建至少一個(gè)燃?xì)鈨?chǔ)氣庫，并且使用地面管網(wǎng)或地下氣化通道將至少一個(gè)燃?xì)鈨?chǔ)氣庫與地下氣化爐連通。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟2中：在將氣化劑的一部分送入燃燒室之前，經(jīng)由燃?xì)鈸Q熱器與燃?xì)膺M(jìn)行換熱和/或經(jīng)過煙氣換熱器與煙氣進(jìn)行換熱。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟4中：在將取出的燃?xì)馑腿肴紵抑埃?jīng)由燃?xì)鈨艋b置對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行凈化。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟2中，通過電網(wǎng)系統(tǒng)用電低谷的多余電能、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的電能或太陽能發(fā)電系統(tǒng)的電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)來壓縮氣化劑。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)電方法還包括步驟5：將燃?xì)鈩?dòng)力輸送給燃?xì)馔钙綑C(jī)，通過燃?xì)馔钙綑C(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟5中：燃?xì)馔钙綑C(jī)通過離合器帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；或者燃?xì)馔钙綑C(jī)直接帶動(dòng)壓縮機(jī)壓縮氣化劑。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在氣化劑的輸送管路、燃?xì)獾妮斔凸苈分性O(shè)置流量調(diào)節(jié)閥。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，氣化劑為氧濃度大于21％的富氧氣體。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)包括：壓縮機(jī)，具有排氣口；地下氣化爐，具有進(jìn)氣井和出氣井；燃?xì)鈨?chǔ)氣庫，具有儲(chǔ)氣入口和儲(chǔ)氣出口；以及燃燒室，其中，排氣口與進(jìn)氣井和燃燒室連通，出氣井與儲(chǔ)氣入口和燃燒室連通，儲(chǔ)氣出口與燃燒室連通。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在排氣口與燃燒室之間設(shè)置有燃?xì)鈸Q熱器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在排氣口與燃?xì)馐抑g還設(shè)置有煙氣換熱器，并且煙氣換熱器相對(duì)于流體流動(dòng)方向位于燃?xì)鈸Q熱器的下游。