[发明专利]发电设备以及产生电能的方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及诸如用于煤制油生产(coal-to-liquid production)的那些设备和过程中的能量回收(energy recovery)领域。

背景技术

能源信息署在其2008年的国际能源展望中预测了全球能源消耗在2005与2030年之间将增长50％。全球运输燃料产品预期到2020年将达到每天93百万桶油(MMbbl/d)。预期煤制油(CTL)将变得愈加必要，以补偿石油(oil)消耗的增加。非常规资源(煤制油、气制油(gas-to-liquid)等)的世界产量在2005年总计仅2.5MMbbl/d，然而预期到2030年将增加到至少9.7MMbbl/d，在油当量基础上占全世界油(liquid)供应的9％。

对于其他工业气化过程也预见了良好的应用前景，包括将全世界的煤、油砂、废煤和石油焦炭(petcoke)储备转化成一系列较高价值产品，诸如电力、液体燃料、SNG、肥料及其他化学原料。高昂的石油和天然气价格使得上述实际上是极为诱人的选择。

因为这些工业过程中的许多都使用大量能量从而成本高昂，所以致力于回收尽可能多的废能量，所述废能量常常为热的形式。因而，已知在这些工业过程期间使用发电设备(power generation plant)来回收废能量。

例如，具有气流床气化炉(entrained flow gasifier)或其他放热反应器的过程通常特征在于产生大量废热，所述废热可以根据在该过程中的位置以不同的压力被至少部分地传递到饱和蒸汽。在一个使用气化炉并生产40000bbl/d的典型CTL设备中，废热锅炉和费托(Fischer-Tropsch，F-T)反应器各自生产约1000公吨/h的可被用于发电的饱和蒸汽。

在一个常规发电设备中，使每个饱和蒸汽源在其自身的燃烧式过热器(fired superheater)中过热，之后被馈送至常规蒸汽涡轮机。用来点燃过热器的燃料通常是从该工业过程的合成回路吹扫(purge)的燃料气体。然而，燃烧式过热器是昂贵的装置，它们的效率低，且它们是空气污染排放物的源头。

考虑到在CTL及多种其他工业过程中涉及的废能量的量，应清楚的是，提高发电过程或其步骤之一的效率可导致显著的额外能量回收。此外，鉴于日益增加的环境考量，发电过程和设备的效率的提高显然是有利的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在工业过程期间从废热来产生电能的方法，其克服了或减小了已知方法的一个或多个缺点，或至少提供了一种有用的替代。

本发明的另一个目的是提供一种用于从废热来生产饱和蒸汽的工业过程设备的发电设备，其克服了或减小了已知的用于从废热来生产饱和蒸汽的工业过程设备的发电设备的一个或多个缺点。

本发明提供了如下优点：提供更有效率的发电设备，其使用更有效率的方法产生电能，这实现了可以比类似的已知工业设备更廉价的工业设备安装。此外，改进的工业设备回收了更多的废能量且具有更少的空气排放物。因为该工业设备的生产和建造较廉价，且因为在工业过程期间废能量被更有效率地回收，所以可以改善该工业设备的经济性。

根据本发明的一个实施方案，提供了一种在将蒸汽用作传递能量的手段的工业过程(诸如CTL过程)期间从回收热来产生电能的方法。所述方法包括下列步骤：a)在由第一回收热源(source of recovered heat)加热的第一热交换器中产生第一饱和蒸汽；b)将所述第一饱和蒸汽馈送入第一蒸汽涡轮发电机，其中所述第一蒸汽涡轮发电机输出排出蒸汽；c)用水分分离器从该排出蒸汽中去除水分；d)用热源在主热交换器中使来自步骤c的水分减少的所述排出蒸汽过热；以及，e)将过热的所述排出蒸汽馈送入第二蒸汽涡轮发电机。