[发明专利]使用空气气体分离单元和燃烧单元的发电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电的方法，其使用空气气体分离单元、利用空气或比空气更贫氮的氧化剂（该氧化剂源于空气气体分离单元）进行操作并且产生燃烧废气的燃烧单元、和用于压缩和/或净化源于燃烧单元所产生的燃烧废气的CO₂的单元。

背景技术

气候变化是最大的环境挑战之一。大气中二氧化碳浓度的增加是造成全球变暖的极大原因。人为产生的CO₂主要通过矿物燃料在发电站的燃烧排放到大气中。

为了阻止CO₂的排放，设计了一种技术来捕集含碳燃料燃烧期间排放的CO₂以便于将其隔离在地下。所产生的其中一个制约因素是CO₂份额一般不超过15%的废气中的CO₂的分离，这需要相当大的分离能量。

一种可能性在于，在燃烧的上游从空气中分离出氮，从而在锅炉出口处保留的所有物质几乎只有CO₂和水，（即）燃烧产物。然后利用氧-燃料燃烧操作锅炉。可以利用氧回收一部分废气（主要是CO₂）以避免在锅炉中达到太高的温度。由此以低成本实现CO₂捕集。

这种技术在投资和在全球能源效率的角度来看均是有前途的。

电力生产商具有操作起来成本或大或小的各种生产装置，例如风轮机、核电站等，并且显然具有含碳燃料发电站（CFPS）。CFPS操作起来成本相对较高。根据本发明，发电方法的操作根据CFPS所生产的电的销售价格而变化。

同样地，根据该销售价格，电力生产商可以决定捕集CFPS所排放的所有或一些CO₂，并且可以选择不去捕集它。

对CO₂的部分捕集并不非常适合于氧-燃料燃烧技术。实际上，以100%的氧-燃料燃烧或以空气燃烧进行操作是必要的，但是很难避免这些规则。特别地，如果在废气中存在30%以上的氮，则分离CO₂将会损失在流量更集中时所获得的所有优点。

因此，用于部分捕集的标准解决方案是，100%地投入空气分离单元（ASU）并且以其100%的容量进行操作。但是，可以仅投入一部分压缩和干燥单元（或者100%投入，但是仅使其操作到对应于需要捕集的CO₂的程度）。不幸的是，这种压缩和干燥单元不像ASU那样，其仅占一小部分投入和自消耗能量。

此外，利用ASU以其100%的容量操作意味着随着时间的流逝消耗恒定量的能量，其不能够适应成本和可用能量输出的变化。

发明内容

因此，产生的一个问题是提出一种发电方法，该发电方法可以比已知方法更有利润地进行发电。

如果在给定时刻，电价非常高，这意味着生产的边际成本非常高。如果这种成本非常高，则可能需要供电网络以使用最终的生产装置。这些（生产装置）（例如柴油/燃料发生器单元、气体开式循环）具有显著减小的效率并且具有通常非常高的CO₂排放系数。这些排放系数通常甚至比在低级模式中操作、被供应空气并且没有CO₂分离的氧-燃料燃烧站的排放系数更高。

因此，根据本发明，建议通过使用氧-燃料燃烧站发电，甚至将CO₂排放到大气中，而不去处理它，因为在全球规模上，该CO₂排放将少于最终的生产装置的CO₂排放。因此，当电非常贵时在氧-燃料燃烧站排放较多的CO₂使得可以在网络规模上相对于现有技术减少CO₂排放。