[发明专利]提高发电效率及生产氧气的方法和氧气生产系统

说明书

技术领域

本发明是关于一种通过提高发电效率、降低电能成本和生产氧气的方法并且氧气生产系统，具体地说就是关于发电系统利用低负荷时段和经济运行状态所生产的电力驱动制氧机组分离气体的方法，生产的氧气或富氧气体用于民用和商业化使用。 

背景技术

电力系统包括一个及以上个发电系统、输变电系统和用电系统。发电系统包括发电机和机械运动产生部，比如火力发电系统至少包括锅炉部、汽轮机部和发电机部，还有各种公共辅机部。随着经济的发展，电力需求越来越大，电力负荷的峰谷差别也越来越大，由于电能不能储存，尤其是作为电力供应的主要形式是连续发电型发电机组，包括火力发电、燃气发电、水电、核电等；电网内发电机组分为基本负荷机组、可用发电能力和备用发电能力，基本负荷机组多是满负荷发电机组，一般多是可用发电能力机组和备用发电能力机组优先被用于适应电力系统用电负荷的变化；由于电网用电负荷变化频繁所以经常需要调整发电功率的大小，经常有发电机组以低于满负荷发电效率运行，用电负荷变化较大时有时还需要停机。现有的电力系统内发电机组运行数量的调节模式主要是以日常用电负荷统计值或负荷曲线确定，然后根据用电负荷的变化首先增加或降低发电机组的运行功率，若改变发电机组的运行功率仍然不能抵消用电负荷的变化量，就需要选择停机或增加发电机组数量；电力系统的用电负荷调节中包括日常、昼夜调峰和季节变化，但发电机组负荷调整最频繁的是因为日常多见用电系统负荷的波浪型变化，发电机组负荷调整幅度最大的是昼夜电力负荷调节。不经济负荷调节包括停机和非优效率运行，较多的发电机组经常以30-40％的功率运行，这时发电机组每度电的能源消耗远大于发电机组以设计负荷发电效率运行时的能源消耗，发电机组以最优效率运行的成本也是最低的。一台12.5万kw的火力发电机组启停一次，需消耗20t标准煤；一台20万kw的火力发电机组启停一次，需消耗34.8t标准煤。2011年我国用电负荷峰谷相差达到40-50％，至少有20-30％的电源容量充当调峰电源；以2010年底统计，我国发电设备容量9.62亿KW，火电占73.44％；抽水蓄能电量16345MW，在建12040MW，预计到2020年建设抽水蓄能电量约70000MW。目前运行的抽水蓄能机组每年约启动2000-4000次。国外的电网中抽水蓄能电量最高约为总电量的15％左右。为了调整电力负荷的峰谷差距，现在最常见的是建设抽水蓄能电站，抽水蓄能电站一是投资巨大，一般在5000元/千瓦及以上；二是需要经过两次有能量损失的能量转换，能量损失较大，抽水蓄能电站的能量转换效率-综合效率系数有的只有65％左右；三是水资源要靠天吃饭，有丰枯季节之分；四是最终能量形式还是电能。电力负荷调节还有其它的方式，如电池蓄能、压缩空气蓄能、飞轮蓄能、电容器蓄 能、空调制冰蓄能、调相机蓄能等；还有为生产氢气而电解水，家用电解法制氧的单耗高达13kw.h/立方米.氧气，工业电解法制氢的单耗高达8.0-9.0kw.h/立方米氢气，可以参见机械工业出版社《制氧技术问答》张辉、王和平编著；但如果氢气用于氧化则没有节能益处。由于各种经济、技术原因上述蓄能设施除抽水蓄能外都没有大规模采用或容量不足。大型火力发电机组的能源转换效率一般是44％左右，前景发展目标也只是51％左右；热电联产的效率可以达到70-80％左右。由于以大替小政策的实施，10万千瓦及以下的小型发电机组越来越少了，小型发电机组多作为调峰机组使用，但小型发电机组煤耗高、能源利用效率低。一次能源的利用效率多高于二次能源，还有物理变化所耗费的能量小于发生化学变化所耗费的能量。纯氧或富氧燃烧既可以减少加热氮气等无效的能源浪费又可以减少有害的氮化物污染。工业窑炉有全氧、富氧和稀氧燃烧，由于工艺条件各不相同，所以结构和效果各异。使电力系统内尽可能多的发电机组保持运行功率不变的稳态运行、或运行于经济运行功率及优于经济运行功率，尽可能不受用电负荷变化的影响，是电力系统调度的重大课题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题主要是如何使发电机组运行效率更高、电能成本更低和生产助燃剂的新方法并且生产低成本的电力和氧气及其它各种产品，同时实现节能及环保和安全的现有技术问题。