CN107304714A - 一种新型的燃气轮机燃料提供系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型的燃气轮机燃料提供系统及其方法。解决太阳能发电的供给与需求在时间上的不匹配问题，当太阳能发电充裕且多余的时候，将用太阳能从空气的氮气N2和水转化为NH3水，储存在容器内；当太阳能发电不能满足需求时，快速启动燃气轮机使用NH3水气化，在燃气轮机内燃烧发电。同时，本发明也解决解决温室气体排放问题和碳能源不足的问题。同时，在偏远地区，运输化石能源很不方便，因此导致的结果就是使用化石能源发电的成本非常高，解决偏远地图化石能源运输成本问题，提高燃气轮机的使用范围，同时可以降低偏远地图发电成本。

Description

一种新型的燃气轮机燃料提供系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机燃料提供系统，特别是氨作为燃气轮机燃料的提供系统。

现有技术

近年来地球温室化正日益发展严重，大家认为其主要原因是，进入20世纪作为能源的大量使用的石油、天然气等化石燃料燃烧所释放的二氧化碳所导致的，因此，为了保护环境，应该尽量抑制二氧化碳等温室气体的排放。

另一方面，由于人类对能源需求的日益增大，化石能源在地球的储存是有限的，因此，人类不能无限制的去消耗消耗化石燃料。

现在，作为火电厂大主要采用蒸汽轮机或者燃气轮机作为主要运行的动力，燃气轮机是内燃机的一种，在燃气轮机内部的燃烧器中直接使燃料燃烧哦而产生高温高压的气体，通过该气体驱动透平做功，获取动力。燃气轮机现在主要使用天然气和柴油作为燃料。

汽轮机是外燃机的一种，在锅炉中使燃料燃烧而产生高温高压的水蒸汽，通过水蒸汽通过叶轮做功，获取动力，蒸汽轮机主要使用重油、煤等化石燃料作为燃料。另外在复合系统(燃气轮机和蒸汽轮机的联合循环)中，通过燃气轮机的排气余热产生水蒸汽，通过该水蒸汽驱动蒸汽轮机，由此从燃气轮机和蒸汽轮机双方获取动力，得到较高的综合效率。

发明内容

为了减少二氧化碳等温室气体排放的根本方法是减少化石燃料的燃烧。同时，目前，太阳能发电受太阳光的照射量影响较大，太阳能的产生能量或者是太阳能发的电储存起来是一个难题。

本发明提出了一种转换或者储藏并且利用太阳能的方法。具体的说使用太阳能从空气和水合成氨，将氨作为燃料输送到最终消费地，最终燃烧氨获取动力。

作为在最终消费使用氨的方法很多，作为其中之一在热电厂中使用，特别是在燃气轮机中燃烧。热电厂中使用氨作为燃料，根本不排放二氧化碳，能够有效的减少温室气体二氧化碳的排放。另外，能够不消耗日渐枯竭的化石燃料问题，同时满足日益增长额人类对电力的需求。因此本发明的目的在于，在电厂的燃气轮机燃烧中，代替现在广泛使用的天然气作为燃料，有益可以大幅度的减少温室气体二氧化碳的排放。

特别是偏远地区，运输燃气轮机所需要消耗的化石能源非常不方便，因此成本很高，因此本系统特别适合在偏远地区使用。使用本套系统可以最大限度的减少燃气轮机对化石原料的使用，降低发电成本。

本发明想要解决许多问题，主要是：

1.在使用太阳能发电的时候，经常遇到发电量受到天气的影响，时多时少不稳定，而正常生活以及工业用电都是比较稳定的，不稳定的供应量和稳定的需求量这两个之间的矛盾是这个专利来解决的问题之一。

2.在偏远地区，运输化石能源很不方便，因此导致的结果就是使用化石能源发电的成本非常高，解决偏远地图化石能源运输成本问题，提高燃气轮机的使用范围，同时可以降低偏远地图发电成本。

3.氨在液体需要气化才能作为燃气轮机燃料燃烧气化，如果使用电加热，增加了燃机对外部电力的依赖，减少外部电力依赖在偏远地区非常重要，因此发明的一个实施例中可以使用燃气轮机排气对氨进行加热，有利于解决上述问题。

本发明的目的是：解决太阳能发电的供给与需求在时间上的不匹配问题，当太阳能发电充裕且多余的时候，将用太阳能从空气的氮气N2和水转化为NH3水，储存在容器内；当太阳能发电不能满足需求时，快速启动燃气轮机使用NH3水气化，在燃气轮机内燃烧发电。

由于使用NH3气作为发电使用的主要燃料，减少了对化石燃料的依赖，从而降低了缺少化石燃料的地方的发电成本。

通过使用燃气轮机排气加热并气化氨，使得氨气达到燃气轮机燃烧的要求，从而使得整套发电机组不依赖于外部能源来加热氨水，减少了整个发电机组对外部能源的依赖。

为了解决天阳能的储能问题，需要当太阳能发电充裕且多余的时候，将用太阳能从空气的氮气N2和水转化为NH3，储存在容器内；当太阳能发电不能满足需求时，快速启动燃气轮机使用NH3水气化，在燃气轮机内燃烧发电，快速满足电网对电力的需求。

本发明作为用于解决上述课题的手段，提供权利要求书的各个权利要求的所述的燃气轮机新型燃料提供装置。

本发明的技术方案是：建立一个NH3燃料生产和控制以及提供系统。当太阳能发电量高于电网需求时，自动将多余的电力接入NH3水的生产系统，生产氨水并储存在储存罐内。当燃气轮机需要氨气作为燃料燃烧发电时，氨水通过燃气轮机排气加热气化，并达到燃气轮机对NH3的温度和压力的使用要求。

在本发明的方案中，提供一套火力发电系统，特别是能够解决太阳能发电储能问题的发电系统，更进一步的说，是在太阳能发电过剩的时候，将太阳能转化为NH3水作为能源储存起来，在太阳能发电不能满足需求时，使用NH3提供燃气轮机燃烧发电，满足电网的电力需求。同时，解决温室气体排放问题和碳能源不足的问题。

附图说明

图1是由本发明的新型的燃气轮机燃料供给系统。

图2是由本发明的新型的燃气轮机燃料供给系统，使用加热器对氨进行加热。

101 燃气轮机压气机

102 燃气轮机燃烧室

103 燃气轮机透平

201 太阳能制氨装置

301 氨储存装置

401 氨加热装置

图3是由本发明的新型的燃气轮机燃料供给系统，使用燃气轮机排气对氨进行加热。

具体实施方式

为了更好地对本说明进行说明，于是优选一个实施例，并且配附图对发明做详细说明，具体说明如下：

如图1所示，本发明提供一种新型的燃气轮机燃料系统，包括：太阳能制氨装置(201)、氨储存装置(301)；太阳能制氨装置(201)制作的氨输送给氨储存装置(301) 中储存起来，当需要氨作为燃料供给燃气轮机作为燃料燃烧时，氨储存装置将氨输送给燃气轮机作为燃料燃烧。

氨作为燃料燃烧时最好是将氨加热到气态，并且有一定的过热度，有利于燃气轮机燃烧以及燃气轮机安全，并且有利于燃气轮机燃烧控制和燃气轮机输出功率稳定。所以可以使用氨加热装置(401)进行氨加热之后再供给燃气轮机燃烧，如图2所示。

由于燃气轮机在排气具有较高的温度，因此在可以选择燃气轮机排气对氨进行加热，有利于能源优化使用提高整个电厂的能源使用效率，如图3所示。

由于目前使用联合循环的机组很多，联合循环中回产生蒸汽和/或热水，可以利用蒸汽和/或热水对氨进行加热。

由于本发明中使用太阳能作为初级能源，因此也可以考虑将氨加热装置使用太阳能对氨进行加热。

太阳能制氨装置可以是直接利用太阳能再加上水和空气，制取氨，也可以是利用太阳能发电系统发电制氨。

同时，本发明也保护一种新型的燃气轮机燃料供给方法，其特征在于：利用太阳能制氨装置制氨，储存起来，燃气轮机需要使用氨作为燃料时，将氨输送给燃气轮机燃烧。

其中，可以在将氨输送给燃气轮机燃烧前对氨进行加热。

其中，氨储存装置里的氨可以是液态的也可以是气态的。

Claims (11)

1.一种新型的燃气轮机燃料系统，其特征在于：所述的燃气轮机燃料系统包括：太阳能制氨装置(2)、氨储存装置(4)；所述的太阳能制氨装置()制作的氨输送给氨储存装置()中储存起来，当需要氨作为燃料供给燃气轮机作为燃料燃烧时，氨储存装置将氨输送给燃气轮机作为燃料燃烧。

2.如权利要求1所述的一种新型的燃气轮机燃料系统，其特征在于：可以使用加热器进行氨加热之后再供给燃气轮机燃烧。

3.如权利要求2所述的一种新型的燃气轮机燃料系统，其特征在于：所述的氨加热装置是利用燃气轮机排气对氨进行加热。

4.如权利要求2所述的一种新型的燃气轮机燃料系统，其特征在于：所述的氨加热装置是利用燃气轮机联合循环系统中的热水对氨进行加热。

5.如权利要求2所述的一种新型的燃气轮机燃料系统，其特征在于：所述的氨加热装置是利用燃气轮机联合循环系统中的蒸汽对氨进行加热。

6.如权利要求2所述的一种新型的燃气轮机燃料系统，其特征在于：氨加热系统可以利用太阳能对氨进行加热。

7.如权利要求1或2所述的一种新型的燃气轮机燃料系统，其特征在于：氨储存装置里储存的氨可以是液态的或气态的。

8.如权利要求1、2或7所述的一种新型的燃气轮机燃料系统，其特征在于：其特征在于：制氨装置可以是太阳能制氨装置或是利用太阳能发的电进行制氨。

9.一种新型的燃气轮机燃料供给方法，其特征在于：利用太阳能制氨装置制氨，储存起来，燃气轮机需要使用氨作为燃料时，将氨输送给燃气轮机燃烧。

10.如权利要求9所述的一种新型的燃气轮机燃料供给方法，其特征在于：可以在将氨输送给燃气轮机燃烧前对氨进行加热。

11.如权利要求9所述的一种新型的燃气轮机燃料供给方法，其特征在于：所述氨储存装置里的氨可以是液态的也可以是气态的。