[发明专利]火力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电系统，特别涉及一种利用燃烧器和燃气轮机的火力发电系统。

背景技术

在具备将天然气等化石燃料作为燃料的燃气轮机的火力发电系统中，从化石燃料的有效利用和降低环境负荷的观点出发，要求系统的高效化和抑制NO_X、CO₂的排放，正在进行技术开发。对于高效化，谋求提高压力比、使燃烧温度高温化。在此，一定以上的燃烧温度高温化会引起空气中的氮气和氧气的反应，成为产生NO_X的原因，因此谋求各种对策。另外，对于抑制CO₂的排放，通过化学吸收法等进行的分离、回收技术受到关注。

作为兼顾高效化和抑制NO_X、CO₂排放的技术，具有在工作流体中不使用空气而使氧气和燃料反应的氧燃料燃烧技术。如果使用水蒸汽或CO₂作为工作流体，则即使为了高效化而提高燃烧温度，也不会排放NO_X，在废气中只包含水蒸汽和CO₂，因此如果使水蒸汽冷凝，则能够容易地回收CO₂。在利用水蒸汽作为主要的工作流体的情况下，需要与通常的煤炭火力发电站、燃气轮机联合循环发电站中使用的蒸汽轮机同等大小的冷凝器，因此为了小型高效提出了主要利用CO₂的系统。作为该系统，例如在专利文献1、专利文献2中被公开。

另一方面，作为完全不利用化石燃料的发电技术，具有太阳能发电、风力发电技术，近年来占电力构成的比例正在提高。但是，太阳能、风力是被气候等影响的不稳定的电源，因此必须在抽水储能式水力发电、火力发电中调整负荷，使系统的电力稳定。火力发电的负荷调整必须与通过太阳能、风力的电力供给的增减一致地进行启动/停止，或通过部分负荷进行运转。在此，在电力供给过剩的情况下，具有只使压缩机运转而储藏压缩空气的技术，例如在专利文献3中进行公开。另外，作为更高密度高效地储藏能量的技术，还提出了代替压缩空气而制造高压CO₂（三相点CO₂）的方法，例如在专利文献4、专利文献5中进行了公开。

在现有的火力发电技术中，没有考虑太阳能、风力等不稳定的可再生能源电源的负荷调整。例如，虽然专利文献1、2所记载的方法对基于温度提高的效率提升起作用，但因为将氧燃料燃烧燃气轮机和CO₂压缩机连结起来，因此上述方法不适合于能够跟随可再生能源电源的不稳定的电力供给来应对负荷变动的能量储藏。另外，专利文献3～5所记载的方法在夜间制造并储藏压缩空气等，在电力需求高的白天发电，并不面向负荷变动的对应。并且，例如在专利文献4、5的方法中，能够通过高压CO₂进行能量储藏，但高压CO₂经由热交换器被加热，与燃气轮机的工作流体是不同的系统，因此无法实现高温高效的发电。

专利文献1：特开2001-12213号公报

专利文献2：特开2001-159318号公报

专利文献3：美国专利第4147204号公报

专利文献4：特开昭63-239302号公报

专利文献5：特开平3-215139号公报

发明内容

本发明是以上述那样的情况为背景，其目的在于提供一种火力发电系统，其能够应对太阳能、风力等不稳定的可再生能源电源的负荷调整，在通过高温的工作流体实现高效发电的同时，能够抑制NO_X、CO₂等环境负荷物质的排放。