[发明专利]使用组合循环发电的方法

说明书

本发明提供使用组合循环发电的方法，包含操作第一电源系统，其中燃烧燃料以在烟道气温度超过450℃的情况下产生主电能和烟道气物料流，和由烟道气物料流包含的热量操作第二电源系统以产生第二电能，所述第二电源系统包含废热回收热交换器。所述方法进一步包含使烟道气物料流穿过废热回收热交换器，使加压废热回收流体穿过废热回收热交换器以接收来自烟道气物料流的热量，由此获得具有350℃‑500℃范围内的温度的加压汽态废热回收流体。废热回收流体包含超过75摩尔％的氟化酮。

本发明涉及使用组合循环发电的方法和系统，具体地说，其中使用有机朗肯循环(Rankine cycle)作为第二电源系统的组合循环。

发电厂，如燃气涡轮机，通过燃烧燃料来发电。电能通常以电的形式产生。这通常称为第一(电力)系统。

为了提高发电厂的效率，已知增加废热回收系统(第二(电力)系统)以从第一系统产生的烟道气产生额外电力。第一和第二系统的组合通常称为组合循环。

通常，第一系统是通过布雷顿循环(Brayton cycle)操作的燃气涡轮机，并且第二系统是朗肯循环(Rankine cycle)，如有机朗肯循环(ORC)。

已知使用水/蒸汽作为朗肯循环的工作流体。然而，使用水具有腐蚀风险并且需要相关防腐措施。

由燃气涡轮机产生的烟道气可以典型地具有超过450℃，例如在450℃-650℃范围内的温度。

市售有机朗肯循环通常制成用于热源温度在250℃-300℃范围内的情形。在更高的温度下，可获得的有机朗肯循环工作流体的稳定性和可操作性变成问题。因此，市售有机朗肯循环需要中间热油回路以避免工作流体与涡轮烟道气之间的直接热交换。这会降低其效率、增加成本并且最终降低其投资回报率。

US2013/0133868描述使用有机朗肯循环发电的系统。提及许多有可能的ORC流体，包含戊烷、丙烷、环己烷、环戊烷、丁烷、氟烃、酮(如丙酮)或芳香族化合物(如甲苯或噻吩)。

US2005188697描述在朗肯循环中使用有机工作流体，包括聚氟化醚和聚氟化酮以及其混合物。

EP1764487公开用于有机朗肯循环(用于能量回收)的有机工作流体的用途，尤其利用温度高达约200℃，优选高达约180℃的热源。

US2011/0100009描述在发电系统中包括使用有机朗肯循环(ORC)流体的热交换器的系统和方法。所述系统包括被配置成安裝在引导热烟道气的排气烟道内部的热交换器。热交换器被配置成接收第一流体的液体物料流并且产生第一流体的蒸气流。热交换器被配置成包括双壁导管，其中第一流体安置在双壁导管的内壁内，并且第二流体安置在双壁导管的内壁与外壁之间。使用双壁导管遮蔽工作流体以避免直接暴露于烟道气的高温，并且建议保持工作流体的温度低于300℃。

废热回收的其它实例由US2013/0152576、WO2013/103447和EP2532845提供。

一个目标是解决至少一个与现有技术有关的缺点。

因此，提供一种使用组合循环发电的方法，该方法包含：

-操作第一电源系统，其中燃烧燃料以在烟道气温度超过450℃的情况下产生主要电力和烟道气物料流，

-操作第二电源系统以从烟道气物料流包含的热产生次要电力，所述第二电源系统包含废热回收热交换器，

所述方法进一步包含：

-使烟道气物料流穿过废热回收热交换器，

-使加压废热回收流体穿过废热回收热交换器以接收来自烟道气物料流的热量，由此获得具有350℃-500℃范围内的温度的加压汽态废热回收流体，

其中废热回收流体由氟化酮组成。

还提供用于发电的系统，所述系统包含：