[发明专利]将生物原料的热能转换为机械功的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序的、将生物原料(biomass)的热能转换为机械功的方法，以及涉及根据权利要求7的前序的、将热能转换为机械功的设备。将结合生物原料描述本发明，但应指出的是，根据本发明的方法和设备也可用于其它含碳产品。

背景技术

DE 100 39 246 C2涉及将热能转换为机械功的方法，其中，第一热能储存装置和第二热能储存装置与涡轮机支路交替连接。这里的缺点在于，各处理步骤所释放的热量未充分整合，通过例如旋风分离器(cyclone)移除的烟气中形成有灰尘。

发明内容

因此，本发明基于提供一种将源自含碳原材料的燃烧或气化的热能转换为机械功的方法及设备的目的；随着使热量更好地整合到燃烧过程，所述方法及设备具有高水平的效率(efficiency)和高水平的效力(efficacy)，而且优选地，所述方法及设备在免除了烟气中灰尘的同时进行运作。此外，创建一种将产生的能量高效提供给单个过程的方法。

这通过根据权利要求1的方法以及根据权利要求7的设备来实现。优选实施例和改进(refinement)为从属权利要求的主旨。

本发明的基本点在于一种将含碳原材料的热能转换为机械功的方法，所述方法采用至少一个第一热能储存和散发装置以及至少一个第二热能储存和散发装置，所述第一热能储存和散发装置以及第二热能储存和散发装置至少与涡轮机支路交替连接(alternately in a turbine branch)，在所述涡轮机支路下游有燃气涡轮机(gas turbine)；所述方法包括以下步骤：

a)在燃气燃烧器(gas burner)中使燃料(fuel)燃烧，为所述燃气燃烧器提供助燃气体(combustion air)，

b)通过热能储存装置传递所述燃气燃烧器中产生的烟气，以及

c)将至少一个热能储存和散发装置所散发的热空气引入所述燃气涡轮机内、尤其引入其扩展器(expander)内，其中，向至少一个热交换器提供所述燃气涡轮机散发的热空气，所述至少一个热交换器连接在所述燃气涡轮机的下游，通过这一热交换器对提供给所述燃气燃烧器的助燃气体进行加热。

尤其地，术语“下游的”表示相对于待处理气体或热流的下游。优选地，这里的所述燃气燃烧器直接连接在所述气化炉之后。优选地，所述热能储存装置也适合于以例如热空气(hot air)的形式散发所储存的热能。尤其地，如EP0 620 909 B1或DE 42 36 619 C2中所描述的，热能储存装置可能是疏松材料(bulk material)发生器。本公开完全包含2008年11月8日向德国专利商标局(DPMA)登记的DE 100 39 246 A1的公开内容，以供参考。

通过根据本发明的流程，通过对所述系统使用更为定向的拉姆达控制(lambda control)，可使所述设备的功率产额(power yield)增加。

根据本发明因此提出，通过热交换器对燃气燃烧器的助燃气体进行加热，优选使用所述燃气涡轮机散发的热量或热空气。另外，可向所述热交换器提供压缩空气。因此，所述方法允许将热量最优地整合到燃烧过程中。同样地，通过热交换器将燃烧形成的热量作为受热助燃气体反馈给燃气燃烧器，从而进一步提高所述方法的效率。

优选地，所述燃气涡轮机散发的、且提供给至少一个热交换器(所述热交换器连接在所述燃气涡轮机的扩展器下游)的热空气将作为热废气至少部分地提供给其他热交换器，将获得的热能作为可用热量分离(coupled out)。这进一步提高了环境友好性和所述方法的效率。

优选地，所述燃气涡轮机散发的、且提供给至少一个热交换器(所述热交换器连接在所述燃气涡轮机的扩展器下游)的热空气将作为热废气至少部分地提供给至少一个其他热交换器，产生的热能用于产生饱和蒸汽。在这一实施例中，所述废热用于产生饱和蒸汽。这尤其用于将所述废热导向至少一个其他热交换器，所述至少一个其他热交换器依次连接在与所述燃气涡轮机下游连接的所述热交换器下游，且所述至少一个其他热交换器对水进行加热以产生饱和蒸汽。

另外或替代性地，优选地，至所述燃气涡轮机散发的、且提供给至少一个热交换器(所述热交换器连接在所述燃气涡轮机的扩展器下游)的热空气将作为热废气至少部分地提供给至少一个其他热交换器，获得的热能用于产生热空气。可为气化炉提供这一热空气。