(11)	032245 (13) B1	Разделы: A B C D E F G H
(21)	201400564
(22)	2012.11.09
(51)	F03G 6/06 (2006.01)
(31)	61/558,907; 61/596,203; 13/672,312
(32)	2011.11.11; 2012.02.07; 2012.11.08
(33)	US
(43)	2014.11.28
(86)	PCT/US2012/064397
(87)	WO 2013/071069 2013.05.16
(71)	(73) ПАЛМЕР ЛЭБС, ЛЛК; 8 РИВЕРЗ КЭПИТЛ, ЛЛК (US)
(72)	Палмер Майлз Р., Фетведт Джереми Эрон, Фрид Дейвид Артур, Браун Джр. Гленн Уилльям (US)
(74)	Веселицкая И.А., Кузенкова Н.В., Веселицкий М.Б., Каксис Р.А., Белоусов Ю.В., Куликов А.В., Кузнецова Е.В. (RU)
(54)	СПОСОБ И КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ, РАБОТАЮЩАЯ НА ИСКОПАЕМОМ ТОПЛИВЕ И НА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

(57) 1. Способ производства энергии, в котором

пропускают поток, содержащий CO₂, выходящий из основной камеры сгорания, через турбину для его расширения и производства энергии с образованием потока отходящих газов турбины, содержащего CO₂;

охлаждают поток отходящих газов турбины, содержащий CO₂, в теплообменнике с формированием потока охлажденных отходящих газов турбины;

повышают давление CO₂ в потоке охлажденных отходящих газов турбины с образованием потока, содержащего сжатый CO₂;

нагревают поток, содержащий сжатый CO₂, в теплообменнике;

дополнительно нагревают поток, содержащий сжатый CO₂, в солнечном нагревателе;

подают поток, содержащий сжатый CO₂, после нагрева в солнечном нагревателе в основную камеру сгорания и

осуществляют сжигание углеродсодержащего топлива в основной камере сгорания в присутствии кислорода и потока, содержащего сжатый CO₂ и нагретого с использованием солнечного тепла, с получением потока, содержащего CO₂ и один или несколько продуктов горения, подаваемого через турбину,

причем количество углеродсодержащего топлива и кислорода, подаваемое в основную камеру сгорания, регулируют таким образом, что количество тепла, выделяющегося в основной камере сгорания, обратно пропорционально количеству тепла, получаемого от солнечного нагревателя для нагрева проходящего через него потока, содержащего сжатый CO₂.

2. Способ по п.1, в котором поток, содержащий CO₂, подают в турбину при температуре 500°С или выше.

3. Способ по п.1, в котором отношение давления потока, содержащего CO₂, на входе турбины к давлению потока отходящих газов турбины, содержащего CO₂, не превышает примерно 12.

4. Способ по п.1, в котором для повышения давления потока, содержащего CO₂, пропускают его через несколько стадий повышения давления.

5. Способ по п.4, в котором охлаждают поток, содержащий CO₂, между двумя стадиями повышения давления.

6. Способ по п.1, в котором часть потока, содержащего сжатый CO₂, нагревают с использованием дополнительного тепла после стадии повышения давления перед стадией нагрева с использованием солнечного нагревателя.

7. Способ по п.6, в котором дополнительное тепло включает тепло, выделяющееся в процессе сжатия в установке разделения воздуха.

8. Способ по п.1, в котором пропускают поток сжатого CO₂, нагретого с использованием солнечного тепла, который выходит из солнечного нагревателя, через нагреватель, в котором используется тепло сжигаемого топлива, перед подачей этого потока в основную камеру сгорания.

9. Способ по п.8, в котором осуществляют очистку в сепараторе потока охлажденных отходящих газов турбины, выходящих из теплообменника, путем отделения одного или нескольких продуктов горения от CO₂.

10. Способ по п.8, в котором углеродсодержащее топливо представляет собой жидкость или газ.

11. Способ по п.8, в котором в качестве топлива используют поток продуктов, полученных в процессе частичного окисления.

12. Способ по п.11, в котором сжигают твердое топливо в присутствии O₂ и CO₂ в камере сгорания в условиях частичного окисления, причем твердое топливо, O₂ и CO₂ обеспечивают в таком соотношении, что твердое топливо окисляется только частично, формируя поток продуктов, содержащий негорючий компонент, CO₂ и один или несколько компонентов из группы, включающей Н₂, CO, CH₄, H₂S и NH₃.

13. Способ по п.12, в котором твердое топливо, О₂ и CO₂ обеспечивают в таком соотношении, что температура потока продуктов, полученных в процессе частичного окисления, достаточно низка, чтобы все негорючие компоненты в потоке находились в форме твердых частиц.

14. Способ по п.12, в котором пропускают поток продуктов, полученных в процессе частичного окисления, через один или несколько фильтров.

15. Способ по п.9, в котором в качестве твердого топлива используют уголь, лигнит, биомассу или нефтяной кокс.

16. Способ по п.15, в котором твердое топливо имеет форму зернистого материала, который суспендировали в CO₂.

17. Способ по п.1, в котором количество тепла, которое может быть получено из солнечного нагревателя, изменяется больше чем на 10% в течение одного цикла работы солнечного нагревателя.

18. Способ по п.17, в котором количества углеродсодержащего топлива и кислорода, подаваемых в камеру сгорания, регулируют таким образом, чтобы температура потока, содержащего CO₂, который поступает в турбину, изменялась в одном цикле работы солнечного нагревателя не более чем на 10%.

19. Способ по п.1, в котором солнечный нагреватель нагревают потоком, содержащим CO₂.

20. Способ по п.1, в котором обеспечивают производство энергии с суммарным КПД по меньшей мере 60% для низшей теплотворной способности топлива.

21. Способ по п.1, в котором поток, содержащий CO₂, подают в турбину под давлением 150 бар (15 МПа) или выше.

22. Способ по п.1, в котором осуществляют разделение потока, содержащего сжатый CO₂ и выходящего из теплообменника, перед нагревом в солнечном нагревателе, так что первую часть потока, содержащего сжатый CO₂, направляют на подогрев в солнечном нагревателе, а вторую часть потока, содержащего сжатый CO₂, подают в основную камеру сгорания без предварительного нагрева солнечным нагревателем.

23. Способ по п.1, в котором посредством солнечного нагревателя нагревают поток, содержащий CO₂, до температуры примерно 500°С или выше.

24. Система производства энергии для осуществления способа по любому из пп.1-23, содержащая

установку разделения воздуха;

солнечный нагреватель;

основную камеру сгорания, сообщающуюся с солнечным нагревателем и в которую обеспечивается подача потока топлива и потока кислорода;

турбину для производства энергии, сообщающуюся с основной камерой сгорания;

теплообменник, сообщающийся с турбиной для производства энергии и солнечным нагревателем;

по меньшей мере один компрессор, сообщающийся с теплообменником;

клапан управления потоком, установленный по потоку ниже выпуска горячего теплоносителя теплообменника и сообщающийся с ним, причем первое выпускное отверстие клапана сообщается с основной камерой сгорания, второе выпускное отверстие клапана сообщается с солнечным нагревателем, и клапан приспособлен для переключения потока между солнечным нагревателем и основной камерой сгорания; и

один или более регулирующих элементов, обеспечивающих контроль доступного тепла от солнечного нагревателя; регулирование исходя из доступного количества тепла от солнечного нагревателя потока топлива и потока кислорода и регулирование открытия и закрытия клапана управления потоком.

25. Система по п.24, дополнительно содержащая нагреватель, работающий на сжигаемом топливе, установленный между солнечным нагревателем и основной камерой сгорания и сообщающийся с ними.

26. Система по п.24, дополнительно содержащая сепаратор, установленный между солнечным нагревателем и указанным по меньшей мере одним компрессором и сообщающийся с ними.

27. Система по п.24, в которой установка разделения воздуха представляет собой криогенную установку, содержащую основной компрессор адиабатического сжатия и вспомогательный компрессор.

28. Система по п.24, в которой теплообменник содержит два или более теплообменных блока, соединенных последовательно.

29. Система по п.24, дополнительно содержащая также камеру сгорания для осуществления частичного окисления, выпускное отверстие которой сообщается с впускным отверстием основной камеры сгорания.

30. Система по п.29, дополнительно содержащая фильтр, установленный между выпускным отверстием камеры сгорания для осуществления частичного окисления и впускным отверстием основной камеры сгорания и сообщающийся с ними.

31. Система по п.29, дополнительно содержащая разветвитель, установленный ниже по потоку выпуска горячего теплоносителя теплообменника и сообщающийся с ним, причем первое выпускное отверстие разветвителя сообщается с камерой сгорания для осуществления частичного окисления, а второе выпускное отверстие разветвителя сообщается с солнечным нагревателем.

32. Система по п.24, дополнительно содержащая разветвитель, установленный по потоку ниже выпуска горячего теплоносителя теплообменника и сообщающийся с ним, причем первое выпускное отверстие разветвителя сообщается с основной камерой сгорания, а второе выпускное отверстие разветвителя сообщается с солнечным нагревателем.