專利名稱：有效利用溫室氣體排放額度的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能有效利用煤礦甲烷氣體的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，這種具有較低甲烷濃度且濃度變化范圍很大的煤礦甲烷氣體不僅可用于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，而且可以通過電力生產(chǎn)和GHG(溫室氣體)排放額度交易的收益來平穩(wěn)地推動(dòng)發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
背景技術(shù)：
全世界對(duì)環(huán)境問題的意識(shí)正在增強(qiáng)，1997年在京都召開的聯(lián)合國(guó)氣候變化框架大會(huì)第三次會(huì)議上確定了各國(guó)減少二氧化碳排放的目標(biāo)。在這次會(huì)議上，根據(jù)各國(guó)家條件的不同相應(yīng)地減少GHG(CO2，CH4，N2O等)排放以及提高這種減少排放的效率的機(jī)制為大家所認(rèn)同。
京都機(jī)制致力于促進(jìn)世界范圍內(nèi)的合作和排放額度的交易以減少GHG，其中引入了二氧化碳排放額度的概念(排放一定量二氧化碳的權(quán)利)，其目標(biāo)是利用市場(chǎng)規(guī)律作為補(bǔ)充手段來使各國(guó)達(dá)到減少排放的目標(biāo)。當(dāng)每個(gè)實(shí)體(國(guó)家，企業(yè)，商店，家庭，等等)直接排放GHG(例如，運(yùn)行機(jī)器時(shí)消耗能源，駕駛車輛時(shí)消耗汽油，等等)或間接排放GHG(例如，開采煤礦，銷售汽油，等等)時(shí)，假定每個(gè)實(shí)體都應(yīng)當(dāng)根據(jù)其GHG排放量來承擔(dān)二氧化碳排放額度的責(zé)任。
即使在本世紀(jì)中期，全世界主要煤炭生產(chǎn)國(guó)(中國(guó)，獨(dú)聯(lián)體，歐洲，美國(guó)，等等)的能源和煤炭產(chǎn)業(yè)作為能源供應(yīng)者都被期待著扮演重要角色。
然而，與煤炭生產(chǎn)成比例的是，每生產(chǎn)一噸煤炭要向大氣中排放10-40Nm3的甲烷氣體(按照純甲烷計(jì)算)，然后該甲烷氣體成為回收甲烷氣體(經(jīng)空氣稀釋，30-50％的濃度)和通風(fēng)甲烷氣體(經(jīng)空氣稀釋，0.3-0.7％的濃度)。因此，有效利用排放到大氣中的甲烷氣體的技術(shù)和商業(yè)活動(dòng)都是很有前途的，并將會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
例如，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)排放的煤礦甲烷氣體分別是中國(guó)14,400(206)，獨(dú)聯(lián)體4,200(60)，其他發(fā)展中國(guó)家3500(50)，共計(jì)22,100(316)，這幾乎超過了發(fā)達(dá)國(guó)家總量11,000(157)的兩倍。(單位是百萬m3/年，括號(hào)中的數(shù)字是換算成二氧化碳的量，單位是噸/年)。從排放額度交易的觀點(diǎn)看，利用發(fā)展中國(guó)家的那些煤炭甲烷氣體是非常有利的。
如圖5所示，有兩種煤炭甲烷氣體，一種是利用真空泵從為了安全目的的鉆孔中脫氣而回收到的回收甲烷氣體，另一種是從采礦軸和煤層中同通風(fēng)空氣一起排放的通風(fēng)甲烷氣體。這些甲烷氣體的濃度較低，前者的濃度是30-50％，而后者非常低，是0.3-0.7％。
已經(jīng)考慮過用鍋爐或燃?xì)廨啓C(jī)作為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)來利用甲烷氣體。
但是，如果將甲烷濃度是30-50％的回收甲烷氣體用于燃?xì)廨啓C(jī)或鍋爐，由于燃燒溫度較低而且甲烷濃度隨時(shí)間變化，所以該方法是不現(xiàn)實(shí)的。人們認(rèn)為即使將回收甲烷氣體用于燃?xì)廨啓C(jī)也是困難的。實(shí)際上，對(duì)回收甲烷氣體的利用已經(jīng)受到限制?；厥占淄闅怏w已經(jīng)用作附近家庭的燃料，或只作為鍋爐的輔助燃料使用。
因此，對(duì)于煤礦甲烷氣體的利用來說，即使是回收甲烷氣體也很少用到，幾乎所有的煤礦甲烷氣體都排放到大氣中。
然而，甲烷氣體的溫室效應(yīng)指數(shù)(在此和在下文中，該術(shù)語等同于“全球預(yù)警值”)是甲烷氣體被燃燒后作為CO2排放到大氣中時(shí)的21倍。例如，中國(guó)釋放的煤礦甲烷氣體是14.4千兆m3，這個(gè)數(shù)值多于日本排放的CO2總量的10％。
因此，如果日本成立一家公司來有效地消耗中國(guó)的煤礦甲烷氣體，將煤礦甲烷氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2并作為CO2排放，與將甲烷氣體排放到大氣中的情況相比，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值為20的溫室效應(yīng)指數(shù)的減少，因?yàn)榍罢叩臏厥倚?yīng)指數(shù)是21，另一方面，CO2溫室效應(yīng)指數(shù)是1。這種溫室效應(yīng)指數(shù)的減少可以作為排放額度來進(jìn)行交易。
例如，如果發(fā)展中國(guó)家，例如中國(guó)，獨(dú)聯(lián)體等，通過接受來自亞洲開發(fā)銀行、世界銀行或日本ODA等的財(cái)政或貸款援助以開始有效消耗煤礦甲烷氣體的商業(yè)活動(dòng)，那么該企業(yè)主體可以從企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中獲利，也可以通過把CO2排放額度出售給超額支付債務(wù)人來獲利。這種超額系統(tǒng)是國(guó)家(政府)例如對(duì)每個(gè)排放二氧化碳的企業(yè)征收費(fèi)用的系統(tǒng)。有兩種方法，一個(gè)方法是把該超額加到燃料價(jià)格上，該超額與從一次能源的量計(jì)算出的二氧化碳排放量成正比，另一個(gè)方法是根據(jù)實(shí)際排放二氧化碳的時(shí)間確定該超額。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種技術(shù)，基于該技術(shù)可以成立一種企業(yè)，該企業(yè)可以有效地利用具有較低甲烷濃度且濃度變化范圍很大的煤礦甲烷氣體，該企業(yè)可以利用CO2排放額度交易系統(tǒng)，將GHG排放額度作為抵押以獲得財(cái)政或貸款援助，從而可以平穩(wěn)地促進(jìn)發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過有效地利用裝配有本申請(qǐng)人開發(fā)的燃燒診斷裝置(見WO02/079629)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，來達(dá)到上述目標(biāo)。
首先，參照?qǐng)D1解釋用于本發(fā)明燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)主體的結(jié)構(gòu)。圖1中，附圖標(biāo)記20表示燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的主體部分。包括噴嘴11b以及副腔室11c的引燃燃料點(diǎn)火裝置11安裝在燃燒室44的上部，燃燒室44由汽缸和活塞形成，噴射火焰44a從所述副腔室11c噴入燃燒室44，回收甲烷氣體和通風(fēng)甲烷氣體在進(jìn)入燃燒室44之前在進(jìn)氣管9中混合。附圖標(biāo)記41是進(jìn)氣閥。
由于本發(fā)明使用的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)是引燃點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)燃燒室44中氣體燃料的點(diǎn)燃是通過從副腔室11c噴射出的噴射火焰44a實(shí)現(xiàn)的，可以點(diǎn)燃含有10％甲烷或更低的、優(yōu)選地3-5％或3-4％貧燃料混合物。因此，甲烷濃度為30-50％的回收甲烷氣體和甲烷濃度為0.3-0.7％的通風(fēng)甲烷氣體在進(jìn)入燃燒室44之前在進(jìn)氣管中混合，通過燃燒控制裝置200將甲烷濃度減少為4-5％的貧燃料混合物。
這種情況下，優(yōu)選地將過量空氣系數(shù)控制在大約為2。
對(duì)于這種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)來說，能夠點(diǎn)燃非常貧的甲烷混合氣，能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
為了解決非常貧的甲烷混合氣的燃燒和甲烷濃度隨時(shí)改變的問題，該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)裝配有燃燒診斷裝置100，借助該燃燒診斷裝置100能夠防止點(diǎn)火不良和爆震。
通過這種方法，能夠建立燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的操作方法，通過對(duì)回收甲烷氣體和通風(fēng)甲烷氣體進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕旌?，從而通過該方法有效地利用甲烷濃度隨時(shí)變化的煤礦甲烷氣體。
通過將發(fā)電機(jī)連接到該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)上，能夠從電力生產(chǎn)中獲得收益。
燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣能夠用來產(chǎn)生蒸汽，然后排放到大氣中。因此，煤礦甲烷氣體通過在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒變?yōu)槎趸疾⑴欧诺酱髿庵?，這樣與將甲烷氣體排放到大氣中的情況相比，可以實(shí)現(xiàn)溫室效應(yīng)指數(shù)20的減少，因?yàn)榍罢叩臏厥倚?yīng)指數(shù)是21，另一方面，CO2溫室效應(yīng)指數(shù)是1。這種溫室效應(yīng)指數(shù)的減少可以作為排放額度來進(jìn)行交易。
企業(yè)主體在例如是發(fā)展中國(guó)家的煤礦建立燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的條件下，當(dāng)企業(yè)主體向亞洲開發(fā)銀行或日本ODA等提出財(cái)政或貸款援助申請(qǐng)時(shí)，如果將二氧化碳排放額度作為抵押，則該企業(yè)主體在煤礦附近建立燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的計(jì)劃可以容易地獲得資金。
企業(yè)主體可向聯(lián)合國(guó)或日本政府等作關(guān)于CO2排放減少的報(bào)告，該減少是通過甲烷和CO2的溫室效應(yīng)指數(shù)差為20來實(shí)現(xiàn)的，企業(yè)主體可以將該二氧化碳排放額度注冊(cè)到排放額度市場(chǎng)中，從而可以作好準(zhǔn)備同超額支付債務(wù)人作額度交易?？赡艽嬖谥鳦O2排放額度的購買者不是日本政府的情況。
從亞洲開發(fā)銀行等獲得資金以后，企業(yè)主體為燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的主要部分付款從而購買該主要部分，以完成該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。
企業(yè)主體不僅能夠通過銷售燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電力來獲得收益，而且可以使二氧化碳的溫室效應(yīng)指數(shù)減少20倍。能夠在市場(chǎng)上將二氧化碳排放額度出售給超額支付債務(wù)人以獲得收益，這樣可以在短期內(nèi)償還貸款。因此，企業(yè)主體可以獲得雙重收益，通過有效利用CO2排放額度，也就是將CO2排放額度做抵押以獲得資金或貸款援助，從而平穩(wěn)地促進(jìn)了發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。也可能有這種情況，即為了建立燃?xì)獍l(fā)電廠的工程，不需要將CO2排放額度做抵押以獲得財(cái)政或貸款援助，也可能有投資者認(rèn)為該項(xiàng)目有可預(yù)期的投資回報(bào)而提供投資。


圖1是按照本發(fā)明利用煤礦甲烷氣體的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)主體部分結(jié)構(gòu)示意性的剖視圖。
圖2是按照本發(fā)明在系統(tǒng)中利用煤礦甲烷氣體的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)的圖解。
圖3是所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的控制流程圖的例子。
圖4是表示所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸壓力和曲柄角之間關(guān)系的曲線圖。
圖5是按照本發(fā)明表示對(duì)煤礦甲烷氣體和該系統(tǒng)結(jié)合的概念圖。
圖6是表示二氧化碳額度交易的商業(yè)模式的概念圖。
圖7表示當(dāng)使用圖6所示的商業(yè)模式時(shí)，各地區(qū)電力生產(chǎn)和二氧化碳減少的圖表。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是需要說明的是，除了特別指明的以外，在實(shí)施例中對(duì)組成部分的尺寸、材料、相對(duì)位置關(guān)系等的描述應(yīng)當(dāng)理解為只是描述性的，而不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
圖2所示是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，附圖標(biāo)記20是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的主體，45是活塞，46是曲軸，44是燃燒室，41是進(jìn)氣閥，42是排氣閥，43是排氣管。
附圖標(biāo)記9是進(jìn)氣管?；厥占淄闅怏w噴射裝置10位于沿所述進(jìn)氣管9的中途位置，用于將回收甲烷氣體噴射到進(jìn)氣管9中流動(dòng)的通風(fēng)甲烷氣體中。
附圖標(biāo)記8是供氣管，它把容納回收甲烷氣體的回收甲烷氣體罐(未示出)和所述氣體噴射裝置10連接在一起。附圖標(biāo)記7是供氣電磁閥，其位于所述供氣管8進(jìn)入所述氣體噴射裝置10的入口處。燃燒控制裝置200，將在后面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述，燃燒控制裝200用于接收從回收甲烷氣體濃度探測(cè)器探測(cè)到的甲烷濃度信號(hào)，所述電磁閥7被來自所述燃燒控制裝置200的控制信號(hào)所控制，以關(guān)閉或調(diào)整其開度。
附圖標(biāo)記11是用于對(duì)引燃燃料進(jìn)行火舌式點(diǎn)火的點(diǎn)火裝置，引燃燃料從引燃燃料噴射閥0011噴入副腔室(見圖1)，以促進(jìn)主燃燒室中貧甲烷氣體/空氣混合物的燃燒。
燃燒室中的氣體壓力即汽缸壓力用汽缸壓力探測(cè)器1探測(cè)，曲柄角用曲柄角探測(cè)器2探測(cè)。
附圖標(biāo)記100是燃燒診斷裝置，其包括噪聲濾波器3、用于放大通過噪聲濾波器的汽缸壓力信號(hào)的放大器4和燃燒診斷部分5。對(duì)于構(gòu)成該系統(tǒng)來說，噪聲濾波器3和放大器4并不是必需的。
所述噪聲濾波器包括低通濾波器，該低通濾波器用于過濾來自所述汽缸壓力探測(cè)器輸入信號(hào)的噪聲。所述燃燒診斷部分5根據(jù)所述放大器4放大的汽缸壓力信號(hào)和來自所述曲柄角探測(cè)器2的曲柄角信號(hào)來診斷所述燃燒室44中的燃燒狀態(tài)。
燃燒控制裝置200接收在所述燃燒診斷部分5處的診斷結(jié)果的信號(hào)，并且基于診斷結(jié)果信號(hào)關(guān)閉或者控制所述供氣電磁閥7的開度，也可以控制所述點(diǎn)火裝置11的動(dòng)作。燃燒診斷部分5的診斷結(jié)果顯示在顯示裝置6中。
對(duì)于具有這種結(jié)構(gòu)的甲烷氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來說，當(dāng)允許在所述點(diǎn)火裝置11上點(diǎn)燃引燃燃料而且氣體閥(未示出)沒有閉合時(shí)，回收甲烷氣體罐(未示出)中的回收甲烷氣體供應(yīng)給所述氣體噴射裝置10，回收甲烷氣體的壓力由氣體壓力調(diào)節(jié)裝置(未示出)調(diào)節(jié)。通過打開所述供氣電磁閥7，回收甲烷氣體被噴射到流過氣體噴射裝置10的通風(fēng)甲烷氣體中并與通風(fēng)甲烷氣體混合，氣體噴射裝置10位于沿所述進(jìn)氣管9的中途位置。(必要時(shí)可以給通風(fēng)甲烷氣體加入空氣。)混合氣體通過進(jìn)氣閥41引入燃燒室44中，并由所述點(diǎn)火裝置11噴射的噴射火焰44a(見圖1)所點(diǎn)燃，然后在燃燒室44中燃燒。
下面將解釋燃燒診斷裝置的工作。
由所述汽缸壓力探測(cè)器1所探測(cè)的燃燒室44中的氣體壓力被輸入給噪聲濾波器3，該噪聲濾波器3包括在燃燒診斷裝置100中的超低通濾波器，高頻噪聲被噪聲濾波器3過濾掉，經(jīng)過平滑過濾的汽缸壓力信號(hào)被放大器4放大，并輸入到所述燃燒診斷部分5中。
同樣也把來自所述曲柄角探測(cè)器2的曲柄角信號(hào)輸入到燃燒診斷部分5中。
接下來，將參照?qǐng)D3中燃燒控制流程圖的例子和圖4中的汽缸壓力曲線來解釋燃燒診斷裝置100燃燒診斷工作的一個(gè)例子。
圖4中的汽缸壓力-曲柄角曲線是根據(jù)汽缸壓力探測(cè)器1輸入到燃燒診斷部分5的汽缸壓力和曲柄角探測(cè)器2輸入到燃燒診斷部分5的曲柄角得到的。
圖4中的曲線A是當(dāng)燃燒正常時(shí)的汽缸壓力曲線。
首先，利用壓縮壓力判斷手段(步驟)把圖4所示壓縮沖程中在預(yù)定曲柄角時(shí)的壓縮壓力P0同預(yù)定的容許壓縮壓力Pc0相比較，該容許壓縮壓力Pc0是壓縮沖程中的最小容許壓力，當(dāng)壓力P0等于或低于容許壓縮壓力Pc0時(shí)，即當(dāng)P0≤Pc0時(shí)，就認(rèn)為由于例如是漏氣或機(jī)械故障等的原因，同正常值相比壓縮壓力P0為不正常地低。圖4中的曲線E是當(dāng)壓縮壓力為不正常地低時(shí)的汽缸壓力曲線。
接下來，計(jì)算出最大汽缸壓力Pp與所述壓縮沖程中在預(yù)定曲柄角時(shí)的壓縮壓力P0的比值Pp/P0，利用最大汽缸壓力判斷手段(步驟)把計(jì)算出的最大壓力比Pp/P0同預(yù)定的容許最大壓力比Pp0相比，該最大壓力比Pp0是最大的容許壓力比，當(dāng)所述計(jì)算出的最大壓力比Pp/P0等于或大于所述容許最大壓力比Pp0時(shí)，即當(dāng)Pp/P0≥Pp0(E2)或當(dāng)操作循環(huán)Nh的數(shù)值等于或大于容許數(shù)值Nh0即當(dāng)Nh≥Nh0(E2)時(shí)，就認(rèn)為最大汽缸壓力Pp同設(shè)計(jì)值(正常值)相比是不正常地高，在操作循環(huán)Nh中所述最大壓力比Pp/P0等于或大于預(yù)定的壓力比ph1(E3)即Pp/P0≥ph1。
然后，當(dāng)循環(huán)數(shù)Sn的數(shù)值等于或大于容許數(shù)值Sn0即當(dāng)Sn≥Sn0(E6)時(shí)，爆震判斷手段(步驟)就判斷為燃燒室44中正在發(fā)生爆震，在進(jìn)行判斷的時(shí)間點(diǎn)之前的幾個(gè)循環(huán)中，所述最大壓力比Pp/P0等于或大于爆震Ph2的預(yù)定容許壓力比即Pp/P0≥Ph2(E5)。圖4中的曲線B是當(dāng)爆震已經(jīng)發(fā)生時(shí)的汽缸壓力曲線。這種情況下，減小供氣閥7的開度從而減少回收甲烷氣體的供應(yīng)。
然后，在不點(diǎn)火判斷手段(步驟)，當(dāng)所述最大壓力比Pp/P0等于或小于預(yù)定的最小容許壓力比Pn即當(dāng)Pp/P0≤Pn(E7)時(shí)，并且當(dāng)計(jì)算出燃燒壓力比P1/P0且該計(jì)算出的燃燒壓力比P1/P0等于或小于不點(diǎn)火的預(yù)定容許壓力比Pm即當(dāng)P1/P0≤Pm時(shí)(E8)，判斷為不點(diǎn)火發(fā)生，該燃燒壓力比P1/P0是如圖4所示燃燒沖程中預(yù)定曲柄角的壓力P1與燃燒沖程中預(yù)定曲柄角的壓力P0之間的比值。這種情況下，增大供氣閥7的開度從而增加回收甲烷氣體的供應(yīng)。
這種情況下，如圖4所示，在探測(cè)壓力P1的燃燒沖程中進(jìn)行預(yù)定曲柄角θ1的確定，該曲柄角位置與探測(cè)壓力P0的壓縮沖程中預(yù)定曲柄角-θ1關(guān)于上死點(diǎn)對(duì)稱。
象這樣，通過利用壓力比而不是壓力本身來診斷燃燒狀態(tài)并判斷如何進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的燃燒控制。
接下來，將參照?qǐng)D5解釋采用所述甲烷氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)的概況。該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)安裝于煤礦附近，在煤礦中為了安全目的利用真空泵從鉆孔中脫氣而回收到回收甲烷氣體，將回收甲烷氣體作為燃料通過管道輸送給該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。
另一方面，從礦井和采煤工作面中排出的通風(fēng)甲烷氣體與通風(fēng)空氣一起被引入該發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管中。
所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)E能夠與發(fā)電機(jī)G連接，該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)E的廢氣能夠供給鍋爐B以產(chǎn)生蒸汽。蒸汽可以用于煤礦建筑物中的各種設(shè)備，發(fā)電機(jī)G發(fā)出的電力可以通過變壓器后供給煤礦建筑物中的各種設(shè)備，多余的電力可以作為商業(yè)電力通過電力線輸送(出售)給用戶。
鍋爐B產(chǎn)生的廢氣排放到大氣中。但是，這種情況下，是煤礦甲烷氣體燃燒產(chǎn)生的二氧化碳作為廢氣排放的。由于甲烷的溫室效應(yīng)指數(shù)是21而CO2的溫室效應(yīng)指數(shù)是1，二氧化碳的溫室效應(yīng)指數(shù)減少20倍的目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)。這種溫室效應(yīng)指數(shù)的減少能夠作為二氧化碳排放額度進(jìn)行交易。
接下來，將參照?qǐng)D6解釋所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的商業(yè)模式，作為例子，考慮了在中國(guó)的煤礦建立燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的情況。
該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的企業(yè)主體是國(guó)有企業(yè)，是與煤礦公司、鋼鐵、化工、發(fā)電相關(guān)的企業(yè)、工程公司等。該企業(yè)主體可以是為了建造發(fā)電廠而專門成立的機(jī)構(gòu)。
該企業(yè)主體向世界銀行或日本ODA等申請(qǐng)財(cái)政或貸款援助，同時(shí)在中國(guó)煤礦建立燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的條件下提出額度許可的申請(qǐng)。該許可由CDM委員會(huì)或第6條款委員會(huì)授予。被所在國(guó)認(rèn)可并得到投資國(guó)的肯定是很必要的，有可能存在投資國(guó)不是日本的情況。根據(jù)該申請(qǐng)，如果將二氧化碳排放額度作為抵押，那么企業(yè)主體可以容易地獲得資金。
企業(yè)主體可向聯(lián)合國(guó)或日本政府等作關(guān)于溫室效應(yīng)指數(shù)降低的報(bào)告，企業(yè)主體可以將這種二氧化碳排放額度注冊(cè)到排放額度市場(chǎng)中，從而可以作好準(zhǔn)備同超額支付債務(wù)人作交易。
從亞洲開發(fā)銀行等獲得資金以后，企業(yè)主體為燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的主要部分付款從而購買該主要部分，以完成該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。
企業(yè)主體不僅能夠通過銷售燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電力來獲得收益，而且能夠使二氧化碳的溫室效應(yīng)指數(shù)減少20倍?？梢栽谑袌?chǎng)上將二氧化碳排放額度出售給超額支付債務(wù)人以獲得收益，這樣能夠在短期內(nèi)償還貸款。這樣，企業(yè)主體能夠獲得雙重收益。
圖7的圖表表示實(shí)行本發(fā)明在世界范圍推廣的效果。在圖表的左欄，表示全世界各地區(qū)煤礦甲烷氣體排放的總量。
假如每個(gè)國(guó)家將回收甲烷氣體的三分之一用于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電功率是5180MW，發(fā)電量將是45千兆kWh/年，這相當(dāng)于建立了50-100個(gè)大型核電站。每年CO2的排放量能夠減少2000萬噸，相當(dāng)于日本每年CO2排放總量的20％。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)電裝置包括與燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)連接的發(fā)電機(jī)，該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)是引燃燃料點(diǎn)火型并且安裝于煤礦附近，來自煤層和采礦軸的回收甲烷氣體和通風(fēng)甲烷氣體被導(dǎo)入燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中，同時(shí)將導(dǎo)入氣體調(diào)節(jié)為貧甲烷/空氣混合氣，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行并發(fā)出電力。
2.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在所述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過程中，通過燃燒診斷裝置應(yīng)付所述混合氣中甲烷濃度的變化，該燃燒診斷裝置通過將最大壓力比Pp/P0與分段的對(duì)于每種類型的診斷的預(yù)定壓力比(臨界壓力比)相比較，從而能夠避免燃燒室中爆震和點(diǎn)火不良的發(fā)生，其中Pp是循環(huán)中的最大汽缸壓力，P0是在壓縮沖程中一個(gè)或多個(gè)預(yù)定曲柄角的壓縮壓力。
3.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)建立在包括中國(guó)在內(nèi)的發(fā)展中國(guó)家的煤礦附近，將以下兩種情況的溫室效應(yīng)指數(shù)(該術(shù)語等同于“全球預(yù)警值”)的差產(chǎn)生的二氧化碳排放額度注冊(cè)到排放額度市場(chǎng)中，從而可以同超額支付債務(wù)人(或者想購買排放額度的人)作額度交易，一種情況是煤礦甲烷氣體排放到大氣中，另一種情況是所述甲烷氣體被燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)所利用并作為二氧化碳被排放到大氣中額度額度額度額度。
4.一種聯(lián)合系統(tǒng)，其特征在于，在煤礦附近建立多個(gè)如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，即使在有些煤礦發(fā)生事故或麻煩時(shí)也能保證該聯(lián)合系統(tǒng)的電力需求。
5.一種具有相互支援關(guān)系的聯(lián)合系統(tǒng)，該聯(lián)合系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)和附近的利用煤層甲烷或采礦前氣體作為燃料單個(gè)發(fā)電系統(tǒng)或多個(gè)系統(tǒng)組成。
全文摘要
一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，其中發(fā)電裝置包括與燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)連接的發(fā)電機(jī)，該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)是引燃燃料點(diǎn)火型并且安裝于煤礦附近，來自煤層和采礦軸的回收甲烷氣體和通風(fēng)甲烷氣體被導(dǎo)入燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中，同時(shí)將導(dǎo)入氣體調(diào)節(jié)為貧甲烷/空氣混合氣，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行并發(fā)出電力，該系統(tǒng)建立在包括中國(guó)在內(nèi)的發(fā)展中國(guó)家的煤礦附近，以下兩種情況的溫室效應(yīng)指數(shù)的差產(chǎn)生了二氧化碳排放額度，一種情況是煤礦甲烷氣體排放到大氣中，另一種情況是所述甲烷氣體被燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)所利用并作為二氧化碳被排放到大氣中，該二氧化碳排放額度可以注冊(cè)到排放額度市場(chǎng)中，從而可以同超額支付債務(wù)人(或者想購買該排放額度的人)作額度交易。本發(fā)明也包括具有相互支援關(guān)系的聯(lián)合系統(tǒng)，該聯(lián)合系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)和附近利用煤層甲烷或采礦前氣體作為燃料的一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)或多個(gè)系統(tǒng)組成。
文檔編號(hào)F02M51/00GK1670344SQ20051005481
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者伊藤邦憲, 阿部道雄 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社