【技术实现步骤摘要】
一种冷热电联用的可再生能源合成氨系统
[0001]本专利技术涉及清洁能源转化与存储
,具体涉及一种冷热电联用的可再生能源合成氨系统。
技术介绍
[0002]目前,我国风能、太阳能等可再生能源发电行业发展迅速,但这些可再生能源受季节和天气条件的影响而波动较大,与相对稳定的用电需求不完全匹配,为减小可再生能源波动对电网造成的负面影响,经常会产生“弃风”、“弃光”和“弃水”等“三弃”现象,导致可再生能源利用率较低。我国每年“三弃”电力规模高达1000亿千瓦时,相当于三峡电站的年发电量。因此,为难以并网使用的可再生电力能源开拓新的使用领域具有巨大的经济效益和社会效益。
[0003]采用电解水制氢,可以实现大规模、高效的可再生能源消纳,而将氢气作为能源载体,可提高能源系统韧性,并实现不同地区间能量的再分配。但由于氢气密度小、难液化,目前较为成熟的高压储氢需要35
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70MPa,需消耗大量压缩功,且质量储氢密度仅5%左右,导致氢气储运成本高。
[0004]氨是现代工业和农业生产最为基础的化工原料之一,具有易液化、体积能量密度高、无碳排放、不易燃、安全性高等优点,有望作为高效的氢载体应用于新能源领域,解决氢气储运的瓶颈问题。
[0005]现代工业合成氨采用哈伯
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博施(Haber
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Bosch)工艺,将氢气和氮气通入高温、高压反应器中发生催化反应制得氨。传统的工艺流程中,氢气是通过化石燃料的催化气化/重整耦合水气变换反应制得的,该过程中排放的大量C ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种冷热电联用的可再生能源合成氨系统,其特征在于,包括合成氨塔(1)、用于电解水供氧的固体氧化物电解池(2)、用于空气分离供氮的膜分离装置(3)、除氧除水装置(4)、混合器(5)、第一水冷器(6)、氨冷器(7)、氨分离器(8)、变温吸附组件(9)、第二水冷器(10)和贮槽(20),所述固体氧化物电解池(2)的氢气出口与所述除氧除水装置(4)的进气口连通,净化自所述固体氧化物电解池(2)的氢气出口排出气体中混合的氧气,所述除氧除水装置(4)的出气口和所述膜分离装置(3)的氮气出口分别与所述混合器(5)的进气口连通,所述混合器(5)的出气口与所述合成氨塔(1)的原料气进入管(11)连通,原料氢气和氮气经所述混合器(5)混合后通过所述原料气进入管(11)进入所述合成氨塔(1)进行氨的合成;所述合成氨塔(1)的产物气出气管(14)依次与所述第一水冷器(6)、氨冷却器(7)和氨分离器(8)连通,所述氨分离器(8)的出口为两个,分别为排液口(81)和排气口(82),所述排液口(81)与所述贮槽(20)连通,所述排气口(82)与所述变温吸附组件(9)进气口连通,所述变温吸附组件(9)的出气口有两个,分别与所述贮槽(20)和所述原料气进入管(11)连通,所述第二水冷器(10)设置在所述变温吸附组件(9)与所述贮槽(20)之间的连通管路上,在所述合成氨塔(1)内合成的氨混合气中的氨经所述第一水冷器(6)和氨冷器(7)冷凝液化后,连同未液化的气体一起进入所述氨分离器(8)中,其中液氨通过所述出液口(81)进入到所述贮槽(20)中储存,未液化的混合气体进入所述变温吸附组件(9)中,混合气体中的氨气被所述变温吸附组件(9)中的吸附剂吸收并解吸后,经所述第二水冷器(10)液化后进入到所述贮槽(20)中储存,在所述变温吸附组件(9)内脱除了氨气后的混合气体作为循环气体经所述原料气进入管(11)进入所述合成氨塔(1)。2.根据权利要求1所述的冷热电联用的可再生能源合成氨系统,其特征在于,所述合成氨塔(1)上设有副产蒸汽排出管(18),所述系统还包括设置在所述副产蒸汽排出管(18)与所述固体氧化物电解池(2)之间通过管路连通的换热器(60),用于对所述副产蒸汽排出管(18)排出的蒸汽进行换热升温,所述换热器(60)上设有第一进气口(601)、第一出气口(602)、第二进气口(603)和第二出气口(604),副产蒸汽排出管(18)与所述第一进气口(601)连通,所述固体氧化物电解池(2)的蒸汽进口与所述第一出气口(602)连通,所述固体氧化物电解池(2)的高温氧气出口与所述第二进气口(603)连通,所述第二出气口(604)与外界氧气储存装置(90)连通,所述第一进气口(601)与第一出气口(602)导通,所述第二进气口(603)与所述第二出气口(604)导通。3.根据权利要求2所述的冷热电联用的可再生能源合成氨系统,其特征在于,所述固体氧化物电解池(2)的氢气出口与所述除氧除水装置(4)的进气口之间设有第一冷却器(21),用于冷却自所述固体氧化物电解池(2)产出的高温氢气;所述换热器(60)的第二出气...
【专利技术属性】
技术研发人员:江莉龙,罗宇,陈崇启,林立,
申请(专利权)人:福州大学化肥催化剂国家工程研究中心,
类型:发明
国别省市:
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