一种基于地热能甲醇重整制氢的热电氢三联供系统技术方案

本实用新型专利技术属于甲醇重整制氢技术领域，公开了一种基于地热能甲醇重整制氢的热电氢三联供系统，包括与地热井连接的地热加热单元、重整制氢单元和燃烧发电单元。整个系统直接采用地热作为热源加热工质，受热后的工质为甲醇重整制氢反应提供热量，工质释放热量后仍有一定的热能，用来加热提供家用热水，未反应完的甲醇在燃烧发电单元中燃烧发电，为用户提供电力。本实用新型专利技术的三联供系统利用地热能甲醇重整制得氢气的同时为用户发电和提供生活热水，实用性强并且能量利用率高，适用于地处地热资源丰富区域的小微型应用场合，满足用户多种用能需求。

A THERMOELECTRIC-HYDROGEN TRIPLEX SUPPLY SYSTEM BASED ON GEOTHERMAL METHANOL REFORMING FOR HYDROGEN PRODUCTION

【技术实现步骤摘要】
一种基于地热能甲醇重整制氢的热电氢三联供系统
本技术涉及甲醇重整制氢
，尤其涉及一种基于地热能甲醇重整制氢的热电氢三联供系统。
技术介绍
随着化石燃料消耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机出现和开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。从长远来看，生物能源、太阳能和风能等可再生能源的氢气生产将在21世纪越来越具有竞争力，但天然气、甲醇和水的氢气生产仍然是最具竞争力的技术。同时，甲醇制氢的成本整体上低于天然气制氢和水解制氢。现有的甲醇制氢技术非常成熟，甲醇的转化率可达到99.9%。地热资源作为24小时全天候的能源，其优势非常明显，尤其像青藏高原地区，地热资源尤其丰富，羊八井的地热更是达到三百多摄氏度。目前，利用地热制氢方面的研究虽然也有被提出，但是多为利用地热发电，然后进行水电解产生氢气。在这个过程中，电能先产生然后消耗，最后又产生，能量利用率不高。
技术实现思路
本技术主要目的在于提供一种利用地热能实现热电氢三联供的系统，以解决
技术介绍
中能量利用率低的问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是提供一种基于地热能甲醇重整制氢的热电氢三联供系统，包括与地热井连接的地热加热单元，还包括重整制氢单元和燃烧发电单元；所述地热加热单元，包括第一压力泵和地热加热器，所述地热加热器包括进水口和出水口，工质进口和工质出口；所述第一压力泵连接所述地热井和地热加热器的进水口，所述地热加热器的出水口与所述地热井连接，形成地热水循环回路；所述重整制氢单元，包括依次连接的燃料罐、混合器、第二压力泵、过热器、重整器、分离器、变压吸附装置、氢气储存罐；所述过热器设置有进料口、出料口、工质进口和工质出口，所述重整器设置有进料口、出气口、工质进口和工质出口，所述分离器设置有进口、第一出口和第二出口，所述变压吸附装置设置有第一出口和第二出口；所述地热加热器的工质出口与所述过热器的工质进口连接，所述过热器的工质出口与所述重整器的工质进口连接，所述重整器和所述地热加热器之间设置有第一换热器，所述第一换热器设置有进水口、出水口、工质进口和工质出口；所述重整器的工质出口与所述第一换热器的工质进口连接，所述第一换热器的工质出口和所述地热加热器的工质进口连接，形成工质循环回路；所述燃烧发电单元，包括空气压缩机、燃烧室、透平和发电机；所述燃烧室设置有进口和出口，所述透平设置有进气端和排气端，所述燃烧室的进口与所述空气压缩机和所述分离器的第二出口连接，所述燃烧室的出口与所述透平的进气端连接，所述透平的排气端连接发电机。进一步地，所述重整制氢单元还包括第二换热器，所述第二换热器包括进料口、出料口、进气口和出气口，所述第二换热器的进料口与所述第二压力泵连接，所述第二换热器的出料口与所述过热器的进料口连接，所述第二换热器的进气口与所述重整器的出气口连接，所述第二换热器的出气口与所述分离器的进气口连接。进一步地，所述重整制氢单元还包括第三换热器，所述第三换热器包括进气口、出气口、进水口和出水口；所述第三换热器的进气口与所述第二换热器的出气口连接，所述第三换热器的出气口与所述分离器的进口连接。进一步地，所述燃烧发电单元还包括回热器，所述回热器设置有进气口和出气口，所述回热器的进气口与所述透平的排气端和所述空气压缩机连接，所述回热器的出气口与所述燃烧室的进口连接。进一步地，所述工质为导热油T55。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：该系统直接利用地热能进行甲醇重整制氢的同时可以提供家用的热水和电力供应，实现了热电氢的三联供，实用性强并且能量利用率高。此外，联供系统工作过程中，排放物的余热得到充分利用，几乎没有污染物质，在环境保护方面具有显著优势。附图说明图1是本技术热电氢三联供系统结构示意图。图中：101、地热井；102、第一压力泵；103、地热加热器；104、第一换热器；105、重整器；106、过热器；107、家用热水出口；108、燃料罐；109、混合器；110、第二压力泵；111、第二换热器；112、第三换热器；113、分离器；114、变压吸附装置；115、氢气储存罐；116、燃烧室；117、透平；118、发电机；119、空气压缩机；120、回热器。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本技术作进一步详细说明。如图1所示，本技术提供一种基于地热能甲醇重整制氢的热电氢三联供系统，包括与地热井101连接的地热加热单元，还包括重整制氢单元和燃烧发电单元。地热加热单元，包括第一压力泵102和地热加热器103，地热加热器包括进水口和出水口，工质进口和工质出口；第一压力泵102连接地热井101和地热加热器103的进水口，地热加热器103的出水口与地热井101连接，形成地热水循环回路。优选地，工质可以采用导热油T55。重整制氢单元，包括依次连接的燃料罐108、混合器109、第二压力泵110、过热器106、重整器105、分离器113、变压吸附装置（PSA）114、氢气储存罐115。过热器106设置有进料口、出料口、工质进口和工质出口，重整器105设置有进料口、出气口、工质进口和工质出口，分离器113设置有进口、第一出口和第二出口，变压吸附装置114设置有第一出口和第二出口。地热加热器103的工质出口与过热器106的工质进口连接，过热器106的工质出口与重整器105的工质进口连接。重整器105和地热加热器103之间设置有第一换热器104，第一换热器104设置有进水口、出水口、工质进口和工质出口。重整器105的工质出口与第一换热器104的工质进口连接，第一换热器104的工质出口和地热加热器103的工质进口连接，形成工质循环回路。优选地，重整制氢单元还包括第二换热器111，第二换热器111包括进料口、出料口、进气口和出气口，第二换热器111的进料口与第二压力泵110连接，第二换热器111的出料口与过热器106的进料口连接，第二换热器111的进气口与重整器105的出气口连接，第二换热器111的出气口与分离器113的进气口连接。重整制氢单元还包括第三换热器112，第三换热器112包括进气口、出气口、进水口和出水口。第三换热器112的进气口与第二换热器111的出气口连接，第三换热器112的出气口与分离器113的进口连接。燃烧发电单元，包括空气压缩机119、燃烧室116、透平117和发电机118。燃烧室116设置有进口和出口，透平117设置有进气端和排气端，燃烧室116的进口与空气压缩机119和分离器113的第二出口连接，燃烧室116的出口与透平117的进气端连接，透平117的排气端连接发电机118。燃烧发电单元还包括回热器120，回热器120设置有进气口和出气口，回热器120的进气口与透平117的排气端和空气压缩机119连接，回热器120的出气口与燃烧室116的进口连接。工作时，地热井101中的地热水通过第一压力泵102泵出至地热加热器103，用于将热量传给地热加热器103中的导热油。地热加热器103中经地热水加热的高温导热油依次沿着过热器106、重整器105和第一换热器10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于地热能甲醇重整制氢的热电氢三联供系统，包括与地热井连接的地热加热单元，其特征在于，还包括重整制氢单元和燃烧发电单元；所述地热加热单元，包括第一压力泵和地热加热器，所述地热加热器包括进水口和出水口，工质进口和工质出口；所述第一压力泵连接所述地热井和地热加热器的进水口，所述地热加热器的出水口与所述地热井连接，形成地热水循环回路；所述重整制氢单元，包括依次连接的燃料罐、混合器、第二压力泵、过热器、重整器、分离器、变压吸附装置、氢气储存罐；所述过热器设置有进料口、出料口、工质进口和工质出口，所述重整器设置有进料口、出气口、工质进口和工质出口，所述分离器设置有进口、第一出口和第二出口，所述变压吸附装置设置有第一出口和第二出口；所述地热加热器的工质出口与所述过热器的工质进口连接，所述过热器的工质出口与所述重整器的工质进口连接，所述重整器和所述地热加热器之间设置有第一换热器，所述第一换热器设置有进水口、出水口、工质进口和工质出口；所述重整器的工质出口与所述第一换热器的工质进口连接，所述第一换热器的工质出口和所述地热加热器的工质进口连接，形成工质循环回路；所述燃烧发电单元，包括空气压缩机、燃烧室、透平和发电机；所述燃烧室设置有进口和出口，所述透平设置有进气端和排气端，所述燃烧室的进口与所述空气压缩机和所述分离器的第二出口连接，所述燃烧室的出口与所述透平的进气端连接，所述透平的排气端连接发电机。...

【技术特征摘要】
1.一种基于地热能甲醇重整制氢的热电氢三联供系统，包括与地热井连接的地热加热单元，其特征在于，还包括重整制氢单元和燃烧发电单元；所述地热加热单元，包括第一压力泵和地热加热器，所述地热加热器包括进水口和出水口，工质进口和工质出口；所述第一压力泵连接所述地热井和地热加热器的进水口，所述地热加热器的出水口与所述地热井连接，形成地热水循环回路；所述重整制氢单元，包括依次连接的燃料罐、混合器、第二压力泵、过热器、重整器、分离器、变压吸附装置、氢气储存罐；所述过热器设置有进料口、出料口、工质进口和工质出口，所述重整器设置有进料口、出气口、工质进口和工质出口，所述分离器设置有进口、第一出口和第二出口，所述变压吸附装置设置有第一出口和第二出口；所述地热加热器的工质出口与所述过热器的工质进口连接，所述过热器的工质出口与所述重整器的工质进口连接，所述重整器和所述地热加热器之间设置有第一换热器，所述第一换热器设置有进水口、出水口、工质进口和工质出口；所述重整器的工质出口与所述第一换热器的工质进口连接，所述第一换热器的工质出口和所述地热加热器的工质进口连接，形成工质循环回路；所述燃烧发电单元，包括空气压缩机、燃烧室、透平和发电机；所述燃烧室设置有进口和出口，所述透平设置有进气端和排气...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，周浩伟，余正锟，万忠民，丁跃浇，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：新型
国别省市：湖南,43