一种电氢联产系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电氢联产系统及方法，属于新能源技术领域，电氢联产系统包括第一压缩机、低温回热器、高温回热器、二氧化碳透平、发电机、预冷器、加热炉及甲醇重整制氢装置；加热炉上设置有甲醇进口和空气进口，第一压缩机用于压缩CO

【技术实现步骤摘要】
一种电氢联产系统及方法
本专利技术涉及新能源
，尤其涉及一种电氢联产系统及方法。
技术介绍
在远离能源供给中心的偏远地区，比如海岛、边防哨所、地质勘探和野外考察的工作站、偏远的农村、牧场等，电网供电或燃料供应不方便、成本高，需要低成本、安全、可靠的独立能源系统。最常用的是柴油发电机，但柴油对环境有污染。采用太阳能和风能清洁无污染，但是受限于地理条件且具有季节性和波动性，不能普遍适用。为了解决上述矛盾，人们将目光转向了甲醇，甲醇是一种运输和配送都非常便利的燃料，全球产量高，价格低，可以通过化石能源(如天然气)来生产甲醇，还可以利用可再生能源对工业废气中二氧化碳的“氢化”循环生产甲醇。甲醇不含硫，可避免硫的氧化物排放，且甲醇燃烧的火焰温度低，氮氧化物排放低，适合作为固定式发电装置用的清洁燃料，也可作为居民生活用燃料。此外，甲醇可以在200℃-300℃的温度下重整反应制氢，可以很方便地为基于燃料电池的交通运输等移动用能提供氢能。因此，亟需一种电氢联产系统及方法，实现利用甲醇来产生电能和氢能，满足偏远地区的用电及用氢需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电氢联产系统及方法，实现利用甲醇来产生电能和氢能，满足偏远地区的用电及用氢需求。如上构思，本专利技术所采用的技术方案是：一种电氢联产系统，第一压缩机、低温回热器、高温回热器、二氧化碳透平、发电机、预冷器、加热炉及甲醇重整制氢装置；所述加热炉上设置有甲醇进口和空气进口，所述第一压缩机用于压缩CO2工质，所述二氧化碳透平连接于所述发电机，所述低温回热器的高压侧进口和高压侧出口分别连通所述第一压缩机的出口和所述高温回热器的高压侧进口，所述二氧化碳透平的入口和所述高温回热器的高压侧出口之间连通有位于所述加热炉内的加热管路，所述二氧化碳透平的出口连通所述甲醇重整制氢装置的CO2工质进口，所述高温回热器的低压侧进口和低压侧出口分别连通所述甲醇重整制氢装置的CO2工质出口和所述低温回热器的低压侧进口，所述预冷器的进口和出口分别连通所述低温回热器的低压侧出口和所述第一压缩机的进口，所述甲醇重整制氢装置连通有输送甲醇和水的混合液的输送管路，由所述二氧化碳透平的出口进入所述甲醇重整制氢装置内的CO2工质能够加热甲醇和水的混合液。进一步地，所述电氢联产系统还包括第二压缩机，所述第二压缩机的进口和出口分别连通于所述低温回热器的低压侧出口和所述高温回热器的高压侧入口。进一步地，所述加热炉上还设置有烟气出口，所述电氢联产系统还包括与所述烟气出口通过管路依次连接的用于预热空气的空气预热器和用于使得甲醇汽化的甲醇蒸发器，所述空气进口连通于所述空气预热器，所述甲醇进口连通于所述甲醇蒸发器。进一步地，所述电氢联产系统还包括第一预热器，所述第一预热器的A1口连通于所述低温回热器的低压侧出口，A2口连通于所述预冷器的进口，A3口连通于所述甲醇蒸发器，A4口连通甲醇输送管路，所述A1口连通于所述A2口，所述A3口连通于所述A4口，甲醇能够与CO2工质于第一预热器内交换热量。进一步地，所述电氢联产系统还包括第一输送泵，所述第一输送泵的出口连通于所述甲醇输送管路。进一步地，所述电氢联产系统还包括第二预热器，所述第二预热器的B1口连通于所述低温回热器的低压侧出口，B2口连通于所述第一预热器的A1口，B3口连通于输送甲醇和水的混合液的输送管路，B4口连通于所述甲醇重整制氢装置的混合液进口，所述B1口连通于所述B2口，所述B3口连通于所述B4口，甲醇和水的混合液能够与CO2工质于第二预热器内交换热量。进一步地，所述电氢联产系统还包括第二输送泵，所述第二输送泵的出口连通于输送甲醇和水的混合液的输送管路。进一步地，所述电氢联产系统还包括送风机，所述送风机的出口通过管路连通于所述空气进口。为实现上述目的，本专利技术还提供一种电氢联产方法，适用于上述任一方案中的电氢联产系统，所述电氢联产方法包括：经第一压缩机压缩的CO2工质依次经过低温回热器、高温回热器后吸收甲醇燃烧产生的热量，得到高温CO2工质；高温CO2工质进入二氧化碳透平做功并驱动发电机发电；由二氧化碳透平排出的CO2工质进入甲醇重整制氢装置进行放热，得到低温CO2工质，甲醇重整制氢装置内的甲醇水溶液吸热至重整反应温度并发生重整反应，得到氢气；低温CO2工质依次经过高温回热器、低温回热器及预冷器后再次进入第一压缩机。进一步地，由低温回热器流出的低温CO2工质一部分经预冷器后进入第一压缩机，另一部分经第二压缩机压缩后与经过第一压缩机压缩的一部分低温CO2工质混合进入高温回热器。本专利技术的有益效果为：本专利技术提出的电氢联产系统及方法，该电氢联产系统利用甲醇燃烧的热量来加热CO2工质，CO2工质通过二氧化碳透平和发电机来生产电能，同时利用CO2工质的余热来加热甲醇和水的混合液，通过甲醇重整制氢工艺来制取氢气，构建了独立的能源系统，实现了利用甲醇来产生电能和氢能，从而能够满足偏远地区的用电及用氢需求。附图说明图1是专利技术提供的电氢联产系统的示意图。图中：1、第一输送泵；2、第一预热器；3、甲醇蒸发器；4、加热炉；5、送风机；6、空气预热器；7、第二输送泵；8、第二预热器；9、甲醇重整制氢装置；10、发电机；11、第一压缩机；12、低温回热器；13、高温回热器；14、二氧化碳透平；15、预冷器；16、第二压缩机。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部。在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电氢联产系统，其特征在于，包括第一压缩机(11)、低温回热器(12)、高温回热器(13)、二氧化碳透平(14)、发电机(10)、预冷器(15)、加热炉(4)及甲醇重整制氢装置(9)；/n所述加热炉(4)上设置有甲醇进口和空气进口，所述第一压缩机(11)用于压缩CO

【技术特征摘要】
1.一种电氢联产系统，其特征在于，包括第一压缩机(11)、低温回热器(12)、高温回热器(13)、二氧化碳透平(14)、发电机(10)、预冷器(15)、加热炉(4)及甲醇重整制氢装置(9)；
所述加热炉(4)上设置有甲醇进口和空气进口，所述第一压缩机(11)用于压缩CO2工质，所述二氧化碳透平(14)连接于所述发电机(10)，所述低温回热器(12)的高压侧进口和高压侧出口分别连通所述第一压缩机(11)的出口和所述高温回热器(13)的高压侧进口，所述二氧化碳透平(14)的入口和所述高温回热器(13)的高压侧出口之间连通有位于所述加热炉(4)内的加热管路，所述二氧化碳透平(14)的出口连通所述甲醇重整制氢装置(9)的CO2工质进口，所述高温回热器(13)的低压侧进口和低压侧出口分别连通所述甲醇重整制氢装置(9)的CO2工质出口和所述低温回热器(12)的低压侧进口，所述预冷器(15)的进口和出口分别连通所述低温回热器(12)的低压侧出口和所述第一压缩机(11)的进口，所述甲醇重整制氢装置(9)连通有输送甲醇和水的混合液的输送管路，由所述二氧化碳透平(14)的出口进入所述甲醇重整制氢装置(9)内的CO2工质能够加热甲醇和水的混合液。


2.根据权利要求1所述的电氢联产系统，其特征在于，所述电氢联产系统还包括第二压缩机(16)，所述第二压缩机(16)的进口和出口分别连通于所述低温回热器(12)的低压侧出口和所述高温回热器(13)的高压侧入口。


3.根据权利要求1所述的电氢联产系统，其特征在于，所述加热炉(4)上还设置有烟气出口，所述电氢联产系统还包括与所述烟气出口通过管路依次连接的用于预热空气的空气预热器(6)和用于使得甲醇汽化的甲醇蒸发器(3)，所述空气进口连通于所述空气预热器(6)，所述甲醇进口连通于所述甲醇蒸发器(3)。


4.根据权利要求3所述的电氢联产系统，其特征在于，所述电氢联产系统还包括第一预热器(2)，所述第一预热器(2)的A1口连通于所述低温回热器(12)的低压侧出口，A2口连通于所述预冷器(15)的进口，A3口连通于所述甲醇蒸发器(3)，A...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑开云，蒋励，黄志强，梁宏，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31