【技术实现步骤摘要】
一种基于硅燃料的多联产系统及其工作方法
本专利技术属于绿色发电和先进储能
,具体涉及一种基于硅燃料的多联产系统及其工作方法。
技术介绍
随着全球大气污染和气候变暖形势的日趋严峻,传统的以化石能源为主的发电系统将面临前所未有的压力和挑战。从世界范围来看,各国都在努力提高自身电力结构中可再生能源发电的比例。未来,世界能源领域的发展趋势必然是可再生能源逐步替代化石能源。然而,可再生能源由于自身的间歇性、不稳定性和不确定性等特点,严重阻碍了可再生能源发电的发展。未来要实现可再生能源替代化石能源,必须依赖大规模和长周期储能技术的发展和支撑。目前,储能
的研究十分活跃,各种储能技术迅猛发展,如抽水蓄能、压缩空气储能、锂电池储能、超级电容器储能、飞轮储能、储氢等。然而,现有的储能技术难以同时满足储能密度大、可移动性、自耗损失小和全球能源贸易的要求。因此,需要开发一种新的储能技术,从而使可再生能源发电在全世界范围内向更深、更广方向发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种基于硅燃料的多联产系统及其工作方法,该系统将基于硅燃料储能、硅燃烧发电、可再生能源电解水和氮化硅制氨等进行有效地耦合,具有储能密度高、储能周期长可实现永久储存、燃料循环再生、实现氨气-氧气-电力多联产和便于开展全球能源贸易等优点。为达到上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种基于硅燃料的多联产系统,包括硅燃料制取子系统、硅燃烧发电子系统和氮化硅制氨子系统;所述硅燃料制 ...
【技术保护点】
1.一种基于硅燃料的多联产系统,其特征在于:包括硅燃料制取子系统、硅燃烧发电子系统和氮化硅制氨子系统;/n所述硅燃料制取子系统包括制粉装置(1)、二氧化硅/氢氟酸反应装置(2)、SiF
【技术特征摘要】
1.一种基于硅燃料的多联产系统,其特征在于:包括硅燃料制取子系统、硅燃烧发电子系统和氮化硅制氨子系统;
所述硅燃料制取子系统包括制粉装置(1)、二氧化硅/氢氟酸反应装置(2)、SiF4/H2反应装置(3)、电解水装置(4)和电网中富余的可再生能源电力供应(5);二氧化硅矿石通过输送管路与制粉装置(1)的物料进口相连接,制粉装置(1)的出口与二氧化硅/氢氟酸反应装置(2)的二氧化硅进口相连接,氢氟酸通过输送管路与二氧化硅/氢氟酸反应装置(2)的氢氟酸进口相连接,在二氧化硅/氢氟酸反应装置(2)中,二氧化硅与氢氟酸发生反应,反应方程式为SiO2+4HF=SiF4+2H2O,生成的SiF4气体经二氧化硅/氢氟酸反应装置(2)的出口与SiF4/H2反应装置(3)的SiF4进口相连接;电解水装置(4)的电源与电网中富余的可再生能源电力供应(5)相连接,在电解水装置(4)中,水发生电解反应,在阴极上产生氢气,阳极上产生氧气,氢气与SiF4/H2反应装置(3)的氢气进口相连接,氧气通过收集用作他用;在SiF4/H2反应装置(3)中,SiF4和H2在微波诱导等离子体放电条件下发生反应,反应方程式为SiF4+H2=Si+HF,生成固体硅粉和HF气体,HF气体溶于水形成氢氟酸,氢氟酸重新进入二氧化硅/氢氟酸反应装置(2),实现循环利用,产生的硅粉与燃硅锅炉(6)的燃料进口相连接;
所述硅燃烧发电子系统包括燃硅锅炉(6)、离心分离装置(7)、给水泵(8)、蒸汽透平(9)、发电机(10)和冷凝器(11);空气通过输送管路与燃硅锅炉(6)的氧化剂进口相连接,在燃硅锅炉(6)中,硅粉与空气发生燃烧反应,反应方程式为Si+O2=SiO2,3Si+2N2=Si3N4,反应过程放出大量热量,生成的固体产物为SiO2和Si3N4的混合物,燃硅锅炉(6)的固体产物出口与离心分离装置(7)的物料进口相连接,在离心分离装置(7)中固体产物经离心分离后分别形成SiO2和Si3N4,SiO2重新进入制粉装置(1),实现循环利用,产生的Si3N4与氮化硅制氨子系统中球磨机(12)进口相连接;燃硅锅炉(6)的工质进口与给水泵(8)的出口相连通,燃硅锅炉(6)的工质出口与蒸汽透平(9)的进口相连通,蒸汽透平(9)与发电机(10)通过同轴连接,蒸汽透平(9)的工质出口与冷凝器(11)的工质进口相连通,冷凝器(11)的工质出口与给水泵(8)的工质进口相连通;做功工质经给水泵(8)升压后进入燃硅锅炉(6)吸收燃料硅燃烧反应产生的热量,工质温度升高成为过热蒸汽,过热蒸汽进入蒸汽透平(9)膨胀做功,并带动发电机(10)旋转发电,做完功的工质经蒸汽透平(9)的出口进入冷凝器(11),经冷凝后成为水再次进入给水泵(8)进入下一个循环过程;
所述氮化硅制氨子系统包括球磨机(12)、Si3N4/H2O反...
【专利技术属性】
技术研发人员:白文刚,乔永强,张纯,杨浦,吴帅帅,李红智,姚明宇,
申请(专利权)人:西安热工研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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