一种近等温压缩耦合化学能的电氢联产系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种近等温压缩耦合化学能的电氢联产系统及方法，空气经过双罐近等温压缩模块压缩后，将高压空气存储，经过预热和加热的高压空气与燃料混合进行燃烧膨胀做功，燃烧膨胀做功后的排气加热水，生成水蒸气；一部分甲醇与水蒸气混合均匀后重整反应生成氢气和二氧化碳，另一部分甲醇吸热后裂解生成氢气和一氧化碳，一氧化碳作为燃烧膨胀的燃料；燃烧膨胀做功后的排气加热水后，利用余热预热高压空气，重整反应生成的二氧化碳加热所述高压空气，重整反应和裂解反应生成的氢气再次加热高压空气；充分利用近等温压缩过程中产生的、包含在高压气和水气罐水中的低品位压缩热，避免甲醇蒸气发生器的使用的同时预热了甲醇、节约了能源。了能源。了能源。

【技术实现步骤摘要】
一种近等温压缩耦合化学能的电氢联产系统及方法


[0001]本专利技术属于储能
，具体涉及一种近等温压缩耦合化学能的电氢联产系统及方法。

技术介绍

[0002]氢具有燃烧热值高的特点，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。因此，氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。其中甲醇裂解制氢及甲醇水蒸气重整制氢两种重要的制氢方式，但是此两种制氢方式均存在能耗大的问题，尤其是在甲醇预热和蒸发阶段使用电能供热，将导致大量的高品位热源向低品位热源转化，不利于系统的经济性，且两种制氢方式的产物仍然有一定温度，如果不加以利用仍然会导致大量的能源浪费问题。在双罐近等温压缩空气储能系统压气的过程中，由于产生的压缩热换热不及时，水气罐出口气体仍然存在一定的温度，且随着压缩次数的增加，水气罐内的水温将升高，这部分热量不加以利用将导致大量的能源浪费。除此之外，为保证膨胀机在稳定工况下运行，高压储气一般需要经节流阀节流至一定压力后进入膨胀机做功，这将造成大量的压力能损失，且在释能时高压空气的补热也将消耗大量的能源。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近等温压缩耦合化学能的电氢联产系统，其特征在于，包括依次连接的双罐近等温压缩模块、换热器(14)、储气室(15)、回热器组(17)、混合器(26)、甲醇水蒸气重整反应器(27)、甲醇裂解反应器(29)及燃烧膨胀机组；回热器组(17)包括依次连接的第一回热器(171)、第二回热器(172)和第三回热器(173)，燃烧膨胀机组的排气口连接水蒸气发生器(13)入口；水蒸气发生器(13)的出口连接第一回热器(171)和混合器(26)；混合器(26)开设甲醇入口、水蒸气入口和混合气出口，混合器(26)的混合气出口连接甲醇水蒸气重整反应器(27)的入口，混合器(26)和甲醇裂解反应器(29)的甲醇入口连接甲醇存储装置，甲醇存储装置至混合器(26)和甲醇裂解反应器(29)管路经过换热器(14)的冷侧；甲醇水蒸气重整反应器(27)的氢气出口和甲醇裂解反应器(29)氢气出口连接第二回热器(172)和储氢罐(32)，甲醇水蒸气重整反应器(27)二氧化碳出口连接第三回热器(173)，第三回热器(173)的空气出口连接燃烧膨胀机组；甲醇裂解反应器(29)的一氧化碳出口连接燃烧膨胀机组；水蒸气发生器(13)的冷侧入口连接蓄热水池(11)的出口。2.根据权利要求1所述的近等温压缩耦合化学能的电氢联产系统，其特征在于，甲醇存储装置包括依次连接的第一甲醇罐(22)、甲醇泵(23)和第二甲醇罐(24)，换热器(14)的热侧设置在甲醇泵(23)和第二甲醇罐(24)之间，第二甲醇罐(24)的出口连接混合器(26)和甲醇裂解反应器(29)的甲醇入口。3.根据权利要求1所述的近等温压缩耦合化学能的电氢联产系统，其特征在于，燃烧膨胀机组包括依次连接的第一燃烧室(18)、第一膨胀机(19)、第二燃烧室(20)及第二膨胀机(21)，第一燃烧室(18)的入口分别连接甲醇裂解反应器(29)的一氧化碳出口和第三回热器(173)的空气出口；第二燃烧室(20)连接甲醇裂解反应器(29)的一氧化碳出口，第二膨胀机(21)的排气口连接水蒸气发生器(13)的热侧入口，水蒸气发生器(13)的热侧出口连接第一回热器(171)热侧，第一回热器(171)的热侧出口排空或连接二氧化碳回收装置，第一回热器(171)的冷侧连通储气室(15)的出口。4.根据权利要求1所述的近等温压缩耦合化学能的电氢联产系统，其特征在于，储气室(15)的出口与第一回热器(171)的入口之间设置降压装置(16)，降压装置(16)包括一个自动调节喷嘴(161)和一个动力叶轮(163)，自动调节喷嘴(161)和一个动力叶轮(163)沿着介质流向依次设置再一个壳体中，流体从壳体入口进入先经过自动调节喷嘴(161)，再带动动力叶轮(163)，从壳体出口流出；自动调节喷嘴上设置压力感应器(162)，动力叶轮(163)连接混合器(26)中的动力转轴(263)。5.根据权利要求1所述的近等温压缩耦合化学能的电氢联产系统，其特征在于，混合器(26)包括动力转轴(261)、轴流式叶轮(262)、回流挡板(263)及相应的气体通道，其中动力叶轮(163)经动力转轴(261)与轴流式叶轮(262)相连接，轴流式叶轮(262)分为上下两部分；动力转轴(261)、轴流式叶轮(262)、回流挡板(263)均设置在密闭室中，轴流式叶轮(262)外侧设置上下两部分回流挡板，上下两部分回流挡板之间设置流体出口，其中，下部分的回流挡板以及流体出口外侧设置外侧挡板，外侧挡板上缘与上部分的回流挡板下部连接，下部分的回流挡板、流体出口以及外侧挡板形成流体通道，所述流体通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕然，张宇飞，张文龙，杜峻宇，宋曜光，金鹏，王海洋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：