一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及合成氨技术领域，公开了一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统及方法，该系统，包括制氢装置、气体储存装置、合成氨装置，还包括分别与制氢装置连接的电池储能装置、熔盐储能发电装置，合成氨装置包括氨合成单元、压缩单元，制氢装置、压缩单元、氨合成单元依次连接，气体储存装置与压缩单元连接。本发明专利技术解决了现有技术存在的难以实现合成氨装置离网运行等问题。置离网运行等问题。置离网运行等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统及方法


[0001]本专利技术涉及合成氨
，具体是一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统及方法。

技术介绍

[0002]可再生能源的利用可以从源头减少碳排放，是全球应对能源资源紧张、环境恶化、气候变暖的重要手段。但可再生能源负荷波动大、调整频繁，可再生能源发出的电会对电网造成非常大的冲击，限制了可再生能源的发展应用，造成了大量弃风弃光现象。合成氨生产流程短、受其它资源制约少、储能密度高、便于运输，电解水制氢生产绿色合成氨是可再生能源消纳的理想途径。
[0003]可再生资源富足区域往往地处偏远，传统外电网可得性较差。根据合成氨系统对外电网的依赖程度，可再生能源消纳配套合成氨项目可以分为三种运行模式：并网型、弱并网型、离网型。其中，离网型合成氨由于整个系统可以完全不依赖外电网运行，将可再生能源对外电网的影响降至最低，是最适合可再生能源消纳的模式，但其技术难度和挑战也最大。如何实现合成氨装置离网运行是绿色合成氨技术发展亟待解决的核心问题。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统及方法，解决现有技术存在的难以实现合成氨装置离网运行等问题。
[0005]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0006]一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统，包括制氢装置、气体储存装置、合成氨装置，还包括分别与制氢装置连接的电池储能装置、熔盐储能发电装置，合成氨装置包括氨合成单元、压缩单元，制氢装置、压缩单元、氨合成单元依次连接，气体储存装置与压缩单元连接。
[0007]作为一种优选的技术方案，还包括与制氢装置连接的电池储能装置、熔盐储能发电装置分别连接的可再生能源发电装置。
[0008]作为一种优选的技术方案，还包括与压缩单元连接的空分装置。
[0009]作为一种优选的技术方案，合成氨装置还包括与氨合成单元连接的冷冻单元。
[0010]作为一种优选的技术方案，气体储存装置包括相互连接的膨胀发电机、储气罐。
[0011]作为一种优选的技术方案，压缩单元包括依次连通的合成气压缩机、循环气压缩机，合成气压缩机的输出端、储气罐、膨胀发电机、合成气压缩机的输入端依次连通，空分装置与合成气压缩机的输出端连通，制氢装置与合成气压缩机的输入端连通。
[0012]作为一种优选的技术方案，氨合成单元包括依次连通的废锅系统、预热器、水冷器、冷交、氨冷器、分离器，还包括与废锅系统、预热器分别连通的合成塔，废锅系统与熔盐储能发电装置连通，冷交与循环气压缩机的输入端联通，氨冷器与冷冻单元连通，冷交与分离器连通。
[0013]作为一种优选的技术方案，氨合成单元还包括液氨流量调节阀、压力控制装置，还包括流量比例控制装置、氮气流量调节阀、氢气流量调节阀,压力控制装置设于冷交与分离器的连通管路之间，氮气流量调节阀设于空分装置与合成气压缩机的输出端的连通管路之间，氢气流量调节阀设于制氢装置与合成气压缩机的输入端的连通管路之间，压力控制装置与流量比例控制装置电连接，流量比例控制装置与氮气流量调节阀、氢气流量调节阀分别电连接。
[0014]作为一种优选的技术方案，熔盐储能发电装置包括依次连接的熔盐储罐系统、蒸汽发生系统、发电系统,还包括相互连接的电加热系统、蒸汽发生系统，熔盐储罐系统分别与电加热系统、蒸汽发生系统连接。
[0015]一种基于多能互补的离网型绿色合成氨方法，采用所述的一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统，采用如下工作方式：
[0016]正常工况下，可再生能源发电装置利用可再生能源发电，绿电送至制氢装置制取绿氢，纯化后绿氢与氮气、氨合成单元产生的循环气一起加压至氨合成所需压力后经过压缩单元送至氨合成单元；氨合成单元中氨合成反应释放的热量通过产生蒸汽带出氨合成单元，所产生蒸汽送至熔盐储能发电装置加热熔盐储热；氨合成单元未反应的合成气继续反应，生成的液氨作为产品送出；
[0017]当可再生能源资源充足时，可再生能源发电装置送出过量的绿电，制氢装置产生过量的绿氢经过压缩单元送至气体储存装置；以及，将多余的循环气送至气体储存装置存储；将多余的绿电送至熔盐储能发电装置储存或者电池储能装置储存；
[0018]当可再生能源资源不足时，可再生能源发电装置负荷下降至氨合成单元负荷低至操作下限时，气体储存装置释放部分合成气至压缩单元，维持氨合成单元在操作负荷下限之上；同时膨胀发电机投入运行，为氨合成单元提供补充电源；
[0019]当可再生能源资源低至可再生能源发电装置发电为零时，熔盐储能发电装置启动发电模式、电池储能装置处于待用状态。
[0020]本专利技术相比于现有技术，具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术设置电池储能装置，储存可再生能源送出多余绿电，在发电低谷或不发电时释放电能供工厂使用，起到削峰填谷作用；
[0022](2)本专利技术设置熔盐储能发电装置，储存氨合成反应产生的化学能、以及少量富裕绿电，在发电低谷或不发电时释放电能供工厂使用；
[0023](3)本专利技术设置气体储存装置，既储存原料气、消除可再生能源制氢负荷波动对合成氨装置的影响，又在可再生能源发电低谷时利用膨胀机发电、提供补充电源；
[0024](4)本专利技术利用电池储能、熔盐储能、气体储能等多种储能技术互补，既可发挥电池储能响应及时的优点，又可发挥熔盐储能和气体储能投资经济的优势；
[0025](5)本专利技术多种储能手段与化工过程中释放的化学反应能量、高压气体膨胀势能充分耦合，在不大幅增加发电和储能投资的前提下，实现合成氨工厂离网安全运行。
附图说明
[0026]图1为本专利技术所述的一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统的结构示意图；
[0027]图2为图1的局部放大图之一；
[0028]图3为图1的局部放大图之二；
[0029]图4为熔盐储能发电装置的一种结构示意图；
[0030]图5为图4的局部放大图之一；
[0031]图6为图4的局部放大图之二。
[0032]附图中标记及其相应的名称：1、可再生能源发电装置，2、制氢装置，3、电池储能装置，4、熔盐储能发电装置，5、气体储存装置，6、空分装置，7、氨合成单元，8、压缩单元，9、冷冻单元，41、熔盐储罐系统，42、蒸汽加热系统，43、电加热系统，44、蒸汽发生系统，45、发电系统，51、膨胀发电机，52、储气罐，71、合成塔，72、废锅系统，73、预热器，74、水冷器，75、冷交，76、氨冷器，77、分离器，78、液氨流量调节阀，79、压力控制装置，81、合成气压缩机，82、循环气压缩机，100、流量比例控制装置，101、氮气流量调节阀，102、氢气流量调节阀，411、热熔盐槽，412、冷熔盐槽，413、初熔及配制系统，451、冷凝液槽，452、透平驱动机。
具体实施方式
[0033]下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步的详细说明，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统，其特征在于，包括制氢装置(2)、气体储存装置(5)、合成氨装置，还包括分别与制氢装置(2)连接的电池储能装置(3)、熔盐储能发电装置(4)，合成氨装置包括氨合成单元(7)、压缩单元(8)，制氢装置(2)、压缩单元(8)、氨合成单元(7)依次连接，气体储存装置(5)与压缩单元(8)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统，其特征在于，还包括与制氢装置(2)连接的电池储能装置(3)、熔盐储能发电装置(4)分别连接的可再生能源发电装置(1)。3.根据权利要求2所述的一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统，其特征在于，还包括与压缩单元(8)连接的空分装置(6)。4.根据权利要求3所述的一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统，其特征在于，合成氨装置还包括与氨合成单元(7)连接的冷冻单元(9)。5.根据权利要求4所述的一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统，其特征在于，气体储存装置(5)包括相互连接的膨胀发电机(51)、储气罐(52)。6.根据权利要求5所述的一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统，其特征在于，压缩单元(8)包括依次连通的合成气压缩机(81)、循环气压缩机(82)，合成气压缩机(81)的输出端、储气罐(52)、膨胀发电机(51)、合成气压缩机(81)的输入端依次连通，空分装置(6)与合成气压缩机(81)的输出端连通，制氢装置(2)与合成气压缩机(81)的输入端连通。7.根据权利要求6所述的一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统，其特征在于，氨合成单元(7)包括依次连通的废锅系统(72)、预热器(73)、水冷器(74)、冷交(75)、氨冷器(76)、分离器(77)，还包括与废锅系统(72)、预热器(73)分别连通的合成塔(71)，废锅系统(72)与熔盐储能发电装置(4)连通，冷交(75)与循环气压缩机(82)的输入端联通，氨冷器(76)与冷冻单元(9)连通，冷交(75)与分离器(77)连通。8.根据权利要求7所述的一种基于多能互补的离网型绿色合成氨系统，其特征在于，氨合成单元(7)还包括液氨流量调节阀(78)、压力控制装置(79)，还包括流量比例控制装置(100)、氮气流量调节阀(101)、氢气...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂李红，刘人滔，许斌，黄泽茂，任文珂，王智拓，王玥，徐振华，孙博，
申请(专利权)人：中国成达工程有限公司，
类型：发明
国别省市：