CN105804930A - 一种可再生能源利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可再生能源利用系统，包括风能发电单元、太阳能发电单元、潮汐能发电单元、变电站、氧气单元、超临界二氧化碳单元、氧气和超临界二氧化碳储存及输送单元。风能发电单元、太阳能发电单元和潮汐能发电单元分别与变电站连接。变电站与氧气单元或/和超临界二氧化碳单元电路连接。氧气单元设有空分制氧装置、氧气储罐、氮气储罐和氧气输送管。超临界二氧化碳单元设有压缩机、超临界二氧化碳储罐、超临界二氧化碳管和超临界二氧化碳用户。本发明利用风能、太阳能、潮汐能等驱动发电机发电，发出的电用于制备氧气和压缩制备超临界二氧化碳，实现绿色能源有效利用，提高了工业加热的热效率，降低氮氧化物排放。

Description

一种可再生能源利用系统
技术领域
本发明属于新能源利用技术领域，涉及一种利用可再生能源制氧和制备超临界二氧化碳的系统和运输管。
主要针对高能耗企业如工业窑炉使用单位。涉及一种利用可再生能源的制氧系统、超临界二氧化碳制备系统以及运输管网，具体涉及一种利用风能、太阳能、潮汐能制备氧气、超临界二氧化碳的系统。
背景技术
目前大气污染源主要是工业窑炉的尾气排放所产生，主要集中在电厂、水泥厂等高耗能企业的工业窑炉生产中。如果工业窑炉的助燃空气全部由纯氧替代，将减少或消除尾气中氮氧化物的含量。同时工业窑炉采用纯氧燃烧，可使燃料完全燃烧，节约能源，降低烟气排放量，提高工业窑炉热效率。另外，风能、太阳能、潮汐能等可再生能源虽然廉价、洁净，但是易受自然条件影响供能不稳定，而且产生的电能也存在难以储存的问题，利用制氧系统和超临界二氧化碳制备系统可以较好的将可再生能源以氧气和超临界二氧化碳的形式进行存储和运输。
发明内容
本发明的目的是提供一种可再生能源利用系统，利用风能、太阳能、潮汐能等驱动发电机发电，实现绿色能源的有效利用，降低氮氧化物排放。
本发明的技术方案是：可再生能源利用系统，包括风能发电单元、太阳能发电单元、潮汐能发电单元和变电站、氧气单元、超临界二氧化碳单元、氧气和超临界二氧化碳储存及输送单元。风能发电单元、太阳能发电单元和潮汐能发电单元分别与变电站电路连接。变电站与氧气单元或/和超临界二氧化碳单元电路连接。
氧气单元设有空分制氧装置、氧气储罐、氮气储罐和氧气输送管，变电站与空分制氧装置电路连接，空分制氧装置与氧气储罐和氮气储罐连接，所述氧气储罐通过氧气输送管与氧气用户连接，氧气用户为工业炉窑、气焊、医院救生和化工。
超临界二氧化碳单元设有压缩机、超临界二氧化碳储罐、超临界二氧化碳管和超临界二氧化碳用户。变电站与压缩机电路连接，压缩机连接到超临界二氧化碳储罐，超临界二氧化碳储罐通过超临界二氧化碳管连接到超临界二氧化碳用户。超临界二氧化碳用户为超临界二氧化碳压差发电、超临界二氧化碳驱动的动力设备和交通工具，交通工具为汽车、轮船、飞机、电动车和直接驱动的固定设备。
氧气输送管和超临界二氧化碳管为水平布置或上下布置方式，氧气输送管的外部设有二氧化碳保护气套管，超临界二氧化碳管外部装有保温材料。超临界二氧化碳的压力为0.1MPa～30MPa，温度为-60℃以上。根据不同用户的要求，对管网进行升温或/和加压。
本发明可再生能源利用系统，利用风能、太阳能、潮汐能等驱动发电机发电，发出来的电用于制备氧气和压缩制备超临界二氧化碳，通过氧气输送管将氧气输送到终端用户替代空气助燃，提高了工业加热的热效率，降低氮氧化物排放。超临界二氧化碳利用以二氧化碳为载体的动力系统进行储能和供能，为交通工具提供动力，灵活调节能量，实现绿色能源有效利用。
附图说明
图1为本发明可再生能源利用系统的流程示意图；
图2为本发明另一实施方案的流程示意图；
图3为本发明第三种实施方案的流程示意图；
图4为本发明第四种实施方案的流程示意图。
其中：1—风能发电单元、2—太阳能发电单元、3—潮汐能发电单元、4—变电站、5—空分制氧装置、6—氧气储罐、7—氧气输送管、8—氮气储罐、9—氧气用户、10—压缩机、11—超临界二氧化碳储罐、12—超临界二氧化碳管、13—超临界二氧化碳用户、14—二氧化碳储罐、15—保温材料、16—二氧化碳保护气套管、17—超临界二氧化碳终端站、18—氧气终端站、19—管廊架。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明可再生能源利用系统如图1所示，包括风能发电单元1、太阳能发电单元2、潮汐能发电单元3、变电站4、空分制氧装置5、氧气储罐6、氮气储罐8、氧气输送管7和氧气用户9。风能发电单元、太阳能发电单元和潮汐能发电单元分别与变电站电路连接，变电站与空分制氧装置电路连接。所述系统设有氧气单元或/和超临界二氧化碳单元，空分制氧装置与氧气储罐和氮气储罐连接，氧气储罐通过氧气输送管连接终端氧气用户。
风能、太阳能和潮汐能发的电，通过变电站整流变压后到空分制氧装置制备氧气和氮气，氮气到氮气储罐用作它用。氧气储罐的氧气经氧气输送管输送至氧气用户使用，用户包括工业炉窑、气焊、医院救生和化工，不排除其它用户。
实施例2
本发明另一实施方式如图2所示，包括风能发电单元1太阳能发电单元2、潮汐能发电单元3、变电站4、压缩机10、超临界二氧化碳储罐11、超临界二氧化碳管12和超临界二氧化碳用户13。风能发电单元、太阳能发电单元和潮汐能发电单元分别与变电站电路连接，变电站与压缩机电路连接。二氧化碳储罐14与压缩机连接，为压缩机压缩超临界二氧化碳提供二氧化碳源。压缩机连接到超临界二氧化碳储罐，超临界二氧化碳储罐通过超临界二氧化碳管连接到超临界二氧化碳用户。
风能、太阳能和潮汐能发的电，通过变电站整流变压后到压缩机压缩二氧化碳成超临界状态送入超临界储罐。超临界二氧化碳储罐中的超临界二氧化碳通过超临界二氧化碳管输送到超临界二氧化碳用户。用户包括超临界二氧化碳压差发电、超临界二氧化碳驱动的动力设备和交通工具，所述交通工具为汽车、轮船、飞机和电动车，不排除其它用户。
实施例3
本发明第三种实施方式如图3所示，包括风能发电单元1、太阳能发电单元2、潮汐能发电单元3、变电站4、空分制氧装置5、氧气单元和超临界二氧化碳单元。氧气单元包括氧气储罐6、氮气储罐8、氧气输送管7和氧气用户9。超临界二氧化碳单元包括压缩机10、超临界二氧化碳储罐11、超临界二氧化碳管12和超临界二氧化碳用户13。氧气单元和超临界二氧化碳单元水平并列方式与变电站电路连接。氧气输送管的外部设有二氧化碳保护气套管16，氧气通道位于套管的中心，常温常压二氧化碳位于氧气通道的周围。超临界二氧化碳管外部装有保温材料15。超临界二氧化碳的压力为25MPa，温度为-50℃。本实施例的氧气单元与实施例1相同，超临界二氧化碳单元与实施例2相同。
实施例4
本发明第四种实施方式如图4所示，氧气输送管和超临界二氧化碳管上下布置方式，氧气输送管位于管廊架19的下部，超临界二氧化碳管位于管廊架的上部。氧气储罐6通过氧气输送管7连接到氧气终端站18，氧气终端站连接到氧气用户。超临界二氧化碳储罐11通过超临界二氧化碳管12连接到超临界二氧化碳终端站17，超临界二氧化碳终端站连接到超临界二氧化碳用户13。氧气输送管的外部设有二氧化碳保护气套管16，所述超临界二氧化碳管外部装有保温材料15。氧气通道位于套管的中心，常温常压二氧化碳位于氧气通道的周围。超临界二氧化碳的压力为20MPa，温度为-55℃。可根据不同用户的要求，对管网进行升温或/和加压。其它与实施例3相同。

Claims (8)

1.一种可再生能源利用系统，包括风能发电单元（1）、太阳能发电单元（2）、潮汐能发电单元（3）和变电站（4），氧气单元、超临界二氧化碳单元、氧气和超临界二氧化碳储存及输送单元，所述风能发电单元、太阳能发电单元和潮汐能发电单元分别与变电站电路连接，其特征是：所述系统设有氧气单元或/和超临界二氧化碳单元，所述变电站与氧气单元或/和超临界二氧化碳单元电路连接。
2.根据权利要求1所述的可再生能源利用系统，其特征是：所述氧气单元设有空分制氧装置（5）、氧气储罐（6）、氮气储罐（8）、氧气输送管（7）和氧气用户（9），所述变电站（4）与空分制氧装置电路连接，所述空分制氧装置与氧气储罐和氮气储罐连接；所述氧气储罐通过氧气输送管与氧气用户连接。
3.根据权利要求2所述的可再生能源利用系统，其特征是：所述氧气用户（9）为工业炉窑、气焊、医院救生和化工。
4.根据权利要求1所述的可再生能源利用系统，其特征是：所述超临界二氧化碳单元设有压缩机（10）、超临界二氧化碳储罐（11）、超临界二氧化碳管（12）和超临界二氧化碳用户（13），所述变电站（4）与压缩机电路连接，所述压缩机连接到超临界二氧化碳储罐，所述超临界二氧化碳储罐通过超临界二氧化碳管连接到超临界二氧化碳用户。
5.根据权利要求1所述的可再生能源利用系统，其特征是：所述超临界二氧化碳用户（13）为超临界二氧化碳压差发电、超临界二氧化碳驱动的动力设备和交通工具，所述交通工具为汽车、轮船、飞机、电动车和直接驱动的固定设备。
6.根据权利要求1所述的可再生能源利用系统，其特征是：所述氧气输送管和超临界二氧化碳管为水平布置或上下布置方式，所述氧气输送管（7）的外部设有二氧化碳保护气套管（16），所述超临界二氧化碳管（12）的外部装有保温材料（15）。
7.根据权利要求1所述的可再生能源利用系统，其特征是：超临界二氧化碳的压力为0.1MPa～30MPa，温度为-60℃以上。
8.根据权利要求1所述的可再生能源利用系统，其特征是：根据不同用户的要求，对管网进行升温或/和加压。
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