CN114856737B - 一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统及方法 - Google Patents

一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114856737B
CN114856737B CN202210510679.3A CN202210510679A CN114856737B CN 114856737 B CN114856737 B CN 114856737B CN 202210510679 A CN202210510679 A CN 202210510679A CN 114856737 B CN114856737 B CN 114856737B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
water
hydrogen
reaction
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210510679.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114856737A (zh
Inventor
王长安
高昕玥
白文刚
侯育杰
罗茂芸
车得福
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University, Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202210510679.3A priority Critical patent/CN114856737B/zh
Publication of CN114856737A publication Critical patent/CN114856737A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114856737B publication Critical patent/CN114856737B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于铝‑水反应的氢气‑蒸汽联合循环发电系统及方法，包括太阳能光热供热系统、可再生能源供电电解氧化铝再生装置、铝‑水反应器、换热器、冷凝器等。针对铝燃料反应启动困难且反应程度低的问题，采取多种活化方式耦合的方式提高反应程度和反应效率。针对系统余热利用的问题，利用系统中反应的水和生成的水形成循环利用并进行换热和供热，引入系统的水进行闭环换热，减少热量损失。在系统中水会被循环利用，但在循环过程中水蒸汽会产生部分损失，需要定时补充水以继续反应的进行。铝‑水反应产物和水蒸汽均用于发电，系统循环发电过程中基本不涉及碳排放，供电供热是以可再生能源和太阳能为主，减少发电过程中的环境隐患。

Description

一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统及方法。
背景技术
能源是人类社会不断发展的基石，随着温室效应和大气污染等环境问题日趋严峻，以传统化石能源为主的发电系统面临巨大压力。随着世界各国能源结构改革进程的不断推进，可再生能源的不稳定性和不确定性等特点促进了大规模、长周期储能技术的不断发展。金属燃料铝地壳含量高，具有相对成熟的循环再生工业流程，性质稳定，安全无毒，运输便捷，理论上在有水的地方即可实现就地反应，解决了运输问题，其具有成为大规模储能载体的潜力。若在电解铝过程中采用新型惰性阳极电解技术，则可避免铝再生环境产生的碳排放，有望实现全过程零碳排放。但铝粉表面常存在一层致密的氧化膜阻碍反应的启动和发展，目前持续去除氧化膜的方法有在碱液中进行反应、在铝燃料中加入添加剂、机械活化以及提高反应温度等。其中，碱液活化价格低廉，操作方便，但对设备材料要求较高，在铝燃料中加入添加剂制备过程复杂，虽然能够降低反应条件，但复合材料储存困难，且含有其他元素难以回收利用，机械和高温活化有利于反应产物的循环再生，但实现成本较高。铝燃料常用于水下推进剂、固体火箭推进剂、制氢和电池等，铝-水反应释放大量氢和热，目前多数应用无法同时有效利用两者，推进剂主要利用反应热，而产生的氢气则直接排放，制氢产业则多直接将热排放到空气中，造成大量热能不必要的浪费。而现有基于铝-水反应的系统能量利用效率较低，发电成本较高，反应过程中的热量利用不充分，无法实现大规模应用。对于以铝-水反应为基础的能源转化系统在合理利用氢气和热量的同时如何降低发电成本是亟待解决的关键问题。
发明内容
针对以上问题，本发明在考虑充分利用铝-水反应产氢和放热利用、降低发电成本的基础上对各种技术进行优劣分析与组合利用，提供一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统及方法，利用可再生能源制铝、多种活化方式耦合反应以及余热利用方式来获得以铝为燃料的燃料可再生循环的发电系统。
本发明采用如下技术方案来实现的：
基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统，包括太阳能光热供热系统、可再生能源供电系统、铝-水反应器、储水塔、铝粉贮存系统、铝-水混合槽、氢气-水蒸汽分离器、氢燃气透平和蒸汽透平；
铝-水反应器的高温高压混合气体出口连接至氢气-水蒸汽分离器的高温高压混合气体进口，氢气-水蒸汽分离器的氢气出口连接至燃烧室的氢气进口，燃烧室上设置有空气进口，燃烧室的水蒸气出口连接至氢燃气透平的水蒸气进口，氢燃气透平的水蒸气出口通过第一换热器和第一冷凝器连接至铝-水混合槽的液态水进口，氢燃气透平与氢燃气透平发电机同轴连接，氢气-水蒸汽分离器的水蒸气出口连接至蒸汽透平的水蒸气进口，蒸汽透平的水蒸气出口连接至第二换热器的进口，第二换热器的余热利用中热量出口连接至铝-水反应器的余热利用中热量入口，第二换热器的水蒸气出口连接至第二冷凝器的水蒸气进口，第二冷凝器的液态水出口连接至铝-水混合槽的液态水进口，储水塔的出口和铝粉贮存系统的出口连接至铝-水混合槽的铝粉与液态水的混合物进口，铝-水混合槽的铝粉与液态水的混合物出口连接至铝-水反应器的铝-水混合物进口，铝-水反应器的固体氧化铝出口连接至电解铝装置的氧化铝进口，电解铝装置的铝颗粒出口将铝粒送至铝粉贮存系统；
太阳能光热供热系统用于为铝-水反应器供电，可再生能源供电系统用于为电解铝装置供电。
本发明进一步的改进在于，第一冷凝器的出口处设置有第一循环泵。
本发明进一步的改进在于，第二冷凝器的液态水出口处设置有第二循环泵。
本发明进一步的改进在于，可再生能源供电系统采用水力发电、太阳能发电和海洋能发电。
本发明进一步的改进在于，铝-水混合槽的铝粉与液态水的混合物出口处设置有高压水泵。
基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电方法，该方法基于所述的基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统，包括：
铝-水反应器通过太阳能光热供热升温，一部分液态水受热变为水蒸汽，铝-水反应器内形成设定高温高压环境，铝燃料和反应用水在铝-水混合槽中被充分搅拌，形成悬浊液进入铝-水反应器，经过喷嘴破碎后在铝-水反应器内发生反应；
铝燃料在铝-水反应器中反应产生的固相产物通过非接触式液位感应器被移除，收集分离后的氧化铝进行电解循环再生；随着铝-水反应器中铝-水反应的持续进行，大量热被释放，保证铝-水反应器内水的状态始终为气态，因此形成了包括水蒸汽和氢气的带有热量的高温高压混合气体，含有水蒸汽和氢气的高温高压混合气体通过氢气-水蒸汽分离器被分离成带有设定压力的高温水蒸汽和高温氢气；
高温高压水蒸汽进入蒸汽透平做功推动发电机发电，乏气首先经过第二换热器，释放出的热量继续用于铝-水反应器的升温，提升后续铝-水反应速率，经过第二换热器的水蒸汽通过第二冷凝器被冷却为液态水，被送入铝-水混合槽中继续反应或进入铝-水混合槽以备反应，
带有设定压力的高温氢气进入燃烧室，在燃烧室中燃烧放出大量热量，燃烧产物推动氢燃气透平做功，发电机发电，反应后产生的高温水蒸汽首先通过第一换热器换热，释放出的热量继续加热铝-水反应器，换热后的水蒸汽被第一冷凝器冷却成液态水，液态水继续机内铝-水混合槽或铝-水反应器。
本发明进一步的改进在于，在铝-水混合物进入铝-水反应器前，通过太阳能光热供热和换热器放热将反应器温度升高至570℃以上，铝-水反应器中部分水受热形成饱和蒸汽，反应器内压力升高至5-10MPa，待加热完成后将铝-水混合物以设定速度泵入反应器，通过控制铝-水混合物可实现反应的即使启动与停止。
本发明进一步的改进在于，从铝-水反应器中出来的气体为带有设定温度和压力的氢气与水蒸汽，两种气体通过氢气-水蒸汽分离器分离成带有设定压力的高温氢气和带有设定压力的高温水蒸汽。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
(1)以新能源为电源的电解铝系统，通过铝燃料储能降低了新能源的不确定性和不稳定性，同时降低了铝燃料循环再生的成本。
(2)通过太阳能供热的热量和换热器放热提高铝-水反应器1的反应温度和压力，反应后的氢气和水蒸汽具有设定的热量和压力进入透平/燃烧室中反应，乏气经冷凝器后冷却为液态水继续进入循环中，不但充分利用了铝-水反应器的高温高压环境，反应过程中产生的热量也进行了进一步利用，提高了能量转化效率。
(3)通过氢燃气透平和蒸汽透平联合循环发电，同时利用了反应产物和未反应的水蒸汽，氢气在燃烧室中燃烧放热，燃烧产物进入氢燃气透平做功发电，氢气的低品位热量得到利用。
(4)整个基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环系统中并未涉及碳排放，将所需的外界供热和供电均为新能源产生，并将新能源电能转化为性质稳定，易于储运的铝燃料中的化学能，一定程度上减弱了新能源的不稳定性和间歇性。系统反应产物主要为水蒸汽和氧化铝，并都在系统中循环利用，并充分利用系统内热量行系统循环，降低了发电成本，符合环境友好的理念。
附图说明
图1是本发明一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统的结构示意图。
附图标记说明：
1为铝-水反应器1，2为氢气-水蒸汽分离器，3为燃烧室，4为氢燃气透平，5为氢燃气透平发电机，6为第一换热器，7为第一冷凝器，8为第一循环泵，9为蒸汽透平，10为蒸汽透平发电机，11为第二换热器，12为第二冷凝器，13为第二循环泵，14为铝-水混合槽，15为高压水泵，16为储水塔，17为铝粉贮存系统，18为太阳能光热供热系统，19为可再生能源供电系统，20为电解铝装置，21为铝粒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详述：
参见图1，本发明提供的一种基于铝-水反应的燃气-蒸汽联合循环发电系统，包括铝-水反应器1，氢气-水蒸汽分离器2，燃烧室3，氢燃气透平4，氢燃气透平发电机5，第一换热器6，第一冷凝器7，第一循环泵8，蒸汽透平9，蒸汽透平发电机10，第二换热器11，第二冷凝器12，第二循环泵13，铝-水混合槽14，高压水泵15，储水塔16，铝粉贮存系统17，太阳能光热供热系统18，可再生能源供电系统19，电解铝装置20，以及铝粒21。该系统综合铝-水反应放热过程和余热利用过程，采用膜材料和可变截面阀进行氢气和水蒸汽分离，通过非接触式液位传感器进行氧化铝的去除，结合新能源制铝和太阳能光热供热过程，利用铝-水反应进行热电联产。
(1)新能源发电技术发展长期囿于其不稳定性、不确定性、间歇性和运输困境，始终难以实现大规模应用。将制铝厂建于富有水力资源和太阳能的场所，依靠可再生能源供电系统19产生的电能电解氧化铝制铝，实现储能过程。同时，在电解铝装置20选用新型惰性电极以避免传统碳素阳极在制铝过程产生的温室气体排放，同时反应产物也可收集后利用。电解氧化铝后产生性质安全稳定，且易于运输的铝粒21，运输铝粒21到需要发电的场所。在此过程中一定程度上减缓了新能源的储运难题。
(2)通过太阳能光热供热系统18、第一换热器6和第二换热器11共同加热铝-水反应器1至570℃以上，铝-水反应器1中一部分液态水受热变为水蒸汽，压力升高到5-10MPa，将铝粒21进行破碎和研磨成20微米的铝粉后放入铝粉贮存系统17以备使用，通过铝-水混合槽14将储水塔16中的水和铝粉贮存系统17中的铝粉进行搅拌混合，形成悬浊液，通过高压水泵15将铝-水混合物以设定速度泵入铝-水反应器1，铝-水混合物经过铝-水反应器1入口喷嘴的二次粉碎和研磨后进入铝-水反应器1内反应。在570℃以上高温和5-10MPa的高压下，铝粉表面氧化膜被破坏，反应时间较短，铝-水反应在十几秒内转化率接近100％。反应产物基本全部为氧化铝，通过铝-水反应器1中的非接触式液位传感器移除，收集反应产物后可进入电解铝装置20中循环再生。
(3)在铝-水反应器1内铝粉与水蒸汽反应生成氢气，铝-水反应器1中氢气和水蒸汽形成带有设定热量的高压混合气体，从铝-水反应器1中出了经过氢气-水蒸汽分离器2进行分离。一路高温高压氢气进入燃烧室3燃烧，燃烧过程放出大量热量，燃烧产物直接进入氢燃气透平44做功，推动氢燃气透平发电机5发电，乏气先经过第一换热器6，所释放的热量可用于继续加热铝-水反应器1。经过第一换热器6的水蒸气被第一冷凝器7冷却为液态水，可再次进入铝-水混合槽14或进入铝-水反应器1受热变为水蒸汽加压并与铝粉反应。另一路带有设定热量的水蒸汽直接进入蒸汽透平9，带动蒸汽透平发电机10发电，乏气经过第二换热器11释放的热量可被升高铝-水反应器1温度，水蒸汽再次经过第二冷凝器12被冷却成为液态水，液态水可进入铝-水混合槽14或直接进入铝-水反应器1继续反应。
通过电解氧化铝过程将可再生能源的电能转化为铝燃料中的化学能，利用化学性质稳定的铝燃料降低可再生能源的不稳定性并缓解储运问题。反应生成的固相产物氧化铝阻碍反应的进一步发展，通过非接触式液位传感器移除。从铝-水反应器1出来的混合气体具有设定的温度和压力，直接进行换热将造成能量的不必要浪费，因此通过氢气-水蒸汽分离器2将两种气体分开，分别通过透平做功推动发电机发电，实现热能的梯级利用，提高能量转化效率。同时，该循环发电系统将不稳定、间歇性的可再生能源以铝的形燃料的形式进行存储和使用，整个过程中产生的主要物质为氢气和氧化铝，氧化铝通过电解可再次生成铝再次参与系统循环，燃烧氢气后产物为水，可重新进入循环，整个过程充分利用系统内物质循环和热量循环，一定程度上降低了发电成本，且符合环保理念。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (8)

1.基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统，其特征在于，包括太阳能光热供热系统、可再生能源供电系统、铝-水反应器、储水塔、铝粉贮存系统、铝-水混合槽、氢气-水蒸汽分离器、氢燃气透平和蒸汽透平；
铝-水反应器的高温高压混合气体出口连接至氢气-水蒸汽分离器的高温高压混合气体进口，氢气-水蒸汽分离器的氢气出口连接至燃烧室的氢气进口，燃烧室上设置有空气进口，燃烧室的水蒸气出口连接至氢燃气透平的水蒸气进口，氢燃气透平的水蒸气出口通过第一换热器和第一冷凝器连接至铝-水混合槽的液态水进口，氢燃气透平与氢燃气透平发电机同轴连接，氢气-水蒸汽分离器的水蒸气出口连接至蒸汽透平的水蒸气进口，蒸汽透平的水蒸气出口连接至第二换热器的进口，第二换热器的余热利用中热量出口连接至铝-水反应器的余热利用中热量入口，第二换热器的水蒸气出口连接至第二冷凝器的水蒸气进口，第二冷凝器的液态水出口连接至铝-水混合槽的液态水进口，储水塔的出口和铝粉贮存系统的出口连接至铝-水混合槽的铝粉与液态水的混合物进口，铝-水混合槽的铝粉与液态水的混合物出口连接至铝-水反应器的铝-水混合物进口，铝-水反应器的固体氧化铝出口连接至电解铝装置的氧化铝进口，电解铝装置的铝颗粒出口将铝粒送至铝粉贮存系统；
太阳能光热供热系统用于为铝-水反应器供热，可再生能源供电系统用于为电解铝装置供电。
2.根据权利要求1所述的基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统，其特征在于，第一冷凝器的出口处设置有第一循环泵。
3.根据权利要求1所述的基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统，其特征在于，第二冷凝器的液态水出口处设置有第二循环泵。
4.根据权利要求1所述的基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统，其特征在于，可再生能源供电系统采用水力发电、太阳能发电和海洋能发电。
5.根据权利要求1所述的基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统，其特征在于，铝-水混合槽的铝粉与液态水的混合物出口处设置有高压水泵。
6.基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至5中任一项所述的基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统，包括：
铝-水反应器通过太阳能光热供热升温，一部分液态水受热变为水蒸汽，铝-水反应器内形成设定高温高压环境，铝燃料和反应用水在铝-水混合槽中被充分搅拌，形成悬浊液进入铝-水反应器，经过喷嘴破碎后在铝-水反应器内发生反应；
铝燃料在铝-水反应器中反应产生的固相产物通过非接触式液位感应器被移除，收集分离后的氧化铝进行电解循环再生；随着铝-水反应器中铝-水反应的持续进行，大量热被释放，保证铝-水反应器内水的状态始终为气态，因此形成了包括水蒸汽和氢气的带有热量的高温高压混合气体，含有水蒸汽和氢气的高温高压混合气体通过氢气-水蒸汽分离器被分离成带有设定压力的高温水蒸汽和高温氢气；
高温高压水蒸汽进入蒸汽透平做功推动发电机发电，乏气首先经过第二换热器，释放出的热量继续用于铝-水反应器的升温，提升后续铝-水反应速率，经过第二换热器的水蒸汽通过第二冷凝器被冷却为液态水，被送入铝-水混合槽中继续反应或进入铝-水混合槽以备反应，
带有设定压力的高温氢气进入燃烧室，在燃烧室中燃烧放出大量热量，燃烧产物推动氢燃气透平做功，发电机发电，反应后产生的高温水蒸汽首先通过第一换热器换热，释放出的热量继续加热铝-水反应器，换热后的水蒸汽被第一冷凝器冷却成液态水，液态水进入铝-水混合槽或铝-水反应器。
7.根据权利要求6所述的基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电方法，其特征在于，在铝-水混合物进入铝-水反应器前，通过太阳能光热供热和换热器放热将反应器温度升高至570 oC以上，铝-水反应器中部分水受热形成饱和蒸汽，反应器内压力升高至5-10 MPa，待加热完成后将铝-水混合物以设定速度泵入反应器，通过控制铝-水混合物可实现反应的及时启动与停止。
8.根据权利要求6所述的基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电方法，其特征在于，从铝-水反应器中出来的气体为带有设定温度和压力的氢气与水蒸汽，两种气体通过氢气-水蒸汽分离器分离成带有设定压力的高温氢气和带有设定压力的高温水蒸汽。
CN202210510679.3A 2022-05-11 2022-05-11 一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统及方法 Active CN114856737B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210510679.3A CN114856737B (zh) 2022-05-11 2022-05-11 一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210510679.3A CN114856737B (zh) 2022-05-11 2022-05-11 一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114856737A CN114856737A (zh) 2022-08-05
CN114856737B true CN114856737B (zh) 2023-01-17

Family

ID=82638057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210510679.3A Active CN114856737B (zh) 2022-05-11 2022-05-11 一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114856737B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU129998U1 (ru) * 2012-07-26 2013-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Комбинированная парогазотурбинная установка на продуктах гидротермального окисления алюминия
CN104577164A (zh) * 2015-01-07 2015-04-29 浙江大学 基于铝水反应的单透平热电联产系统及方法
CN112814746A (zh) * 2021-02-07 2021-05-18 西安热工研究院有限公司 一种燃用铝的发电系统及其工作方法
CN113584530A (zh) * 2021-09-02 2021-11-02 西安热工研究院有限公司 一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统及工作方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6878362B2 (en) * 2002-04-05 2005-04-12 General Electric Company Fuel processor apparatus and method based on autothermal cyclic reforming
US8656724B2 (en) * 2010-04-20 2014-02-25 The Penn State Research Foundation Aluminium combustion power system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU129998U1 (ru) * 2012-07-26 2013-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Комбинированная парогазотурбинная установка на продуктах гидротермального окисления алюминия
CN104577164A (zh) * 2015-01-07 2015-04-29 浙江大学 基于铝水反应的单透平热电联产系统及方法
CN112814746A (zh) * 2021-02-07 2021-05-18 西安热工研究院有限公司 一种燃用铝的发电系统及其工作方法
CN113584530A (zh) * 2021-09-02 2021-11-02 西安热工研究院有限公司 一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统及工作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114856737A (zh) 2022-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5959036B2 (ja) 余剰電力を利用する排ガス中二酸化炭素の天然ガス変換方法および装置
CN106285802B (zh) 一种发电方法及发电装置
CN111810267A (zh) 一种基于铝燃料的综合能源系统及其工作方法
CN113584530B (zh) 一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统及工作方法
CN112814746A (zh) 一种燃用铝的发电系统及其工作方法
CN111810269A (zh) 一种基于金属燃料铝储能的多联产发电系统及其工作方法
CN212454565U (zh) 一种基于铝燃料的综合能源系统
CN113793964A (zh) 一种基于固体氧化物燃料电池的火电调峰系统及工作方法
CN117647017A (zh) 一种利用太阳能生产绿氨的系统及方法
CN114856737B (zh) 一种基于铝-水反应的氢气-蒸汽联合循环发电系统及方法
CN111173580A (zh) 一种基于金属燃料锂储能、燃烧、电解再生的发电系统
CN114665795B (zh) 一种零碳排放的铝基能源转化系统
CN216155981U (zh) 一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统
CN215403079U (zh) 一种耦合铝燃烧和氢燃料电池的发电系统
CN212250169U (zh) 一种基于金属燃料铝储能的多联产发电系统
CN113794236A (zh) 一种以镁为载体的能源系统及其工作方法
CN209179828U (zh) 镁为载体的基于汽轮机的能量转换远传及固碳系统
CN211648267U (zh) 一种基于金属燃料锂储能、燃烧、电解再生的发电系统
CN109339891B (zh) 一种镁为载体的闭式能量转换远传及固碳系统与方法
CN209179831U (zh) 镁为载体的闭式能量转换远传及固碳系统
CN113023671A (zh) 一种耦合铝燃烧和氢燃料电池的发电系统及其工作方法
CN206221012U (zh) 一种发电装置
CN114991890B (zh) 一种基于铝燃料储能的能源转化系统及方法
CN111963269A (zh) 耦合铝储能和超临界co2循环发电的多联产系统及方法
CN109281720B (zh) 镁为载体的基于汽轮机的能量转换远传及固碳系统与方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant