CN212389483U - 太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置 - Google Patents

太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN212389483U
CN212389483U CN202020298633.6U CN202020298633U CN212389483U CN 212389483 U CN212389483 U CN 212389483U CN 202020298633 U CN202020298633 U CN 202020298633U CN 212389483 U CN212389483 U CN 212389483U
Authority
CN
China
Prior art keywords
ammonia
outlet
inlet
power generation
storage tank
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
CN202020298633.6U
Other languages
English (en)
Inventor
张建城
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN202020298633.6U priority Critical patent/CN212389483U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN212389483U publication Critical patent/CN212389483U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • 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
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • 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
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置将槽式太阳能热发电装置有机嫁接在半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统中，以实现互补储热循环发电，同时利用太阳能热发电、风电、光伏等对氨氧燃烧发电产生的水进行电解制氢制氧，氧气供纯氧燃烧发电，氢气与回收的氮气混合制备氨，氨与氧、氢气混合燃烧，驱动布雷顿发电机组发电，在可再生能源电力支持下实现绿色循环发电。该发明属太阳能热发电和高温热化学跨学科技术领域。

Description

太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置
技术领域
本实用新型太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置将槽式太阳能热发电装置有机嫁接在半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统中，以实现互补储热循环发电，同时利用太阳能热发电、风电、光伏等对氨氧燃烧发电产生的水进行电解制氢制氧，氧气供纯氧燃烧发电，氢气与回收的氮气混合制备氨，氨与氧、氢气混合燃烧，驱动布雷顿发电机组发电，在可再生能源电力支持下实现绿色循环发电。该实用新型属太阳能热发电和高温热化学跨学科技术领域。
背景技术
全球变暖已成为制约人类社会可持续发展的重要障碍，温室气体排放导致全球平均气温上升，引发极端灾害性天气频发。在众多温室气体中二氧化碳是最主要的温室气体，因此国际社会针对二氧化碳减排尚在不懈努力。在此背景下氢能作为替代能源展现出良好发展前景。但是氢气在获取、储运、使用上缺乏经济性，因此氢的替代物氨被广泛关注。氨是化肥碳酸氢铵和尿素的中间体，作为常用化工产品完全标准化；氨也是良好的载氢体，一吨液态氨的载氢量是液氢的1.5倍，与氢气不同，氨在室温下即可液化，这意味着它易于存储和处理。我国是世界上氨产量和使用量最多的国家，占世界总产量的三分之一左右，但是氨的获取主要依赖天然气和煤炭。目前全世界5％的天然气用于生产氨，主要采用哈伯法工艺生产，每生产一吨氨排放三吨二氧化碳，可谓二氧化碳排放大户。除此之外氨是易燃品，但在纯氧环境中燃烧不产生氮氧化物，完全可以作为燃气轮机或发动机的无碳燃料使用。氨作为能源被利用实际是氢能利用的转化形式，因此国际上采用氨作为燃料直接驱动开式燃气布雷顿装置发电的试验仍在进行中，日本IHI采用混合燃烧方式，厦门大学主张采用氨蒸发直燃方式，西门子则在燃烧室前增加氨裂解装置，分解氨为氢和氮的混合物然后进入燃烧室，尚未见采用半闭式纯氧燃气布雷顿热发电技术模式。采用半闭式纯氧燃气布雷顿热发电技术的核心是利用氧、氨、或氢气混合燃烧，产出物为水和氮气，经汽水分离氮气被全部回收并与电解水产生的氢气进行氨制备，由此实现可再生能源与氨制备的循环发电。
发明内容
本实用新型太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置所要解决的技术问题是针对专利201810585123.4、20181043091.6、201911153233.4中提出的太阳能、风能与半闭式超临界二氧化碳纯氧燃气布雷顿热发电实现互补的技术进行改进，充分利用氨与氧混合燃烧的特性实现布雷顿循环热发电，再将电解水制取的氢气与回收的氮气混合制备氨，实现可再生能源循环发电。其中槽式太阳能互补热发电涉及到的有关专利201510033477.4、201611135864.X的内容全部纳入本专利。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
所述太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置包括槽式太阳能热发电系统，主要由聚光阵列及其控制装置、单储热罐、或双储热罐分为热储罐和冷罐、传热介质、介质罐；蒸汽朗肯循环发电系统含蒸发器、涡轮透平、发电机组、冷凝器、压力泵、除氧装置、补水装置组成；还包括风电系统、光伏发电系统；还包括开式或半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统，由主涡轮透平、副涡轮透平、燃烧室、回热器、换热器、氨气蒸发器、压气机、冷凝器、汽水分离装置、氧气储罐、氢气储罐、氮气储罐及氮气包、储水罐、发电机组、压力泵、三通阀、液氨储罐及外接口、控制系统组成；还包括电解水制氢和氨制备装置；还包括为交流电配置的电源整流器以连接电解水制氢装置，以及电力输出输入设备，其特征在于：槽式太阳能聚光阵列出口通过三通阀连接换热器的进口，同时连接单储热罐进口，对应的换热器出口连接三通阀进口，三通阀两个出口分别连接单储热罐进口和蒸发器进口，单储热罐出口通过三通阀分别连接两个压力泵的进出口，其中蒸发器出口连接压力泵进口，压力泵出口与单储热罐出口的三通阀一端连接，三通阀另一端出口连接压力泵进口，压力泵出口连接槽式太阳能聚光阵列进口，完成光热转换和互补储热循环；蒸发器过热蒸汽端其出口顺序连接蒸汽涡轮透平、冷凝器、压力泵以及补水三通阀和蒸发器进口，实现蒸汽朗肯循环发电；所述半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统的压气机出口连接燃烧室，燃烧室出口连接主涡轮透平进口，主涡轮透平同轴驱动发电机，主涡轮透平排气出口连接换热器一端进口，换热器出口连接冷凝器进口，冷凝出口连接汽水分离装置，汽水分离装置出口分别连接储水罐和氮汽包；氮汽包出口连接氮气储罐进口，其出口连接氨制备装置；储水罐一端经压力泵连接换热器进口，对应的出口分别连接压气机进口和氨蒸发器进口，其中压气机一端输送加压后的高温水蒸气在燃烧室与高温氨气和氧气、氢气共同燃烧做功发电，另一端输出过热蒸汽给氨蒸发器，确保输入燃烧室的氨气为高温蒸发气体，氨蒸发器出口和换热器乏气排气出口共同连接冷凝器进口；氨蒸发器在蒸发液氨时产生的冷能由冷风机通过冷风管道将冷风送两个冷凝器以提高冷凝效率；燃烧室另三个进口分别通过控制器连接氧气储罐和氢气储罐，另一个则为高温氨气进口，该进口连接氨蒸发器出口，氨蒸发器进口连接压力泵及氨气储罐，氨气储罐进口分别连接氨制备和液氨罐，液氨储罐保留外送液氨接口，或液氨储罐出口直接连接压力泵进口，压力泵出口连接液氨蒸发器进口；换热器排气口端出口连接冷凝器及汽水分离，分离的氮气进氮气包至氮气储罐存储，分离出的水经储水罐、压力泵分别连接电解水制氢装置进行制氢制氧，以及换热器蒸汽发生端进口；制取的氧气连接氧气储罐，氧气储罐出口连接控制器至燃烧室，与氨气混合燃烧；制取的氢气通过氢气储罐分别连接氨制备装置，同时通过控制器连接燃烧室进口，以协助启动氨氧燃烧，实现半闭式超临界氨氧燃气布雷顿互补热发电循环；电源整流器接收来自太阳能、风能或其他可再生能源电力，或电网超负载过剩电力；储水罐另一端排出的水或为蒸汽朗肯热发电装置进行补水，以及作为槽式太阳能聚光阵列清洗用水；
槽式热发电系统可采用两罐储热模式，热储罐进口连接换热器出口和三通阀，热储罐出口连接蒸发器进口，蒸发器出口连接冷罐至压力泵，压力泵出口连接槽式聚光阵列进口，完成光热和补热及储热循环；或可将氨氧燃气余热互补与聚光阵列采用并联模式；或蒸汽发生器与换热器串联，即在换热器内单独设置一蒸汽发生器，其进口连接油气蒸汽发生器出口，其出口连接蒸汽涡轮透平进口，以提高郎肯蒸汽发电效率；
采用开式氨氧燃气布雷顿发电的压气机进口端为空气进口，出口端连接燃烧室，与氨气、氧气和氢气混合燃烧并经主涡轮透平做功发电，主涡轮透平出口连接换热器进口，换热器排气出口连接冷凝器至汽水分离；其它构造与前述半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统相同；
本装置另一运行模式为半闭式氨氧燃气布雷顿循环发电，即在上述装置中不设置槽式太阳能热发电系统，但增加副涡轮透平发电装置，其特征在于：来自储水罐的水工质经压力泵连接回热器进口，回热器出口连接压气机，压气机将高温高压气在燃烧室与氨、氧和氢气混合燃烧，形成的高温高压混合气直接驱动主涡轮透平做功发电，主涡轮透平排出的高温混合气再次驱动副涡轮透平做功发电，其排气经回热器分别进入冷凝器和氨蒸发器，利用余热保证氨气成高温气体，以便进入燃烧室与氧气、氢气混合燃烧，氨蒸发器和回热器出口一同连接冷凝器进口，冷凝产生的混合水气进入汽水分离装置，分离出的水进入储水罐，分离出的氮气进入氮气包至氮气罐存储，然后进入氨制备装置与氢气混合制取氨气；储水罐一端连接压力泵，压力泵出口分别连接回热器一端进口和电解水制氢装置，电解水制取的氢气送氢气罐，氢气分别送氨制备装置制取氨气和进入燃烧室助燃，经回热器的高温气进入压气机，在燃烧室与氨、氧和氢气混合燃烧，最终实现可再生能源循环发电。
上述槽式太阳能热发电系统或用塔式、或菲涅尔式、或碟式太阳能热发电系统替代；
上述储热罐系填充式储热装置，填充物包括陶瓷、花岗岩、玄武岩、火成岩、石英岩或其混合物；或回收的具有较高导热系数的金属冶炼废渣，包括铁渣、钢渣、铝渣、铜渣，制作成型放置在储热罐中；或成型的耐高温水泥储热装置；或在陶瓷或金属容器中存放的熔盐；
上述传热介质为导热油、或高温硅油、或低结晶点熔盐；
上述电解水制氢装置为固体氧化物电解制氢装置(SOEC)；或聚合物 (SPE)制氢设备；或高温电解水制氢装置；或碱性电解水制氢装置。
本装置最大技术特点是充分利用半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统为槽式太阳能热发电系统提供互补热源，而系统产生的水则直接用于蒸汽发电补水和聚光镜清洗，该装置特别有利于增加太阳能热发电站发电时数，有益于降低单位发电成本，增强太阳能热发电参与电网调频调峰和作为电网基荷电源的能力。同时借助纯氧燃烧回收的氮气与可再生能源制备的氢气进行氨制备，而无需高耗能的空分机制取氮气，最终实现以可再生能源为主体的零碳排放循环热发电。另一特点是选择氢气做启动助燃气体，由于氨的燃点较高，故在燃烧室内先点燃氢气，通过氢氧燃烧放热加速氨燃烧，从而改善氨燃料的燃烧性能，一旦点火启动达到维持氨燃烧室温即可停止使用氢，因此氢的耗费量很有限。简化后的第二种运行模式虽然不设置太阳能热发电系统，但由于增加副涡轮透平发电，有益于提高总体经济效益。
附图说明
图1是本实用新型太阳能风能与氨氧燃气互补热发电运行模式一图示
图2是本实用新型太阳能风能与氨氧燃气互补热发电运行模式二图示
图3是本实用新型半闭式氨氧燃气布雷顿热发电运行模式图示
其中：1槽式太阳能热发电聚光阵列、2蒸发器、3单储热罐、4换热器、5三通阀、6风冷管道、7风力发电或光伏发电系统、8电解水制氢装置、 9氨制备装置、10氧气罐、11燃烧室、12回热器、13液氨罐、14储水罐、15 氮气包、16氮气罐、17压气机、18主涡轮透平、19冷凝器、20汽水分离装置、21蒸汽朗肯涡轮透平、22压力泵、23副涡轮透平、24氢气罐、25冷风机、26氨气罐、27电源整流器、28热储罐、29冷罐、30氨蒸发器、31控制器
具体实施方式
槽式太阳能聚光阵列1出口通过三通阀5连接换热器4的进口，同时连接单储热罐3进口，对应的换热器4出口连接三通阀5进口，三通阀5两个出口分别连接单储热罐3进口和蒸发器2进口，单储热罐3出口通过三通阀5 分别连接两个压力泵22的进出口，其中蒸发器2出口连接压力泵22进口，压力泵22出口与单储热罐3出口的三通阀5一端连接，三通阀5另一端出口连接压力泵22进口，压力泵22出口连接槽式太阳能聚光阵列1进口，完成光热转换和互补储热循环；蒸发器2过热蒸汽端其出口顺序连接蒸汽涡轮透平21、冷凝器19、压力泵5以及补水三通阀5和蒸发器2进口，实现蒸汽朗肯循环发电；半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统的压气机17出口连接燃烧室11，燃烧室11出口连接主涡轮透平18进口，主涡轮透平18同轴驱动发电机，主涡轮透平18出口连接换热器4一端进口，换热器4出口连接冷凝器19进口，冷凝 19出口连接汽水分离装置20，汽水分离装置20出口分别连接储水罐14和氮汽包15；氮汽包15出口连接氮气罐16进口，其出口连接氨制备装置9；储水罐14一端经压力泵22连接换热器4蒸汽进口，对应的出口分别连接压气机17 进口和氨蒸发器30进口，其中压气机17一端输送加压后的高温水蒸气在燃烧室11与高温氨气和氧气、氢气共同燃烧做功发电，另一端输出过热蒸汽给氨蒸发器30，确保输入燃烧室11的氨气为高温蒸发气体，氨蒸发器30出口和换热器4乏气排气出口共同连接冷凝器19进口；氨蒸发器30在蒸发液氨时产生的冷能由冷风机25通过冷风管道6将冷风送两个冷凝器19以提高冷凝效率；燃烧室11另三个进口分别通过控制器31连接氧气罐10和氢气罐24，另一个则为高温氨气进口，该进口连接氨蒸发器30出口，氨蒸发器30进口连接压力泵22及氨气罐26，氨气罐26进口分别连接氨制备装置9和液氨罐13，液氨罐13保留外送液氨接口，或液氨罐13出口直接连接压力泵22进口，压力泵 22出口连接液氨蒸发器30进口；换热器4排气口端出口连接冷凝器19及汽水分离装置20，分离的氮气进氮气包15至氮气罐16存储，分离出的水经储水罐 14、压力泵22分别连接电解水制氢装置8进行制氢制氧，以及换热器4蒸汽发生端进口；制取的氧气连接氧气罐10，氧气罐10出口连接控制器32至燃烧室11，与氨气混合燃烧；制取的氢气通过氢气罐24分别连接氨制备装置9，同时通过控制器31连接燃烧室11进口，以协助启动氨氧燃烧，实现半闭式超临界氨氧燃气布雷顿互补热发电循环；电源整流器27接收来自太阳能、风能或其他可再生能源电力，或电网超负载过剩电力；储水罐14另一端或为蒸汽朗肯热发电装置21进行补水；
槽式热发电系统可采用两罐储热模式，热储罐28进口连接换热器4 出口和三通阀5，热储罐28出口连接蒸发器2进口，蒸发器2出口连接冷罐 29至压力泵22，压力泵22出口连接槽式聚光阵列1进口，完成光热和补热及储热循环；
采用开式氨氧燃气布雷顿发电的压气机17进口端为空气进口，出口端连接燃烧室11，与氨气、氧气和氢气混合燃烧并经主涡轮透平18做功发电，主涡轮透平18出口连接换热器4进口，换热器4排气出口连接冷凝器19 至汽水分离20；其它构造与前述半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统相同；
本装置另一运行模式为半闭式氨氧燃气布雷顿循环发电，即在上述装置中不设置槽式太阳能热发电系统，但增加副涡轮透平23发电装置，其特征在于：来自储水罐14的水工质经压力泵22连接回热器12进口，回热器12出口连接压气机17，压气机17将高温高压气化蒸汽在燃烧室11与氨、氧和氢气混合燃烧，形成的高温高压混合气直接驱动主涡轮透平18做功发电，主涡轮透平18排出的高温混合气再次驱动副涡轮透平23做功发电，其排气经回热器 12分别进入冷凝器19和氨蒸发器30，利用余热保证氨气成高温气体，以便进入燃烧室11与氧气、氢气混合燃烧，氨蒸发器30和回热器12出口一同连接冷凝器19进口，冷凝产生的混合气进入汽水分离装置20，分离出的水进入储水罐14，分离出的氮气进入氮气包15至氮气罐16存储，然后进入氨制备装置 9与氢气混合制取氨气；储水罐14一端连接压力泵22，压力泵22出口分别连接回热器12一端进口和电解水制氢装置8，电解水制取的氢气送氢气罐，氢气分别送氨制备装置9与氮气混合制取氨气和进入燃烧室11助燃，经回热器12 的高温气进入压气机17，在燃烧室与氨、氧和氢气混合燃烧，最终实现可再生能源循环发电。
本实用新型不限于上述例举范围，只要不背离本实用新型创意原则或等同变换应用范围，均在本实用新型保护范围之内。

Claims (4)

1.太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置，包括槽式太阳能热发电系统，主要由聚光阵列及其控制装置、单储热罐、或双储热罐分为热储罐和冷罐、传热介质、介质罐；蒸汽朗肯循环发电系统含蒸发器、涡轮透平、发电机组、冷凝器、压力泵、除氧装置、补水装置组成；还包括风电系统、光伏发电系统；还包括开式或半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统，由主涡轮透平、副涡轮透平、燃烧室、回热器、换热器、氨气蒸发器、压气机、冷凝器、汽水分离装置、氧气储罐、氢气储罐、氮气储罐及氮气包、储水罐、发电机组、压力泵、三通阀、液氨储罐及外接口、控制系统组成；还包括电解水制氢和氨制备装置；还包括为交流电配置的电源整流器以连接电解水制氢装置，以及电力输出输入设备，其特征在于：槽式太阳能聚光阵列出口通过三通阀连接换热器的进口，同时连接单储热罐进口，对应的换热器出口连接三通阀进口，三通阀两个出口分别连接单储热罐进口和蒸发器进口，单储热罐出口通过三通阀分别连接两个压力泵的进出口，其中蒸发器出口连接压力泵进口，压力泵出口与单储热罐出口的三通阀一端连接，三通阀另一端出口连接压力泵进口，压力泵出口连接槽式太阳能聚光阵列进口，完成光热转换和互补储热循环；蒸发器过热蒸汽端其出口顺序连接蒸汽涡轮透平、冷凝器、压力泵以及补水三通阀和蒸发器进口，实现蒸汽朗肯循环发电；所述半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统的压气机出口连接燃烧室，燃烧室出口连接主涡轮透平进口，主涡轮透平同轴驱动发电机，主涡轮透平排气出口连接换热器一端进口，换热器出口连接冷凝器进口，冷凝出口连接汽水分离装置，汽水分离装置出口分别连接储水罐和氮汽包；氮汽包出口连接氮气储罐进口，其出口连接氨制备装置；储水罐一端经压力泵连接换热器进口，对应的出口分别连接压气机进口和氨蒸发器进口，其中压气机一端输送加压后的高温水蒸气在燃烧室与高温氨气和氧气、氢气共同燃烧做功发电，另一端输出过热蒸汽给氨蒸发器，确保输入燃烧室的氨气为高温蒸发气体，氨蒸发器出口和换热器乏气排气出口共同连接冷凝器进口；氨蒸发器在蒸发液氨时产生的冷能由冷风机通过冷风管道将冷风送两个冷凝器以提高冷凝效率；燃烧室另三个进口分别通过控制器连接氧气储罐和氢气储罐，另一个则为高温氨气进口，该进口连接氨蒸发器出口，氨蒸发器进口连接压力泵及氨气储罐，氨气储罐进口分别连接氨制备装置和液氨储罐，液氨储罐保留外送液氨接口，或液氨储罐出口直接连接压力泵进口，压力泵出口连接液氨蒸发器进口；换热器排气口端出口连接冷凝器及汽水分离，分离的氮气进氮气包至氮气储罐存储，分离出的水经储水罐、压力泵分别连接电解水制氢装置进行制氢制氧，以及换热器蒸汽发生端进口；制取的氧气连接氧气储罐，氧气储罐出口连接控制器至燃烧室，与氨气混合燃烧；制取的氢气通过氢气储罐分别连接氨制备装置，同时通过控制器连接燃烧室进口，以协助启动氨氧燃烧，实现半闭式超临界氨氧燃气布雷顿互补热发电循环；电源整流器接收来自太阳能、风能可再生能源电力，或电网超负载过剩电力；储水罐另一端排出的水或为蒸汽朗肯热发电装置进行补水，以及作为槽式太阳能聚光阵列清洗用水；
上述槽式太阳能热发电系统或用塔式、或菲涅尔式、或碟式太阳能热发电系统替代；
上述储热罐系填充式储热装置，或成型的耐高温水泥储热装置；或在陶瓷或金属容器中存放的熔盐；
上述传热介质为导热油、或高温硅油、或低结晶点熔盐；
上述电解水制氢装置为固体氧化物电解制氢装置(SOEC)；或聚合物(SPE)制氢设备；或高温电解水制氢装置；或碱性电解水制氢装置。
2.根据权利要求1所述太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置，其特征在于：槽式太阳能热发电系统采用两罐储热模式，热储罐进口连接换热器出口和三通阀，热储罐出口连接蒸发器进口，蒸发器出口连接冷罐至压力泵，压力泵出口连接槽式聚光阵列进口，完成光热和补热及储热循环；或将氨氧燃气余热互补与聚光阵列采用并联模式；或蒸汽发生器与换热器串联，即在换热器内单独设置一蒸汽发生器，其进口连接油气蒸汽发生器出口，其出口连接蒸汽涡轮透平进口，以提高郎肯蒸汽发电效率。
3.根据权利要求1所述太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置，其特征在于：采用开式氨氧燃气布雷顿热发电循环，压气机进口端为空气进口，出口端连接燃烧室，与氨气、氧气和氢气混合燃烧并经主涡轮透平做功发电，主涡轮透平出口连接换热器进口，换热器排气出口连接冷凝器至汽水分离。
4.根据权利要求1所述太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置，其特征在于：本装置另一运行模式为半闭式氨氧燃气布雷顿循环发电，即在上述装置中不设置槽式太阳能热发电系统，但增加副涡轮透平发电装置，来自储水罐的水工质经压力泵连接回热器进口，回热器出口连接压气机，压气机将高温高压气在燃烧室与氨、氧和氢气混合燃烧，形成的高温高压混合气直接驱动主涡轮透平做功发电，主涡轮透平排出的高温混合气再次驱动副涡轮透平做功发电，其排气经回热器分别进入冷凝器和氨蒸发器，利用余热保证氨气成高温气体，以便进入燃烧室与氧气、氢气混合燃烧，氨蒸发器和回热器出口一同连接冷凝器进口，冷凝产生的混合水气进入汽水分离装置，分离出的水进入储水罐，分离出的氮气进入氮气包至氮气储罐存储，然后进入氨制备装置与氢气混合制取氨气；储水罐一端连接压力泵，压力泵出口分别连接回热器一端进口和电解水制氢装置，电解水制取的氢气送氢气储罐，氢气分别送氨制备装置制取氨气和进入燃烧室助燃，经回热器的高温气进入压气机，在燃烧室与氨、氧和氢气混合燃烧，最终实现可再生能源循环发电。
CN202020298633.6U 2020-03-11 2020-03-11 太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置 Active CN212389483U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202020298633.6U CN212389483U (zh) 2020-03-11 2020-03-11 太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202020298633.6U CN212389483U (zh) 2020-03-11 2020-03-11 太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN212389483U true CN212389483U (zh) 2021-01-22

Family

ID=74248621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202020298633.6U Active CN212389483U (zh) 2020-03-11 2020-03-11 太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN212389483U (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113186554A (zh) * 2021-05-28 2021-07-30 西安热工研究院有限公司 一种利用火电厂烟气电化学制氨的系统和方法
CN113513407A (zh) * 2021-04-29 2021-10-19 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 一种热电与氢能源联合发电系统
CN113756955A (zh) * 2021-08-24 2021-12-07 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 燃气轮机发电系统和发电方法
CN114592935A (zh) * 2022-03-30 2022-06-07 西安热工研究院有限公司 一种燃气轮机-双压Kalina联合循环发电系统及方法
DE102022213780A1 (de) 2022-12-16 2024-06-27 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Hilfsenergiesystem und Verfahren zur Bereitstellung von Hilfsenergie

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113513407A (zh) * 2021-04-29 2021-10-19 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 一种热电与氢能源联合发电系统
CN113513407B (zh) * 2021-04-29 2022-08-26 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 一种热电与氢能源联合发电系统
CN113186554A (zh) * 2021-05-28 2021-07-30 西安热工研究院有限公司 一种利用火电厂烟气电化学制氨的系统和方法
CN113186554B (zh) * 2021-05-28 2024-01-30 西安热工研究院有限公司 一种利用火电厂烟气电化学制氨的系统和方法
CN113756955A (zh) * 2021-08-24 2021-12-07 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 燃气轮机发电系统和发电方法
CN114592935A (zh) * 2022-03-30 2022-06-07 西安热工研究院有限公司 一种燃气轮机-双压Kalina联合循环发电系统及方法
CN114592935B (zh) * 2022-03-30 2024-05-14 西安热工研究院有限公司 一种燃气轮机-双压Kalina联合循环发电系统及方法
DE102022213780A1 (de) 2022-12-16 2024-06-27 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Hilfsenergiesystem und Verfahren zur Bereitstellung von Hilfsenergie

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN212389483U (zh) 太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置
CN113389699A (zh) 太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置
CN205356219U (zh) 一种风光气储互补的热电联产系统
CN106286170B (zh) 太阳能、海水源热泵、燃气及超临界二氧化碳船舶联合发电系统
CN110700944A (zh) 太阳能风能与燃气互补联合制氢制甲烷循环热发电装置
CN113446757B (zh) 基于氢能的风-火耦合冷热电联供系统
CN112145247B (zh) 耦合太阳能氢能有机朗肯循环的灵活高效发电系统及方法
CN107026471A (zh) 一种基于多种可再生能源耦合的分布式发电系统
CN211258905U (zh) 太阳能风能与燃气互补联合制氢制甲烷循环热发电装置
CN112290656A (zh) 结合制氢储能及燃料电池技术的超临界co2太阳能发电系统及方法
CN111748380A (zh) 一种可再生孤网能源系统
CN113187682A (zh) 太阳能风能与燃气互补热发电副产化肥装置
CN112832963A (zh) 太阳能风能与燃气互补联合制氢制甲烷循环热发电装置
CN211549908U (zh) 太阳能风能与燃气互补热发电副产化肥装置
CN114215617A (zh) 一种高温气冷堆核能发电、制氢和供暖三联产系统及方法
CN1151574C (zh) 熔融碳酸盐燃料电池蒸汽轮机联合发电系统
CN111306018A (zh) 一种地热能与生物质能有机朗肯循环的热电联供系统
CN113756955B (zh) 燃气轮机发电系统和发电方法
CN109854318A (zh) 一种生物质直燃热电联产系统及方法
CN215256355U (zh) 油田汽电联产的低碳能源利用系统
CN212838198U (zh) 一种热熔盐蓄热的海洋温差能-太阳能联合氢能生产系统
CN215174935U (zh) 一种火电厂高低温储热调峰系统
CN212106157U (zh) 一种地热能与生物质能有机朗肯循环的热电联供系统
CN208456678U (zh) 太阳能燃气互补联合风电制备合成气循环热发电装置
CN115405383A (zh) 一种基于储热的火电厂灵活调峰系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant