CN216198647U - 一种基于合成甲醇的风能储存系统 - Google Patents

一种基于合成甲醇的风能储存系统 Download PDF

Info

Publication number
CN216198647U
CN216198647U CN202122694640.5U CN202122694640U CN216198647U CN 216198647 U CN216198647 U CN 216198647U CN 202122694640 U CN202122694640 U CN 202122694640U CN 216198647 U CN216198647 U CN 216198647U
Authority
CN
China
Prior art keywords
methanol
communicated
outlet
inlet
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
CN202122694640.5U
Other languages
English (en)
Inventor
张纯
白文刚
赵锋
张一帆
李红智
姚明宇
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 Thermal Power Research Institute Co Ltd
Original Assignee
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 Thermal Power Research Institute Co Ltd filed Critical Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority to CN202122694640.5U priority Critical patent/CN216198647U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN216198647U publication Critical patent/CN216198647U/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
    • Y02E10/70—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
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种基于合成甲醇的风能储存系统，包括合成甲醇储能分系统及余热利用分系统；合成甲醇储能分系统包括风车、电解槽、氢气储罐、混合器、合成反应器、甲醇分离装置及甲醇储槽；风车的输出端与电解槽的电源接口相连接，电解槽的氢气出口与氢气储罐的入口相连通，氢气储罐的出口与混合器的入口相连通，混合器的出口与合成反应器的管程入口相连通，合成反应器的管程出口与甲醇分离装置的入口相连通，甲醇分离装置的甲醇出口与甲醇储槽相连通；甲醇储槽的出口及合成反应器的壳程与余热利用分系统相连通，该系统能够将风能转化为化学能存储在储存物质中，以稳定利用风能。

Description

一种基于合成甲醇的风能储存系统
技术领域
本实用新型属于风能储存技术领域，特别涉及一种基于合成甲醇的风能储存系统。
背景技术
风能具有清洁、取之不尽用之不竭等特点，但是存在时间分布不均问题，风能在利用时一般都需要使用储能等技术。
化学储能基于化学反应，通过反应物和生成物的化学键的断裂重组实现能量的存储。通过化学反应生成储能物质后，尤其是液态的储能物质，具有能量密度高和能够长期储存的特点，适合将风能转化后进行储存。其中，合成甲醇是一种化学储能方式，具有储能密度高、能够长期储存和产品用途广等特点。
在我国西北地区和东部沿海，风能资源丰富，但是为了稳定的利用风能，需要对火电机组等进行调峰或者进行电池储能，因此，如果能够开发出一种化学储能系统，该系统可以将风能转化为化学能储存在储能物质中，会对风能的利用带来巨大变化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于合成甲醇的风能储存系统，该系统能够将风能转化为化学能存储在储存物质中，以稳定利用风能。
为达到上述目的，本实用新型所述的基于合成甲醇的风能储存系统包括合成甲醇储能分系统及余热利用分系统；合成甲醇储能分系统包括风车、电解槽、氢气储罐、混合器、合成反应器、甲醇分离装置及甲醇储槽；
风车的输出端与电解槽的电源接口相连接，电解槽的氢气出口与氢气储罐的入口相连通，氢气储罐的出口与混合器的入口相连通，混合器的出口与合成反应器的管程入口相连通，合成反应器的管程出口与甲醇分离装置的入口相连通，甲醇分离装置的甲醇出口与甲醇储槽相连通；
甲醇储槽的出口及合成反应器的壳程与余热利用分系统相连通。
甲醇分离装置的出水口与电解槽的入口相连通，甲醇分离装置的氢气及二氧化碳出口与混合器的入口相连通。
混合器的出口经合成气压缩机与合成反应器的管程入口相连通。
所述余热利用分系统包括氧气储罐、燃烧室、透平、回热器、预冷器、二氧化碳压缩机及尾气分离装置；
电解槽的氧气出口与氧气储罐的入口相连通，氧气储罐的出口与燃烧室的炉侧入口相连通，燃烧室的炉侧出口与尾气分离装置的入口相连通，尾气分离装置的出口分别与电解槽的入口及混合器4的入口相连通，燃烧室的锅侧出口与透平的入口相连通，透平的出口与回热器的热侧入口相连通，回热器的热侧出口与预冷器的热侧入口相连通，预冷器的热侧出口与回热器的冷侧入口相连通，回热器的冷侧出口与合成反应器的壳程入口相连通，合成反应器的壳程出口与燃烧室的锅侧入口相连通。
预冷器的热侧出口经二氧化碳压缩机与回热器的冷侧入口相连通。
透平与合成气压缩机通过联轴器联动。
尾气分离装置为直接喷淋式冷却装置。
合成反应器的管程中装载有合成甲醇催化剂。
甲醇分离装置为精馏塔或者分子筛。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的基于合成甲醇的风能储存系统在具体操作时，将风能产生的电能通过电解转化为氢气的化学能，并进一步通过合成甲醇反应，将能量储存在甲醇中，具有能量密度高、可以长期储存及用途广泛的特点，从而实现将风能进行有效的储存，同时实现二氧化碳的利用。
附图说明
图1为本实用新型的系统示意图。
其中，1为风车、2为电解槽、3为氢气储罐、4为混合器、5为合成气压缩机、6为合成反应器、7为甲醇分离装置、8为甲醇储槽、9为氧气储罐、10为燃烧室、11为透平、12为回热器、13为预冷器、14为二氧化碳压缩机、15为尾气分离装置。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本实用新型公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本实用新型公开的概念。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本实用新型所述的基于合成甲醇的风能储存系统包括合成甲醇储能分系统及余热利用分系统；
合成甲醇储能分系统包括风车1、电解槽2、氢气储罐3、混合器4、合成气压缩机5、合成反应器6、甲醇分离装置7及甲醇储槽8；余热利用分系统包括氧气储罐9、燃烧室10、透平11、回热器12、预冷器13、二氧化碳压缩机14及尾气分离装置15；
风车1的输出端与电解槽2的电源接口相连接，电解槽2的氢气出口与氢气储罐3的入口相连通，氢气储罐3的出口与混合器4的入口相连通，混合器4的出口与合成气压缩机5的入口相连通，合成气压缩机5的出口与合成反应器6的管程入口相连通，合成反应器6的管程出口与甲醇分离装置7 的入口相连通，甲醇分离装置7的甲醇出口与甲醇储槽8相连通，甲醇分离装置7的出水口与电解槽2的入口相连通，甲醇分离装置的氢气及二氧化碳出口与混合器4的入口相连通。
电解槽2的氧气出口与氧气储罐9的入口相连通，氧气储罐9的出口与燃烧室10的炉侧入口相连通，燃烧室10的炉侧出口与尾气分离装置15的入口相连通，尾气分离装置15的出口分别与电解槽2的入口及混合器4的入口相连通，燃烧室10的锅侧出口与透平11的入口相连通，透平11的出口与回热器12的热侧入口相连通，回热器12的热侧出口与预冷器13的热侧入口相连通，预冷器13的热侧出口与二氧化碳压缩机14的入口相连通，二氧化碳压缩机14的出口与回热器12的冷侧入口相连通，回热器12的冷侧出口与合成反应器6的壳程入口相连通，合成反应器6的壳程出口与燃烧室10的锅侧入口相连通。
合成反应器6的管程中装载有合成甲醇催化剂。
透平11与合成气压缩机5通过联轴器联动，透平11与二氧化碳压缩机 14通过联轴器联动。
优选的，甲醇分离装置7为精馏塔或者是分子筛；尾气分离装置15 为直接喷淋式冷却装置。
本实用新型的工作过程为：
风车11发出的电力进入电解槽2，电解槽2中的水电解后生成的氢气进入氢气储罐3，氢气储罐3输出的氢气进入混合器4，在混合器4中，氢气与二氧化碳按照摩尔比为3:1进行混合，然后进入到合成气压缩机5中加压至10MPa，加压后进入合成反应器6的管程中，在250-300℃及8-10MPa 的条件下，在合成甲醇催化剂的作用下，生成甲醇及水，然后进入甲醇分离装置7中分离，其中，分离出来的水进入到电解槽2中，分离出来的甲醇进入甲醇储槽8中，未反应的氢气及二氧化碳进入混合器4。
合成反应器6管程中合成甲醇过程中释放的热量被二氧化碳工质吸收，吸热后的二氧化碳进入燃烧室10的锅侧中，电解槽2输出的氧气进入氧气储罐9中，氧气储罐9输出的氧气进入燃烧室10的炉侧中，甲醇储槽8 输出的甲醇进入燃烧室10的炉侧中，在燃烧室10的炉侧，甲醇在氧气中燃烧，以释放热量，其中，释放的热量被燃烧室10锅侧的二氧化碳进吸热，吸热后的二氧化碳进入透平11中做功，然后返回至回热器12的热侧放热，再进入预冷器13的热侧中冷却后进入到二氧化碳压缩机14中加压，加压后的二氧化碳进入到回热器12的冷侧中吸热，然后进入到合成反应器6的壳程吸热，完成循环；
燃烧室10炉侧输出的尾气进入尾气分离装置15中进行二氧化碳与水的分离，其中，分离出来的水进入到电解槽2中，分离出来的二氧化碳进入到混合器4中。
透平11通过联轴器拖动合成气压缩机5及二氧化碳压缩机14转动。
当风能充足时，风车1持续发电，电解槽2电解产生氢气能力大于合成反应器6处理氢气的能力，同时将部分过剩的氢气储存于氢气储罐3中。
当风能不足时，电解槽2电解产生氢气能力小于合成反应器6的处理氢气的能力，则将氢气储罐3中储存的过剩氢气送入合成反应器6中，以维持合成反应器6正常工作。
当在较长时间无风能时，氢气储罐3中的氢气不足以维持合成反应器 6中的合成反应，放热量不足以维持合成反应器6的温度，则将甲醇储槽8 中的少量甲醇及氧气储罐9中的氧气送入燃烧室10的炉侧中燃烧，加热余热利用分系统中的二氧化碳工质，保持余热利用分系统在较低负荷下运行，将合成反应器6的温度维持在250-300℃。
需要指出的是，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思和特点，具体的实施方法，如合成反应器6的操作条件、甲醇分离装置7的形式和尾气分离装置15的形式等等仍可进行修改和改进，但都不会由此而背离权利要求书中所规定的本实用新型的范围和基本精神。

Claims (9)

1.一种基于合成甲醇的风能储存系统，其特征在于，包括合成甲醇储能分系统及余热利用分系统；合成甲醇储能分系统包括风车(1)、电解槽(2)、氢气储罐(3)、混合器(4)、合成反应器(6)、甲醇分离装置(7)及甲醇储槽(8)；
风车(1)的输出端与电解槽(2)的电源接口相连接，电解槽(2)的氢气出口与氢气储罐(3)的入口相连通，氢气储罐(3)的出口与混合器(4)的入口相连通，混合器(4)的出口与合成反应器(6)的管程入口相连通，合成反应器(6)的管程出口与甲醇分离装置(7)的入口相连通，甲醇分离装置(7)的甲醇出口与甲醇储槽(8)相连通；
甲醇储槽(8)的出口及合成反应器(6)的壳程与余热利用分系统相连通。
2.根据权利要求1所述的基于合成甲醇的风能储存系统，其特征在于，甲醇分离装置(7)的出水口与电解槽(2)的入口相连通，甲醇分离装置(7)的氢气及二氧化碳出口与混合器(4)的入口相连通。
3.根据权利要求1所述的基于合成甲醇的风能储存系统，其特征在于，混合器(4)的出口经合成气压缩机(5)与合成反应器(6)的管程入口相连通。
4.根据权利要求3所述的基于合成甲醇的风能储存系统，其特征在于，所述余热利用分系统包括氧气储罐(9)、燃烧室(10)、透平(11)、回热器(12)、预冷器(13)及尾气分离装置(15)；
电解槽(2)的氧气出口与氧气储罐(9)的入口相连通，氧气储罐(9)的出口与燃烧室(10)的炉侧入口相连通，燃烧室(10)的炉侧出口与尾气分离装置(15)的入口相连通，尾气分离装置(15)的出口分别与电解槽(2)的入口及混合器(4)的入口相连通，燃烧室(10)的锅侧出口与透平(11)的入口相连通，透平(11)的出口与回热器(12)的热侧入口相连通，回热器(12)的热侧出口与预冷器(13)的热侧入口相连通，预冷器(13)的热侧出口与回热器(12)的冷侧入口相连通，回热器(12)的冷侧出口与合成反应器(6)的壳程入口相连通，合成反应器(6)的壳程出口与燃烧室(10)的锅侧入口相连通。
5.根据权利要求4所述的基于合成甲醇的风能储存系统，其特征在于，预冷器(13)的热侧出口经二氧化碳压缩机(14)与回热器(12)的冷侧入口相连通。
6.根据权利要求5所述的基于合成甲醇的风能储存系统，其特征在于，透平(11)与合成气压缩机(5)通过联轴器联动。
7.根据权利要求4所述的基于合成甲醇的风能储存系统，其特征在于，尾气分离装置(15)为直接喷淋式冷却装置。
8.根据权利要求1所述的基于合成甲醇的风能储存系统，其特征在于，合成反应器(6)的管程中装载有合成甲醇催化剂。
9.根据权利要求1所述的基于合成甲醇的风能储存系统，其特征在于，甲醇分离装置(7)为精馏塔或者分子筛。
CN202122694640.5U 2021-11-04 2021-11-04 一种基于合成甲醇的风能储存系统 Active CN216198647U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202122694640.5U CN216198647U (zh) 2021-11-04 2021-11-04 一种基于合成甲醇的风能储存系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202122694640.5U CN216198647U (zh) 2021-11-04 2021-11-04 一种基于合成甲醇的风能储存系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN216198647U true CN216198647U (zh) 2022-04-05

Family

ID=80903067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202122694640.5U Active CN216198647U (zh) 2021-11-04 2021-11-04 一种基于合成甲醇的风能储存系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN216198647U (zh)

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
CN201902241U (zh) 一种利用燃气轮机排烟余热发电的装置
CN103579652B (zh) 一种氢化镁水解供氢的燃料电池发电系统
CN106498431B (zh) 一种碟式太阳能耦合soec电解制氢设备及制氢方法
CN113594526A (zh) 一种基于氨储能的多联产系统及其工作方法
CN109004244A (zh) 基于太阳能甲醇重整制氢的固体氧化物燃料电池联合系统
CN113860329A (zh) 一种基于合成氨的化学储能系统及方法
CN113944544A (zh) 一种基于可再生能源与氢能甲醇化的能源系统及能源利用方法
CN113005475B (zh) 一种基于氨基热化学能储能的太阳能高温电解水耦合制氢的系统及工艺
CN208589494U (zh) 基于太阳能甲醇重整制氢的固体氧化物燃料电池联合系统
CN114262262A (zh) 一种利用合成甲醇废气制取甲醇的储能系统及方法
CN117647017A (zh) 一种利用太阳能生产绿氨的系统及方法
CN113756953A (zh) 燃气轮机发电系统和发电方法
CN209412108U (zh) 可再生能源与超临界二氧化碳循环远距离耦合系统
CN216198647U (zh) 一种基于合成甲醇的风能储存系统
CN110875711B (zh) 基于光伏与固体氧化物燃料电池的燃料制备系统及方法
CN109723557B (zh) 集成太阳能甲烷干式重整的富氧燃烧二氧化碳发电系统
CN113982835A (zh) 一种基于合成甲醇的化学储能系统及方法
CN210420193U (zh) 基于分布式光热电解水制氢装置及氢燃料电池系统
CN114955997B (zh) 一种分布式天然气制氢系统
CN116544466A (zh) 一种热氨涡轮与质子交换膜燃料电池联合发电系统
CN217676838U (zh) 一种太阳能制氨系统
CN114865026A (zh) 一种基于固体氧化物燃料电池的碳化学储供能系统
CN209179831U (zh) 镁为载体的闭式能量转换远传及固碳系统
CN209179828U (zh) 镁为载体的基于汽轮机的能量转换远传及固碳系统

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant