[发明专利]以太阳能及生物质气化为基础的氢能产储输用一体化系统

权利要求书

1.一种以太阳能及生物质气化为基础的氢能产储输用一体化系统，包括产氢子系统、储氢子系统、输氢子系统和用氢子系统四部分，其中：

产氢子系统包括定日镜(1)、气化反应器(2)、预热器(3)和冷却净化器(4)，其中，定日镜(1)设置于气化反应器(2)周围，气化反应器(2)出口依次与预热器(3)的热端和冷却净化器(4)入口相连，生物质S1和水S2经预热器(3)的冷端与气化反应器(2)入口连接；

储氢子系统包括新气压缩机(5)、燃气-蒸汽联合循环(6)、甲醇换热器(7)、甲醇合成塔(8)、气液分离器(9)、精馏塔(10)和甲醇罐(11)，其中，冷却净化器(4)的出口依次与新气压缩机(5)、甲醇换热器(7)冷端与甲醇合成塔(8)入口连接，甲醇合成塔(8)出口经甲醇换热器(7)热端与气液分离器(9)相连，气液分离器(9)的液相出口与精馏塔(10)连接，气液分离器(9)的气相出口一部分与燃气-蒸汽联合循环(6)连接，其他部分与精馏塔(10)的气体出口一同与新气压缩机(5)的入口连接，精馏塔(10)的液体出口与甲醇罐(11)连接；

输氢子系统包括输运装置(12)，甲醇罐(11)通过输运装置(12)与甲醇中储站(13)连接；

用氢子系统包括甲醇中储站(13)、槽式太阳能吸收／反应器(14)、氢气变压吸附提纯装置(15)、城市煤气管网系统(16)、氢站(17)和燃料电池(18)，其中，甲醇中储站(13)出口与槽式太阳能吸收／反应器(14)入口连接，槽式太阳能吸收／反应器(14)出口与氢气变压吸附提纯装置(15)入口连接，氢气变压吸附提纯装置(15)的一氧化碳出口与城市煤气管网系统(16)连接，氢气变压吸附提纯装置(15)的氢气出口途径氢站(17)与燃料电池(18)连接。

2.根据权利要求1所述的以太阳能及生物质气化为基础的氢能产储输用一体化系统，其特征在于，在产氢子系统中：

定日镜(1)用于为气化反应器(2)聚焦太阳能并提供高温热源；

气化反应器(2)用于实现生物质S1的气化，将生物质S1由固体燃料转化为作为气体燃料的合成气，并输送给预热器(3)；

预热器(3)用于利用合成气的显热将水S2转化为气化反应所需的水蒸汽，并对生物质S1进行干燥和预热，以降低高温太阳能的集热量；

冷却净化器(4)用于降低经过预热器(3)后的合成气的温度，并脱除合成气中所含的灰分和硫化氢等杂质，输送给新气压缩机(5)。

3.根据权利要求2所述的以太阳能及生物质气化为基础的氢能产储输用一体化系统，其特征在于，所述预热器(3)充分利用气化合成气的显热来预热用于气化的生物质S1，并将水S2转化为蒸汽作为气化剂。

4.根据权利要求1所述的以太阳能及生物质气化为基础的氢能产储输用一体化系统，其特征在于，在储氢子系统中：

新气压缩机(5)用于提高合成气的压力，并输送给甲醇换热器(7)；

甲醇换热器(7)用于提升合成气的温度以提高在后续反应中甲醇的产率，并输送给甲醇合成塔(8)；

甲醇合成塔(8)用于实现合成气中氢气与一氧化碳反应生成甲醇的化学反应，并将生成的产物通过甲醇换热器(7)输送给气液分离器(9)；

气液分离器(9)用于实现粗甲醇和未反应合成气的分离，分离后得到的甲醇被输送给精馏塔(10)，分离后得到的未反应合成气一部分进入燃气-蒸汽联合循环(6)，另一部分与精馏塔(10)生成的气体一同进入新气压缩机(5)；

燃气-蒸汽联合循环(6)由一组燃气发电装置和蒸汽发电装置构成，用于将部分未合成的气体转化为电能，避免为过渡追求甲醇产率而增加系统的压缩耗功量，提高系统的资源利用率；

精馏塔(10)用于对甲醇进行提纯，将甲醇的纯度提高至99％以上，提纯得到的液体甲醇被输送给甲醇罐，提纯后剩余的气体进入新气压缩机(5)：

甲醇罐(11)用于实时存储经提纯得到的液体甲醇。

5.根据权利要求4所述的以太阳能及生物质气化为基础的氢能产储输用一体化系统，其特征在于，所述燃气-蒸汽联合循环(6)中的透平能够直接拖动新气压缩机(5)，而其中的蒸汽透平将用于发电以提供系统所需的厂用电。