[发明专利]一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电系统及方法

权利要求书

1.一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电系统，其特征在于，包括集热器(2)，集热器(2)的出口与换热器4的热侧入口相连通，换热器(4)的热侧出口与换热器回路压缩机(5)的入口相连通，换热回路压缩机(5)的出口与集热器(2)的入口相连通；

所述的集热器(2)的出口与甲烷重整吸热反应器(7)的壳程入口相连通，甲烷重整吸热反应器(7)的壳程出口与换热器回路压缩机(5)的入口相连通；

集热器(2)对应位置设置有用于将太阳光聚焦于集热器(2)上的镜场(1)。

2.根据权利要求1所述的一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述的甲烷重整吸热反应器(7)的管程出口与一氧化碳和氢气储罐(9)入口相连通，一氧化碳和氢气储罐(9)的出口与释能工质压缩机(11)入口相连通，释能工质压缩机(11)的出口与甲烷合成放热反应器(13)的管程入口相连通，甲烷合成放热反应器(13)的管程出口与甲烷和二氧化碳储罐(14)入口相连通，甲烷和二氧化碳储罐(14)出口与储能工质压缩机(16)入口相连通，储能工质压缩机(16)出口与甲烷重整吸热反应器(7)的管程入口相连通。

3.根据权利要求2所述的一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述的释能工质压缩机(11)的入口和出口分别设置有释能工质压缩机入口阀(10)和释能工质压缩机出口阀(12)，储能工质压缩机(16)的入口和出口分别设置有储能工质压缩机入口阀(15)和储能工质压缩机出口阀(17)。

4.根据权利要求2所述的一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述的甲烷合成放热反应器(13)的壳程出口与换热器4的热侧入口相连通，换热器(4)的热侧出口与释能回路压缩机(20)的入口相连通，释能回路压缩机(20)的出口与甲烷合成放热反应器(13)的壳程入口相连通。

5.根据权利要求2所述的一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述的甲烷合成放热反应器(13)的壳程出口与换热器(4)的热侧入口之间设置有释能回路出口阀(18)，释能回路压缩机(20)的出口与甲烷合成放热反应器(13)的壳程入口之间设置有释能回路入口阀(19)。

6.根据权利要求2所述的一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述的甲烷重整吸热反应器(7)和甲烷合成放热反应器(13)均为管壳式。

7.根据权利要求1所述的一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述的换热器(4)的冷侧出口与发电系统(21)入口相连通，发电系统(21)出口与换热器4的冷侧入口相连通。

8.根据权利要求1所述的一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述的集热器(2)的出口与换热器4的热侧入口之间设置有换热回路阀门(3)。

9.根据权利要求8所述的一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电系统，其特征在于，所述的换热回路阀门(3)与甲烷重整吸热反应器(7)的壳程入口之间设置有储能回路入口阀(6)，甲烷重整吸热反应器(7)的壳程出口与换热器回路压缩机(5)的入口之间设置有储能回路出口阀(8)。

10.一种基于甲烷重整储能的太阳能光热发电方法，其特征在于，包括以下步骤：

当太阳辐射充足时，换热回路阀门(3)、储能回路入口阀(6)、储能回路出口阀(8)、储能工质压缩机入口阀(15)和储能工质压缩机出口阀(17)开启，释能工质压缩机入口阀(10)、释能工质压缩机出口阀(12)、释能回路出口阀(18)和释能回路入口阀(19)关闭，经过集热器(2)加热的传热工质进入换热器(4)热侧，与发电系统(21)的发电工质换热后，传热工质进入换热回路压缩机(5)，经过加压后进入集热器(2)，完成循环。发电工质在换热器(4)的冷侧吸热后，进入发电系统(21)，做功后回到换热器(4)的冷侧继续吸热，完成循环，一部分传热工质经过储能回路入口阀(6)进入甲烷重整吸热反应器(7)的壳程，甲烷和二氧化碳储罐(14)中的甲烷和二氧化碳经过储能工质压缩机(16)加压后进入甲烷重整吸热反应器(7)的管程，甲烷和二氧化碳在管程中发生重整反应吸收传热工质的热量，生成一氧化碳和氢气，进入一氧化碳和氢气储罐(9)，换热后的传热工质经过储能回路出口阀(8)进入换热回路压缩机(5),经过加压后回到集热器继续吸热；当没有太阳辐射时，换热回路阀门(3)、储能回路入口阀(6)、储能回路出口阀(8)、储能工质压缩机入口阀(15)和储能工质压缩机出口阀(17)关闭，释能工质压缩机入口阀(10)、释能工质压缩机出口阀(12)、释能回路出口阀(18)和释能回路入口阀(19)开启，一氧化碳和氢气储罐(9)中的一氧化碳和氢气经过释能工质压缩机(11)加压后进入甲烷合成放热反应器(13)的管程，一氧化碳和氢气反应生成甲烷和二氧化碳，释放出热量，与壳程的传热工质换热后，进入甲烷和二氧化碳储罐(14)，壳程的传热工质经过加热后经过释能回路出口阀进入换热器(4)的热侧入口，与发电系统(21)的发电工质换热后，传热工质进入释能回路压缩机(20)，经过加压后进入甲烷合成放热反应器(13)继续吸热，完成循环，发电工质在换热器(4)的冷侧吸热后，进入发电系统(21)，做功后回到换热器(4)的冷侧继续吸热，完成循环。