[发明专利]一种电氢联产系统及方法

说明书

本发明公开了一种电氢联产系统及方法，属于新能源技术领域，电氢联产系统包括第一压缩机、低温回热器、高温回热器、二氧化碳透平、发电机、预冷器、加热炉及甲醇重整制氢装置；加热炉上设置有甲醇进口和空气进口，第一压缩机用于压缩CO₂工质，二氧化碳透平连接于发电机，二氧化碳透平的入口二氧化碳透平的入口和高温回热器的高压侧出口之间连通有位于加热炉内的加热管路，二氧化碳透平的出口连通甲醇重整制氢装置的CO₂工质进口，甲醇重整制氢装置连通有输送甲醇和水的混合液的输送管路，由二氧化碳透平的出口流出的CO₂工质能够加热甲醇和水的混合液。实现了利用甲醇来产生电能和氢能，从而能够满足偏远地区的用电及用氢需求。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种电氢联产系统及方法。

背景技术

在远离能源供给中心的偏远地区，比如海岛、边防哨所、地质勘探和野外考察的工作站、偏远的农村、牧场等，电网供电或燃料供应不方便、成本高，需要低成本、安全、可靠的独立能源系统。最常用的是柴油发电机，但柴油对环境有污染。采用太阳能和风能清洁无污染，但是受限于地理条件且具有季节性和波动性，不能普遍适用。

为了解决上述矛盾，人们将目光转向了甲醇，甲醇是一种运输和配送都非常便利的燃料，全球产量高，价格低，可以通过化石能源(如天然气)来生产甲醇，还可以利用可再生能源对工业废气中二氧化碳的“氢化”循环生产甲醇。甲醇不含硫，可避免硫的氧化物排放，且甲醇燃烧的火焰温度低，氮氧化物排放低，适合作为固定式发电装置用的清洁燃料，也可作为居民生活用燃料。此外，甲醇可以在200℃-300℃的温度下重整反应制氢，可以很方便地为基于燃料电池的交通运输等移动用能提供氢能。

因此，亟需一种电氢联产系统及方法，实现利用甲醇来产生电能和氢能，满足偏远地区的用电及用氢需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电氢联产系统及方法，实现利用甲醇来产生电能和氢能，满足偏远地区的用电及用氢需求。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种电氢联产系统，第一压缩机、低温回热器、高温回热器、二氧化碳透平、发电机、预冷器、加热炉及甲醇重整制氢装置；

所述加热炉上设置有甲醇进口和空气进口，所述第一压缩机用于压缩CO₂工质，所述二氧化碳透平连接于所述发电机，所述低温回热器的高压侧进口和高压侧出口分别连通所述第一压缩机的出口和所述高温回热器的高压侧进口，所述二氧化碳透平的入口和所述高温回热器的高压侧出口之间连通有位于所述加热炉内的加热管路，所述二氧化碳透平的出口连通所述甲醇重整制氢装置的CO₂工质进口，所述高温回热器的低压侧进口和低压侧出口分别连通所述甲醇重整制氢装置的CO₂工质出口和所述低温回热器的低压侧进口，所述预冷器的进口和出口分别连通所述低温回热器的低压侧出口和所述第一压缩机的进口，所述甲醇重整制氢装置连通有输送甲醇和水的混合液的输送管路，由所述二氧化碳透平的出口进入所述甲醇重整制氢装置内的CO₂工质能够加热甲醇和水的混合液。

进一步地，所述电氢联产系统还包括第二压缩机，所述第二压缩机的进口和出口分别连通于所述低温回热器的低压侧出口和所述高温回热器的高压侧入口。

进一步地，所述加热炉上还设置有烟气出口，所述电氢联产系统还包括与所述烟气出口通过管路依次连接的用于预热空气的空气预热器和用于使得甲醇汽化的甲醇蒸发器，所述空气进口连通于所述空气预热器，所述甲醇进口连通于所述甲醇蒸发器。

进一步地，所述电氢联产系统还包括第一预热器，所述第一预热器的A1口连通于所述低温回热器的低压侧出口，A2口连通于所述预冷器的进口，A3口连通于所述甲醇蒸发器，A4口连通甲醇输送管路，所述A1口连通于所述A2口，所述A3口连通于所述A4口，甲醇能够与CO₂工质于第一预热器内交换热量。