[发明专利]一种以镁为燃料的发电系统及其工作方法

权利要求书

1.一种以镁为燃料的发电系统，其特征在于：包括镁燃料电解制备子系统、镁燃烧与燃烧产物收集子系统和蒸汽朗肯循环发电子系统；

所述镁燃料电解制备子系统包括氧化镁电解装置(1)、电网中富余的可再生能源电力供应(2)、冷却器(3)和镁粉储罐(4)；氧化镁电解装置(1)的电解液进口与MgO物料进口相连接，氧化镁电解装置(1)的助熔剂进口与助熔剂输送管路相连接，氧化镁电解装置(1)的电源与电网中富余的可再生能源电力供应(2)相连接，氧化镁电解装置(1)的阴极连通冷却器(3)的热侧进口，冷却器(3)的热侧出口与镁粉储罐(4)的燃料进口相连接；

所述镁燃烧与燃烧产物收集子系统包括与镁燃料电解制备子系统的镁粉储罐(4)依次连接的镁粉燃烧器(5)、锅炉(6)、旋风分离器(7)、换热器(8)、除尘器(9)和烟囱(10)；镁粉和空气经镁粉燃烧器(5)混和后进入锅炉(6)中燃烧，燃烧反应放出大量热量，一部分被锅炉(6)四周受热面内的做功工质吸收，另一部分热量伴随烟气经旋风分离器(7)后进入换热器(8)被工质吸收，锅炉(6)的烟气出口与旋风分离器(7)的物料进口相连通，烟气中固体燃烧产物MgO经旋风分离器(7)分离后从底部予以收集，旋风分离器(7)的气体出口与换热器(8)的热侧入口相连通，换热器(8)的热侧出口与除尘器(9)的进口相连通，除尘器(9)的烟气出口与烟囱(10)的进口相连通，烟气中剩余的少量微细MgO颗粒被除尘器(9)收集回收，烟气最终经烟囱(10)排入大气；

所述蒸汽朗肯循环发电子系统包括蒸汽轮机(11)、发电机(12)、冷凝器(13)和给水泵(14)；新补充的动力循环工质水与冷凝器(13)冷凝回收得到的凝结水混合后与给水泵(14)的工质进口相连接，给水泵(14)的工质出口与换热器(8)的冷侧进口相连接，换热器(8)的冷侧出口与锅炉(6)的动力循环工质进口相连接，锅炉(6)的动力循环工质出口与蒸汽轮机(11)的进口相连接，蒸汽轮机(11)的工质出口与冷凝器(13)的工质进口相连接，发电机(12)与蒸汽轮机(11)同轴连接；新补充的动力循环工质水与冷凝器(13)冷凝回收得到的凝结水混合后进入给水泵(14)升压后进入换热器(8)吸热，吸热升温后的工质进入锅炉(6)，在锅炉(6)中继续吸热升温后成为高温过热蒸汽，高温过热蒸汽在蒸汽轮机(11)中膨胀做功并带动发电机(12)旋转发电后进入冷凝器(13)。

2.根据权利要求1所述的一种以镁为燃料的发电系统，其特征在于：所述氧化镁电解装置(1)中的助熔剂为MgF2和CaF2的共晶混合物。

3.根据权利要求1所述的一种以镁为燃料的发电系统，其特征在于：所述电网中富余的可再生能源电力供应(2)是电网中难以被利用的由可再生能源发出的电。

4.权利要求1至3任一项所述的以镁为燃料的发电系统的工作方法，其特征在于：所述的发电系统以氧化镁为原料，当电网系统中可再生能源发电过剩或富余时，通过氧化镁电解装置(1)对熔融的氧化镁进行电解，将可再生能源电力通过电化学反应转化成金属燃料镁的化学能进行储存；当电网系统中可再生能源发电不足或世界上其他某地理位置需要电力供应时，通过镁燃烧与燃烧产物收集子系统和蒸汽朗肯循环发电子系统将镁燃料的化学能转化成电能，对外实现供电；具体的将化学能转化成电能的过程为：通过氧化镁电解装置(1)得到燃料镁粉，燃料镁粉和空气经镁粉燃烧器(5)混和后进入锅炉(6)中燃烧，燃烧反应方程式为2Mg+O2＝2MgO，燃烧反应放出大量热量；新补充的动力循环工质水与冷凝器(13)冷凝回收得到的凝结水混合后经给水泵(14)升压后依次经换热器(8)和锅炉(6)吸热后成为高温过热蒸汽，然后进入蒸汽轮机(11)膨胀做功并带动发电机(12)旋转发电；镁燃料燃烧后的产物MgO分别经旋风分离器(7)和除尘器(9)分离收集后，进行储存备用，氧化镁重新进入镁燃料电解制备子系统，通过氧化镁电解装置(1)电解再次得到镁燃料，实现循环利用，整个过程中原料氧化镁无消耗。