[发明专利]一种耦合生物质气化的可再生能源电转气系统

权利要求书

1.一种耦合生物质气化的可再生能源电转气系统，其特征在于，包括：电解水制氢单元、生物质气化单元和甲烷化单元；其中，

所述电解水制氢单元的能源输入端与产电系统的能源输出端连通，用以在所述产电系统输出的电能的供给下，对水进行电解；外部水源和所述甲烷化单元的蒸汽出口分别与所述电解水制氢单元的原料输入端连通，用以向所述电解水制氢单元传输水或蒸汽的同时输送所述电解水制氢单元所需的热能；

所述生物质气化单元上开设有生物质进口，用以与外界生物质源连通；

所述生物质气化单元的氧气进口与所述电解水制氢单元的氧气出口连通，所述甲烷单元的蒸汽出口与所述生物质气化单元的气化蒸汽进口连通，用以向所述生物质气化单元传输蒸汽的同时输送所述生物质气化单元所需的部分热能；

所述甲烷化单元的原料气进口分别与所述电解水制氢单元的氢气出口及所述生物质气化单元的气化合成气出口连通，以利用H₂和CO、CO₂共同反应制取CH₄。

2.根据权利要求1所述的耦合生物质气化的可再生能源电转气系统，其特征在于，所述电解水制氢单元包括：电解装置、氢气压缩机、氧气压缩机和氧气储罐；其中，

所述电解装置的进口与外部水源及所述甲烷化单元的蒸汽出口连通，用以在电能和热能的驱动下，利用水或蒸汽的电解过程产生H₂和O₂；

所述电解装置的氢气出口与所述氢气压缩机的进口连通，所述氢气压缩机的出口与所述甲烷化单元的原料气进口连通，用以将所述电解装置输出的氢气加压后输送至所述甲烷化单元中；

所述电解装置的氧气出口与所述氧气压缩机的进口连通，所述氧气压缩机的出口与所述氧气储罐的进口连通，用以将所述电解装置输出的氧气加压后输送至所述氧气储罐中；所述氧气储罐的第一出口与所述生物质气化单元的氧气进口连通，用以向所述生物质气化单元提供氧气，所述氧气储罐的第二出口用以将部分氧气作为产品输出。

3.根据权利要求2所述的耦合生物质气化的可再生能源电转气系统，其特征在于，所述电解水制氢单元还包括：氢气-水换热器和氧气-水换热器；其中，

所述氧气-水换热器的两个进口分别与所述电解装置的氧气出口及所述外部水源连通，用以使得所述电解装置中产生的氧气与所述外部水源进行换热，从而利用所述外部水源回收氧气显热；

所述氢气-水换热器的两个进口分别与所述电解装置的氢气出口及所述外部水源连通，用以使得所述电解装置中产生的氢气与所述外部水源进行换热，从而利用所述外部水源回收氢气显热。

4.根据权利要求2所述的耦合生物质气化的可再生能源电转气系统，其特征在于，所述电解装置为高温固体氧化物高温电解装置、碱性溶液电解装置、质子交换膜电解装置或高温固体氧化物高温电解装置。

5.根据权利要求1所述的耦合生物质气化的可再生能源电转气系统，其特征在于，所述生物质气化单元包括：气化炉和合成气净化装置；其中，

所述气化炉上分别开设有生物质进口、氧气进口和气化蒸汽进口，用以分别与外界生物质源、与所述电解水制氢单元的氧气出口及所述甲烷化单元的蒸汽出口连通；

所述合成气净化装置的进口与所述气化炉的气化合成气出口连通，用以脱除所述合成气中的杂质，所述合成气净化装置的净化合成气出口与所述甲烷化单元的原料气进口连通。

6.根据权利要求5所述的耦合生物质气化的可再生能源电转气系统，其特征在于，所述生物质气化单元还包括：合成气-蒸汽换热器；其中，

所述合成气-蒸汽换热器的第一进口与所述气化炉的气化合成气出口连通，所述合成气-蒸汽换热器的第二进口与所述甲烷化单元的蒸汽出口连通，用以使得所述气化炉输出的合成气与所述甲烷化单元的蒸汽进行换热降温；

所述合成气-蒸汽换热器的第一出口与所述气化炉的气化蒸汽进口连通，用以将换热后的所述蒸汽输送至所述气化炉中；所述合成气-蒸汽换热器的第二出口与所述合成气净化装置连通，用以将换热后的合成气输送至所述合成气净化装置。