[实用新型]太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置

权利要求书

1.太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置，包括槽式太阳能热发电系统，主要由聚光阵列及其控制装置、单储热罐、或双储热罐分为热储罐和冷罐、传热介质、介质罐；蒸汽朗肯循环发电系统含蒸发器、涡轮透平、发电机组、冷凝器、压力泵、除氧装置、补水装置组成；还包括风电系统、光伏发电系统；还包括开式或半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统，由主涡轮透平、副涡轮透平、燃烧室、回热器、换热器、氨气蒸发器、压气机、冷凝器、汽水分离装置、氧气储罐、氢气储罐、氮气储罐及氮气包、储水罐、发电机组、压力泵、三通阀、液氨储罐及外接口、控制系统组成；还包括电解水制氢和氨制备装置；还包括为交流电配置的电源整流器以连接电解水制氢装置，以及电力输出输入设备，其特征在于：槽式太阳能聚光阵列出口通过三通阀连接换热器的进口，同时连接单储热罐进口，对应的换热器出口连接三通阀进口，三通阀两个出口分别连接单储热罐进口和蒸发器进口，单储热罐出口通过三通阀分别连接两个压力泵的进出口，其中蒸发器出口连接压力泵进口，压力泵出口与单储热罐出口的三通阀一端连接，三通阀另一端出口连接压力泵进口，压力泵出口连接槽式太阳能聚光阵列进口，完成光热转换和互补储热循环；蒸发器过热蒸汽端其出口顺序连接蒸汽涡轮透平、冷凝器、压力泵以及补水三通阀和蒸发器进口，实现蒸汽朗肯循环发电；所述半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统的压气机出口连接燃烧室，燃烧室出口连接主涡轮透平进口，主涡轮透平同轴驱动发电机，主涡轮透平排气出口连接换热器一端进口，换热器出口连接冷凝器进口，冷凝出口连接汽水分离装置，汽水分离装置出口分别连接储水罐和氮汽包；氮汽包出口连接氮气储罐进口，其出口连接氨制备装置；储水罐一端经压力泵连接换热器进口，对应的出口分别连接压气机进口和氨蒸发器进口，其中压气机一端输送加压后的高温水蒸气在燃烧室与高温氨气和氧气、氢气共同燃烧做功发电，另一端输出过热蒸汽给氨蒸发器，确保输入燃烧室的氨气为高温蒸发气体，氨蒸发器出口和换热器乏气排气出口共同连接冷凝器进口；氨蒸发器在蒸发液氨时产生的冷能由冷风机通过冷风管道将冷风送两个冷凝器以提高冷凝效率；燃烧室另三个进口分别通过控制器连接氧气储罐和氢气储罐，另一个则为高温氨气进口，该进口连接氨蒸发器出口，氨蒸发器进口连接压力泵及氨气储罐，氨气储罐进口分别连接氨制备装置和液氨储罐，液氨储罐保留外送液氨接口，或液氨储罐出口直接连接压力泵进口，压力泵出口连接液氨蒸发器进口；换热器排气口端出口连接冷凝器及汽水分离，分离的氮气进氮气包至氮气储罐存储，分离出的水经储水罐、压力泵分别连接电解水制氢装置进行制氢制氧，以及换热器蒸汽发生端进口；制取的氧气连接氧气储罐，氧气储罐出口连接控制器至燃烧室，与氨气混合燃烧；制取的氢气通过氢气储罐分别连接氨制备装置，同时通过控制器连接燃烧室进口，以协助启动氨氧燃烧，实现半闭式超临界氨氧燃气布雷顿互补热发电循环；电源整流器接收来自太阳能、风能可再生能源电力，或电网超负载过剩电力；储水罐另一端排出的水或为蒸汽朗肯热发电装置进行补水，以及作为槽式太阳能聚光阵列清洗用水；

上述槽式太阳能热发电系统或用塔式、或菲涅尔式、或碟式太阳能热发电系统替代；

上述储热罐系填充式储热装置，或成型的耐高温水泥储热装置；或在陶瓷或金属容器中存放的熔盐；

上述传热介质为导热油、或高温硅油、或低结晶点熔盐；

上述电解水制氢装置为固体氧化物电解制氢装置(SOEC)；或聚合物(SPE)制氢设备；或高温电解水制氢装置；或碱性电解水制氢装置。

2.根据权利要求1所述太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置，其特征在于：槽式太阳能热发电系统采用两罐储热模式，热储罐进口连接换热器出口和三通阀，热储罐出口连接蒸发器进口，蒸发器出口连接冷罐至压力泵，压力泵出口连接槽式聚光阵列进口，完成光热和补热及储热循环；或将氨氧燃气余热互补与聚光阵列采用并联模式；或蒸汽发生器与换热器串联，即在换热器内单独设置一蒸汽发生器，其进口连接油气蒸汽发生器出口，其出口连接蒸汽涡轮透平进口，以提高郎肯蒸汽发电效率。

3.根据权利要求1所述太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置，其特征在于：采用开式氨氧燃气布雷顿热发电循环，压气机进口端为空气进口，出口端连接燃烧室，与氨气、氧气和氢气混合燃烧并经主涡轮透平做功发电，主涡轮透平出口连接换热器进口，换热器排气出口连接冷凝器至汽水分离。

4.根据权利要求1所述太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置，其特征在于：本装置另一运行模式为半闭式氨氧燃气布雷顿循环发电，即在上述装置中不设置槽式太阳能热发电系统，但增加副涡轮透平发电装置，来自储水罐的水工质经压力泵连接回热器进口，回热器出口连接压气机，压气机将高温高压气在燃烧室与氨、氧和氢气混合燃烧，形成的高温高压混合气直接驱动主涡轮透平做功发电，主涡轮透平排出的高温混合气再次驱动副涡轮透平做功发电，其排气经回热器分别进入冷凝器和氨蒸发器，利用余热保证氨气成高温气体，以便进入燃烧室与氧气、氢气混合燃烧，氨蒸发器和回热器出口一同连接冷凝器进口，冷凝产生的混合水气进入汽水分离装置，分离出的水进入储水罐，分离出的氮气进入氮气包至氮气储罐存储，然后进入氨制备装置与氢气混合制取氨气；储水罐一端连接压力泵，压力泵出口分别连接回热器一端进口和电解水制氢装置，电解水制取的氢气送氢气储罐，氢气分别送氨制备装置制取氨气和进入燃烧室助燃，经回热器的高温气进入压气机，在燃烧室与氨、氧和氢气混合燃烧，最终实现可再生能源循环发电。