[实用新型]太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置

说明书

本发明太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置将槽式太阳能热发电装置有机嫁接在半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统中，以实现互补储热循环发电，同时利用太阳能热发电、风电、光伏等对氨氧燃烧发电产生的水进行电解制氢制氧，氧气供纯氧燃烧发电，氢气与回收的氮气混合制备氨，氨与氧、氢气混合燃烧，驱动布雷顿发电机组发电，在可再生能源电力支持下实现绿色循环发电。该发明属太阳能热发电和高温热化学跨学科技术领域。

技术领域

本实用新型太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置将槽式太阳能热发电装置有机嫁接在半闭式氨氧燃气布雷顿热发电系统中，以实现互补储热循环发电，同时利用太阳能热发电、风电、光伏等对氨氧燃烧发电产生的水进行电解制氢制氧，氧气供纯氧燃烧发电，氢气与回收的氮气混合制备氨，氨与氧、氢气混合燃烧，驱动布雷顿发电机组发电，在可再生能源电力支持下实现绿色循环发电。该实用新型属太阳能热发电和高温热化学跨学科技术领域。

背景技术

全球变暖已成为制约人类社会可持续发展的重要障碍，温室气体排放导致全球平均气温上升，引发极端灾害性天气频发。在众多温室气体中二氧化碳是最主要的温室气体，因此国际社会针对二氧化碳减排尚在不懈努力。在此背景下氢能作为替代能源展现出良好发展前景。但是氢气在获取、储运、使用上缺乏经济性，因此氢的替代物氨被广泛关注。氨是化肥碳酸氢铵和尿素的中间体，作为常用化工产品完全标准化；氨也是良好的载氢体，一吨液态氨的载氢量是液氢的1.5倍，与氢气不同，氨在室温下即可液化，这意味着它易于存储和处理。我国是世界上氨产量和使用量最多的国家，占世界总产量的三分之一左右，但是氨的获取主要依赖天然气和煤炭。目前全世界5％的天然气用于生产氨，主要采用哈伯法工艺生产，每生产一吨氨排放三吨二氧化碳，可谓二氧化碳排放大户。除此之外氨是易燃品，但在纯氧环境中燃烧不产生氮氧化物，完全可以作为燃气轮机或发动机的无碳燃料使用。氨作为能源被利用实际是氢能利用的转化形式，因此国际上采用氨作为燃料直接驱动开式燃气布雷顿装置发电的试验仍在进行中，日本IHI采用混合燃烧方式，厦门大学主张采用氨蒸发直燃方式，西门子则在燃烧室前增加氨裂解装置，分解氨为氢和氮的混合物然后进入燃烧室，尚未见采用半闭式纯氧燃气布雷顿热发电技术模式。采用半闭式纯氧燃气布雷顿热发电技术的核心是利用氧、氨、或氢气混合燃烧，产出物为水和氮气，经汽水分离氮气被全部回收并与电解水产生的氢气进行氨制备，由此实现可再生能源与氨制备的循环发电。

发明内容

本实用新型太阳能风能与氨氧燃气互补循环热发电装置所要解决的技术问题是针对专利201810585123.4、20181043091.6、201911153233.4中提出的太阳能、风能与半闭式超临界二氧化碳纯氧燃气布雷顿热发电实现互补的技术进行改进，充分利用氨与氧混合燃烧的特性实现布雷顿循环热发电，再将电解水制取的氢气与回收的氮气混合制备氨，实现可再生能源循环发电。其中槽式太阳能互补热发电涉及到的有关专利201510033477.4、201611135864.X的内容全部纳入本专利。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：