[发明专利]基于太阳能甲醇分解合成循环的零碳排放冷热电联供系统和方法

说明书

本发明公开了基于太阳能甲醇分解合成循环的零碳排放冷热电联供系统和方法，属于分布式能源领域。本发明利用太阳能使甲醇受热分解得到一氧化碳和氢气，将低品位的太阳能转为高品位的化学能进行储存。在合成气内燃机中，一氧化碳和氢气燃烧生成二氧化碳和水，旋转的曲轴带动发电机产生电能以供电，系统产生的多级余热可供应热需求，通过吸收式制冷装置可供应冷需求，通过有机朗肯循环装置可利用低温余热发电。通过光伏装置给负载和电解槽供电，电解槽电解合成气内燃机中生成的水以制氢，与合成气内燃机中生成的二氧化碳重新合成甲醇，实现碳循环。此系统输入太阳能，输出冷热电能，无需昂贵的储能设备，能量效率高，碳排放为零。

技术领域

本发明涉及一种冷热电联供系统，具体涉及一种基于太阳能甲醇分解合成循环的零碳排放冷热电联供系统和方法，属于分布式能源领域。

背景技术

冷热电联供系统作为分布式能源发展的主要方向和形式，是一种建立在能量梯级利用基础上的综合产、用能系统。因其能实现更高能源利用率、更低能源成本、更高供能安全性以及更好环保性能等多功能目标而开始逐步应用于商业写字楼、医院等城市公共综合体建筑。

目前多数联热电联供系统以天然气、生物质气等一次能源或者甲醇等二次能源作为燃料，其会产生大量二氧化碳，对环境造成危害，同时其燃料无法实现自给自足。为顺应时代节能减排的大趋势，需要着手去解决冷热电联供系统中的这些不足。

发明内容

基于上述不足，本发明提供了一种基于太阳能甲醇分解合成循环的零碳排放冷热电联供系统。此系统可以将合成气内燃机中产生的二氧化碳制取甲醇，既能实现系统的零碳排放，还能实现燃料的自给自足。系统整体效率高，清洁无污染。

本发明首先提供了一种基于太阳能甲醇分解合成循环的零碳排放冷热电联供系统，该系统包括太阳能供热系统、甲醇储罐、第一甲醇泵、第一换热器、第一反应器、第一分离器、第二甲醇泵、光伏装置、电解槽、第一水泵、水储罐、第二分离器、合成气储罐、第二换热器、吸收式制冷装置、氢气储罐、第三甲醇泵、第二水泵、第三分离器、流化床反应器、二氧化碳储罐、合成气内燃机、发电机、有机朗肯循环装置；

所述甲醇储罐通过第一甲醇泵与第一换热器的第一通道入口相连；所述第一换热器的第一通道出口与第一反应器入口相连，第一反应器出口与第一换热器的第二通道入口相连，第一换热器的第二通道出口与第一分离器的入口相连；所述第一分离器的液相出口通过第二甲醇泵与甲醇储罐入口相连，第一分离器的气相出口与合成气储罐入口相连；所述第一反应器内进行甲醇分解反应，太阳能供热系统为第一反应器输送所需反应热；

所述合成气储罐出口与合成气内燃机进气管相连；所述合成气内燃机曲轴与发电机相连，合成气内燃机排气管经第二换热器后与第二分离器入口相连；所述第二分离器的气相出口与二氧化碳储罐入口相连，液相出口与水储罐入口相连；

所述水储罐出口通过第一水泵与电解槽相连；所述电解槽阴极与氢气储罐入口相连；所述光伏装置与电解槽相连，在光伏装置有盈余电力时为电解槽供电；

所述氢气储罐出口、二氧化碳储罐出口均与流化床反应器入口相连；所述流化床反应器出口与第三分离器入口相连；第三分离器分离出二氧化碳、氢气、水和甲醇，所述第三分离器的氧化碳出口与二氧化碳储罐入口相连，氢气出口与氢气储罐相连，水出口通过第二水泵与水储罐相连，甲醇出口通过第三甲醇泵与甲醇储罐入口相连；

所述第二换热器向吸收式制冷装置供给余热进行制冷，吸收式制冷装置的余热供给有机朗肯循环装置进行发电。

作为本发明的优选方案，所述的太阳能供热系统包括太阳能板、第一热罐和第一冷罐；太阳能板的热端出口通过循环介质管道与第一热罐的第一入口连接，其冷端入口通过循环介质管道与第一冷罐的第一出口连接；第一热罐的出口通过循环介质管道向第一反应器供热后与第一冷罐入口相连；第一冷罐的第二出口通过循环介质管道经第二换热器换热后与第一热罐的第二入口相连。