[发明专利]一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统及工作方法

权利要求书

1.一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统，其特征在于：包括释能子系统和储能子系统；

所述释能子系统包括铝-蒸汽燃烧室(1)、回热器(2)、气液冷凝分离器(3)、蒸汽透平(4)、发电(5)、冷凝器(6)和给水泵(7)；所述蒸汽透平(4)的出口蒸汽分成两路，一路与铝-蒸汽燃烧室(1)的燃烧蒸汽进口相连通，另一路与冷凝器(6)的热侧入口相连通，冷凝器(6)的热侧出口与新补充的水混合后与给水泵(7)的进口相连通，给水泵(7)的出口与回热器(2)的冷侧入口相连通，回热器(2)的冷侧出口与铝-蒸汽燃烧室(1的循环工质进口相连通，铝-蒸汽燃烧室(1)的循环工质出口与蒸汽透平(4)的进口相连通，铝-蒸汽燃烧室(1)的燃料进口与铝燃料供应相连通，在铝-蒸汽燃烧室(1)中，铝燃料与蒸汽发生燃烧放热反应，反应方程式为2Al+3H₂O＝Al₂O₃+3H₂，铝-蒸汽燃烧产生的固体产物氧化铝通过铝-蒸汽燃烧室(1)的底部排出并进行收集，铝-蒸汽燃烧产生的高温气体混合物经铝-蒸汽燃烧室(1)的气体产物出口与回热器(2)的热侧入口相连通，回热器(2)的热侧出口与气液冷凝分离器(3)的入口相连通，气体混合物中的水蒸气在气液冷凝分离器(3)中经冷凝后与氢气分离，气液冷凝分离器(3)具有两个出口，一个为氢气出口，另一个为冷凝水出口；

所述储能子系统包括氧化铝电解装置(8)和可再生能源电力供应(9)；所述氧化铝电解装置(8)的物料进口与氧化铝供应相连通即与铝-蒸汽燃烧室(1)的底部固体产物氧化铝出口相连通，氧化铝电解装置(8)的电源与可再生能源电力供应(9)相连接，在氧化铝电解装置(8)中发生电化学反应，在氧化铝电解装置(8)的阴极上产生铝液，通过冷凝收集后得到固体铝燃料，固体铝燃料与铝-蒸汽燃烧室(1)的燃料进口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统，其特征在于：所述蒸汽透平(4)同轴连接发电机(5)，发电机(5)发电对外供电。

3.根据权利要求1所述的一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统，其特征在于：所述气液冷凝分离器(3)的氢气出口氢气用于氢燃料电池或氢燃气轮机的燃料。

4.根据权利要求1所述的一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统，其特征在于：所述可再生能源电力供应(9)中的电力来自光伏发电、风力发电、光热发电、水力发电和/或生物质能发电。

5.权利要求1至4任一项所述的背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统的工作方法，其特征在于：当电网系统中可再生能源发电过剩或富余时，通过氧化铝电解装置(8)对熔融的氧化铝进行电解，将可再生能源电力通过电化学反应转化成铝燃料的化学能进行储存；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，通过铝-蒸汽燃烧室(1)和蒸汽朗肯循环发电将铝燃料的化学能转化成电能，对外实现供电，并可协同制取氢气，氢气具有广阔的工业用途；铝-蒸汽燃烧的固体产物氧化铝重新进入整个储能子系统，通过氧化铝电解装置(8)电解再次得到铝燃料，实现循环利用，整个过程氧化铝无消耗。